De monding is afgebakend door de -20 m contour tot de lijn Vlissingen-Breskens. De systeembeschrijving is grotendeels kwalitatief. Beschreven wordt of er:
veranderingen zijn in de weidsheid en openheid van het gebied veranderingen zijn in de rol als overgangsgebied
ingrepen zijn geweest in de natuurlijke morfologie van het mondingsgebied. Hiervoor wordt in ieder geval gerapporteerd over:
de volumes van ingrepen in het mondingsgebied
de erosie-sedimentatiekaart van het mondingsgebied, waarbij de erosie- sedimentatiepatronen t.o.v. 2009 worden bekeken.
Er is in de ‘situatieschets korte termijn’ van de langetermijnvisie 2030 (LTV2030, 2000) geconstateerd dat kennis van de rol van de monding in morfologische zin vergroot moet worden. De focus ligt hierbij op (i) de gevolgen van bagger- en stortactiviteiten en (ii) de sedimentuitwisseling tussen Westerschelde en monding.
In de ‘Agenda voor de Toekomst’ wordt onderzoek gedaan naar het functioneren van de monding en de sedimentuitwisseling tussen de Westerschelde en de monding. Dit onderzoek kan leiden tot een aanvulling op het bovenstaande.
3 Meergeulensysteem
3.1 Inleiding
Het meergeulensysteem wordt gekenmerkt door een stelsel van meerdere geulen met geleidelijke overgangen naar en de intergetijdengebieden (platen en slikken). Dit stelsel van geulen en platen manifesteert zich in een regelmatig patroon (Van Veen, 1950) van zes zogenoemde bochtgroepen (Jeuken 2000, zie Figuur 3-1). Iedere bochtgroep bestaat uit een grote gekromde ebgeul met daarnaast een rechte vloedgeul (samen macrocel genoemd), gescheiden door langgerekte intergetijdengebieden en verbonden door kortsluitgeulen. De vloedgeulen eindigen landwaarts in een relatief ondiepe zone, een drempel. De ebgeulen hebben zeewaarts een drempel. De kleinere kortsluitgeulen vormen dynamische verbindingen tussen de grote eb- en vloedgeul. Het huidige meergeulensysteem (sinds circa 1990) kent ongeveer 10 tot 14 kortsluitgeulen, afhankelijk van het aantal kortsluitgeulen in de drempelgebieden, dat vooral in de Everingen sterk varieert.
Figuur 3-1: Schematisatie van het meergeulensysteem (gebaseerd op Van Veen 1950 en Jeuken 2000). Gebied 2 is een nevengeulengebied gerelateerd aan het verlanden en inpolderen van voormalig intergetijdengebied rondom de huidige Braakmanhaven en het ontstaan van bochtgroep 1 tussen 1800 en 1865.
Evaluatiemethodiek Schelde-estuarium Plaat- en geulsysteem
In het onderzoek uitgevoerd voor de LTV 2030 is het systeem verder geschematiseerd als een ketting van zogenoemde macrocellen en mesocellen (Winterwerp et al. 2001, Jeuken en Wang 2010, zie Figuur 3-2). De macrocellen worden gevormd door de grote gekromde ebgeulen en rechte vloedgeulen. De kortsluitgeulen vormen de mesocellen. Hoewel interacties tussen de bochtgroepen optreden, vertoont iedere bochtgroep een eigen morfologisch gedrag. Dit betekent dat de bochtgroep als een dynamische morfologische eenheid kan worden beschouwd (Jeuken 2000).
In de LTV 2030 wordt het belang van de instandhouding van het meergeulenstelsel met zijn kenmerkende overgangen tussen platen, slikken, geulen en ondiep water onderstreept. Vooral een verandering van een meergeulensysteem naar een ééngeulsysteem is ongewenst, vanwege de verwachte gevolgen voor de drie hoofdfuncties van het systeem: Veiligheid, Toegankelijk en Natuurlijkheid. Een voorbeeld van een gedegenereerd systeem waarnaar verwezen wordt in de LTV 2030 is de Seine. Er is echter nog geen operationele uitwerking van wat ‘nu precies in stand moet worden gehouden’. Het in 2014 gestarte onderzoeksprogramma ‘Agenda voor de Toekomst’ beoogt te adviseren over dergelijke operationele doelen.
Het bestaande systeem van hoofd- en nevengeulen draagt bij aan de optimalisatie van de vaarweg en daarmee de toegankelijkheid van het estuarium en de communicatie- indicator Bevaarbaarheid. De grote zeescheepvaart maakt gebruik van het vaargeultracé in de hoofdgeul (overwegend de ebgeulen, Figuur 3-1). De kleine scheepvaart kan gebruik maken van de nevengeulen (overwegend de vloedgeulen en grotere kortsluitgeulen). Deze scheiding van scheepvaart draagt bij aan de verkeersveiligheid op het water.
Het meergeulensysteem draagt ook bij aan de bescherming tegen overstromingen, dit komt terug in de communicatie-indicator Dynamiek Waterbeweging. Vooral de intergetijdengebieden spelen hierin een rol, zowel lokaal als op systeemniveau. De intergetijdengebieden vóór een waterkering dempen op natuurlijke wijze de hydrodynamische energie. Op systeemniveau beïnvloeden de (kombergende) intergetijdengebieden de veiligheid tegen overstroming door buffering van water en verlaging van de hoogwatergolf. Een systeem met veel intergetijdengebied kent een kleinere getijdoordringing en lagere hoogwaterstanden dan een systeem met weinig intergetijdengebieden. Tenslotte dragen intergetijdengebieden bij aan een meer ebdominant en minder vloeddominant estuarium. Bij een vloeddominant systeem zijn de stroomsnelheden tijdens vloed hoger dan tijdens eb en vice versa voor een ebdominant systeem. Een sterk vloeddominant systeem importeert veel slib (Winterwerp, 2013). Als er veel slib wordt geïmporteerd en de bodem daardoor gladder wordt, kan het getij verder opslingeren (minder demping). Ook kan het nadelige gevolgen hebben voor de waterkwaliteit.
Het systeem van geulen, platen en slikken in combinatie met de heersende hydrodynamiek is een kenmerkend onderdeel van de natuurlijkheid van het systeem. Het biedt een divers leefgebied voor verschillende flora en fauna en daarmee een basis voor het ecologisch functioneren van het Schelde-estuarium. In de communicatie-indicatoren
Leefomgeving, Flora en fauna en Ecologisch functioneren zijn deze onderwerpen
uitgewerkt.
3.2 Effecten van veranderingen
De morfologische dynamiek van het meergeulensysteem manifesteert zich op verschillende tijdschalen (maanden, jaren, decennia, eeuwen) onder invloed van natuurlijke processen en menselijke ingrepen. Op een tijdschaal van enkele eeuwen is het estuarium veranderd van een vertakt getijdensysteem in een trechtervormig estuarium met het huidige patroon van bochtgroepen. Grootschalige inpolderingen hebben dit proces versterkt/versneld (Van der Spek, 1997). Vanaf begin 1900 wordt de
ontwikkeling van het meergeulensysteem naast inpolderingen (tot in de jaren vijftig), in toenemende mate beïnvloed door verruimingen, onderhoud van de vaargeul en zandwinning.
Het identificeren en kwantificeren van de invloed van menselijke ingrepen op de morfologische dynamiek is niet evident doordat morfologische aanpassingen langzaam verlopen en door cumulatie van effecten van verschillende ingrepen. Een verandering van de morfologische dynamiek van het meergeulensysteem verloopt geleidelijk in de tijd. In specifieke omstandigheden (zoals bij het Middelgat en het Vaarwater onder de Hoofdplaat) gaan nevengeulen systematisch verondiepen. Dit kan echter niet ondubbelzinnig geëvalueerd worden. Signalering, nadere studie en voorzichtigheid met ingrepen blijven van belang. Momenteel wordt geprobeerd met een uitgekiend bagger- en stortbeleid de fysische systeemkenmerken zo positief mogelijk te beïnvloeden.
3.2.1 Grootschalige dynamiek - de bochtgroep als geheel
De nadruk bij de grootschalige dynamiek ligt op de veranderingen in globale dimensies in relatie tot de grootschalige systeemrandvoorwaarden. Onder de globale dimensies wordt verstaan de breedte, de diepte en de lengte van de bochtgroep en de verhouding daartussen. De globale dimensies worden bijvoorbeeld uitgedrukt met de relatieve areaalverdeling van het intergetijdengebied (rs) in relatie tot de grootschalige breedte-
diepte verhouding (β) of de hypsometrische curve. De grootschalige systeemrandvoorwaarde voor de bochtgroep is de zandbalans.
De parameter rs-β kan veranderen door bijvoorbeeld veranderingen in de getijslag, in- of
ontpoldering of veranderingen in het watervolume door erosie of sedimentatie. Een afname van het relatieve areaal intergetijdengebied of een afname van de breedte- diepteverhouding impliceert dat er versteiling van de geulwand optreedt.
De zandbalans toont de grootschalige netto zandtransporten en kan de grootste morfologische veranderingen in perspectief plaatsen tot het volume van de ingrepen. Naast een karakterisering van de veranderingen in de dimensies van de geulen is inzicht in de veranderingen in de zandbalans nodig. Erodeert het gebied systematisch of is er juist sprake van sedimentatie. Wat verandert er op een tijdschaal van jaren tot decennia? Wat is de rol van ingrepen hierin? Deze vragen kunnen worden beantwoord door op de schaal van een morfologische eenheid de volumeveranderingen in de geul volgens de sedimentbalans systematiek te bepalen. In Haecon (2006) is de zandbalans van de Westerschelde als geheel en per bochtgroep bepaald9.
De hypsometrische curve laat veranderingen in arealen met verschillende diepteligging zien en geeft ook inzicht in veranderingen in de geometrie van (delen van) het estuarium.
3.2.2 Dynamiek op macroschaal - de grote eb- en vloedgeul
De dynamiek van de grote geulen, individueel en als geulenpaar, beïnvloedt de dynamiek van kortsluitgeulen en intergetijdengebieden. In de grote geulen vinden ook bagger- en stortactiviteiten plaats. Het vaargeultracé wordt grotendeels gevormd door de grote ebgeulen (uitgezonderd in bochtgroep 4, Figuur 3-1). Baggerwerkzaamheden vinden plaats op de zeewaarts (in geval van ebgeul) gelegen drempels van deze geulen en op geulwanden langs platen. Waarnemingen en modelberekeningen geven aan dat lokaal verdiepen en onderhouden van drempels leidt tot erosie van de aangrenzende geuldelen (LTV V&T rapport G-13), ten koste van ondiepe gebieden en de vloedgeul. Deze
9 Bij gebruik van zandbalansen mag niet uit het oog worden verloren dat de zandbalans niet individueel beoordeeld kan worden. Het resultaat moet dus in licht van andere trends worden bekeken. Daarnaast zijn de begrenzingen van de vakken waarvoor de balans is gemaakt meestal te 'vast' zijn om directe conclusies te kunnen trekken voor migrerende, dynamische morfologische elementen.
Evaluatiemethodiek Schelde-estuarium Plaat- en geulsysteem
veranderingen worden zichtbaar in de analyse van het watervolume van de geulen. Uit eerdere studies is gebleken dat een systeem van twee grote geulen in principe kan veranderen naar een ééngeulsysteem als i) de stortcapaciteit van het systeem langdurig wordt overschreden en ii) er voldoende sediment beschikbaar is (Winterwerp et al. 2001, Wang en Winterwerp 2001, Jeuken en Wang 2010). Het is dus van belang te weten hoe het dynamische evenwicht van de geulen onder invloed van baggeren en/of storten verandert en wat dit betekent voor de ontwikkeling van het systeem en de mogelijkheid om in de geulen te storten. Dit kan worden bepaald door het watervolume in relatie tot het volume van ingrepen te bepalen.
Bij de analyse wordt ook de getijweglengte meegenomen. In een ‘van nature’ veranderend systeem is deze verhouding min of meer constant. In een systeem dat erodeert als gevolg van baggeren neemt deze af (‘te ruim’), terwijl deze toeneemt in een systeem dat sedimenteert als gevolg van storten. De gemiddelde geuldiepte wordt ook (zie paragraaf 5.11) gebruikt om de veranderingen te begrijpen. De verhouding tussen de gemiddelde diepte van de ebgeul en de vloedgeul (besloten in de kantelindex) en de verhouding tussen de getijvolumes in de hoofd- en nevengeul kan aanvullend inzicht geven in het functioneren van het meergeulenstelsel.
3.2.3 Dynamiek op mesoschaal - de kortsluitgeulen
De morfologische configuratie en de ontwikkeling van de geulen, kortsluitgeulen en intergetijdengebieden in een bochtgroep hangen nauw met elkaar samen. Door deze afhankelijkheid en de kortere responstijd kunnen veranderingen in de dynamiek van kortsluitgeulen een signaal zijn voor veranderingen in de grotere geulen die wellicht nog niet goed meetbaar zijn. Met dynamiek van kortsluitgeulen wordt bedoeld de aanwezigheid van kortsluitgeulen (aantal, omvang, patroon) en het gedrag (wel of niet quasi-cyclisch met geulmigratie). In de Westerschelde zijn de verhangen het grootst in de drempelgebieden van de grote vloedgeulen (zie Figuur 3-1), waar de meeste kortsluitgeulen ontstaan en voorkomen. Kortsluitgeulen vertonen een quasi-cyclisch gedrag waarbij ze ontstaan, groter worden, zich lateraal verplaatsen (migreren) en uiteindelijk degenereren op een tijdschaal van jaren tot decennia.
De grote ebgeul en vloedgeul verschillen in lengte en diepte. Door deze geometrische verschillen is de voortplanting van de getijgolf door beide geulen niet gelijk en ontstaat er een verhang tussen de eb- en de vloedgeul. Dit verhang is de motor achter het ontstaan van kortsluitgeulen (Van Veen 1950, Van den Berg et al. 1996, Jeuken 2000, Cleveringa 2013, Swinkels et al. 2009). Dit verhang wordt veroorzaakt door drie fysische mechanismen die samenhangen met de afmetingen en geometrie van de grote eb- en vloedgeul: i) het verschil in looptijd van de getijgolf, ii) de bochtwerking en iii) de Coriolis kracht. Het verschil in looptijd van de getijgolf is het meest dominante mechanisme in de meeste bochtgroepen (Van den Berg et al. 1996, Swinkels et al. 2009). Dit verschil in looptijd wordt beschouwd in de verhangindicator, een verklarende parameter.
Er worden drie verschillende typen kortsluitgeulen onderscheiden (Jeuken 2000). Het meest bekende type kortsluitgeul doorsnijdt de langgerekte intergetijdengebieden tussen de grote eb- en vloedgeul (zoals de Zuid-Everingen in bochtgroep 3, Figuur 3-1). Daarnaast komt een tweede type kortsluitgeul voor in het landwaarts gelegen ondiepe deel (drempel) van de vloedgeulen. Dit zijn de zogenaamde drempelgeulen. Migratie van drempelgeulen kan leiden tot kortsluitgeulen door de platen (type I). Een derde type kortsluitgeul verbindt een geul in de ene bochtgroep met een geul buiten de bochtgroep (bijv. gebied 2, Figuur 3-1).
De veranderingen op mesoschaalniveau worden beschouwd door patronen van drempelgeulen en kortsluitgeulen door de tijd te bekijken aan de hand van dieptekaarten. Daarnaast wordt het volume van de kortsluitgeulen of deelgebieden op de drempels geanalyseerd. Natte doorsnedes van kortsluitgeulen geven inzicht in de omvang en de
migratiesnelheid van kortsluitgeulen. Mocht uit deze analyses blijken dat er veranderingen optreden rond de drempelgeulen, dan kan analyse van de verhangindicator inzicht geven in hoeverre dit wordt veroorzaakt door verandering in het verhang. De kantelindex en de verdeling van het getijvolume tussen hoofd- en nevengeul worden bij de analyse betrokken. Als ook het verhang een trendbreuk laat zien, kan het doorstroomoppervlak van de individuele drempelgeulen worden bepaald. Deze kunnen worden toegevoegd aan Figuur 5-5, om te zien of er een trendbreuk optreedt.