Zandwinning Westerschelde

(1)

Zandwinning Westerschelde

9 94 72 /1 13 7 18 november 1999

(2)

S va se k b v Z a n d w in n in g W e ste rsch e ld e

Inhoudsopgave

1 Inleiding 3

2 K w alitatieve beschrijving 4

2.1 A lgem een 4

2 .2 Ingrepen en externe factoren 4

2.2.1 Z andw inning 4

2 .2 .2 Vaargeulbeheer 5

2 .2 .3 Overige ingrepen 5

2 .2 .4 Zeespiegelrijzing en getijslagverandering 5

2 .2 .5 O nderlinge vergelijking ingrepen en externe fa c to re n 5

2 .3 Fysische processen 6

2.3.1 A anpassing w aterbew eg ing 6

2 .3 .2 A anpassing van geulen en e ffic ië n tie van geulenparen 7

2 .3 .3 B ergingscapaciteit en herverdeling van zand 7

2 .4 Systeem eigenschappen 10

3 Gevoeligheidsanalyse m et num eriek w aterbew egingsm odel 12

3.1 Algem een 12

3 .2 W aterbew egin gsm odel en referentieberekening 12

3 .3 G evoeligheidsberekeningen 12

3 .4 Berekeningsresultaten 14

4 K w an titatieve uitwerking m et box-m odellen 16

4.1 Algem een 16

4 .2 Opzet box-m odellen 16

4 .3 Korte term ijn analyses (to t 2 0 0 5 ); locatie zandw inning 17

4.3.1 Evaluatie berekeningen 1 t/m 6 17

4 .3 .2 Conclusies 18

9 9 4 7 2 /1 1 3 7 1 18 november 1999

(3)

4 .4 M iddellange te rm ijn analyses (to t 2 0 3 0 ); beheersscenario's 19

4.4 .1 baggeren sto rts tra te g ie (berekening 7) 19

4 .4 .2 verruim ing (berekening 8) 2 0

4 .4 .3 V erruim ing en baggeren sto rts tra te g ie (berekening 9) 22

4 .4 .4 Z andw in n in g (berekening 10) 23

4 .4 .5 Zeespiegelrijzing (berekening 11 ) 23

4 .4 .6 G etijslagtoenam e Noordzee (berekening 12) 2 4

4 .5 Lange te rm ijn analyses (to t 2 1 0 0 ); externe force rin g 24

5 Conclusies en aanbevelingen 2 6

Referenties 2 8

Lijst m et bijlagen 2 9

(4)

S va se k b v Z a n d w in n in g W e ste rsch e /d e

1 Inleiding

H et huidige beleid m .b .t. zandw inning in de W esterschelde is gebaseerd op de volgende u itgang spunten:

« O n ttre kkin g van zand m oet door im port w orden gecompenseerd i.v.m . m ogelijke a antastin g van de s tru c tu u r van het estuarium (verdrinking)

« O n ttre kkin g van zand m oet plaatsvinden in gebieden w aar het overschot van zand het g ro o ts t is i.v.m . het verm inderen van de baggerinspanning en m ogelijk herstel van de dynam iek in het o o stelijk deel van de W esterschelde

Om te kunnen bepalen o f het huidige beleid aangepast dient te w orden, dienen de e ffe c te n van zandw inn ing geëvalueerd te w orden in relatie to t externe factoren zoals zeespiegelrijzing en getijslagtoenam e op de Noordzee en ingrepen zoals het baggeren en storten te n behoeve van het vaarw egon derhoud. Het RIKZ zal eind novem ber aan Directie Zeeland advies geven over het zandw inbeleid. Vragen die beantw oord m oeten w orden zijn: mag er in de to e k o m s t w el o f niet zand w o rden gew onnen in de W esterschelde? En indien zand gewonnen mag w o rd e n , hoeveel dan en in w elke gebieden?

Ingenieursbureau Svasek bv te Rotterdam he e ft in oktober 1999 een verkennende studie uitgevoe rd te r onderbo uw ing van het RIKZ-advies. De resultaten van deze studie w o rd e n in d it rapport beschreven. Bij de studie is gekozen voor een aanpak waarbij m et name het in z ic h t in de (veranderende) g etijbew e ging vergroot w o rd t.

De studie bestaat u it drie delen: een kw a lita tie ve beschrijving op basis van eerdere studies, inzichten en m odelresultaten (hoofdstuk 2), gevoeligheidsanalyse met num eriek

w ate rb e w e g in g sm o d e l (hoofdstuk 3) en een k w a n tita tie ve uitw erking m et box-m odellen (h o o fd s tu k 4). H o o fd stu k 5 bevat conclusies en aanbevelingen.

9 9 4 7 2 /1 1 3 7 3 18 november 1999

(5)

2 K w alitatieve beschrijving

2.1 Algemeen

G ebruikm akend van beschikbare kennis en in overleg m et deskundigen van binnen het RIKZ zijn de ingrepen, externe fa cto re n , relevante fysische processen, evenw ich tsre la tie s en

systeem eigenschappen beschreven. Zie onderstaande fig u u r vo o r een ove rzich t. In de volgende paragrafen w orden de afzonderlijke onderdelen u itg e w e rk t.

Externe fa cto re n :

Aanpassing w a terbew eg ing Bijv. g roter getijvolum ina G etijslagtoenam e Noordzee

Zeespiegelrijzing

Aanpassing geulen Ruimere

geulen nqrepen:

Zandw innin g

B ergingsca paciteit/

V aargeulbeheer Herverdeling van zand

Systeem eigenschappen o.a. o v e rs c h o t/te k o rt

2

In deze studie zijn de verbanden op de volgende manier u itg e w e rk t:

1. In schatting op basis van "e x p e rt beoorde ling" e n /o f geom etrische verhoudingen 2. SC ALW EST-berekening (zie h o o fd s tu k 3)

3. Box-m odei (zie h o o fd stu k 4)

4. In schatting m orfologische o n tw ik k e lin g op basis van 1,2 en 3 (zie h o o fd stu k 4) In de analyses h e e ft geen vo ortduren de terugkoppeling o f iteratie plaatsgevonden.

2 .2 Ingrepen en externe factoren

2 .2 .1 Zandw innin g

Binnen deze studie staan de e ffe c te n van zandw inning centraal. Dit zand w o rd t o.a. gebruikt v o o r suppleties en in de bouw . V a n a f 1955 is in de W esterschelde ruim 1 0 0 m iljoen m 3 zand aan het estuarium o n ttro k k e n (2.5 M m 3/jaar). In tabel 2 van re f.[1 ] w o rd t een uitgebreid overzicht gegeven. De huidige zandw inhoeveelheden zijn 1 à 2 M m 3/jaar.

In 1 9 9 7 is de zandw inn ing v e rp la a tst van het w esten naar het oosten. H et doei hiervan is het beperken van de baggerinspanning op de drempels in het oosten en m ogelijk herstel van het verlies aan ondiep w a te r areaal in het oosten.

(6)

S va se k b v Z a n d w in n in g W esterscbelde

2 .2 .2 Vaargeulbeheer

Bij vaargeulbeheer d ie n t onderscheid te w orden gem aakt tussen a c tiv ite ite n om een bepaalde diepte en breedte van de vaargeul te handhaven (onderhoud) en het beter bereikbaar maken voor grotere en diepere schepen (verruim ing). V erruim ingen van de vaargeul zijn uitg e vo e rd in de periode 1 9 7 0 -1 9 7 5 en 1 9 9 7 -1 9 9 8 (4 8 7 4 3 ').

Het merendeel van het baggerw erk v in d t plaats op de drem pels in het oosten (vanaf 1970 tussen de 5 en 10 M m 3/jaar). Tussen 1 9 7 0 en 1 997 w erden de gebaggerde zandhoeveelheden voornam elijk in het o o stelijk deel te ru g g e sto rt. In het oosten zijn in deze periode de volgende o n tw ikke lin g e n w aargenom en: de hoofdgeul is verdiept en verbreed (zowel door h e t baggeren ais door m orfologische aanpassingen). Het sedim ent dat h ie rb ij.vrijkw a m is voornam elijk opgeslagen in de nevengeulen en plaatcom plexen. De platen zijn hierdoor zow el in oppervlakte ais

gem iddelde hoogte toegenom en en het ondiep w a te r areaal is ste rk afgenom en.

T egelijkertijd m et de 4 8 7 4 3 ' verruim ing van de W esterschelde is in 1 9 9 7 de s to rts tra te g ie gew ijzig d . Het zw a a rte p u n t van de stortingen is ve rp la a tst in w e ste lijke rich tin g . De periode na de laatste verruim ing is te kort om de effe cte n nauw keurig va st te kunnen stellen. Er zijn echter w el aanw ijzingen dat de gew ijzigde sto rtstra te g ie verm indering van de baggerinspanning en export van zand naar het m ondingsgebied to t gevolg heeft.

2 .2 .3 Overige ingrepen

I.v.m . het vaargeulbeheer, de n a tu u rfu n ctie en de veiligheid zijn in het verleden voorstellen gedaan voor regulering m .b.v. strekdam m en, ontpolderingen, gecontroleerde

o verstrom ingsgebieden en s to rm stu w e n . Deze ingrepen zijn m oeilijk om keerbaar. O m dat er m om enteel geen concrete plannen zijn voor bovengenoem de ingrepen, w orden ze in deze studie buiten beschouw ing gelaten.

2 .2 .4 Zeespiegelrijzing en getijslagverandering

V oor de W esterschelde kan gesteld w orden dat de relatieve zeespiegelrijzing, die de afgelopen eeuw 20 cm bedroeg, naar ve rw a ch tin g zal toenem en to t 6 0 cm vo o r de kom ende eeuw . Verder Is de ve rw a c h tin g d a t de getijslag in het m ondingsgebied, evenals de vorige eeuw , de komende eeuw m et 3 to t 4 % zal toenem en. Gezien de onzekerheden rond deze v e rw a ch tin g e n is het echter w ei belangrijk om m et verschillende scenario's rekening te houden (re f.[2 j).

2 .2 .5 Onderlinge vergelijking ingrepen en externe fa cto re n

In tegenste lling to t het baggeren en storten ten behoeve van het vaargeulbeheer, b e te ke n t de zandw inning een stru ctu re le o n ttre kkin g van zand. Gemiddeld over het estuarium k o m t een zandw inning van bijvoorbeeld 2 .5 M m 3/jaar overeen m et een bodem daling van bijna 1 cm /jaar, o fw e l 0 .9 0 m eter per eeuw . D it is zelfs meer dan de v e rw a ch te zeespiegelrijzing (0 .6 0 m eter per eeuw ).

9 9 4 7 2 /1 1 3 7 5 1 8 november 1999

(7)

Een eventuele bodemdaling w o rd t voornam elijk ais negatief beoordeeld, o m d a t daarmee

w aardevolle gebieden (ondiep w a te r, platen, slikken en schorren) verloren zouden kunnen gaan.

V erdieping van geulen is op zich niet negatief. Een eventuele herverdeling van zand is daarom van belang. Door vaargeulbeheer en getijslagtoenam e op de Noordzee zouden de geulen kunnen gaan uitruim en. Ais de w aterinhou d van de geulen m et 2% to e n e e m t (ca. 4 0 M m 3), kom t voldoende zand beschikbaar om al de platen en het ondiep w atergebie d (1 1 0 km 2) m et gem iddeld 0 .4 m op te hogen.

2 .3 Fysische processen

2 .3 .1 Aanpassing w a terbew eg ing

Door za ndw inn ing w orden bepaalde geulen ruim er. A angenom en dat (nog) geen herverdeling van zand optreedt, is de invloed op de w a te rb e w e g in g k w a lita tie f ais vo lg t:

® Door toenam e van de doorstroom pro fielen verlagen de snelheden in de betreffen de geulen en neem t de w eerstand van deze geulen af, en daarmee de dem ping van de g e tijg o lf.

® Doordat de demping van de g e tijg o lf afneem t, zullen de getijslag in h e t bekken en de interne berging toenem en en zal het getij iets vervroegen.

* Door toenam e van de interne berging nemen de debieten to e en zal de snelhedenafnam e in de ruimere geulen w orden beperkt. In de geulen die niet ruim er w o rd e n , zullen de snelheden toenem en.

® O m dat alle landinw aarts optredende bergingstoenam e m ee te lt, zal de debietentoenam e in absolute zin aan de m onding het g ro o ts t zijn en la n d in w a a rts afnem en.

* De verdere ruim telijke verdeling van sneihedenveranderingen en getijslagveranderingen is n iet direct te bepalen. Hierin speelt de com plexe geom etrie een belangrijke rol. In een m eergeulenstelsel als de W esterschelde is daarbij ook nog een herverdeling van debieten over de geulen (andere eb- en vloeddom m antie) m ogelijk.

M e t een w aterbew egingsm odel zijn berekeningen u itgevoe rd om de resulterende

snelheidsveranderingen k w a n tita tie f te bepalen (zie h o o fd s tu k 3). Bij het interpreteren van de berekeningsresultaten m oet overigens steeds rekening w o rd e n gehouden m e t eventuele m orfologische aanpassingen.

Het huidige baggeren s to rtb e le id resulteert h o o g stw a a rsch ijn lijk in een verru im in g van het oosten. Het zand dat daarbij beschikbaar kom t zal w orden geborgen in het m idden en w e ste n en in het m ondingsgebied. Ook d it zal de w a te rb e w e g in g in de W esterschelde beïnvloeden. T o t op heden is echter onbekend o f d it zand in de geulen o f in de o n d ie p w a te r- en plaatgebieden zal w orden geborgen. Verder is het w esten en zeker het m ondingsgebied veel ruim er dan het oosten. Het Is dus m ogelijk dat de w rijvingsafnam e in het oosten overheerst over de

w rijvin g sto e n a m e in het w esten en het m ondingsgebied. Om hier gevoel v o o r te krijgen is een berekening gem aakt m et het w aterbew eg ingsm odel.

Bij verdere verruim ing van de vaargeul ko m t zand beschikbaar dat elders geborgen zal w o rd e n . Bij de verruim ing van 1 9 7 0 -1 9 7 5 is het zand vo ornam elijk in de nevengeulen, ondiep w a te r- en plaatgebieden terechtgekom en. Bij het gew ijzigde s to rtb e le id is ook voo rste lb a a r dat zand niet in het oosten, maar w el in het w esten en het m ondingsgebied ko m t. V oor beide gevallen is een principeberekening gem aakt m et het w aterbe w e g in g sm o d e l.

Door zeespiegelrijzing w orden niet alleen de geulen ruim er (zoals bij za n d w in n in g ), maar kom en o ok de ondiep w a te r gebieden, platen, slikken en schorren lager te liggen te n opzichte van het gem iddelde zeeniveau. Hierdoor zal ook de bergende breedte toenem en. T ijdens de d e fin itie stu d ie Zeespiegelrijzing (zie re f.[2]) zijn berekeningen uitgevoerd om de initiële aanpassing van de w ate rb e w e g in g te bepalen. Bij een m iddenstandsverhoging van 0 .5 m w e rd een geringe

vervroeging van het getij bij Bath (3 m inuten) en een lich te getijslagto enam e tussen V lissingen en Bath (0.1% ) berekend. H ieruit bleek dat de invloed van de verruim ing van de

(8)

S va se k b v Z a n d w in n in g W esterschelde

doorstroom op pervlaktes op de snelheden overheerste t . o . v. de invloed van de toegenom en interne berging. De resulterende snelheidsafnam e w as e ch te r m inim aal. De getijvo lu m in a door een aantal raaien lieten bij een m iddenstan dsverhoging van 0 .5 m een toenam e van ruim 4%

zien. Dit kom t redelijk overeen m e t de verruim ing van de geulen ( 0 .5 * 1 7 0 km 2 te n opzichte van de to ta le geulinhoud van 2 2 0 0 M m 3).

Door getijslagto enam e op de N oordzee b ij VHssingen nemen de interne berging, snelheden en w eerstand to e . Bij een getijslagtoenam e van 4 % op de Noordzee w e rd in re f.[2 ] een verlating van het getij bij Bath m et ongeveer 2 m inuten en een la n d in w a a rts afnem ende toenam e van de getijverschillen van 4 to t 2 % berekend. In deze studie is een berekening uitgevoerd m et 1%

getijslagtoenam e, die vergelijkbare resultaten g e e ft.

2 .3 .2 Aanpassing van geulen en e ffic ië n tie van geulenparen

O m dat het vullen en legen van de W esterschelde tijdens een getij voornam elijk via de grote en diepe geulen gebeurt, zullen allereerst de diepe geulen zich aanpassen aan

snelhedenveranderingen. Volgens de geldende lineaire e v e n w ich tsre la tie tussen

doorstroom oppervlak en g e tijvolum e zal een procentuele toenam e van het g e tijvolum e een evengrote procentuele toenam e van het d o o rstro o m o p p e rvla k = geulinhoud betekenen.

In de W esterschelde is sprake van parallelle geulen, w aarbij door de ene geul het ebvolum e gro te r is en door de andere geul het vlo e d vo lu m e . Gebleken is d a t in ebgeulen m .n. het ebvolum e de o n tw ikke lin g bepaalt en in vloedgeulen m .n. het vloedvolu m e (re f.[4 j). Veranderingen in de debietverdeling over beide geulen kan resulteren in aanzanding o f u itru im in g , zonder d a t de grootschalige w aterbew eg ing verandert. Bijvoorbeeld: de verdeling van het vloedvolu m e b lijft gelijk, maar tijdens eb gaat er meer w a te r door de ebgeul strom en en m inder door de vloedgeul.

De vloedgeul zal dan niet afnem en, te rw ijl de ebgeul w el to e n e e m t. Het geulenpaar w o rd t dus

"m inder e ffic ië n t" en er kom t zand u it het geulenpaar beschikbaar.

Bij de analyses m et w a te rb e w e g in g s- en boxm odellen w o rd t d it verschijnsel im p licie t m eegenomen (hoofdstuk 3 en 4).

Iets dergelijks is bij het M iddelgat gebeurd. Hier zijn in de afgelopen 6 0 jaar tie n ta lle n m iljoenen m 3 geborgen. Parallel daaraan zijn de g e tijvo lu m in a in het Gat van Ossenisse w e l toegenom en, maar de geulinhoud in veel m indere m ate. De oorzaak van de debietverandering w as een uitbochtin gsproces, w aardoor het M iddelgat langer w erd en m inder stroom tro k .

2 .3 .3 Bergingscapaciteit en herverdeling van zand

Veranderingen in de w ate rb e w e g in g zullen ook veranderingen in zandtransp orten to t gevolg hebben. Hierbij is zowel de beschikbaarheid van sedim ent in suspensie ais de tra n s p o rtc a p a c ite it van de strom ing van belang. De kennis over h e t z a n d tra n sp o rt in de W esterschelde is nog onvoldoende om veranderingen t.g .v . ingrepen en externe fa c to re n te kunnen bepalen. In plaats van de trits w aterbew eg ing - se d im e n ttra n sp o rt - m orfo lo g ie w o rd t daarom een direct verband tussen w a terbew eg ing en m orfo lo g ie gezocht.

Aanpassing van de geulen resu lte e rt in za n d o v e rs c h o tte n /te k o rte n , die zullen w orden

gecom penseerd door ophogen/verlagen van andere gebieden. Hierbij speelt de bergingsca paciteit van deze gebieden een grote rol. De snelheid w aarm ee m o rfo lo g isch e veranderingen plaatsvinden w o rd t bepaald door de fysische processen (zandtransp orten).

Een herverdeling van zand bij gegeven verandering van geulinhoud van de W esterschelde kan resulteren in verandering van ondiep w a te r, plaat-, slik- en schorgebieden e n /o f uitw isseling m et aangrenzende gebieden: de Zeeschelde, het land van S aeftinge en het m ondingsgebied. In de volgende paragrafen zijn per gebied het m o rfo lo g isch e gedrag en de globale afm etingen (bepalend voor de bergingscapaciteit) geïnventariseerd.

9 9 4 7 2 /1 1 3 7 7 18 november 1999

(9)

S va se k b v Z a n d w in n in g W estersche/de

Platen, slikken, schorren en ondiep w a te r W esterschelde

De hoogte van platen, slikken en schorren is gerelateerd aan de w a terstande n (re f.[4 ]). Bij stijg in g van de (hoog)w aterstanden zal de hoogte van deze gebieden toenem en. A lleen ais er voldoende zand en slib beschikbaar is kunnen de arealen daarbij gelijk blijven o f zelfs toenem en.

De o n tw ik k e lin g van plaat-, slik-, schor- en ondiep w ater gebieden w o rd t dus bepaald door de (hoog)w ate rsta nden en de beschikbaarheid van sedim ent.

B ijvoorbeeld: Ais het geulareaal in de W esterschelde gelijk zou blijven (170 km 2) en het gehele overige gebied (1 1 0 km 2) zou ophogen to t NAP + 3m , dan zou het zandvolum e boven NAP - 2 m ruim 5 0 0 M m 3 bedragen (nu 100 M m 3). Dit zou echter betekenen dat alle intergetljde

gebieden verloren zijn gegaan, w aardoor de berging en getijvo lu m in a afnem en. Doordat de snelheden in de geulen afnem en zal de w rijving afnem en, w aa rd o o r de afname van getijvolum ina In de geulen zal w orden gecom penseerd. N etto zal echter een snelhedenafnam e optreden en aanzanding in de geulen. Dit betekent dat de benodigde hoeveelheid zand van buiten de W esterschelde zal m oeten w orden aangevoerd.

Zeeschelde

De to ta le Ínhoud onder NAP van de beneden Zeeschelde tussen de grens en Rupelmonde bedraagt ca. 2 4 0 M m 3. U it een zandbalans over het tijd v a k 1961-1 991 b lijk t dat in de

Zeeschelde (tussen de grens en Rupelmonde) netto im p o rt van sedim ent heeft plaatsgevonden (re f.[5 ]). De Inhoudsverandering van de Zeeschelde bedroeg over deze periode in to ta a l 4 4 .5 M m 3. Onder NAP w as de inhoudstoenam e 5 1 .9 M m 3 (2 2 % van 2 4 0 M m 3). Van elders (de bovenstroom sgelegen Zeeschelde o f de W esterschelde) zou langs natuurlijke weg 19.5 M m 3 zijn aangevoerd. De on ttre kkin g t.g .v . baggeren storthoeveelheden in de Zeeschelde bedroeg 6 4 .0 M m 3 (9 0 .6 M m 3 gebaggerd en 2 6 .6 M m 3 gestort). Bij een aanvoer van stro o m o p w a a rts tussen de 0 en 10 M m 3 in 30 jaar, zou de natuurlijke aanvoer v a n u it de W esterschelde tussen de 10 en 20 M m 3 zijn, gem iddeld 0 .3 -0 .7 M m 3 per jaar.

Vergeleken m et de kunstm atige on ttre kkin g van 64 M m 3 is een "n a tu u rlijk e " im p o rt van 19.5 M m 3 niet veel. Zeker bij zeespiegelrijzing en/of s to p ze ttin g van het vaargeulonderhoud zou de b e rgingsca paciteit van de Zeeschelde dus behoorlijk op kunnen lopen (orde 100 M m 3). De oppervlakte van de Zeeschelde tussen de grens en Rupelmonde bedraagt bijna 25 km 2. Bij ophoging m et 1 m zou 25 M m 3 geborgen worden.

Land van Saeftinge

H et land van Saeftinge bevindt zich in een vergevorderde sta a t van verlanding. Sinds lange tijd (begin van deze eeuw) is de verlandingssnelheid co n sta n t, ca. 0 .5 M m 3 per jaar.

N orm aliter neem t bij een verlandingsproces de verlandingssnelheid af. Bij de oostelijke geul, het Hondegat is d it inderdaad het geval. Bij de tw e e w e ste lijke geulen (Ijs k e ld e r en Speelmansgat) lijk t er sprake te zijn van een onnatuurlijke o n tw ikke lin g , de geulbodem s komen relatief snel om hoog. De oorzaak hiervoor is w a arschijnlijk een hoog sedim entaanbod vanaf de rivierzijde (ref.

[6 ]). Nu de sto rtin g e n in de Overloop van Valkenisse zijn stopgeze t kan v e rw a c h t w orden dat d it sedim entaanbod afneem t en de aanzandingssnelheid w el af gaat nem en, zeker bij verdere o n ttre k k in g van zand uit deze geul. Deze afname zal echter een orde kleiner zijn dan de om vang van de zandw inning.

Het te m p o van aanzanding van een gebied ais het Land van S aeftinge w o rd t bepaald door de om vang en frequentie van overspoellngen. Bij stijging van de (hoog)w ate rsta nden kan de aanzandlngsnelheid toenem en. Het gebied Is ca. 27 km 2 g ro o t (1 0 km 2 geulen en 17 km 2 schorren). Bij ophoging m et 1 m zou 27 M m 3 geborgen w orden.

(10)

Svasek b v Z a n d w in n in g W esterscheide

M ondingsgebied en im p o rt/e xp o rt

U it een grootschalige zandbalans over de periode 1 9 6 9 t/m 1993 blijkt d a t de

W esterscheldem onding een exporterend gebied is (ref. [7]). Deze zandbalans beslaat het m ondingsgebied tussen Vlissingen-Breskens en de NAP -2 0 m w aterlijn aan de zeezijde.

N oordw aarts lig t de Oosterschelde m onding en zuidw aarts de belgische kust. Het natte volume beneden NAP bedraagt ca. 7 7 0 0 M m 3, het oppervlak 7 0 0 km 2. Over de periode 1 975 t / m 1993 is ongeveer 10 M m 3/jaar geëxporteerd. Een deel hiervan is naar de W esterschelde verplaatst (volgens re f.[9] ca. 1 Mm3/jaar). O nbekend is hoeveel uitw isseling h eeft plaatsgevonden m et de Belgische kust, de monding van de O osterschelde en de Noordzee. In deze periode is t.b .v . het vaargeulonderhoud 549 M m 3 gebaggerd, w aarvan 5 4 3 M m 3 is te ru g g e sto rt, m et name d ich t bij de zuid w estgrens van het m ondingsgebied (20 m diepteiijn ). Het is zeer w aa rsch ijn lijk dat een gedeelte hiervan zeewaarts is geborgen.

Het m ondingsgebied is ca. 70 0 km 2 g ro o t. Bij ophoging m et 1 m zou dus ca. 7 0 0 M m 3 geborgen w orden.

De algemene vorm van de e ve n w ich tsre la tie tussen geuldoorsnede A en g e tijvolum e V (= tidal prism P) lu id t: A = C1* PC2. In de W esterschelde is een lineaire relatie (0 2 = 1 ) zeer bruikbaar gebleken.

Deze relatie is voor het m ondingsgebied m inder goed bruikbaar. H iervoor is een aantal redenen:

Het m ondingsgebied bestaat uit ondiepe en diepe gebieden. Platen, schorren en slikken komen hier niet voor. Hierdoor zijn geulbegrenzingen m inder eenduidig dan in de W esterschelde.

In grote delen van het m ondingsgebied (m .n. de V lakte van de Raan) is de strom ing niet in één rich tin g , maar rondgaand (ref. [1 0 ]). Door deze richtingsspreiding is de o riëntatie van het d oorstroom pro fiel niet bepaald en is er geen duidelijk onderscheid tussen vloed- en ebvolum ina.

Slechts in enkele raaien zijn één o f tw e e m a a l debietm etingen uitgevoerd.

Z ow el door de invloed van golven ais een kleinere korreldiam eter kunnen de geulen ruimer zijn dan in de W esterschelde (ref. [8]).

Een deel van deze bezwaren kan ondervangen w orden door gebruik van een andere

e ve n w ich tsre la tie . Binnen K U S T *2 0 0 0 verband (ref. [8]) is op basis van dim ensie analyse en het e ve n w ich tsco n ce n tra tie concept de volgende e ve n w ich tsre la tie voor geulen in de ingang van een getijdebekken o ntw ikkeld:

A = (2 / a * T)0'8 * P0-8 * B0-2 m et: a = ( K s * C3 * gas * dso) 0-25

M et:

T getijperiode B geul/raaibreedte

K3 C o ë fficië n t, waarin het kust langstransp ort en de "zandvraag" van het bekken kan w orden ve rw e rk t

C w rijv in g sco ë fficië n t g valversnelling dso korreldiam eter

In de w rijv in g s c o ë ffic ië n t (die zeer bepalend is) kan o.a. de invloed van korte golven w orden v e rw e rk t. Door het ontbreken van voldoende calibratie- en verificatie gegevens (meerdere debietm etingen, representatieve g o lfh o o g te en korreldiam eter) is er m om enteel echter onvoldoende inzicht in bepaalde invoerparam eters en de betrouw baarheid van deze relatie.

U it studies naar andere gebieden (H aringvliet en zeegaten Waddenzee) b lijk t dat soortgelijke relaties goed voldoen voor de m onding van een getijgeul. Tevens is C2 vaak kleiner dan 1 (0.8).

Geulen in de monding zijn dus in het algem een ruim er dan de geulen in een estuarium . Wel is duidelijk dat toenam e van de ge tijvo lu m in a in het algemeen zal resulteren in een toenam e van de geulom vang, maar in mindere m ate dan in de W esterschelde.

9 9 4 7 2 /1 1 3 7 9 1 8 november 1999

(11)

Svasek b v Z a n d w in n in g W e ste rsch e ld e

V o o r de beschouw ingen in d it rapport is bepalend w elke zandtransporten bij een eventuele m orfologische aanpassing op zullen treden. W aarschijnlijk zal bij een o ve rsch o t sle ch ts een deel zich naar de W esterschelde verplaatsen (mede afhankelijk van de m ate van o ve rsch o t o f te k o rt in de W esterschelde). Gezien deze onzekerheden w o rd t de invloed van ingrepen op de

w a te rb e w e g in g en m orfologie in het mondingsgebied apart gepresenteerd en via u itw isse lin g bij de raai Vlissingen-Breskens gekoppeld aan de zandhuishouding van de W esterschelde.

S am envattend

Een ove rzich t van inhouden, arealen en gemiddelde zandverplaatsingen is w eergegeven in bijlage 2 .1 . In deze fig u u r lijken de zandverplaatsingen van Zeeschelde en Land van S aeftinge evengroo t ais het tra n s p o rt van m onding naar W esterschelde. Hoewel deze situatie vo o r de periode sinds 1 975 representa tief is, dient opgem erkt te w orden dat in enkele jaren daarvoor aanzienlijk sterkere im p o rt over de lijn Vlissingen-Breskens is opgetreden (ca. 8 M m 3 per jaar). V erder zijn er aanw ijzingen dat sinds de nieuw e baggeren sto rtstra te g ie die vanaf 1 9 9 7 w o rd t to e g e p a st e xp o rt van de W esterschelde naar het mondingsgebied optreedt. Er zal dus om vangrijke aanvoer o f afvoer van zand via het mondingsgebied plaats kunnen vinden.

Binnen de W esterschelde zal de getijbew eging bepalend zijn voor de o n tw ik k e lin g van de geulen en daarmee indirect ook voor de o n tw ikkeling van plaat-, slik-, schor- en ondiep w a te r gebieden.

2 .4 Systeemeigenschappen

M et het beleid t.a .v . de W esterschelde w o rd t beoogd de natu u rfu n ctie zoveel m ogelijk te bescherm en en te versterken, m et inachtnem ing van de scheepva artfunctie en uiteraard de veiligheid tegen overstrom en.

De n a tu u rfu n ctie van de W esterschelde hangt nauw samen m et de d ive rsite it van het estuarium : een ru im te lijk variatie in zoutgehalte en diepte. Een ongew enste o n tw ik k e lin g is daarom het verd w ijn e n o f verkleinen van ondiep w a te r, plaat-, slik- en schorarealen. De aanw ezigheid van ondiep w a te r arealen is in verband m et de kraam kam erfunctie ook van belang. De exacte locatie van deze gebieden is m inder belangrijk. Natuurlijke dynam iek is zelfs een w aardevolle

eigenschap. Binnen deze studie w o rd t ais indicator voor de n a tu u rfu n ctie de beschikbaarheid van zand voor ondiep w a te r, plaat-, slik- en schorarealen gehanteerd. Is deze hoeveelheid veel hoger dan in de huidige situatie dan zal er sprake zijn van verlanding, is deze hoeveelheid veel lager dan in de huidige situatie dan zal er sprake zijn van verdrinking. Het zandvolum e in de platen boven NAP - 2 m is de laatste decennia toegenom en van minder dan 8 0 M m 3 to t meer dan 1 1 0 M m 3.

Een hoeveelheid vergelijkbaar m et deze hoeveelheden w o rd t ais gunstig beoordeeld. In het oosten kan ook een afnam e van het zandvolume ais gunstig w orden beoordeeld (com pensatie opgetreden verlanding sinds 1 9 7 0 , in die periode is het plaatvolum e toegenom en van Í 5 naar 35 M m 3).

A ndere belangrijke kenm erken van de W esterschelde die behouden dienen te w o rden zijn de aanw ezigheid van een m eergeulenstelsel en de bew egingsvrijheid van geulen. Beide aspecten hebben te maken m et de debietverdeling binnen geulenparen en kortsluitgeule n. Ook d it is echter te ru g te voeren op de beschikbaarheid van zand. Ais er te w einig zand beschikbaar is en platen ve rd w ijn e n , w o rd t de W esterschelde uiteindelijk één geul en is van debietverdeling ove r parallele geulen en ko rtsluitgeule n geen sprake meer. Ais er te veel zand is en het ondiep w atergebie d v e rd w ijn t, zullen de strom ingen zich minder goed kunnen verleggen. De s tre e fsitu a tie is dus gelijk aan die voor de areaalontw ikkeling: de hoeveelheid zand beschikbaar vo o r niet-

geulgebieden in de W esterschelde dient min of meer gelijk te blijven aan de huidige hoeveelheid.

De exacte locatie is m inder belangrijk.

(12)

V o o r de scheepva artfunctie is het van belang dat de vaargeulen voldoende breed en diep blijven.

V erder zijn hinderlijke dw arsstrom ingen ongew enst. V a n u it ko ste n o ve rw e g in g e n w o rd t gestreefd naar m inim alisering van de baggerinspanning en vaarw egafsta nden.

In verband m et de veiligheid tegen overstrom en is een afnam e van de h o o g w a te rsta n d e n g e w e n st. M et het oog op de natu u rfu n ctie (aanwezigheid van in te rg e tijd e gebieden) dienen de hoog- en laagw aterstanden (afgezien van een acceptabele va ria tie van enkele ce n tim e te rs) gelijk te blijven aan de huidige situatie.

S am envattend zijn de volgende systeem eigenschappen van belang:

• beschikbaarheid van zand vo o r ondiep w a te r, plaat-, slik- en schorarealen

® m eergeulenstelsel

® bew egingsvrijheid van geulen

® brede, diepe en korte vaarweg

® geen sterke dw arsstrom ingen in de vaargeul

® w einig aanzanding op ondiepe delen van de vaarw eg (drempels)

® lage hoogw aterstanden

® voldoende getijverschil

® gradiënten b.v. zoet, zout (voor natuurfun ctie).

9 9 4 7 2 /1 1 3 7 11 18 november 1999

(13)

3 Gevoeligheidsanalyse m et numeriek w aterbew egingsm odel

De w a te rb e w e g in g in de W esterschelde is derm ate com plex dat er geen simpele relaties voorhanden zijn om de invloed van m orfologische veranderingen op de w a te rb e w e g in g te bepalen. Wel zijn vo o r de W esterschelde diverse num erieke m odellen beschikbaar w aarm ee de w a te rb e w e g in g berekend kan w orden. Eén van deze m odellen, SCALW EST is ingezet bij het beschrijven van de invloed van bodem veranderingen op de w a te rb e w e g in g .

3 .2 W aterbewegingsmodel en referentieberekening

H et SCALW EST-m odel is een num eriek w a terbew eg ingsm odel van de W esterschelde dat gebaseerd is op W A Q U A in SIM ONA. H et model s tre k t zich u it van het m ondingsgebied van de W esterschelde t o t en m et de Zeeschelde in België. Zie bijlage 3 .1 . H et model h e e ft ongeveer 7 5 0 0 0 rekenpunten en de bodem gegevens van deze punten zijn bepaald u it GIS-gegevens van 1 9 9 6 . De roosterafstan d varieert in breedterichting van 10 t o t 4 0 0 m eter en in le ngterichtin g van 4 0 to t 7 0 0 m eter. Het model w o rd t aan de zeerand aangedreven door gem eten

w a te rsta n d e n bij de V lakte van de Raan en W estkapelle en op de Zeeschelde door gemeten debieten. Zie vo o r een verdere beschrijving van het SCALW EST-m odel re f.[ 11], Er is gerekend m et W A Q U A versie 99 -0 6 .

16 o kto b e r 1 9 9 6 w o rd t gebruikt om het model in te laten spelen. Er zijn nauw elijks

w eersinvloeden op het getij m erkbaar. A is referentieberekening is gekozen om 17 oktober 1996 te gebruiken. Op deze dag is de getijslag tussen gem iddeld getij en s p rin g tij. Een gem iddeld getij h e e ft een getijslag bij Vlissingen van 3 .8 6 m en gemiddeld sp rin g tij h e e ft een getijslag van 4 .4 7 m (G e tijc o ë ffic ië n t van 1.16).

H o o g /la a g w a te r t.o .v . NAP (m)

Getijslag (m) G e tijco ë fficië n t 2.21 (hoog)

4 .2 3 1.1 0

-2 .0 2 (laag)

4 .2 9 1.11

2 .2 7 (hoog)

4 .1 6 1.08

-1 .8 9 (laag)

Tabel 3.1 Waterstanden 17 oktober 1996 b ij Vlissingen

3 .3 Gevoeligheidsberekeningen

Doei van de eerste 6 gevoeligheidsberekeningen (t.b .v . korte te rm ijn analyses) is om te bepalen w a t de consequentie is van verruim ing van individuele geulen (door za ndw inn ing). De berekening g e e ft vo o r de aangepaste geul aan o f de verhouding tussen g e tijvolum ina en geuldoorsnede gelijk b lijft o f verandert. Relatief kleiner w orden van de g e tijvolum e d u id t op zandbergingscapaciteit en aanzanding op te rm ijn . Daarnaast g e e ft de berekening ook aan w a t de invloed op

g e tijv o lu m e /w a te rb e w e g in g op de andere geulen is. M e t name de parallelgeul, m aar ook de aangrenzende geulen zullen beïnvloed w orden. M et deze berekeningen is in fo rm a tie aangeleverd t.b .v . de keuze tussen de verschillende potentië le zandw inlo caties.

(14)

S vasek b v Z a n d w in n in g W e ste rsch e ld e

Doei van de volgende 6 berekeningen (m iddellange te rm ijn analyses) is om te bepalen hoe verschillende ontw lkke lln g ssce n a rlo 's (baggeren sto rtb e le id , verdere verruim ing en zandw inning) doorw erken. Hiermee w o rd t de za ndw inn ing gerelateerd aan andere beleidsbeslissingen.

De num m ering van de uitgevoerde berekeningen is ais v o lg t. Voor een overzicht van de bodem veranderingen zie bijlage 3.3:

t.b .v . korte term ijn analyses (zandw inlocaties) 1. 10 M m 3 o n ttre kkin g Pas van Terneuzen 2. 10 M m 3 o n ttre kkin g Everingen

3. 10 M m 3 o n ttre kkin g Zuidergat/O verloop van Valkenisse 4. 10 M m 3 o n ttre kkin g Schaar van W aarde/Valkenisse 5. 10 M m 3 o n ttre kkin g O verloop van H answ eert 6. 10 M m 3 o n ttre kkin g M iddelgat

De diepte in het betreffende geulvak is m et een bepaalde fa c to r verm enigvuldigd zodat 1 0 M m 3 u it de geul gehaaid w o rd t.

t.b .v . m iddellange term ijn analyses (beheersscenario's)

7. Huidige baggeren sto rtstra te g ie : gelijkm atig verdeelde ontrekking oosten (60 M m 3) = gelijkm atig verdeelde berging in m idden, w e ste n en deel m onding + 10 cm

zeespiegelrijzing.

8. Verruim ing hoofdgeul (ca. 90 M m 3) en berging in nevengeulen, ondiep w a te r en platen oosten, m idden, w esten en deel m onding + 10 cm zeespiegelrijzing.

9. Verruim ing hoofdgeul (ca. 90 M m 3) en berging in nevengeulen, ondiep w a te r en platen, m idden, w esten en deel monding + 10 cm zeespiegelrijzing. Deze som kan gezien w orden ais com binatie van 7 en 8 (verruim ing m et huidige baggeren sto rtstra te g ie ).

10. V erruim ing hoofdgeul (ca. 90 M m 3) en berging - zandw inning (60 M m 3) in nevengeulen, ondiep w a te r en platen, midden, w esten en deel m onding + 10 cm zeespiegelrijzing.

11. 10 cm zeespiegelrijzing

12. 10 cm zeespiegelrijzing en 1% getijslagtoenam e De hoofdgeul is verruim d door:

• Dieptes tussen de -5 en -1 6 .5 m NAP te verdiepen m et 1.5 m.

® Dieptes tussen de -1 6 .5 en -1 8 m NAP te verdiepen to t -18 m.

® D ieptes groter dan -1 8 m NAP te verdiepen m e t 0.1 m.

Het doei van deze verruim ing is een volgende verdieping te sim uleren. Daarom w orden ondieptes in de hoofdgeul sterker verruim d dan diepere gedeelten (1.5 m). Toch zullen ook de diepere gedeelten zich aanpassen ais reactie op verdiepte drem pels en w orden ook deze verdiept (0.1 m). Door de verdieping kom t 90.1 M m 3 zand beschikbaar.

G elijkm atige on ttre kkin g en berging van zand is gerealiseerd door het betreffende gebied op te hogen o f te verlagen. In önderstaande tabel staan de to e - en afnam es van de bodem hoogte voor de verschillende scenario's:

S cenario\ plaats M onding/W este n/M idden Oosten

Berekening 7 2 1 .9 cm -5 3 .0 cm

Berekening 8 3 0 .4 cm 3 0 .4 cm

Berekening 9 4 3 .2 cm ^-

Berekening 10 14 .4 cm ^-

Tabel 3 .2 Ophoging gebieden p er scenario

9 9 4 7 2 /1 1 3 7 13 18 november 1999

(15)

3 .4 Berekeningsresultaten

V o o r elke berekening zijn de volgende resultaten gepresenteerd in bijlage 3 .4 t/m 3 .7 :

® getijverschillen , hoogw aterstanden en tijd stip p e n nuldoorgangen vo o r enkele w a te rsta n d sta tio n s

» vloed- en ebvolum ina per raai Berekening 1 t/m 6

Een verruim ing van een geul in de W esterschelde betekent dat de w eerstand in de

W esterschelde zal afnemen, hierdoor stijgen de g etijam plitud es (de m axim a w o rd e n hoger en de m inim a w orden lager), (zie bijlage 3 .4 en 3.5) en tre e d t een vervroeging van het getij op (bijlage 3 .6 ).

Door de verruim ing van de geul nemen de debieten in de betreffen de geul to e (bijlage 3 .7 ). De geulinhoud neem t echter meer toe dan het debiet, w aa rd o o r de snelheden dalen. In de

parallelgeul dalen de debieten doordat de verruim de geul m eer debiet tre k t, hierdoor dalen de snelheden. In de rest van het estuarium nemen de debieten en snelheden ove r het algem een to e . De Pas van Terneuzen en de Everingen zijn het m inst gevoelig voor de 1 0 M m 3 die u it het

systeem is gehaald. De geulen in het w esten van de W esterschelde zijn ruim er dan de geulen in het oosten w aardoor een evengrote onttrekking in het oosten meer e ffe c t h e e ft. V erruim ing van de hoofdgeulen doet de getijvolum ina sterker toenem en dan verruim ing van de nevengeulen.

V erruim ing van het Zuidergat heeft de meeste invloed op de w a te rb e w e g in g . Berekening 7

Bij berekening 7 is de huidige baggeren sto rtstra te g ie doorvertaald naar 2 0 3 0 . Dat be te ke n t dat het oosten verruim d is en dat gestort is in het m idden, w e ste n en de m onding (bijlage 3 .3 ). D it resulteert in een afname van de getijverschillen (bijlage 3.4) en een ve rtra g in g van het getij (bijlage 3 .6 ), om dat de weerstand in het w e ste lijk deel g ro te r is gew orden. Na H answ eert neem t het getijverschil en de vertraging w eer af, doordat het oosten verruim d is.

De hoogw a ters (bijlage 3.5) zijn in de m onding nog op het niveau van de zeespiegelrijzing (berekening 11), maar w orden naar het oosten toe lager.

A lhoew el de getijslag minder groot is nemen de debieten in het oosten to e (bijlage 3 .7 ). D oordat het oosten is verlaagd is de horizontale berging (intergetijdengebied) blijkbaar zo sterk

toegenom en dat ondanks de afnam e van de verticale berging (getijslag) de to ta le interne berging is toegenom en.

V o o r de m onding is opm erkelijk dat de debieten t.o .v . berekening 11 (alleen zeespiegelrijzing) door W ielingen sterker afnemen dan door het O ostgat. Hierbij m oet echter in rekening w o rd e n gebracht dat de buitenrand van het SCALWEST-model vo o r deze berekening eigenlijk te d ic h t bij ligt.

Berekening 8 t/m 10

Bij berekening 8 t/m 10 is de hoofdgeul verruim d m et ca. 9 0 M m 3 , d it is vervolgens op verschillende manieren teruggeb racht in het estuarium (bijlage 3.3).

U it berekening 8 t/m 10 kan geconcludeerd w orden dat de hoofdgeul in ste rke mate

v e ra n tw o o rd e lijk is voor de voortplantin g van de g e tijg o lf. De g e tijverschillen nemen te n opzichte van de referentieberekening toe (bijlage 3 .4 ), de hoogw a terstanden w o rd e n hoger (bijlage 3 .5 ), en de g e tijg o lf versnelt (bijlage 3.6).

U it bijlage 3 .7 blijkt dat de eb- en vloedvolum es in de hoofdgeul toenem en en in de gebieden w aar g e sto rt is afnemen.

(16)

Berekening 11 en 12

De berekeningen m et 10 cm zeespiegelrijzing m e t en zonder 1% getijslagtoenam e laten

soortgelijke resultaten zien ais beschreven in paragraaf 2 .3 .1 , De snelheden in de geulen blijven bij zeespiegelrijzing ongeveer g elijk. De procentue le toenam e van de getijvolum ina is ongeveer gelijk aan de procentuele toenam e van de geulinh ouden. De getijslag neem t iets toe.

G etijslagtoenam e op de Noordzee d e m p t naar binnen to e uit. De geulinhoud b lijft gelijk, de ge tijvolum ina nemen w el to e m aar m inder dan 1 %.

9 9 4 7 2 /1 1 3 7 15 18 november 1999

(17)

Svasek b v Z a n d w in n in g W e ste rsch e ld e

4 K w antitatieve uitwerking m et box-modellen

Om een advies u it te kunnen brengen is het van belang dat de effecten van zandwinning (in relatie to t andere factoren en ingrepen) k w a n tita tie f w o rden vastgesteld. Dit geldt m et name voor de ingrepen die op korte te rm ijn (to t 2005) zullen w o rden uitgevoerd, om dat bet vast te stellen beleid vo o r die periode geldt.

Bij elke analyse zijn 4 stappen doorlopen:

insch a ttin g initiële geom etrische aanpassing

berekening w aterbew eg ing bij aangepaste geom etrie (SCALWEST-berekening) berekening initiële m orfologische reactie geulen (box-m odel)

in sch a ttin g ve rw a ch te m orfologische ontw ikke lin g

De resultaten van de box-m odel berekeningen zijn gepresenteerd in term en van

za n d o ve rsch o tte n /te ko rte n in de geulen. Dit is verder redenerenderw ijs gerelateerd aan plaatniveaus, im p o rt en export.

4 .2 Opzet box-modellen

Er zijn drie verschillende box-m odellen opgezet. De e ffe c te n dienen namelijk op drie tijdschalen te w orden beschreven (korte, m iddellange en lange te rm ijn ). Hieraan zijn ook ruim teschalen

gekoppeld. V oor de lange te rm ijn kunnen de e ffe c te n nam elijk niet voor individuele geulen en platen w orden beschreven. V o o r de korte term ijn is d it ju is t w el gew enst.

Bij de opzet van de box-m odellen is zoveel m ogelijk aangesloten bij de indeling zoals die door het RIKZ binnen MOVE w o rd t g e b ru ikt (zie o.a. re f.[1 2 ]). Een indeling voor elk van de tijdschalen is gegeven in bijlage 4 .1 . De bijbehorende parameters zijn gegeven in bijlage 4 .2 : w aterinhoud geulen, zandvolum es platen, arealen geulen en platen.

V oor elke geul is een raai in SCALWEST gekozen die de representatief w o rd t geacht voor de b e treffen de geul (zie bijlage 3 .2 ).

M et de box-m odellen w o rd t de ve rw a ch te m orfologische reactie t.g .v . veranderingen in de w a te rb e w e g in g berekend. Een procentuele verandering in getijvolum ina door een geul w o rd t doorvertaald in een even grote procentuele verandering van de geulinhoud.

Aanpassingen van geulen door uitbochtingsprocessen e.d. w orden niet bepaald. Verder w ijk t bij de box-m odellen van berekening 7 t/m 10 de indeling in oosten en m idden/w esten voor de aanpassingen in het SCALW EST-model iets af van de geulindeling zoals die binnen MOVE w o rd t gebruikt. Om bovengenoem de redenen dienen de berekende m orfologische reacties daarom alleen ais indicatie voor de v e rw a ch te o n tw ikke lin g te w orden gezien. In veel gevallen w ijs t de berekende reactie erop dat de aangebrachte bodem veranderingen voor een deel gecompenseerd zullen w o rden (bijvoorbeeld aanzanding na verruim ing van de hoofdgeul). De e ffecten op de w a te rb e w e g in g (en m orfologische reactie) zullen dan ook verm inderd w orden. De uiteindelijke o n tw ik k e lin g zal o.a. bepaald w orden door de snelheid van bepaalde processen (uitruim ing van geulen, berging in geulen en op platen). Deze reactiesnelheden zijn echter niet bekend.

De v e rw a ch te o ve rsch o tte n /te ko rte n in het m ondingsgebied zijn m oeilijk vast te stellen. Raai 12 zal slechts voor een bepaald deel van de geulen re p re se n ta tie f zijn. Verder is onduidelijk of bij een "o v e rs c h o t" het zand de W esterschelde binnen kom t. In bovenstaande analyse zijn voor het natte volum e beneden NAP - 5 m de volgende w aarden aangehouden: W ielingen 1 0 0 0 M m 3, Deurloo 5 0 0 M m 3 en O ostgat 5 0 0 M m 3 (totale n atte volum e beneden NAP - 5 m van het m ondingsgebied is 7 7 0 0 M m 3). De keuze van deze volum es is subjectief en heeft vrij grote

(18)

invloed op de berekende oversch o tte n en te ko rte n . De berekende m orfologische reactie dient daarom alleen ais indicatie vo o r m ogelijke bevordering van im port of export van zand.

Bij de evaluatie m et de box-m odellen is verondersteld dat de geulen zich volledig aanpassen volgens de e venw ichtsrela tie tussen dom inante getijvolum e (ebvolume in ebgeulen en vloedvolu m e in vloedgeulen) en doorstroom oppervlak: procentuele afnam e/toenam e

getijvo lu m in a = procentuele afnam e/toenam e geulinhoud onder NAP -5. Een analyse m et de geulinhoud onder NAP - 2 m g e e ft vergelijkbare resultaten.

In paragraaf 2 .3 .2 w o rd t beschreven dat een verandering in debietverdeling kan resulteren in een m inder e ffic ië n t geulenpaar (e fficië n tie is het vermogen om w a te r te tra n sp o rte re n ). In de

analyses is verandering in de e ffic ië n tie van geulen im pliciet opgenom en, om dat de berekende geulaanpassing gebaseerd is op verandering van het dom inante getijvolum e. Een analyse w aarbij de geulaanpassing werd gebaseerd op het gemiddelde van eb- en vloedvolum e g a f vergelijkbare resultaten. Verandering in de e ffic ië n tie van geulen is in de berekeningsresultaten dus van on derge schikt belang. Door andere ontw ikke lin g e n (uitbochting van geulen) zou de debietverdeling en e fficië n tie w el kunnen veranderen. Dat is in deze studie echter niet onderzoch t.

4 .3 Korte termijn analyses (tot 2 0 0 5 ); locatie zandwinning

Doei van de korte term ijn analyses is om te bepalen w a t de consequentie van verruim ing van individuele geulen is. Dit levert in fo rm a tie ten behoeve van keuze van m ogelijke zandw inlo caties.

V o o r een aantal geulen is geëvalueerd w a t het e ffe c t zou zijn van 10 M m 3 o n ttre k k in g . Bij een jaarlijkse zandw inning van 2 M m 3 zou d it overeenkomen met een situatie in 2 0 0 5 .

4 .3 .1 Evaluatie berekeningen 1 t/m 6

1. In itië le geom etrische verandering

De aanpassing van de geulen (in de hele geul een gelijke diepteverandering) is gebaseerd op de aanname dat de plaatselijke o n ttre kkin g vrij snel (binnen een jaar) w o rd t aangevuld va n u it de aanliggende geuldelen.

De volgende 6 SCALW EST-berekeningen zijn uitgevoerd: 10 M m 3 o n ttre kkin g in:

1. Pas van Terneuzen 2. Everingen

3. O verloop van H answ eert 4. M iddelgat

5. Z uidergat/O verloop van Valkenisse 6. Schaar van W aarde/Valkenisse 2. Beïnvloeding w ate rb e w e g in g

De resultaten zijn k w a lita tie f zoals v e rw a c h t en beschreven in h oofdstu k 3: lagere snelheden in de verruim de geul en de parallelle geul, landinw aarts snellere vo o rtp la n tin g van de g e tijg o lf en toenam e van de getijverschillen , hogere snelheden in de overige geulen.

In het m idden en het oosten is beïnvloeding w aterbew eging in de niet-aangepaste geulenparen (toenam e getijvolum ina) sterker bij ingrepen in de hoofdgeul dan bij ingrepen in nevengeul.

V erder laten de berekeningen een toenem ende beïnvloeding van de w a te rb e w e g in g zien vo o r ingrepen van w esten naar oosten.

9 9 4 7 2 /1 1 3 7 17 1 8 november 1999

(19)

3. Berekende initiële m o rfo lo g is c h e reactie

De berekende procentuele toe n a m e van de debieten door de aangepaste geul is kleiner dan de procentuele toenam e van de geulinh oud. Daarom w o rd t aanzanding van de aangepaste geul v e rw a c h t. Verder zal aanzanding in de parallelgeul optreden, om dat daar de getijvolum ina kleiner w o rd e n . In de overige geulen nem en de g e tijvolum ina to e . Deze geulen zouden dus kunnen gaan u itruim en. K w a n tita tie f zijn de e ffe c te n per aangepaste geul verschillend. Een gedetailleerd ove rzich t is gegeven in bijlage 4 .3 . De resultaten kunnen ais v o lg t w orden sam engevat:

V e rw a c h te a a n za n d in g /u itru im in g /o ve rsch o t (in M m 3) per berekening

1 2 3 4 5 6

V e rw a c h te aanzanding aangepaste geul 5.1 6 .2 6 .4 6 .3 7.2 9 .0 V e rw a c h te aanzanding parallelle geul 2 .2 4 .3 3.3 2 .4 0.7 1.8 V e rw a c h te uitruim ing overige geulen 1.9 2 .6 6.9 1.8 9.9 4 .2

Zandoversch ot W esterschelde -5 .5 -7 .8 -2.8 -6 .9 2.0 -6 .6

Zandoversch ot m ondingsgebied 3.5 5 .3 4 .9 2 .4 6.5 2 .8

De getallen verw ijzen naar de berekeningen m et aanpassingen in de volgende geulen:

1. Pas van Terneuzen (hoofdge ul w esten) 2. Everingen (nevengeul w esten)

3. G at van O ssenisse/O verloop van H answ eert (hoofdgeul midden) 4. M id d e lg a t (nevengeul m idden)

5. Zuidergat (hoofdgeul oosten)

6. Schaar van W aarde/Schaar van Valkenisse (nevengeul oosten)

Door zandw inning creëer je een te k o rt. Dit te k o rt is echter kleiner dan de zandw inning (10 M m 3), doo rd a t de getijvolum ina door de geulen toenem en.

4. In s c h a ttin g m o rfo lo g isch e o n tw ik k e lin g

A is aanzanding van de aangepaste geul o p tre e d t w orden de beschreven effe cte n (gedeeltelijk) tenietgedaan. Wel zal daarvoor zand nodig zijn d a t aan andere gebieden onttro kke n zal w orden.

H iervoor geven de berekende aanzan ding/uitruim ing een indicatie. O m dat de parallelle geul ook w il aanzanden, zal het zand m et name va n u it de aangrenzende geulen w orden o n ttro kke n . Het meeste zand zal o n ttro kke n w o rd e n aan aangrenzende geulen w aar de getijvolum ina re la tie f sterk toenem en. Doordat de g e tijv o lu m in a in het m ondingsgebied toenem en zou ook de im port va n u it het m ondingsgebied v e rs te rk t kunnen w orden, vooral bij o n ttre kkin g in het w esten. A is de aanvoer van zand u it de aangrenzende geulen o f het m ondingsgebied te traag verloopt, zou in het aangepaste geulenpaar erosie van ondiep w a te r gebieden, platen, slikken en schorren op kunnen treden. Rond de overige geulen (vooral ais ze ver van tekortgebie den gelegen zijn) zou ju is t berging van zand in niet-geul gebieden op kunnen treden.

4 .3 .2 Conclusies

Bij de beoordeling van de g e sch ikth e id ais zandlokatie zijn op korte te rm ijn de volgende beheersdoelstellingen van belang:

® m inim alisering van de baggerinspanning;

® verm inderen van de opgetred en verlanding in het oosten;

® voorkom en van hinderlijke d w a rsstro m in g in de vaargeul.

U it de berekeningen b lijk t o n ttre k k in g in hoofdgeulen te resulteren in m inder grote te ko rte n in het aangepaste geulenpaar en m eer o v e rsch o t (uitruim ing) in de overige geulen dan o n ttre kkin g in de nevengeul. Er zal dus sneller een n ie u w e v e n w ic h t ontstaan bij uitruim ing van de hoofdgeul, w aarbij de hoofdgeul ruim er zal zijn gew orden en er meer w a te r door de W esterschelde s tro o m t.

(20)

Svasek b v Z a n d w in n in g W esterschelde

D it zal een p o s itie f e ffe c t hebben op de baggerinspanning. Dit positieve e ffe c t zal het ste rkst zijn bij zandw inn ing in het oosten (Z uidergat/O verloop van Valkenisse). O verigens zal ook

zandw inn ing in het midden en w e ste n de baggerinspanningen in het oosten gunstig beïnvloeden, om dat de re to u rstro o m van het g e sto rte zand in m idden en w esten m inder ste rk zal zijn.

Ais zand w o rd t gew onnen in Z uidergat/O verloop van Valkenisse is de kans g ro o t dat zand o n ttro k k e n zal w orden aan de plaat-, slik- en schorgebieden in het oosten. Dit kan de opgetreden verlanding com penseren. Bij u itru im in g van kortsluitgeulen zouden echter ook hinderlijke

d w a rsstro m in g e n in de vaargeul kunnen optreden (Zim m erm angeul). Daarom is enige

terughou dendheid ten aanzien van zandw inning in de nevengeul (Schaar van W aarde) gew enst.

4 .4 Middellange termijn analyses (tot 2 0 3 0 ); beheersscenario's

Doei van de m iddellange term ijn analyses is om te bepalen hoe verschillende

o n tw ik k e lin g s s c e n a rio 's d o o rw erken (baggeren stortbeleid, verder verruim ing en zandw inning).

Hiermee w o rd t zandw inning gerelateerd aan andere beleidsbeslissingen.

A is re fe re n tie situ a tle is 2 0 3 0 gekozen. Dan zullen de hydraulische randvoorw aarden anders zijn.

V oor 2 0 3 0 w o rd t 10 cm zeespiegelrijzing 1 % getijslagtoenam e v e rw a c h t. 10 cm

zeespiegelrijzing in 2 0 3 0 lig t bij lineaire o n tw ikke lin g tussen huidige zeespiegelrijzing (20 cm per eeuw) en v e rw a ch te zeespiegelrijzing (60 cm in de komende eeuw) en is gekozen om dat geen lineaire o n tw ik k e lin g maar een exponentiele o n tw ikke lin g w o rd t v e rw a c h t. 1 % getijslagtoenam e is extra p o la tie van huidige o n tw ik k e lin g (3 to t 4 % per eeuw).

De onzekerheden over de zeespiegelrijzing en getijslagtoenam e die w erkelijk op zullen treden zijn groot. V o o r de berekeningen is gekozen voor een conservatieve aanpak, daarom is

zeespiegelrijzing w el en getijslagtoenam e niet meegenomen. De e ffe cte n van zeespiegelrijzing en g etijslagto enam e afzonderlijk w o rd e n beschreven in paragraaf 4 .4 .5 en 4 .4 .6 .

4 .4 .1 baggeren s to rts tra te g ie (berekening 7)

7. G eom etrische aanpassing (en zeespiegelrijzing):

Bij de huidige baggeren sto rts tra te g ie w o rd t v e rw a c h t dat (ook na verloop van tijd) netto zand aan het oosten w o rd t o n ttro kke n en w o rd t geborgen in het midden en w esten van de

W esterschelde en het m ondingsgebied. Deze situatie is gesimuleerd in het w aterbew eg ingsm odel in com binatie m et 10 cm zeespiegelrijzing. Bij deze berekening is de huidige baggeren

s to rts tra te g ie vertaald naar 2 0 3 0 : 6 0 M m 3 zand verplaatst van oosten (verlaging bodem m et 53 cm) naar m idden, w esten en deel van de m onding (verhoging bodem m et 22 cm ). Dit is vrij extreem , o m dat bij een verlaging in het oosten van 53 cm de baggerhoeveelheden omlaag zullen gaan.

In onderstaande tabel zijn de geullnhoudveranderingen gegeven: negatie f is ruim er w orden (o n ttre kkin g van zand en zeespiegelrijzing), po sitie f is krapper w orden (toevoeging van zand).

V oor de platen zijn geen hoeveelheden gegeven, belangrijker is hoe de hoogteligging verandert.

M onding: W esten/m idden

W esterschelde:

Oosten W esterschelde:

geulen: 7 M m 3 hoofdgeulen: 8 M m 3 hoofdgeulen: - 11 M m 3 nevengeulen: 9 M m 3 nevengeulen: - 5 M m 3 p laathoogte t.o .v . gem iddeld plaathoogte t.o .v . gem iddeld

zeeniveau: zeeniveau:

verhoging van 12 cm verlaging van 63 cm (22 cm ingreep - 1 0 cm (52 cm ingreep + 10 cm zeespiegelrijzing) zeespiegelrijzing)

9 9 4 7 2 /1 1 3 7 19 1 8 november 1999

(21)

S va se k b v Z a n d w in n in g W estersche/de

Bovenstaande getallen laten schijnbaar geen sluitende zandbalans zien. In w esten, midden en m onding lijken de geulen ruim er te zijn gew orden dan de geulen in het oosten krapper zijn gew orden. De reden hiervoor is dat de geulen in to ta a l door zeespiegelrijzing 11 M m 3 ruim er zijn gew orden (0.1 m x 11 0 km 2). De zandvolum ina die aan de niet-geulgebieden zijn o n ttro kke n en g e sto rt zijn resp. ca. 4 8 M m 3 in het oosten en 21 M m 3 in m idden, w esten en m onding.

2. Beïnvloeding w a te rb e w e g in g :

Ten opzichte van de berekening m et zeespiegelrijzing zijn de resultaten ais v o lg t: vertraging van het getij to t H answ eert en daarna wel versnelling, maar de eerder opgelopen vertraging w o rd t niet ingehaald. De getijverschillen nemen af en hoogw aters nemen af. M et name in het oosten is de invloed op de hoog w a te rs g ro o t. Dit ko m t door dem ping van de g e tijg o lf in het m idden en w esten van de W esterschelde en toenam e van de horizontale berging (bergende breedte) in het oosten. Ondanks de afnam e van de getijverschillen neem t in het oosten de interne berging toe.

Hierdoor nemen ook de g e tijvolum ina benedenstroom s toe. In het w esten neem t de interne berging af doordat het intergetijdegebied is opgehoogd. Hierdoor nemen de getijvolum ina in de m onding af. De hoogw a ters nemen door zeespiegelrijzing toe, m aar door de geom etrische aanpassing af, vooral in het oosten.

3. O v e rs c h o t/te k o rt d o o r beïnvloeding snelheden:

In de hoofdgeulen in het oosten is de procentuele toenam e van de getijvolum ina m inder g ro o t dan de toenam e van de geulinhoud. Hier w orden de snelheden kleiner en o n tsta a t dus een te k o rt.

In het m idden en w e ste n nemen echter de getijvolum ina gem iddeld toe en de geulinhouden af.

Hier o n ts ta a t dus een vrij g ro o t zandoverschot in de geulen. In de m onding nemen de

g e tijvolum ina zo sterk af, dat de procentuele afnam e van de getijvolum ina v rijw e l gelijk w o rd t aan de procentuele afnam e van de geulinhoud.

In onderstaande tabel is de v e rw a ch te verandering van de geulinhouden op basis van

veranderingen van de snelheden gegeven. Toename snelheden = overschot (positief), afnam e snelheden = te k o rt (negatief).

M onding: W esten/m idden O osten W esterschelde:

W esterschelde:

hoofdgeulen: 38 M m 3 hoofdgeulen: -1 0 M m 3 nevengeulen: 20 M m 3 nevengeulen: -1 M m 3

4. In s c h a ttin g m o rfo lo g isch e reactie:

Opvallend is dat de geulen in midden en w esten w illen gaan uitru im e n , te rw ijl het

intergetijdegebied in de om geving al is opgehoogd. De geulen in h e t oosten w ille n aanzanden, te rw ijl het intergetijdegebied in de om geving al lager ligt. O m dat de snelheden in midden en w esten toenem en en in oosten en m onding lager w orden, zal er tra n sp o rt naar het oosten en e xp o rt naar het m ondingsgebied op gang komen. A is d it gebeurt, w o rd t de ingreep

gecom penseerd en zal ook de w a terbew eg ing zich aanpassen. De beschreven e ffecten zullen hierdoor ve rzw a kt w orden.

Wel w o rd t een blijvende verlaging van niet-geulgebieden in het oosten en verhoging van niet- geulgebieden in m idden en w e ste n ve rw a ch t. Door het verlagen van het intergetijdegebied in het oosten kan daar meer w a te r w o rd e n geborgen. Dit he e ft een verlagend e ffe c t op de

hoogw a terstanden.

4 .4 .2 verruim ing (berekening 8)

1. G eom etrische aanpassing (en zeespiegelrijzing}:

(22)

Bij verdere verruim ing van de vaargeul kom t zand beschikbaar dat elders geborgen zal w orden.

Bij de verruim ing van 1 9 7 0 -1 9 7 5 is het zand voornam elijk in de nevengeulen, ondiep w a te r- en plaatgebieden terechtgeko m en. Bij het gew ijzigde stortbeleid w o rd t v e rw a c h t dat het zand n ie t in het o o ste n , maar in het w esten en het m ondingsgebied geborgen w o rd t. V oor beide gevallen is een principeberekening gem aakt m et het w aterbew eg ingsm odel, resp. berekening 8 en 9.

In berekening 8 is de hoofdgeul verruim d (90 M m 3), w aarbij het zand geborgen w o rd t in oosten, m idden, w e ste n en deel van de m onding (verhoging bodem m et 30 cm ). In de hoofdgeul w orden ondiepe delen (o.a. drempels) meer verlaagd (1.5 m) dan overige geuldelen (0.1 m).

G eulinhoudveranderingen: n egatie f is on ttre kkin g van zand, positief is toevoeging van zand

W esterschelde:

geulen: 21 M m 3 hoofdgeulen: - 3 9 M m 3 hoofdgeulen: -28 M m 3 nevengeulen: + 15 M m 3 nevengeulen: -1 M m 3 plaathoogte t.o .v . gem iddeld plaathoogte t.o .v . gem iddeld

zeeniveau: zeeniveau:

verhoging van 20 cm verhoging van 20 cm (30 cm ingreep - 1 0 cm (30 cm ingreep -1 0 cm zeespiegelrijzing) zeespiegelrijzing)

Ook hier geldt d a t de zandbalans schijnbaar niet sluitend is. De verruim ing van de hoofdgeul is im m ers 9 0 M m 3 pius het oppervlak van de hoofdgeul maal 10 cm zeespiegelrijzing. Dit kom t om dat het getal voor het m ondingsgebied zowel de ingreep in de hoofdgeul ais in de andere geulen representeert.

2. Beïnvloeding w a terbew eg ing:

V erruim ing van hoofdgeul b lijk t meer invloed op de voortplantin g van de g e tijg o lf te hebben dan ophoging van de overige gebieden. Beide berekeningen laten ten opzichte van berekening 11 een vervroeging en toenam e van de getijverschillen zien. De getijvolum ina door de hoofdgeulen nemen to e , de getijvolum ina door de nevengeulen nemen af.

3. O v e rs c h o t/te k o rt door beïnvloeding snelheden:

In de hoofdgeulen in het oosten is de procentuele toenam e van de getijvolum ina kleiner dan de procentue le toenam e van de geulinhoud. Hierdoor o n tsta a t een te k o rt. Bij de nevengeulen is de procentue le afnam e van de g e tijvolum ina zelfs g ro te r dan de procentuele afname van de

g eulinh oud. Dus hier zal ook aanzanding optreden. De procentuele toenam e van de getijvolum ina in de hoofdgeulen in het midden en w esten is iets m inder groot dan de procentuele toenam e van de geulinhoud. Ook hier o n ts ta a t dus een te k o rt. D it te k o rt is echter veel m inder g ro o t dan in het oosten. De ve rw a ch te initiële toenam e van de geulinhoud is ais volgt:

W esterschelde:

geulen: -1 8 M m 3 hoofdgeulen: -5 M m 3 hoofdgeulen: -21 M m 3 nevengeulen: -3 M m 3 nevengeulen: 0 M m 3 4. In s c h a ttin g m orfologische reactie:

O m dat zow el hoofd- ais nevengeulen w illen aanzanden zal er zand o n ttro kke n w o rden aan de niet-geul gebieden. Deze w aren verhoogd door het zand dat bij de verruim ing beschikbaar kw am u it de vaargeul. Het systeem zal dus terug w illen naar de oorspronkelijke to e sta n d , hoewel die

9 9 4 7 2 /1 1 3 7 21 1 8 november 1999