Nota over de overloopgebieden op de Zwalm te Michelbeke en de Molenbeek/Sassegembeek te Opbrakel. IN.A.2002.99
Pieter Cabus
De Afdeling Water werkt al verschillende jaren aan een totaalproject in het bekken van de Zwalm. Enerzijds wordt aandacht besteed aan het oplossen van 4 vismigratieknelpunten en anderzijds worden 6 overloopgebieden ingericht om de wateroverlast in het gebied te beheersen. In 2000 werd voor het totaalproject een MilieEffectRapport opgemaakt. Enkele gebieden waarin het project zich situeert werden in 2001 aangeduid als habitatrichtlijngebied. Toen in 2002 aan de Afdeling Natuur een advies over het overloopgebied te Michelbeke werd gevraagd, gaf deze een negatief advies omdat problemen zouden kunnen ontstaan met de aanwezige kwelzones. Ook voor het overloopgebied te Opbrakel stellen zich gelijkaardige problemen.
Op 11/04/02 werd een vergadering gehouden met de Afdeling Water, de Afdeling Natuur, de MER-deskundigen (Soresma) en het Instituut voor Natuurbehoud over dit onderwerp. Er werd geconcludeerd dat om de invloed van de ingrepen te kunnen inschatten er nood was aan bijkomende gegevens, zoals duur en frequentie van de overstromingen, grootte van de overstroomde zone’s en de waterstand in de overloopgebieden. Deze nota wil een antwoord geven op die vragen.
1. Het overloopgebied te Michelbeke
1.1. situering en inrichting
Het overloopgebied te Michelbeke (figuur 1) situeert zich opwaarts de brug over de Zwalm te Michelbeke (Berendries). Het gebied heeft een totale oppervlakte van ongeveer 20 ha. Aan de rechteroever wordt het begrensd door een steile helling (Berendries). De linkeroever gaat langzamer omhoog. Het mijnwerkerspad vormt de grens van het overloopgebied. Dit mijnwerkerspad situeert zich op 31,55 mTAW ter hoogte van de aansluiting op de Berendries. Verder afwaarts zakt dit pad echter tot 30,35 m (ter hoogte van het gebouw) waarna het ongeveer 250 m rond een hoogte van 30,5 m blijft. De kruinhoogte van de dwarsdijk ligt op 31,8 m TAW. Dit impliceert dat bij grote stormen de bebouwing niet gespaard zal blijven van overstromingen.
Het gebied functioneert momenteel reeds als komberging bij grote stormen. De ingrepen zouden de berging optimaliseren ter voorkoming van problemen stroomafwaarts te Nederzwalm. Een beperkt deel van het gebied situeert zich in habitatrichtlijngebied. Dit deel wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van kwelafhankelijke vegetatie.
1.2. frequentie en duur van de overstromingen
Aan de Rozenhoek te Brakel/Oudenhove situeert zich een limnigraaf op de Zwalm. Deze limnigraaf werd er geïnstalleerd door de Interfacultaire Onderzoeksgroep Zwalm van de RUG in 1991. Uit de beperkte ijkingsmetingen blijkt dat de debietkromme op een rechte lijn ligt. Opstuwing door plantengroei in de zomer lijkt niet aanwezig. De peilen kunnen door middel van de debietkromme omgezet worden in debieten. Uit de peilreeks blijkt dat de limnigraaf blijft haperen bij peilen vanaf 2m (peilschaalhoogte) wat betekent dat debieten vanaf 4 m³/s onnauwkeurig geregistreerd worden. Ook op de berekende bergingen zal er een fout zitten. De peil- en debietreeksen van de jaren 1991 tot en met 1996 waren ter beschikking voor deze analyse. Het kunstwerk in de dwarsdijk zou dermate geconstrueerd worden dat er pas afknijping van het debiet zou voorkomen vanaf 2,97 m³/s. De sturing van het knijpkunstwerk maakt het moeilijk de bergingen adequaat in te schatten. Eenvoudigheidshalve werd verondersteld dat de volledige afvoergolf boven 2,97 m³/s geborgen wordt. Voor kleine afvoergolven boven die drempel zal op deze manier het geborgen volume waarschijnlijk onderschat worden, voor grotere golven (waarbij het gebied bijna volledig benut wordt) zal het volume waarschijnlijk overschat worden.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
aantal bergingen per jaar
0 25000 50000 75000 100000 125000 150000
berging (m³)
Figuur 2: overstromingsfrequentie versus geborgen volume’s
Van deze 41 overschrijdingen deden er zich 8 voor in het groeiseizoen. De gemiddelde berging bedroeg 15150 m³ en de maximale berging 80000 m³ (juni 1992). Dit wordt voorgesteld in figuur 3. Gemiddeld zal het gebied 1,6 keer overstromen per groeiseizoen. Een storm met een berging van 700 m³ komt gemiddeld 1 maal per groeiseizoen voor, een berging van 10000 m³ gemiddeld 1 maal per 2 groeiseizoenen.
0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 gem. ker en per jaar in gr oeiseizoen 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 berging (mm)
In figuren 4 en 5 wordt de overstromingsfrequentie uitgezet tegenover de duur van de overstroming. Hier dient wel bemerkt dat de duur bepaald werd aan de hand van de debietreeks. De berging in het overloopgebied zal langer duren, aangezien het gebied pas zal leeglopen nadat het debiet in de beek terug onder de drempel gekomen is.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
aantal bergingen per jaar
0 24 48 72 96 120 144 168
duur van de berging (uur)
Figuur 4: overstromingsfrequentie t.o.v. bergingsduur
De langste berging duurt 135 uur (meer dan 5,5 dagen), de gemiddelde duur bedraagt bijna een volledige dag (21 uur). Bergingen met een duur van 12 uur kwamen gemiddeld 4 à 5 keer per jaar voor, bergingen van een dag ongeveer 2 keer per jaar (cf. figuur 4). In het groeiseizoen duren de bergingen gemiddeld 9 uur, en de maximale duur gedurende de vijf onderzochte jaren was 29 uur (juni 1992). Golven die meer dan eens per groeiseizoen voorkwamen duurden minder dan 3 uur.
0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2
gem. keren per jaar in groeiseizoen
0 6 12 18 24 30 36
duur van de berging (uur)
1.3. Bestreken oppervlakte en waterpeilen
Op basis van de hierboven geschetste volume’s en het digitaal hoogtemodel is het mogelijk kaarten te maken van de overstroomde oppervlakte’s en de waterpeilen die op de respectievelijke plaatsen voorkomen.
In deze benadering wordt de vulling van het overloopgebied verondersteld enkel op te treden tengevolge de opstuwing aan het knijpkunstwerk op de dwarsdijk en niet tengevolge wrijvingsverliezen elders in het overloopgebied. Mochten deze wrijvingsverliezen bvb. door sterke meandering, plantengroei, ... toch optreden dan zal het reservoir stroomopwaarts sneller vullen dan hier verondersteld wordt. De geborgen volume’s zullen evenwel gelijk blijven zodat het totaalbeeld enkel bij kleinere volume’s enigszins zal afwijken van de hier geschetste kaarten.
Bij een volledige vulling van het gebied tot aan de overstorthoogte (0,5 meter onder de kruinhoogte) van 31,3 mTAW, kan het gebied een totaal volume van 89000 m³ bergen. Dit is een volume dat een retourperiode kent van 0,8 keer per jaar (of 4 keer in de vijf onderzochte jaren). In figuur 6 worden de corresponderende waterpeilen getoond. Wordt het gebied gevuld tot kruinhoogte, dan kan het 157000 m³ bergen. Bij deze berekening werd geen rekening gehouden met eventuele berging van water in de bebouwde delen. Als er geen bescherming van de bebouwing aangelegd wordt kunnen overstromingen buiten het voorziene gebied voorkomen vanaf een berging van slechts 15900 m³, hetgeen statistisch 5 à 6 maal per jaar voorkwam in de onderzochte periode.
168 169
168 169
Een overstroming met een retourperiode van twee jaar (114000 m³) zal het bekken vullen tot boven de overstorthoogte. De overstroomde oppervlakte bedraagt dan 13,2 ha en het gemiddelde waterpeil 86 cm. Het gebied met kwelafhankelijke vegetatie wordt deels overstroomd (figuur 7). De waterpeilen in dit gebied variëren tussen 0 en 35 cm. 168 168 107600 107800 108000 108200 108400 167800 000 168200 168400 600 168800 000 169200 169400 107600 107800 108000 108200 108400 167800 000 168200 168400 600 168800 000 169200 169400 0 0.5 1 1.5 2 2.5
107600 107800 108000 108200 108400 167800 168000 168200 168400 168600 168800 169000 169200 169400 0 0.5 1 1.5 2 2.5 107600 107800 108000 108200 108400 167800 168000 168200 168400 168600 168800 169000 169200 169400 0 0.5 1 1.5 2
Figuur 8: waterpeil voor stormen met jaarlijkse retourperiode. (Wit=0 cm, donkerblauw = 238 cm) Figuur 7: waterpeil voor stormen
met retourperiode van 2 jaar. (Wit=0 cm, donkerblauw = 285 cm)
Jaarlijks terugkerende stormen (71000 m³) zullen aanleiding geven tot een overstroomde oppervlakte van 9,6 ha (figuur 8). Het waterpeil bedraagt dan 31,15 m TAW of een gemiddelde waterhoogte van 75 cm. Het maximale waterpeil bedraagt 2,4 meter. Het gebied met kwelafhankelijke vegetatie situeert zich in het zuidelijke deel van het overloopgebied en wordt door deze jaarlijkse storm grotendeels gevrijwaard.
Een berging van 25000 m³ deed zich in de onderzochte periode 4 maal per jaar voor. De bestreken oppervlakte bedraagt hier 6,2 ha en het gemiddelde waterpeil is 45 cm. De waterhoogte bedraagt 30,55 mTAW. Hier wordt het habitatrichtlijngebied niet meer aangesproken tengevolge de stuwing aan het knijpkunstwerk.
2. Het overloopgebied te Opbrakel
2.1. situering en scenario’s
Om de hoogwaterproblemen in het centrum van Nederbrakel zoveel mogelijk te vermijden werden in de modelleringsstudie van de Molenbeek/Zwalm enkele gebieden voorgesteld om als overloopgebied te functioneren. Eén van die gebieden situeert zich opwaarts Opbrakel op de Molenbeek. Ook hier bevindt een deel van het geplande overloopgebied zich in habitatrichtlijngebied en wordt een groot deel van het gebied gekenmerkt door de nadrukkelijke aanwezigheid van kwelwater (figuur 9). Na een eerste overlegvergadering op 19/03 werden een aantal wijzigingen voorgesteld. Twee scenario’s bleven over:
• ophoging van de Maaistraat en de Meersweg, met een doorstroomopening onder de Meersweg voor de berging bij extra grote golven
• enkel ophoging van de Maaistraat waardoor een groter ‘natuurlijk’ volume beschikbaar is voor berging en de landschappelijke impact geminimaliseerd wordt. Het inlooppunt van het gebied ontvangt het water uit een stroomgebied van ongeveer 530 ha Men voorziet een vrij frequente aanspreking van het overloopgebied. Elk debiet hoger dan 0,5 m³/s zou afgetopt worden. Verder zou er geen ‘regeling’ voorzien worden. Het water zou het gebied gravitair verlaten via de Molenvijver aan de overkant van Maaistraat.
2.2. Frequentie en duur van overstromingen
Net opwaarts het overloopgebied is een limnigraaf op de Sassegembeek van de Interfacultaire Onderzoeksgroep Zwalm van de Universiteit Gent. Deze meetgoot is functioneel sinds 1992. De debiet-gegevens van 1992,1993,1994,1996,1997 waren ter beschikking voor de analyse. Het stroomgebied van de Sassegembeek bedraagt 264 ha, het stroomgebied van de Molenbeek tot aan het overloopgebied 269 ha. Het stroomgebied van de Sassegembeek situeert zich grotendeels (> 50 %) in bosgebied, waar het grootste deel van de Molenbeek door landbouwgebied stroomt. Hierdoor zal er op de Molenbeek sneller runoff optreden. Veiligheidshalve werd gekozen om de debieten van de Sassegembeek te vermenigvuldigen met 2,3 om te gebruiken als inloop-debieten ter hoogte van het overloopgebied. De verhouding 1,3 werd ook teruggevonden als de verhouding van het gesimuleerde piekdebiet op de Molenbeek (voor de samenvloeiing) t.o.v. het gesimuleerde piekdebiet op de Sassegembeek in de hydrologische modelleringsstudie (studiebureau Haecon i.s.m. RUG). De zo bekomen tijdreeks werd geanalyseerd op het voorkomen van afvoeren boven de 0,5 m³/s en de duur van deze afvoeren. Gedurende die vijf jaar kwamen in totaal 53 afvoer-pieken voor waarvan het debiet de drempel overschreed. De minimum hoeveelheid water die hierbij boven de drempel afgevoerd werd (en in de toekomst dus zal moeten geborgen worden in het overloopgebied) bedroeg 88 m³, de maximum hoeveelheid bedroeg 63876 m³. Deze hoogste waarde kwam voor tijdens de zomerstorm van augustus 1996, welke een uitzonderlijk karakter had.
Van deze 53 piek-afvoeren kwamen er 11 voor tijdens het groeiseizoen. Dit groeiseizoen werd van april tot en met juli genomen. De maximale berging die in het groeiseizoen voorkwam bedroeg 44080 m³, tijdens de storm van juni 1992. De op één na grootste berging bedroeg slechts 6250 m³. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
gemiddeld aantal keren per jaar
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000 berging (m³)
Op basis van deze gegevens kunnen de figuren 10 en 11 opgemaakt worden. In figuur 10 wordt het aantal overstromingen per jaar uitgezet ten opzichte van het te bergen volume. Hieruit kan besloten worden dat er gemiddeld 10,5 maal per jaar van het overloopgebied gebruik zou gemaakt zijn in de onderzochte periode. Bergingen van meer dan 5000 m³ kwamen gemiddeld 4 maal per jaar voor. Gemiddeld 1 keer per jaar komt een berging van 22000 m³ (boven de 0,5 m³/s-drempel) voor.
Figuur 11 geeft het aantal overstromingen per groeiseizoen. Gemiddeld werd er 2,2 keer per groeiseizoen een overschrijding van het drempeldebiet vastgesteld. 1 keer per groeiseizoen kwam een berging van meer dan 4000 m³ voor. Berging van meer dan 6500 m³ kwam maar 1 keer voor in die vijf jaar.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 gem. aantal in gr oeiseizoen/jaar 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 berging (m³)
Figuur 11: Overstromingsfrequentie in het groeiseizoen ten opzichte van geborgen volume
In figuren 12 en 13 wordt de overstromingsfrequentie uitgezet ten opzichte van de duur van de berging. Hier dient opnieuw bemerkt dat de duur bepaald werd aan de hand van de debietsreeks. De berging in het overloopgebied zal langer duren, aangezien het gebied pas zal leeglopen nadat het debiet in de beek terug onder de drempel gekomen is. Bovendien kan het zijn dat verschillende pieken elkaar opvolgen waardoor het gebied niet de kans krijgt zich volledig te legen. Bijvoorbeeld in december 1992 komen er zo verschillende pieken na elkaar met telkens een halve dag of enkele uren tussen. Waarschijnlijk zullen deze aanleiding geven tot een situatie van permanente overstroming gedurende enkele dagen. Waar deze overlap duidelijk is (grote piek, twee uur onder de drempel, nogmaals grote piek) werden beide pieken samen beschouwd. Bij twijfel werden ze gescheiden.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
gemiddeld aantal keren per jaar
0 6 12 18 24 30 36
duur berging (uren)
Figuur 12: Overstromingsfrequentie versus de bergingsduur
In het groeiseizoen zijn de bergingen zeer kort. 1 maal per jaar duurde de berging langer dan 2 uur, en gemiddeld 1 maal in de 2,5 jaar kwam er een berging in het groeiseizoen voor die langer duurde dan 6 uur.
0 0.5 1 1.5 2 2.5
gem. aantal in groeseizoen/jaar
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
duur berging (uren)
2.3. Bestreken oppervlakte en waterpeilen
Op basis van de hierboven geschetste volume’s en het digitaal hoogtemodel werden kaarten gemaakt van de overstroomde oppervlakte’s en de waterpeilen die op de respectievelijke plaatsen voorkomen.
Aangezien er verschillende scenario’s mogelijk zijn, werden deze oppervlakte’s en volume’s op verschillende manieren benaderd. Eén maal voor het beperkte overloopgebied, één maal voor een uitgebreid overloopgebied en uiteindelijk voor de combinatie
2.3.1. beperkt overloopgebied Wanneer enkel het deel
tussen de Maaistraat en de
Meersweg als overloopgebied beschouwd
wordt en de kruinhoogte van de dijk op 50,5 m aangehouden wordt, kan er 26500 m³ water geborgen worden (gebied gevuld tot
kruinhoogte). Het maximale peil bedraagt dan
1,6 meter. Wordt het gebied slechts gevuld tot de overstorthoogte van 50 mTAW dan bedraagt de maximale berging 14685 m³, wat meer dan éénmaal per jaar onvoldoende is (jaarlijkse berging 25000 m³). Voor de berging in het groeiseizoen volstaat dit
ruimschoots met uitzondering van de bui van
juni 1992, waar nog een extra berging van 30000 m³ moet gezocht worden. Corresponderende
waterpeilen zijn
weergegeven in figuur 14. Je bemerkt dat niet het volledige gebied aangesproken wordt, een deel van de zone is gesitueerd boven de 50 m TAW.
16 16 16 16 104600 104700 104800 104900 105000 105100 105200 105300 163700 163800 163900 4000 4100 164200 4300 4400 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Figuur 14: Waterpeilen bij vulling van het beperkte overloopgebied tot de overstorthoogte (wit=0 cm,
donkerblauw=113 cm)
104600 104700 104800 104900 105000 105100 105200 105300 163700 163800 163900 164000 164100 164200 164300 164400 104600 104700 104800 104900 105000 105100 105200 105300 163700 163800 163900 164000 164100 164200 164300 164400 0 0.5 0 0.5 1 1.5
Figuur 16: Waterpeilen bij een storm met jaarlijkse retourperiode in het groeiseizoen
(wit=0 cm, donkerblauw=60 cm) Figuur 15: Waterpeilen bij vulling van het
volledige overloopgebied tot de overstorthoogte (wit=0 cm, donkerblauw=160 cm)
2.3.2. Volledige gebied onder de 50,5 m TAW
Wanneer het volledige gebied dat lager ligt dan 50,5 m TAW beschouwd wordt als overloopgebied (enkel Maaistraat verhogen) kan er 71550 m³ geborgen worden tot aan de kruinhoogte van 50,5 m of 42403 m³ tot de overstorthoogte van 50 m TAW. In figuur 15 worden de hoogte’s aangeduid bij een vulling tot aan die overstorthoogte, dit is iets minder dan de hoogte die bij de storm van juni 92 zou opgetreden zijn in dit scenario (50,02 mTAW). Met dit grote gebied kunnen alle historische buien van de onderzochte jaren geborgen worden met uitzondering van de stormen van augustus 96 en juni 92 die boven de overstorthoogte uitkomen.
2.3.3. Combinatie beide gebieden
Bij een inperking van het overloopgebied tot het gebied ten noorden van de Meersweg kunnen de grootste afvoergolven niet geborgen worden wanneer men de pieken aftopt op 0,5 m³/s. Wanneer het volledige gebied als één beschouwd, situeren de frequentste overstromingen zich grotendeels in de (laagst gelegen) kwelzone. Een oplossing, die door de afdeling Water vanuit veiligheidsoverwegingen naar voor wordt geschoven is de combinatie van een gebied ten noorden van de Meersweg om de ‘kleinere’ golven te bergen met het gebied ten zuiden van de Meersweg dat slechts bij grotere golven zou aangesproken worden.
In dit laatste scenario werd getracht een beeld te schetsen van de overstroomde oppervlakten en hoogten in het zuidelijke deel wanneer het noordelijke deel reeds volledig benut is (d.w.z. gevuld tot aan de overstorthoogte van 50 m TAW. Dit is realiseerbaar door de dijk op de Meersweg over een groot deel te beperken tot die 50 mTAW. Er werd verondersteld dat ook de bestaande weg van de Meersweg naar de hoeve (Meersweg ?) verhoogd zou worden tot 50,5 mTAW.
Hierboven zagen we reeds dat een gemiddelde jaarlijkse storm in het groeiseizoen in het noordelijke deel kan geborgen worden. Enkel de stormen van augustus 96 en juli 92 zullen hier besproken worden. De storm van augustus 1996 gaf aanleiding tot een berging van 63850 m³, waarvan optimaal 14685 m³ ten noorden kan geborgen worden. De totale berging van het zuidelijke deel tot 50 mTAW bedraagt 25735 m³. Dit samen maakt de combinatie nog steeds onvoldoende groot. Bij een dergelijke (uitzonderlijke) storm zal het gebied gevuld worden tot boven de overstorthoogte. Theoretisch zouden beide gebieden gevuld kunnen worden tot de kruinhoogte. Dan zal in beide
deelgebieden respectievelijk 26500 m³ (noorden) en 38500 m³ (zuiden) geborgen worden.
164400
Voor de storm van juni 1992 volstaat de berging in beide gebieden tot een hoogte van 50mTAW net niet. Een stijging van slechts 5 cm boven deze drempel is voldoende om de 44000 m³ te bergen.
Een gemiddelde jaarlijkse storm (25000 m³) heeft bij een volledige benutting van het noordelijk deel nog nood aan een berging van ongeveer 10300 m³. Dit volume is het volume onder 49,3 mTAW. In het zuidelijk deel wordt dan 1,8 ha overstroomd, de maximale diepte is 1 m. Dit wordt getoond in figuur 17. 104600 104700 104800 104900 105000 105100 105200 105300 163700 163800 163900 164000 164100 164200 164300 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1
Figuur 17: waterdiepte’s bij het gecombineerd overloopgebied voor een jaarlijkse storm (wit=0
3. Conclusie
Het overloopgebied op de Zwalm te Michelbeke laat zich opdelen in twee delen. Het laaggelegen noordelijke deel ondergaat de grootste invloed van de opstuwing door het knijpkunstwerk en zal frequent overstromen (tot 8 maal per jaar). Het zuidelijke deel, gelegen in habitatrichtlijngebied zal minder frequent aangesproken worden. Op basis van de beschikbare gegevens zullen overstromingen met een jaarlijkse retourperiode net niet tot het zuidelijk gebied reiken. Uitzonderlijker stormen zullen wél het zuidelijker deel laten overstromen. Bij een maximale vulling (tot boven de overstorthoogte) zullen waterpeilen tot 35 cm in het zuidelijk deel optreden. Dit komt voor bij stormen met een retourperiode van 2 jaar (of meer). De duur van deze overstromingen varieert van 1 tot meerdere dagen (op basis van de debietpiek).
In het groeiseizoen zou er op basis van de beschikbare gegevens geen overstroming voorkomen in het zuidelijke deel. De maximale berging van 80000 m³ (juni 1992) geeft aanleiding tot een vulling tot net de rand van het zuidelijk deel.
Tengevolge het lage drempeldebiet zal het overloopgebied op de Molenbeek te Opbrakel frequenter aangesproken worden (tot 10 keer per jaar). Ook in het groeiseizoen zal het gebied meer dan twee maal per jaar benut worden. De duur van de bergingen is echter beduidend lager dan deze te Michelbeke (kleiner stroomgebied). Deze bedraagt in het groeiseizoen maximaal een halve dag (debietpiek).
