zout/zoet problematiek Oosterschelde en Zoommeer inventarisatie van problematiek en onderzoek

rijkswaterstaat - deltadienst milieu en inrichting bibliotheek en documentatie

postbus öOSC^

4330 £#• Middelburg

zout/zoet problematiek

Oosterschelde en Zoommeer

inventarisatie van problematiek en onderzoek

V7803 O-R1261

juli 1979

INHOUD

blz.

1 Algemeen , 1

1

1.2.1 Inventarisatie zout/zoetproblemen 3 1.2.2 Inventarisatie van onderzoeksmiddelen 4 1.2.3 Lopend en uitgevoerd onderzoek , 4 1.2.4 Toekomstig onderzoek 6 1.3 _ Konklus ies 6 1.4 Aanbevelingen 8

2 Probleemstelling 12

Zoommeer en Westerschelde , 12 2.1.1 Oosterschelde 12 2.1.2 Zoommeer 12 2.1.3 Westerschelde 13 2^_2 _ Samenhang i

„5£yt/zoetbeheers- en_onderzoeksüroblemati.ek ... 13 2.3 _ Te_beantwoorden zout/zoetvragen 14 2.3.1 Uitvoeringsfase (heden- 1985) 14 2.3.2 Eindsituatie (na 1985) 15 2._4 _ _Voor_beantwoorden_yan zout/zoetyragen benodigde gegevens

en voorwaarden , 17 2.4.1 Aan zoutgehalte te stellen eisen , 17 2.4.2 Prognoses 17 2.4.3 Randvoorwaarden/invoergegevens , , 18 2 , 5 I ^ Ë E E E Ê Ë S Ë i Ë ! 8 3 Geëiste nauwkeurigheid 21 3^ 1 Te hanteren normen . 2]

3.1.1 Oosterschelde 21 3.1.2 Zoommeer 21 3.1.3 Westerschelde 22

3.2.1 Algemeen 23

3.2.2 Oosterschelde 23

3.2.3 Zoommeer 24

3.2.4 Westerschelde 24

INHOUD (vervolg)

blz, 4 Reeds uitgevoerd onderzoek 25 4.1 _ Zoetlast Oosterschelde 25 4.1.1 Bestudeerde problemen 25 4.1.2 Gebruikte methoden en tekortkomingen 25 4.1.2.1 Eendimensionaal stationair model 25 4.1.2.2 Hydraulische modellen 28 4.1.2.3 Windinvloed op gelaagdheid bij stagnantie 30 4.1.3 Samenvatting van de belangrijkste resultaten 31 4.1.3.1 Afsluiting kompartimenteringsdammen 31 4.1.3.2 Zoutgehalte eindsituatie 31 4.1.3.3 Het effekt van rondstromingen , 33 4._2 Zouttoestand Zoommeer ,,.,.,,.,,.,.,.,,.,..,,, 34 4.2.1 Inleiding 34 4.2.2 Water- en chloridebalansen 35 4.2.2.1 Randvoorwaarden 35 4.2.2.2 Berekeningsmethode op het meer 36 4.2.2.3 Berekeningsresultaten 36 4.2.3 Ontzilting 37

4^3 HitêËY£SEÉ_2S:ÉË~2^_52HtZ52ÊËYê£li2

Si^SSS 37

4.3. 1 Relatie tussen zout/zoetverlies 37 4.3.2 Prognose zout- en zoetverlies Oesterdam en Philipsdamsluizen 38 4.3.2.1 Prognose liftsluis Oesterdam » 38 4.3.2.2 Prognose zout/zoetverlies Philipsdamsluizen en Kreekrak-

sluizen , 39

4^4 52ÊËl§££^êË.£ê£2£-ËiËÊ • 42

4.4.1 Bestudeerde problemen , 42 4.4.2 Gebruikte methoden en tekortkomingen . , 42 4.4.2.1 Eendimensionaal stationair wiskundig model 42 4.4.2.2 Eendimensionaal niet-stationair getijgemiddeld wiskundig

model DFENST 43 4.4.2.3 "Single-input/single-output"-model 43 4.4.3 Samenvatting van de belangrijkste resultaten 44 4.4.3.1 Invloed zoetwateraanvoer via lozingsmiddel Zoommeer en

Kreekraksluizen 44

4.4.3.2 Invloed van de bochtafsnijding bij Bath 45

INHOUD (vervolg)

blz, 5 Lopend onderzoek 49 5._]__ _ Oosterschelde 49 5.1.1 Bestudeerde problemen 49 5.1.1.1 Verbeterde prognose van de longitudinale dispersie in het

bekken na voltooiing van de Oosterscheldewerken 49 5.1.1.2 Aanvoer van Rij nwater langs de kus t 49 5.1.1.3 Kwantificering van neerslag, verdamping en polderlozingen ... 49 5.1.1.4 Uitwisseling tussen Oosterschelde en Westerschelde via het

aangepaste kanaal door Zuid-Beveland 49 5.1.2 Gebruikte methoden 49 5.1.2.1 Eendimensionaal onderzoek , 50 5.1.2.2 Tweedimensionaal horizontaal wiskundig model (WAQUA) 50 5.1.2.3 Hydraulisch model (M1000) 50 5.1.2.4 Zout- en snelheidsmeting Volkerak 1977 51 5.1.2.5 Natuurmeting kustgebied Zuidelijk Deltabekken 51 5.1.2.6 Statistische analyse van tijdreeksen van zoutgehalten 51 5.1.2.7 Berekening van polderlozingen 51 5.1.2.8 Dispersie in kanalen met getijbeweging 52 5.2 Zoommeer 52 5^3 Logend onderzoek_zoet-_en_zoutverlies_sluizen 53 5._4_ _ Westerschelde . ... ï , 54

6 Voortzetting van het onderzoek , 55 6. 1_ _ Oosterschelde . 55 6.1.1 Maatgevende verschijnselen , ,, 55 6.1.1.1 Kom Oosterschelde 55 6.1.1.2 Krabbenkreek 57 6.1.2 Onderzoeksmiddelen voor toekomstig onderzoek 57 6.1.2.1 Eendimensionaal wiskundig model , 58 6.1.2.2 Tweedimensionaal horizontaal wiskundig model (WAQUA) 59 6.1.2.3 Tweedimensionaal vertikaal wiskundig model (DISTRO) 60 6.1.2.4 Driedimensionaal wiskundig model 61 6.1.2.5 Driedimensionaal samengetrokken homogeen hydraulisch

schaalmodel (Rhodamineproeven in M 1000) 62 6.1.2.6 Driedimensionaal samengetrokken inhomogeen hydraulisch

schaalmodel , 63

INHOUD (vervolg)

blz.

6.1.3 Perspektieven . 65 6^2 Onderzoek Zoommeer 66 6.2.1 Algemeen kader 66

6.2.2 Uit te voeren onderzoek (. 66

6•3 _ Toekomstig_onderzoek_zoet/zoutyerlies_sluizen 68 6.4 Westerschelde „..,,,.., , 69

REFERENTIES

1 Algemeen

1.1 Inleiding

De werkgroep "Zout/zoetproblematiek Oosterschelde en Zoommeer" dankt zijn ontstaan aan een diskussie tijdens de "Beleidsbespreking Onderzoek ten

behoeve van Deltadienst" op 26 januari 1977 tussen vertegenwoordigers van de Deltadienst en van het Waterloopkundig Laboratorium.

Na overleg met het Distrikt Zuidwest van de Direktie Waterhuishouding en Waterbeweging werd door het Hoofd van de Hoofdafdeling Waterloopkunde van de Deltadienst bij brief van 22 juli 1977 een werkgroep ingesteld bestaande uit medewerkers van de drie genoemde instanties.

In de eerste vergadering van de werkgroep op 22 augustus 1977 werd een kon- cept-taakomschrijving besproken en in een definitieve vorm gebracht.

Samengevat komt de taakstelling op het volgende neer:

a) inventarisatie van zout/zoetproblemen b) inventarisatie van onderzoeksmiddelen c) in kaart brengen van lopend onderzoek d) adviseren betreffende nieuw onderzoek e) bevorderen koördinatie

ofwel: inventarisatie + koördinatie.

De inventarisatie^aktiviteiten dienden met een rapport te worden beëindigd.

Reeds in de eerste vergadering bleek de wenselijkheid om ook een vertegen- woordiger van de Studiedienst Vlissingen in de werkgroep op te nemen, onder meer vanwege de relaties die bestaan tussen Oosterschelde en Westerschelde.

Te denken valt aan de effekten van doorspoeling en eventuele rondstroming naar de Westerschelde. Eveneens bleek reeds spoedig dat het van belang zou zijn als een vertegenwoordiger van de Hoofdafdeling Milieu en Inrichting van de Deltadienst aan de werkzaamheden zou kunnen deelnemen. Dit met name van- wege het grote belang van een juist inzicht in de normen en criteria die voor het zoutgehalte gesteld worden.

Na bovengenoemde uitbreidingen was de samenstelling van de werkgroep als

volgt:

- 2 -

- Hoofdafdeling Waterloopkunde : dr. J. Dronkers

ir. J. Voogt (voorz.)

- Hoofdafdeling Milieu en Inrichting : ir. S.M. Nijboer - Distrikt Zuid-West ; ir. J.W. Daamen

ir. L.C, Bouter - Studiedienst Vlissingen : ir. E.H. Ebbens - Waterloopkundig Laboratorium : dr.ir. G. Abraham

ir. A.G, van Os

ir. G.J.E.M, de Schrijver (sekr.)

De werkzaamheden van de groep waren in de eerste vergaderingen gekoncentreerd op de onder a) tot en met c) van de taakstelling genoemde inventarisatie. Een koncept-inhoudsopgave werd samengesteld en een redaktiekommissie bestaande uit Bouter, Dronkers en Van Os werd gevormd.

Een duidelijke tegenslag werd ondervonden toen de beide medewerkers van het distrikt Zuid-West medio 1978 werden overgeplaatst terwijl de bijdragen van de zijde van het Distrikt nog niet gereed waren. Hun plaats in de werkgroep werd ingenomen door ir, J.C. Janse, die ook toetrad tot de redaktiekommissie.

Deze werd bovendien versterkt met ir. S.M. Nijboer.

Het door de redaktiekommissie samengestelde koncept-rapport werd vervolgens in een voltallige werkgroepvergadering besproken en vastgesteld.

Het thans voorliggende inventarisatierapport begint met een overzicht van de zout/zoetproblematiek, waarbij wordt ingegaan op de relatie tussen Ooster- schelde, Zoommeer en Westerschelde. Bovendien wordt een overzicht gegeven van nog te beantwoorden vragen op zout/zoetgebied.

In hoofdstuk 3 wordt vervolgens aandacht geschonken aan de normen waaraan het zoutgehalte moet voldoen.

In de hoofdstukken 4 en 5 wordt een overzicht gegeven van reeds uitgevoerd onderzoek en van nog lopend onderzoek. Voor de verschillende bekkens blijken onderling moeilijk te vergelijken onderzoeksmiddelen te zijn gebruikt.

Hoofdstuk 6 geeft een overzicht van de mogelijkheden om het zout/zoetonder- zoek voort te zetten.

Het rapport wordt in hoofdstuk 1 voorafgegaan door een samenvatting, gevolgd door een aantal konklusies en aanbevelingen. Deze aanbevelingen bedoelen slechts een aantal belangrijke aspekten te signaleren. Wel is het mogelijk om op grond hiervan een plan voor toekomstig onderzoek op te stellen.

Uiteraard zullen dan bovendien prioriteitenstelling en kosten-baten analyses moeten worden uitgevoerd.

_ 3 -

1.2 Samenvatting

Het zoveel mogelijk integraal behouden van het huidige karakter van de Oos- terschelde is een belangrijke doelstelling van de door regering en parlement genomen beslissing tot inrichting van de Oosterschelde volgens alternatief C3. De zout/zoetproblematiek van Oosterschelde en Zoommeer speelt hierbij

een belangrijke rol, reden waarom nader onderzoek van deze problematiek wenselijk was. Hiervoor werd een werkgroep in het leven geroepen die als taak had:

a) inventarisatie van zout/zoetproblemen b) inventarisatie van onderzoeksmiddelen c) in kaart brengen van lopend onderzoek d) adviseren betreffende nieuw onderzoek e) bevorderen koördinatie.

De inventarisatiewerkzaamheden (a t/m d) van deze groep worden in deze nota gerapporteerd.

i.2.i Inventarisatie zout/zoetproblemen

Bij de inventarisatie van de zout/zoetproblemen van Oosterschelde en Zoom- meer kwam direkt naar voren dat niet alleen deze bekkens op elkaar inwerken, maar dat ook Westerschelde, Grevelingen en Veerse Meer in de problematiek een rol spelen en dat zodoende in een wijder verband de landelijke waterhuis- houdingsproblematiek en speciaal de waterhuishoudingsproblematiek van het Noordelijk Deltabekken een rol zal spelen. Daarnaast zijn de grootte van de te verwachten scheepvaartstromen en de eigenschappen en beperkingen van de sluizen tussen de diverse bekkens van groot belang voor de zout/zoetproble- matiek. Deze onderlinge relaties zijn in een schema weergegeven (fig. 2.2, blz. 20).

Aan de hand van dit schema zijn de te beantwoorden zout/zoetvragen geïnven- tariseerd. Daarbij werd onderscheid gemaakt tussen de uitvoeringsfase (tot 1985) en de eindsituatie (na 1985) met name omdat door het verschil in be- schikbare onderzoektijd voor deze twee perioden de toe te passen onderzoeks- middelen verschillend zullen zijn. Zo zal er voor de uitvoeringsfase vol-

staan moeten worden met het uitgevoerde of reeds lopende onderzoek, dat met

betrekkelijk eenvoudige middelen is/wordt gedaan. Het onderzoek ten behoeve

van de eindsituatie kan daarentegen mogelijk van wat zwaardere onderzoeks-

middelen gebruik maken.

De te beantwoorden vragen zijn bovendien gesplitst naar onderwerp van onder- zoek, te weten: Zoommeer, Sluizen in kompartimenteringsdammen, Oosterschelde en Westerschelde. Deze vragen staan opgesomd in paragraaf 2.3. Grevelingen en Veerse Meer zijn in deze problematiek slechts als "randvoorwaarden" beschouwd.

Apart onderzoek voor deze bekkens wordt daarom niet in dit verslag behandeld.

Belangrijk met betrekking tot de onderhavige problematiek zijn de normen die aan de zoutgehalten in de diverse bekkens moeten worden gesteld en met name de marges in tijd en grootte die hieraan mogen worden toegekend. Hieraan is een apart hoofdstuk van dit rapport gewijd (hfdst. 3 ) .

Gekonkludeerd wordt dat aanvullende onderbouwing van de gestelde normen ge- wenst is.

1.2.2 Inventarisatie van onderzoeksmiddelen

Het rapport is opgezet volgens de lijn: uitgevoerd onderzoek (hfdst. 4 ) , lopend onderzoek (hfdst. 5 ) , toekomstig onderzoek (hfdst. 6 ) .

De daarbij gebruikte of te gebruiken onderzoeksmiddelen komen in die hoofd- stukken afzonderlijk aan de orde. In tabel 1.1 (blz. 5) worden ze samengevat.

Daarbij is kort vermeld of het middel operationeel is, ontwikkeld/gebouwd wordt of nog ontwikkeld of gebouwd zal moeten worden, terwijl ook is aangege- ven voor welk onderzoek het middel is gebruikt of gebruikt kan worden.

Deze tabel beperkt zich tot de middelen voor onderzoek van het zoutgehalte van Oosterschelde en Zoommeer. Een overzicht van gebruikte en toekomstige onderzoeksmiddelen voor de sluizen in de kompartimenteringsdammen is te vin- den in de rapporten R 1253-1 t/m III [5)].

1.2.3 Lopend en uitgevoerd onderzoek

Het uitgevoerde onderzoek staat vermeld in hoofdstuk 4 onderverdeeld in on- derzoek ten behoeve van de Oosterschelde, het Zoommeer, de Sluizen en de Westerschelde.

In het algemeen kan gesteld worden dat het onderzoek is uitgevoerd met be- trekkelijk lichte onderzoeksmiddelen (ID-getijgemiddeld wiskundig model voor de Oosterschelde, sterk geschematiseerde situatie in getijgoot, evaluatie van Kreekraksluizengegevens t.b.v. Philipsdamsluizen) omdat deze middelen beschikbaar waren.

De resultaten van deze onderzoekingen gaven waardevolle indikaties met be- trekking tot de te onderzoek problemen en gevoeligheden daarbij, maar vol- doende betrouwbare kwantitatieve informatie kon in het algemeen niet aan deze onderzoeken worden ontleend.

Het lopend onderzoek bouwt op het uitgevoerde onderzoek voort, waarbij wat

T a b e l 7 . 1 - 5 -

Middel

Natuur- metingen

Beschikbaarheid

direkt uitvoer- baar

"Naam"

Volkerak- metineen Kustgebied- metingen

Gebruikt voor

interpretatie van maat- gevende mechanismen

WISKUNDIGE MODELLEN

1-D getij- gemiddeld

1-D volledig gemengd, 3 vakken sche- matisatie

|-D stationair model

I-D model

Single input/

output model

I-D netwerk model

2-D horizontaal model

2-D vertikaal model

3-D

operationeel

operationeel

operationeel

Operationeel

operationeel

beschikbaar maar nog niet afgeregeld

operationeel maar nog niet volledig op zout ingeregeld

in ontwikkeling

in ontwikkeling ?

DFENST

DIACIM

UAQUA-.

RANDDELTA II WAQUA- SCHELDES

DISTRO

Te gebruiken voor

- leren kennen van het systeem in de Oosterschelde

- ijking en verifikatie modellen

voorspelling zoutgehalte in O.S. als funktie van doorspoeldebiet, rond- stromingen enz, (hfdst. 4.1) "

voorspelling zoutgehalte op Zoommeer (hfdst. 4,2}

bepaling zoutgehalte in Westerschelde

(hfdst. ti.lt)

ti

n

oriënterende berekeningen

tijdschaal onder- zoek bij stagnantie in Keeten, Mastgat

- principe-onderzoek dispersie- mechanismen (hfdst. 6.1)

- principe-onderzoek dispersie- mechanisme plus globale voor- spelling zoutgehalte in O.S.

geschematiseerd tot netwerk (hfdst. 6.1)

- principe-onderzoek plus voorspelling zoutgehalte kom O.S. (hfdst. 6.1)

- principe-onderzoek plus voorspelling zoutgehalte in Keeten, Mastgat, Krabbenkreek,

(hfdst. 6.1)

- principe-onderzoek verloop zoutgehalte in gedetailleerde gebieden

HYDRAULISCHE SCHAALMODELLEN

3-D gesche- matiseerd al dan niet samengetrokken zout/zoet model

3-D samen- getrokken homogeen

3-D samen- getrokken zout/zoet model

3-D detail- modülltn

niet meer operationeel

nog niet operationeel

operationeel

niet bestaand

niet bestaand

Getij goot M 896

Zout/zoet goot

Getijmodel Oosterschelde M 1000

- zoutgehalte Krabben- kreek

- tijdschaal onderzoek bij stagnantie in O.S.

- zoutgehalte Keeten, Mastgat, Zijpe, Volkerak

- principe-onderzoek (hfdst. 4.1)

zoutgehalte in O.S.

d.m.v. Rhodamine proeven (hfdst. A.l)

- principe-onderzoek - geschematiseerd praktijk-

onderzoek

- zoutgehalte in Keeten, Mast- gat, Krabbenkreek (hfdst. 6.1)

- principe-onderzoek

- zoutgehalte kom O.S. en in- vloed diverse lozingen daar™

op (hfdst. 6.1)

- zoutgehalte Keeten, Mastgat, Krabbenkreek

- principe-onderzoek (hfdst. 6.1)

- itetail-otuierzoek van voor- havens e,d. (hfdst, 6.4)

- 6 -

zwaardere onderzoeksmiddelen worden ingeschakeld (getijmodel M 1000, wiskun- dig model WAQUA, 2D-bestüringsmodel Philipsdamsluizen). Dit lopend onderzoek is uiteengezet in hoofdstuk 5. Daaruit blijkt dat met betrekking tot het Zoommeer en de Westerschelde geen noemenswaardig onderzoek wordt uitgevoerd.

Wel werd een studieplan voor het Zoommeer opgesteld door de projektgroep WAZOOM.

1.2,4 Toekomstig onderzoek

Mogelijkheden voor toekomstig onderzoek staan weergegeven in hoofdstuk 6.

Hierbij wordt inschakeling van zowel lichte onderzoeksmiddelen als van zware middelen (3D-wiskundig of inhotnogeen hydraulisch schaalmodel) in beschouwing genomen. De mogelijkheden van de diverse middelen worden kort opgesomd. Daar- uit blijkt dat de nadruk van het toekomstig onderzoek zal liggen op de Oos- terschelde, het zout/zoetscheidingssysteem van de sluizen en de verfijning van de modellering van de processen in het Zoommeer. Voor de Westerschelde wordt niet veel onderzoek voorzien.

I.3 Konklusies

1. De normen voor de chloridegehalten van de zuidelijke Deltawateren zijn vastgesteld zonder ze te relateren aan externe omstandigheden zoals het chloridegehalte van het kustwater en de regenval. Dit maakt de huidige normen moeilijk hanteerbaar.

2. Bij het opstellen van de normen is geen rekening gehouden met de wissel- werking en onderlinge beïnvloeding van de diverse bekkens. De samenhang

tussen de diverse grootheden is schematisch weergegeven in figuur 2.2 (blz, 20). Voor de normstelling heeft dit als konsekwentie dat aangegeven moet worden onder welke omstandigheden en in welke mate van de gestelde crite- ria mag worden afgeweken.

3. De tot nu toe gehanteerde onderzoeksmiddelen voor de berekening van het chloridegehalte in Oosterschelde en Zoommeer (ééndimensionaal getijgemid- deld model voor de Oosterschelde, volledig gemengde drie-bakken schemati- satie voor het Zoommeer) geven geen uitsluitsel of aan de tot nu toe ge- stelde criteria zal worden voldaan. Naast de noodzakelijke koppeling van de criteria aan externe omstandigheden (konklusie 1) is ook een verfij-

7 -

ning van de toe te passen onderzoeksmiddelen noodzakelijk.

4. In geval van zandsluiting van de kompartimenteringsdainmen zal het getij gereduceerd worden door successievelijke sluiting van de stormvloedkering.

In dat geval vormt de wind de belangrijkste mengende faktor. Op basis van de huidige inzichten met betrekking tot deze mengende werking wordt gekonklu- deerd dat bij stagnantie (d.w.z. een situatie zonder getij op de Oosterschelde) zich een zoete bovenlaag in de Oosterschelde kan vormen met een dikte van

2-10 m en een chloridegehalte van 11-14 g Cl /l afhankelijk van de heersende windkracht. Het is niet te verwachten dat de bestaande kennis over de wind-

invloed op menging binnen afzienbare tijd verdiept kan worden, zodat een nadere analyse van de gevolgen van stagnantie niet mogelijk is.

5. Afsluiting van de kompartimenteringsdainmen bij vol getij levert nagenoeg geen problemen op voor het chloridegehalte van de Oosterschelde. Voor- waarde daarbij is wel dat de sluiting van de Philipsdam en Oesterdam zo- danig gefaseerd wordt dat de reststroom in de Eendracht noordwaarts ge- richt blijft. Onderzoek hiernaar is noodzakelijk.

6. Het trajekt Stavenisse-Philipsdam zal in de toekomstige situatie hoogst- waarschijnlijk vertikaal enigszins gelaagd zijn. Dat wil zeggen dat ener-

zijds aangegeven moet worden op welke diepte de criteria gesteld worden en dat anderzijds onderzoek moet worden uitgevoerd met middelen waarin de invloed van deze gelaagdheid wordt meegenomen,

7. Door het lozen van zoet water van het Zoommeer naar de Westerschelde en eventueel zoute rondspoelstromen wordt het chloridegehalte van de Wester- schelde sterk beïnvloed. Het is daarom gewenst dat op basis van de eisen die uit milieu-overwegingen (plaatselijk) aan het chloridegehalte in de Westerschelde worden gesteld een nadere kwantificering van de omvang en de invloed van deze lozingen wordt gegeven.

8. Gezien de wens tot beperking van de zoutlast op het Zoommeer enerzijds en anderzijds de wens de zoetwaterlast op de Oosterschelde te beperken vormt de scheiding tussen deze bekkens in de vorm van de scheepvaartsluizen met zoutbestrijdingssysteem en het toekomstig beheer van deze sluizen een be- langrijk punt van onderzoek.

9. De beschikbare onderzoeksmiddelen (b.v. de eendimensionale rekenmodellen) zijn onvoldoende betrouwbaar. Nauwkeuriger onderzoeksmiddelen (b.v. het tweedimensionale vertikale rekenmodel) zijn in ontwikkeling. Voor beide is het uitvoeren van principeonderzoek gewenst, hetgeen niet zonder

"zout/zoetgoot" mogelijk is. Een uitgebreid onderzoeksprogramma hiervoor is gegeven in verslag M 896-40-WL/F 7734 DOO-RWS.

1.4 Aanbevelingen

De aanbevelingen geven een overzicht van die onderzoeken, die naar het oor- deel van de werkgroep nodig zijn. Aan de verschillende aanbevelingen kan geen gelijk "gewicht" worden toegekend. Een prioriteitenstelling voor toe- komstig onderzoek is namelijk niet gemaakt, evenmin als een kosten-baten analyse.

Er is geen rekening gehouden met beperkingen die opgelegd worden door de be- schikbare financiën of de beschikbare kapaciteit. In verband hiermee is ook niet aangegeven welke konsekwenties het niet of gedeeltelijk volgen van de aanbevelingen heeft met betrekking tot de probleemstelling.

De aanbevelingen zijn onderverdeeld naar de onderwerpen: Algemeen, Ooster- schelde, Zoommeer, Sluizen en Westerschelde.

Algemeen

1. Er dient een inventarisatie gemaakt te worden van de middelen die na 1985 ter beschikking staan ten behoeve van het beheersen van het chloridegehal- te van Oosterschelde en Zoommeer.

2. De inventarisatie van externe belastingen (polderlozingen, neerslag) dient te worden voortgezet. Vervolgens moet een frekwentie-analyse worden gemaakt van de zoet-wateraanvoer tengevolge van neerslag en verdamping en van de daarmee samenhangende polderlozingen.

3. De aan het chloridegehalte in de Oosterschelde te stellen normen moeten worden verfijnd. Met name dienen ze te worden gerelateerd aan het chlori- degehalte van het kustwater. Tevens dienen de uitzonderlijke omstandig- heden waarbij de normen onderschreden mogen worden nader te worden gekwan- tificeerd. In de gebieden waar gelaagdheid verwacht mag worden (Keeten tot Philipsdam) moeten de normen aan een waterdiepte gerelateerd worden.

9 -

4. Voor onderzoek naar de mechanismen die optreden in het Oosterschelde-estu- arium met als doel het betrouwbaarder maken van de bestaande onderzoeks- middelen en het verder ontwikkelen en toetsen van de in ontwikkeling zijn- de onderzoeksmiddelen is principeonderzoek nodig. Dit kan niet zonder een experimentele faciliteit zoals de Getijgoot. Het is daarom gewenst dat als vervanging van de verwoeste Getijgoot zo snel mogelijk een nieuwe zout/zoetgoot wordt gebouwd.

5. Aanbevelingen 3 en 4 geven een te volgen weg aan die moet leiden tot ge- richter en nauwkeuriger uitspraken over de normen en de te verwachten zout- en zoetverdeling in Oosterschelde en Zoommeer.

De planning van het onderzoek dient zo te worden opgezet dat in de loop van de studies vastgesteld kan worden wanneer zodanige vorderingen zijn gemaakt, dat een voor de praktijk bevredigend antwoord kan worden gegeven.

Oosterschelde

6. Er dient te worden nagegaan welk gehalte aan Rijnwater vanuit zee naar de Oosterschelde wordt gevoerd en hoe dit gehalte samenhangt met de grootte van de Rijnafvoer. Daarna dient een frekwentieverdeling van Rijnwaterge- halten in de Oosterschelde te worden opgesteld en dient een korrelatie te worden gezocht tussen deze Rijnwatergehalten en de neerslag en verdamping

in de Oosterschelde.

7. Er dient onderzoek te worden uitgevoerd naar de fasering van de Philips- dam- en Oesterdamsluitingen opdat de reststroom in de Eendracht noord- waarts gericht blijft. Bij de opzet van dit onderzoek moet er rekening mee gehouden worden dat deze reststroom mede door dichtheidsverschillen kan worden veroorzaakt.

8. Ter vergroting van het inzicht in de in het prototype optredende mecha- nismen dient de interpretatie van de 13-uurs metingen in het Volkerak van augustus 1977 intensief te worden voortgezet.

9. Het onderzoek naar het effekt van de traagheid van de Oosterschelde op (stochastische) fluktuaties in de randvoorwaarden dient te worden voort- gezet.

- 10 -

10. Ten behoeve van de nauwkeurige bepaling van het zoutgehalte in de kom van de Oosterschelde kunnen over de vertikaal gemiddelde c.q. gemengde onderzoeksmiddelen worden ingezet. Alle daarvoor beschikbare middelen hebben specifieke beperkingen. Een zo nauwkeurig mogelijke bepaling van het zoutgehalte vereist daarom de gelijktijdige inzet van deze middelen:

- het ééndimensionale netwerkprogramma DIACIM. Dit moet voor dit onder- zoek operationeel worden gemaakt

- het tweedimensionale rekenprogramma WAQUA. Programma's met verschil- lende maaswijdten dienen voor de kom van de Oosterschelde operationeel te worden gemaakt. Daarmee kan dan onder andere in TOW-kader onderzoek naar de toe te passen koëfficiënten worden uitgevoerd. (Dit onderzoek staat op het werkplan TOW-B)

- het hydraulisch getijmodel van de Oosterschelde M 1000. Het in dit model uitgevoerde rhodamine-onderzoek moet worden geïnterpreteerd ter beantwoording van de vraag of M 1000 bruikbaar is voor waterkwaliteits- onderzoek in de Oosterschelde.

Vergelijking met de uitkomsten van de andere onderzoeksmiddelen geeft inzicht in de betrouwbaarheid van deze middelen.

11. Op het trajekt Keeten-Philipsdam kan enige vertikale gelaagdheid verwacht worden. Dat wil zeggen dat de hiermee samenhangende dichtheidsstromen niet verwaarloosd mogen worden.

Hulpmiddelen voor het onderzoek onder deze omstandigheden zijn:

- een zout/zoetgoot waarin principeonderzoek onder geschematiseerde om- standigheden kan worden uitgevoerd

- het tweedimensionale (vertikale) rekenprogramma DISTRO.

Deze hulpmiddelen bieden eerder perspektief op meer inzicht in de mecha- nismen dan op nauwkeurige voorspellingen. Ze zijn echter nodig als tus-

senstap tot en kunnen wellicht dienen ter vervanging van - een driedimensionaal wiskundig model

- een driedimensionaal hydraulisch schaalmodel.

Deze driedimensionale onderzoeksmiddelen bieden vooralsnog geen perspek- tief op nauwkeurige voorspellingen anders dan na uitvoering van een uit- gebreid programma van onderzoek. Eerst na uitvoering van een uitgebreid vooronderzoek zou kunnen worden aangegeven of de driedimensionale model- len voldoende perspektief op nauwkeurige voorspellingen bieden en welk van deze modellen eventueel de voorkeur verdient.

Daarom wordt aanbevolen vooralsnog niet naar de toepassing van deze drie- dimensionale middelen te grijpen. Wel dient het principeonderzoek in de

- 11 -

zout/zoetgoot te worden uitgevoerd, terwijl tevens gewerkt kan worden aan het operationeel maken van het model DISTRO voor het trajekt Keeten- Philipsdam.

Zoommeer

12. Bij de tot dusver uitgevoerde berekeningen voor water- en chloridebalan- sen van het Zoommeer is uitgegaan van volledige menging. Aangezien de optredende zoutbelastingen het karakter van puntlasten hebben dient deze aanname te worden geverifieerd. Dit kan gebeuren door het Zoommeer op verschillende wijzen te modelleren en de uitkomsten te vergelijken.

Daarnaast dient uitgevoerd prototypeonderzoek in bijvoorbeeld het IJssel- meer op dit aspekt te worden geïnterpreteerd.

13, De mechanismen in de voorhaven van de Philipsdamsluizen spelen in samen- hang met de mechanismen in de sluizen een belangrijke rol met betrekking

tot de uiteindelijke zoutlast op het Zoommeer. Deze mechanismen dienen nader onderzocht te worden.

Sluizen

14. Het onderzoek naar de eigenschappen en regelmogelijkheden van de kompar- timenteringssluizen dient te worden voortgezet.

Het effekt van aanvullende zoutbestrijdingsmiddelen (b.v. luchtbellen- schermen) dient te worden afgeschat. Besturingsonderzoek voor de Philips- damsluizen dient te worden uitgevoerd om vast te stellen of en in welke mate een "ontkoppeling" tussen zoutverlies en zoetverlies realiseerbaar is, De beheersvrijheden bij het sluisbedrijf dienen te worden geïnventari- seerd en hun konsekwenties voor het zoutgehalte van de beide bekkens dient te worden bepaald.

15, De scheepvaartstroomprognoses dienen te worden bijgehouden en moeten worden vertaald in zout- en zoetverliescijfers.

16. Met betrekking tot de waterkwaliteit van de Westerschelde dient een pro- bleemstelling te worden gemaakt.

De te stellen normen dienen vastgesteld te worden.

Geïnventariseerd moet worden in hoeverre aanvullend onderzoek naast het onderzoek voor Oosterschelde en Zoommeer nodig is.

- 12 -

2 Probleemstelling

2.1 Relatie tussen de zout/zoetproblematiek van Oosterschelde) Zoommeer en Westerschelde

2.1.1 Oosterschelde

De beslissing van de regering in juni 1976 tot afsluiting van de Oosterschel- de middels een stormvloedkering en een kompartimentering volgens alternatief C3 (fig. 2.1, blz. 1 9 ) , zoals beschreven in de nota "Analyse Oosterschelde Alternatieven" []], heeft ten doel het huidige milieu van de Oosterschelde te behouden met een waarborg voor de veiligheid.

In die nota, waarop de beslissing is gebaseerd, wordt beheersing van het zoutgehalte als voorwaarde gesteld voor het behoud van het milieu. Daartoe zijn in de nota grenswaarden voor het zoutgehalte genoemd die slechts zelden en kortstondig mogen worden onderschreden.

Twijfels ten aanzien van de beheersing van het zoutgehalte hebben ertoe ge- leid dat in 1977 de regering, op grond van de nota "Analyse varianten door- laatopening Stormvloedkering Oosterschelde" [2], instemde met een grotere doorstroomopening dan waarvoor aanvankelijk was gekozen. Het argument hier- voor is een grotere zekerheid dat de huidige situatie wordt benaderd.

De zoutgehalten van de Oosterschelde zijn afhankelijk van:

- de grootte van de doorstroomopening in de stormvloedkering - het zoutgehalte van het kustwater

- de (onafhankelijke) zoetwaterbelasting door neerslag en polderwaterlozingen - de mate van doorspoeling met zout water via het Grevelingentneer of via een

kanaal naar de Westerschelde

- de lozingen van of doorspoeling via het Veerse Meer

- de mate van uitwisseling tussen Ooster- en Westerschelde via het kanaal door Zuid-Beveland

- de aan de zoutbelasting op het Zoommeer gekoppelde zoetwaterbelasting via de schutsluizen in de kompartimenteringsdammen.

2.1.2 Zoommeer

Ten oosten van de kompartimenteringsdammen ligt het Zoommeer dat in het be- lang van de waterhuishouding moet verzoeten. Een van de redenen daarvoor is dat de zoutpenetratie op het Haringvliet/Hollandsch Diep via de Volkerak- sluizen, wordt beëindigd.

- 13 -

Om de ontwikkeling van het milieu in het water en op de oevers niet te be- lemmeren worden eisen gesteld aan de waterkwaliteit, met name aan het zout- gehalte. Het zoutgehalte dient daartoe zo laag mogelijk te zijn zonder ster- ke fluktuaties.

Daarnaast zijn de belangen van land- en tuinbouw gediend met de mogelijkheid van watervoorziening vanuit het Zoommeer. In dit kader en voor de eventuele drinkwatervoorziening worden eveneens eisen gesteld aan het zoutgehalte,

De zoutgehalten van het Zoommeer zijn afhankelijk van:

- het zoutgehalte van het inlaatwater (Rijnwater)

- de mate van doorspoeling met zoet water (Waterhuishouding Noordelijke Deltabekken)

- de omvang van de zijdelingse aanvoer (Brabantse rivieren)

- de (onafhankelijke) zoutbelasting door kwel-en polderwaterlozingen

- de aan de zoetwaterbelasting op de Oosterschelde gekoppelde zoutbelasting via de schutsluizen in de kompartimenteringsdammen.

2.1.3 Westerschelde

Bij doorspoeling van het Zoommeer ter bestrijding van de effekten van de zoutbelasting wordt relatief zoet water geloosd op de Westerschelde. De zoutgradiënt in dit estuarium zal daardoor in westelijke richting worden verplaatst. Naarmate de natuurlijke afvoer van de Schelde kleiner is zal de afwijking van de huidige situatie groter zijn.

Een bijkomend bezwaar is de toename van het dichtheidsverschil tussen Ooster- en Westerschelde ter hoogte van het kanaal door Zuid-Beveland. Als gevolg daarvan kan de uitwisseling toenemen.

De normen volgens welke de zoutgehalten op de Westerschelde worden beoor- deeld zijn dan ook van belang voor het beheer van de Oosterschelde, de schutsluizen in kompartimenteringsdammen en het Zoommeer.

2.2 Samenhang in zout/zoetbeheers- en onderzoeksproblematiek

Het zoutgehalte van de Oosterschelde is niet onafhankelijk van dat van het Zoommeer. De schutsluizen in de Philipsdam en de Oesterdam veroorzaken naast een zoetwaterbelasting op de Oosterschelde een zoutwaterbelasting op het Zoommeer. In het beheer van de sluizen kunnen de grootte van de zoetwater- en de zoutwaterbelasting worden beïnvloed, zij het niet onafhankelijk van

- 14 -

van elkaar.

Bij een relatief kleine zoetwaterbelasting hoort een relatief grote zout- waterlast en omgekeerd (zie fig. 4.3, blz. 4 7 ) .

Door de relatie tussen de zoetwaterbelasting op de Oosterschelde en de zout- belasting op het Zoommeer via de schutsluizen wordt het moeilijker aan de eisen ten aanzien van het zoutgehalte van het Zoommeer te voldoen naarmate die voor de Oosterschelde strenger zijn en omgekeerd.

Gezien de verwachte grootte van de zoet- en zoutbelasting via de sluizen leveren prognoses over de ontwikkeling van het scheepvaartverkeer in de tijd een belangrijk invoergegeven.

Het doorspoelwater, als middel ter bestrijding van de effekten van de zout- belasting op het Zoommeer, wordt onttrokken aan het Haringvliet/Hollandsch Diep. Daardoor ontstaat een verband met de landelijke waterhuishouding en met de waterhuishouding van het Noordelijk Deltabekken in het bijzonder in welke kader het de vraag is of te allen tijde voldoende water beschikbaar kan worden gesteld. In figuur 2.2 (blz. 20) is de onderlinge relatie tussen de zout/zoetproblematiek en het ontwerp en beheer schematisch weergegeven.

Samenvattend kan het volgende worden gesteld: Uitgaande van het ontwerp van de stormvloedkering en de schutsluizen dient het beheer van de stormvloed- kering en de schutsluizen, het beheer van de Oosterschelde, het Zoommeer en de Westerschelde in onderlinge samenhang en in relatie tot de landelijke waterhuishouding te worden beschouwd. De normen voor de beoordeling van de zoutgehalten van Oosterschelde, Zoommeer en Westerschelde zijn daarbij van belang, niet alleen voor het beheer als zodanig, maar ook voor de nauwkeu- righeidseisen die aan het zout/zoetonderzoek worden gesteld.

2.3 Te beantwoorden zout/zoetvragen

Het vervolg geeft de te beantwoorden zout/zoetvragen tijdens de uitvoering en na het voltooien van de werken. De werkgroep realiseert zich dat alle be- slissingen over de uitvoeringsfase tot 1985 reeds zijn genomen, maar acht het toch van belang in deze inventarisatie ook de in deze fase aan de orde zijnde vragen en het daarvoor uitgevoerde onderzoek op te nemen.

2.3.1 Uitvoeringsfase (heden - 1985)

Uitgaande van de huidige geometrie van het bekken rijzen de volgende vragen:

- Wat is het effekt van vergrote zoetwaterbelasting via de Volkeraksluizen

- 15 -

3 , 3

en de Brabantse rivieren van 50 m /s tot circa 100 m /s op het zoutgehalte van de Oosterschelde.

- Wat is de bijbehorende zoutbelasting op het Haringvliet/Hollandsch Diep.

Tegen het einde van de uitvoeringsfase (1985) zullen de volgende vragen be- antwoord moeten zijn:

Zoommeer

- Wat is de ontziltingsstrategie voor het Zoommeer afhankelijk van:

- het afstervingsproces van de zoutgebonden organismen - de kans op zuurstofloosheid

- de kapaciteit van het lozingsmiddel naar de Westerschelde en de waterkwaliteitsnormen voor dat estuarium

- de beschikbaarheid van water op het Haringvliet/Hollandsch Diep.

Oosterschelde

- Wat wordt het zoutgehalte afhankelijk van:

- de voortgang van de werken aan de stormvloedkering

- de voortgang van de werkzaamheden aan de Philipsdam en Oesterdam.

- Wat is de tijdschaal van de veranderingen van het zoutgehalte bij sluiting van de Philipsdam en Oesterdam afhankelijk van;

- de wijze van sluiting

- al dan niet gebruiken van de stormvloedkering - het spuidebiet bij de Volkeraksluizen.

Westerschelde

- Wat is het effekt van de voor het Zoommeer gekozen ontziltingsstrategie op de zoutgehalten en de waterkwaliteit van de Westerschelde,

2.3.2 Eindsituatie (na 1985)

In de uiteindelijke situatie dient uitgegaan te worden van:

- de geometrie van het bekken volgens alternatief C3

2 - een doorstroomopening in de stormvloedkering yA = 14.500 m

- een zoetwaterbelasting op de Oosterschelde en een zoutbelasting op het Zoommeer mede bepaald door de Philipsdamsluizen en Oesterdamsluis afhanke- lijk van het sluisbeheer en de scheepvaartverkeersstroom.

- 16 -

De volgende vragen dienen in dit verband te worden beantwoord:

Zoommeer

- Wat is de zoutbelasting op het Zoommeer

- vanuit de Oosterschelde, afhankelijk van de bijbehorende zoetwaterbelas- ting op de Oosterschelde en afhankelijk van het scheepvaartverkeer en het sluisbeheer

- vanuit andere bronnen zoals: kwel, polderwaterlozingen en via de Kreekraksluizen,

- Wat is het effekt op het zoutgehalte van

- de (vrijwel) permanente zoutbelasting via de schutsluizen en de kwel - de variabele zoutbelasting van de polderwaterlozingen

- het beschikbaar gestelde doorspoeldebiet dan wel beperkte doorspoel- debiet uit oogpunt van de Westerschelde.

Philiüsdamsluizen en Oesterdamsluis

- Hoe groot is de zoetwaterbelasting op de Oosterschelde afhankelijk van de zoutbelasting op het Zoommeer en omgekeerd (tn.a.w. hoeveel zoet water dient wanneer en hoe lang te worden teruggewonnen).

Oosterschelde

- Wat is de zoetwaterbelasting op de Oosterschelde

- vanuit het Zoommeer afhankelijk van de bijbehorende zoutlast op het Zoommeer en afhankelijk van het scheepvaartverkeer en sluisbeheer - vanuit andere bronnen zoals polderwaterlozingen, neerslag, lozingen

Veerse Meer en kanaal door Zuid-Beveland,

- Wat is het zoutgehalte op de Oosterschelde bij gemiddeld getij afhankelijk van

- de gekozen doorlaatopening - het kustwatergehalte.

- Wat is het zoutgehalte op de Oosterschelde afhankelijk van

- de (vrijwel) permanente zoetwaterbelasting via de schutsluizen en het kanaal door Zuid-Beveland

- de variabele zoetwaterbelasting als gevolg van neerslag, polderwater- lozingen en lozingen Veerse Meer

- de mate van één of andere vorm van rondstroming.

- Hoe gevoelig is het zoutgehalte in de Oosterschelde voor veranderingen in de randvoorwaarden zoals:

- 17 -

- het dichtheidsverschil tussen beide randvoorwaarden - de getij amplitude

- de middenstand van het getij.

Wat is de tijdschaal van veranderingen in zoutgehalte in de Oosterschelde bij

- wijzigingen van het zoutgehalte van het kustwater

- wijzigingen van de zoetwaterbelasting tengevolge van veranderingen in het sluisbeheer of de omvang van de polderwaterlozingen

- instellen van zoute doorspoelstromen

- gedeeltelijke of volledige tijdelijke sluiting van de stormvloedkering.

- Wat is de zoutkoncentratie op de Westerschelde afhankelijk van - het doorspoel- en lozingsdebiet van het Zoommeer

- het sluistype en -beheer in het kanaal door Zuid-Beveland - het lozen van een zoute doorspoelstroom.

2.4 Voor beantwoorden van zout/zoetvragen benodigde gegevens en voorwaarden

2.4.1 Aan zoutgehalte te stellen eisen

Het vaststellen van de nauwkeurigheid waarmee de zout/zoetvragen beantwoord dienen te worden maakt het nodig te weten waar in het gebied aan welke eisen dient te worden voldaan. Daarnaast is het nodig te weten of een eventuele onderschrijding van de als norm gestelde koncentraties in de orde van gr Cl /l dan wel in de orde van mgr Cl /l moet bedragen om nog aanvaardbaar te kunnen zijn.

2.4.2 Prognoses

Prognoses over de ontwikkeling van de door de sluizen te verwerken scheeps- verkeersstroom zijn nodig om vast te stellen op welke wijze een eventueel te bouwen derde Philipsdamsluis in de overwegingen dient te worden betrokken.

De zoetwaterbelasting voor de Oosterschelde en de zoutwaterbelasting van het Zoommeer hangen nauw samen met de te verwerken verkeersstromen.

Het is denkbaar dat de reduktie van het getij gepaard gaat met een verande- ring van de geometrie van het geulenstelsel van de Oosterschelde.

- 18 -

Vastgesteld dient te worden of deze veranderingen zo groot kunnen zijn dat ze bij de beantwoording van de zout/zoetvragen in rekening dienen te worden gebracht.

2.4.3 Randvoorwaarden/invoergegevens

Als randvoorwaarden dan wel als invoergegevens dienen bekend te zijn - klimatologische omstandigheden (regenval, verdamping)

- zoutgegevens - kwel

- rivierafvoeren, lozingsdebieten - polderuitslag.

2.5 Interpretatie

Het zout/zoetonderzoek zal kwantitatieve gegevens dienen te leveren ter on- dersteuning van beslissingen waarbij diverse belangen tegen elkaar worden afgewogen. Voorbeelden van dergelijke afwegingen zijn:

- een reduktie van de zoetwaterbelasting van de Oosterschelde dan wel van de zoutbelasting van het Zoommeer ten opzichte van een verlenging van de schuttijd, en omgekeerd

- doorspoeling van het Zoommeer ten opzichte van besteding van het daartoe benodigde water elders in. droge perioden

- een zoet Zoommeer ten opzichte van een daardoor verzoete Westerschelde.

Uiteindelijk zal gestreefd worden naar een optimale beheersing van de water- kwaliteit van de in dit spel betrokken wateren. Beheerterugkoppelingen zoals aangegeven in figuur 2.2 (blz, 20) zijn daarvoor nodig.

Het zout/zoetonderzoek moet het inzicht in de effekten van de beheersmaat- regelen leveren.

•il LIPSD AM SLUIZEN

ZOOMMEER'

SCHBLDE' RUNKANAAL

KANAAL DOOR ZUID BEVELAND I I - W

ZOOM- MEER

< 0.3

i l I ' ir 11 i i >

lüf^^^a^j

—™™

l < 'i i i '

ir i I I I ' i II I I ' I I > '

I .

OESTERDAM

/ ' •

WMME.ER -J

REEKRAKSLUtZEN

:LDE-RUNKANAAL

/ " • • > • -

FIG. 21 ALTERNATIEF C3 ; GESTALDE NORMEN IN g CC/l

LANDELUKE WATERHUIS- HOUDING

DQORSTROOM- OPENING STORMVLOED- KERING

REGENVAL, ETC.

ZOUT DOORSPOEL:

DEBIET GREVE- LINGEN, VEERSE MEER

I • »

JTL

TYPE SLUIZEN

SCHEEPVAART- VOLUME

KWEL ,ETC.

SLUISBEHEER

ONAFHANKELUKE ZOETWATER BE- LASTING O'SCfiELDE

ZOETWATER BEUSTING

O'SCHELDE

?\i

ZOUTBELAS- TfNG ZOOMMEER

WATERHUIS- HUISHOUDING NOORDEL'JK DELTABEKKEN

ONAFHANKEL'JKE\

Z0UTBELAST1NG ZOOMMEER

DOORSPOELDE- BIET ZOOM- MEER

KI O

ZOUTTOESTAND O'SCHELDE

I = -

BEHEER-TERUGKOPPELING ONTWERP-TERUGKOPPEUNG

ZOUTTOESTAND WESTERSCHELDE

NORMEN

ZOUTTOESTAND

O'SCHELDE

ZOUTTOESTAND ZOOMMEER

NORMEN

ZOUTTOESTAND

WESTERSCHELDE

NORHEN ZOUTTOESTAND ZOOMMEER

FIG. 2.2 SAMENHANG TUSSEN ZOUT/ZOET PROBLEMATIEK OOSTERSCHELDE, ZOOMMEER EN WESTERSCHELDE

-

-

3 Geëiste nauwkeurigheid

3.1 Te hanteren normen

3.1.1 Oosterschelde

Randvoorwaarden voor de chloridegehalten in het Oosterscheldegebied zijn ge- baseerd op een zo volledig mogelijk behoud van het bestaande getijdemilieu na de instelling van een gedempt getij.

Voor wat betreft de funkties die het water in de Oosterschelde vervult zijn daarbij in het geding:

- de soorten samenstelling van de levensgemeenschappen in het water, de onderwaterbodem en het schor

- de visserij

- de schepdierkulturen.

De regeringsbeslissing inzake de Oosterschelde kan ten aanzien van het be- houd van het getijdemilieu zo worden opgevat, dat geen kwalitatieve en een zo gering mogelijke kwantitatieve achteruitgang op mag treden ten aanzien van de vorengenoemde funkties van het water.

Ten einde daaraan te voldoen is als randvoorwaarde voor het chloridegehalte in de Krabbenkreek 13 g Cl /l gesteld. In de Oosterschelde is de randvoor- waarde voor het zoutgehalte 15,5 g Cl /l. Slechts in extreme gevallen mogen deze waarden onderschreden worden. Deze randvoorwaarde volgt uit de kromme van Remane, die het verband aangeeft tussen soortenaantallen en zoutgehalte van het water |j3] .

Ten behoeve van de visserij wordt een gemiddeld chloridegehalte vanjM3,S g Cl /l noodzakelijk geacht. Daarbij geldt een absoluut minimum van 12,4 g Cl /l; de maximaal toegestane schommeling bedraagt 2,8 g Cl /l.

Voor de schelpdierenkulturen wordt een chloridegehalte van meer dan 12,7 g Cl'/l geëist [4] .

3.1.2 Zoommeer

Het chloridegehalte van het water in het Zoommeer heeft invloed op de vol- gende mogelijke funkties van het water:

- algemeen ecologische funktie

- ruw water voor drinkwaterbereiding

- water voor agrarische doeleinden, te splisen in tuinbouw onder glas,

- 22 -

beregeningsdoeleinden voor akkerbouw en fruitteelt.

De grens- c,q. streefwaarden voor het chloridegehalte van zoet water voor de genoemde funkties zijn in tabel 3.1 vermeld:

Tabel 3.] Normen c.q. wensen ten aanzien van maximum chloridegehalte zoet water (mg/l)

Indikatief Meerjaren Programma Drinkwatervoorziening

Tuinbouw onder glas Beregening van gewassen Akkerbouw en fruitteelt Algemene milieufunktie

DO DO M M M H

150 a 150 a 200 300 500 a 300 a

200 200

600 600

)

Vanuit milieu-oogpunt is geen duidelijke bovengrens aan te geven.

Gesteld kan worden, dat tot 300 mg Cl /l geen merkbare gevolgen voor flora en fauna zullen optreden. Van 300 tot 600 mg Cl /l zullen diverse gevoelige soorten verdwijnen, terwijl vanaf 600 mg Cl /l de invloed in toenemende mate sterker wordt

Opgemerkt moet worden dat het gemiddelde chloridegehalte van het water in het Hollandsen Diep 150 a 200 mg Cl /l bedraagt. Omdat dit water de hoofd- bron van water voor het Zoommeer vormt zal het chloridegehalte op het Zoom- meer, afgezien van overige chloridebelastingen op het meer 150 a 200 mg Cl /l bedragen. De chloridebelasting van de schutsluizen en polderwaterlozingen veroorzaakt echter een aanmerkelijke stijging van het chloridegehalte boven de genoemde waarden.

3.1,3 Westerschelde

Het estuarine karakter van de Westerschelde bepaalt de "natuurwaarde" van het gebied. Het omvat diverse gradiënten waarvan voor de levensgemeenschap- pen de zoutgradiënt één van de belangrijkste is.

Verschuiving en verandering in de zoutgradiënt als gevolg van zoetwaterlo- zingen vanaf het Zoommeer kan gevolgen hebben voor de levensgemeenschappen.

Voor het gebied van de Hooge Platen wordt in dit verband de ondergrens voor de gemiddelde waarde van het chloridegehalte gesteld op 13 g Cl /l.

De chloridenormen voor Oosterschelde en Westerschelde zijn in een recente

- 23 -

notitie door RWS Deltadienst, hoofdafdeling Milieu- en Inrichtingszaken samengevat [V].

3.2 Gevolgen van afwijkingen van de normen

3.2.1 Algemeen

De in paragraaf 3.1 geschetste normen komen voort uit een belichting van een

"ideaal" gedachte situatie, zowel voor het Oosterscheldebekken als voor het Zoommeer. In werkelijkheid zal evenwel een nadelige wederzijdse beïnvloeding plaatsvinden door de zout/zoetuitwisseling via de sluizen in de komparti- menteringsdammen. Die zout/zoetuitwisseling is binnen zekere grenzen te be-

invloeden (zoutbestrijdingssysteem, daarop aanvullende maatregelen, al dan niet terugwinnen van.zoet water). In dat verband is het nodig om in fasen

(steeds grotere zout- c.q. zoetbelasting) de gevolgen voor de chloridegehal- ten aan weerszijden van de kompartimenteringsdatnmen te verkennen en te kwan- tificeren. Aan de hand van de daarbij te verkrijgen uitkomsten zal moeten worden afgewogen hoe de zout/zoetuitwisseling bij voorkeur moet worden beïn- vloed.

3.2.2 Oosterschelde

Gesteld kan worden dat de in paragraaf 3.1.1 genoemde grenswaarden zijn vastgesteld op grond van de destijds aanwezige kennis ten aanzien van de in- vloed van het chloridegehalte op milieu en visserij. Bij de vaststelling is uitgegaan van de gedachte dat bij het handhaven van deze streefwaarden met redelijke zekerheid kan worden voorspeld dat de gewenste funkties behouden blijven. Het is van belang na te gaan of sindsdien de kennis is verbeterd en dientengevolge de norm moet worden aangepast.

Daarnaast is het essentieel vast te stellen welke de gevolgen zijn van on- derschrijding van de norm(en) in relatie tot de duur en het tijdstip van een onderschrijding. Op grond daarvan kan de mate van nauwkeurigheid en detail worden vastgesteld.

De gevolgen van afwijkingen naar beneden van de gestelde waarden zullen on- derzocht moeten worden. Het lijkt zinnig om voor dit onderzoek de beschikking te hebben over informatie over het vermoedelijke verloop van het chloride- gehalte in de Oosterschelde als funktie van de tijd en plaats. De gevolgen bijvoorbeeld van te lage chloridegehalten in de zomer kunnen verschillend

- 24 -

zijn van de gevolgen van te lage chloridegehalten in de winter.

3.2.3 Zoommeer

De normen op grond van IMP zijn streefwaarden. Afwijking van deze waarden is een beleidsbeslissing. De normen ten aanzien van de drinkwatervoorziening en de agrarische funktie zijn streefwaarden dan wel op ekonomische gronden op- gestelde waarden, uitgaande van de wens naar goed drinkwater en zo hoog mo- gelijke landbouwopbrengst. Afwijkingen naar boven geven ten aanzien van de drinkwatervoorziening een mindere kwaliteit water dan gewenst, waardoor wel- licht de drinkwatervoorziening vanuit het Zoommeer gevaar loopt en moet wor- den omgezien naar alternatieve bronnen en ten aanzien van de agrarische funktie een vermindering van opbrengst,

Ook hier is voor nadere bepaling van de gevolgen een zeker inzicht in de fluktuaties van het chloridegehalte naar tijd en plaats gewenst.

3.2.4 Westerschelde

De norm voor de Westerschelde is gebaseerd op het behoud van de levensge- meenschappen van de Hooge Platen. Met het oog hierop is van belang in hoe- verre de zoetwateraanvoer vanaf het Zoommeer doorwerkt in de chloridegehal-

ten van de Westerschelde. Een onderschrijding van de norm in de zomer zal voor de levensgemeenschappen veel betekenender zijn dan in de winter.

Het onderschrijden van de norm is niet abnormaal voor dit estuarium (hoge Scheldeafvoeren) doch kan wel leiden tot tijdelijke beschadiging van de le- vensgemeenschappen.

- 25 -

4 Reeds uitgevoerd onderzoek

4.1 Zoetlast Oosterschelde

4.1.1 Bestudeerde problemen

De vragen betreffende de zout/zoetproblematiek van het Oosterscheldebekken kunnen als volgt geformuleerd worden:

4.1.1.1

Hoe verandert het zoutgehalte tijdens de uitvoering van de Oosterschelde- werken, afhankelijk van de wijze van uitvoering.

4.1.1.2

Wat is de zoutverdeling in de eindsituatie, afhankelijk van de doorlaatope- ning, het kustwatergehalte en de zoetwaterbelasting.

4.1.1,3

Welke maatregelen moeten genomen worden om een voldoende hoog zoutgehalte in de Oosterschelde te kunnen garanderen.

Deze vragen kunnen naar een aantal deelproblemen vertaald worden. Daarvan zijn er enkele bestudeerd, te weten:

het bepalen van de invloed op de zoutverdeling van

- variaties in de zoetwaterbelasting via de schutsluizen in de kompartimen- teringsdammen

- reduktie van de getijbeweging

- volledige sluiting van de stormvloedkering gedurende meerdere dagen - het instellen van (zoute) rondspoelstromen.

4.1.2 Gebruikte methoden en tekortkomingen

4.1.2.1 Eendimensionaal stationair model [&,9,10]

Dit model legt een verband tussen het getijgemiddelde zoutgehalte in een be- paald punt van het estuarium en de volgende grootheden (in een stationaire toestand);

- het debiet Q waarmee zoet water wordt aangevoerd in het estuarium

- 26 -

- de afstand van het beschouwde punt tot de zeerand

- de grootte van de getij gemiddelde dwarsdoorsnede tussen de zeerand en het beschouwde punt

- de grootte van de dispersiekoefficiënt tussen de zeerand en het beschouwde punt.

In deze laatste parameter ligt besloten de dynamika van alle processen die een rol spelen bij de menging van zeewater en zoet water in het estuarium.

De voornaamste oorzaken van menging in een estuarium zijn: de getijbeweging en dichtheidsstromen. Bij de toepassing van het lD-stationaire model ligt het probleem geheel bij de bepaling van de dispersiekoefficiënt, die voor elke situatie verschilt, afhankelijk van de getijparameters en het zoetwater- debiet.

De methode die gebruikt wordt voor de bepaling van de dispersiekoefficiënt is gebaseerd op extrapolatie. In het beschouwde estuarium wordt uit natuur- waarnemingen de dispersiekoëfficiënt bepaald in de heersende omstandigheden (zie fig. 4.1, blz. 4 6 ) . Voor andere omstandigheden in ditzelfde estuarium kan de dispersiekoefficiënt vervolgens berekend worden wanneer bekend is op welke manier de dispersiekoê'fficiënt varieert met getijparameters en rivier- afvoer. Deze methode kan alleen worden toegepast zolang de dominante meng- mechanismen dezelfde blijven. Er kan dus alleen geëxtrapoleerd worden als

funktie van getijparameters en zoetwaterdebiet in een beperkt interval.

Wat betreft de variatie van de dispersiekoefficiënt als funktie van zoet- waterdebiet en getijparameters is het een en ander bekend:

Invloed zoetwaterdebiet

Natuurwaarnemingen in de Oosterschelde [lCfj en in de analoge estuaria Wester- schelde en Eems jj l] bij verschillende waarden van de zoetwateraanvoer, w i j - zen uit dat de dispersiekoefficiënt niet erg gevoelig is voor deze parameter.

In alle gevallen is een lichte stijging van de dispersiekoefficiënt waarge- nomen bij toenemend zoetwaterdebiet, het duidelijkst nabij de monding van deze estuaria. De veronderstelling dat een konstante dispersiekoefficiënt bij toenemend zoetwaterdebiet leidt tot een ondergrens voor het zoutgehalte

lijkt dan ook gerechtvaardigd.

Invloed getijgarameters bij overheersende getijmenging

Deze invloed kan niet direkt uit proeven in de prototypesituatie worden af- geleid.

- 27 -

Als veronderstellingen worden gedaan betreffende de dominante dispersieme- chanismen kan men zich baseren op theoretische modellen.

In alle modellen [J2-19]] is de dispersiekoefficiënt evenredig met de getij- periode en de getijgemiddelde waarde van de absolute snelheid u(x) in het kwadraat. Naar gelang het beschouwde dispersiemechanisme kan de evenredig- heidsfaktor echter ook met de getijparameters variëren.

In sommige gevallen is deze faktor bij benadering evenredig met de getij- amplitude ]j4,I5]; in andere gevallen is deze faktor hetzij evenredig [l7,

19J, hetzij omgekeerd evenredig \j&] met de karakteristieke tijdschaal voor menging in de dwarsdoorsnede. Deze tijdschaal kan bij benadering omgekeerd

evenredig gesteld worden met u(x) QöJ .

In werkelijkheid treden de verschillende dispersiemechanismen gelijktijdig op. Het is dus aannemelijk dat een boven- en ondergrens voor het zoutgehalte verkregen wordt, wanneer de dispersiekoëfficiënt als funktie van de getij- parameters volgens de meest van elkaar afwijkende modellen wordt geëxtrapo- leerd.

Invloed geti^garameters bij^ overheersende dichtheidsstromen

Deze invloed kan uit prototypemetingen worden bepaald, onder zekere voor- waarden en uitgaande van bepaalde veronderstellingen QoJ.

Veronderstellingen zijn, dat de invloed van de geometrie beperkt is tot grootschalige karakteristieken, dat de dispersiekoëfficiënt toeneemt bij toenemende diepte en dat de afhankelijkheid van getijparameters en afstand tot zeerand teruggebracht kan worden tot afhankelijkheid van de longitudina- le dichtheidsgradiënt en u(x) £2CT| .

Voorwaarde is dat het zoetwatergehalte in het estuarium klein is, en blijft.

Uit het lD-stationaire model kan men dan een verband afleiden tussen het zoutgehalte en de parameters Q en u(x), dat geldig is in het hele estuarium.

Dit verband kan in numerieke vorm uit metingen in het prototype bij de heer- sende situatie worden vastgesteld. Met het gevonden verband kan het zoutge- halte in andere situaties worden voorspeld.

Samenvatting

Bij de eendimensionale getijgemiddelde aanpak wordt de som van alle mengpro- cessen verdiskonteerd in de dispersiekoëfficiënt. Empirische gegevens en theoretische beschrijvingen van een aantal mengprocessen geven een kwalita- tief inzicht in de variaties van de dispersiekoefficiënt tengevolge van va- riaties in de zoetwatertoevoer en de getijparameters. De gebruikte relaties

- 28 -

berusten voor een deel op veronderstellingen, welke nog niet voldoende aan meetgegevens zijn getoetst.

Door verdere studie kan het inzicht worden vergroot en kunnen empirische relaties beter worden vastgesteld. De betrouwbaarheidsmarges bij de voor- spellingen kunnen dan aanzienlijk worden verkleind. Door het getij- en dwars- profielgemiddelde karakter van de resultaten zijn gedetailleerde voorspellin- gen -voor zover wenselijk- niet mogelijk.

In het eendimensionale getijgemiddelde model hoeft men zich niet alleen tot stationaire situaties te beperken. Een kwalitatieve beschrijving van instan- tane lozingen of overgangssituaties bij veranderend spuiregime kan ook ver- kregen worden [2l].

De ééndimensionale getij gemiddelde aanpak leent zich echter in het bijzonder voor de beschrijving van zoutwatertoevoer of zoetwateronttrekking in het ge-

tij systeem; dit is beschreven in [8,9] .

4.1.2.2 Hydraulische modellen [22,23,24,26]

Rhodaminep_roeven j y M 000 [22,26]

In een eerste proef is de huidige zoetwaterverdeling in de Oosterschelde na- gebootst met een permanente rhodaminelozing bij de Volkeraksluizen in het model M 1000, Behalve in het Volkerak werd overal in het model een rhodamine- koncentratie gevonden die qua grootte vergelijkbaar is met het zoetwaterge- halte in de Oosterschelde.

Aangezien de dichtheid van een rhodamineoplossing vrijwel gelijk is aan de dichtheid van zoet water, kan gekonkludeerd worden dat getijmenging in de Oosterschelde dominant is, en dat alleen in het Volkerak dichtheidsstromen een grote invloed hebben op de zoutverdeling.

Bij een tweede proef zijn in het model een stormvloedkering en kompartimen- teringsdammen aangebracht. Uit de resultaten kon worden afgeleid dat de dis-

-2

persiekoefficient in minder sterke mate varieert dan u , Enige voorzichtig- heid bij de interpretatie is echter geboden, want voor het simuleren van mengprocesaen heeft het model naast enkele sterke ook enkele zwakke kanten.

De menging die het gevolg is van fase-effekten bij het samenstromen van geu- len en het vol- en leegstromen van platen, is één van de belangrijkste oor- zaken van indringing van zeewater in de Oosterschelde, Enerzijds hangt deze menging af van de verdeling van het getijdebiet over de verschillende geulen,

en deze verdeling wordt in M 1000 korrekt weergegeven. Anderzijds hangt deze menging af van de karakteristieke tijdschaal voor menging in de dwarsdoor-

- 29 -

snede [17-19] .

Deze tijdschaal verschilt in model en prototype als gevolg van de vertrek- king van het model [25] ; de diepteschaal in het model kan niet meer verwaar- loosd worden ten opzichte van de breedteschaal.

Ook de blokken die op de bodem van het model zijn aangebracht ter vergroting van de ruwheid leveren een probleem bij de interpretatie.

Tussen de blokken ontstaan zogenaamde "dode zones", die de longitudinale dispersie in belangrijke mate kunnen vergroten Q9Q .

Tenslotte zijn in het model M 1000 Coriolis-tollen geplaatst; deze tollen kunnen ook ongewenste extra menging veroorzaken.

_

444 [23,26]

In het gebied waar dichtheidseffekten een belangrijke rol spelen kan de zoutverdeling niet in het model M 1000 nagebootst worden.

In de huidige situatie is dit het geval op het trajekt Krammer-Volkerakdam en in de gekompartimenteerde situatie op het trajekt Keeten-Philipsdam. Dit laatste trajekt is in de getijgoot geschematiseerd als een rechte goot met een zijtak, waarin een gedeelte van het dwarsprofiel is opgehoogd. Deze zij- tak is een schematische weergave van de Krabbenkreek met aanliggende platen- gebieden.

Het doel van dit onderzoek is na te gaan welke zoutgehalten in de Krabben- kreek op kunnen treden bij verschillende getijvolumina en zoetwatertoevoeren, en inzicht te verschaffen in de rol die een platengebied als de Krabbenkreek speelt bij de dispersie in het estuarium.

Vanwege de beperkte gedetailleerdheid van de schematisatie gaat het voorna- melijk om een principeonderzoek. De resultaten hebben een kwalitatief karak-

ter; wel is het mogelijk een marge aan te geven waarbinnen het zoutgehalte in het prototype moet liggen.

De voornaamste handicaps bij dit onderzoek zijn:

- de geulenachematisatie van het Keeten-Mastgat-Zijpe; de mengende invloed van aanliggende plaatgebieden en onregelmatigheden in de geometrie (bocht- stroming) wordt vrij willekeurig door belleninjekties gesimuleerd

- ijking met prototypegegevens is niet mogelijk; alleen een rhodamineproef kan vergeleken worden met een overeenkomstige proef in M 1000

- zout-randvoorwaarden in het Keeten worden geleverd door het model M 1000, deze randvoorwaarden zijn vooralsnog niet erg betrouwbaar.

- 30 -

Getijgootonderzoek naar dichtheidsstromen bij stagnantie [24]

De getijbeweging in de Oosterschelde veroorzaakt een snelle, en daardoor bijna volledige menging van water in vertikale richting. Menging in horizon- tale richting verloopt veel langzamer, waardoor het zoutgehalte voornamelijk in horizontale richting varieert. Wanneer de getijbeweging wegvalt, door het afsluiten van de stormvloedkering, gaat de vertikale menging veel langzamer verlopen, terwijl tengevolge van dichtheidsstromen grote relatieve verplaat- singen van water in horizontale richting optreden. Dit effekt is bestudeerd in de getij goot om vast te stellen

- welke nieuwe evenwichtstoestand wordt bereikt bij stagnantie - hoeveel tijd de instelling van deze situatie vergt.

Uit het onderzoek is gebleken dat bij het wegvallen van de getijbeweging vrijwel geen menging tussen boven- en onderlaag meer plaatsvindt, ondanks het optreden van belangrijke dichtheidsstromen.

Verder is het mogelijk gebleken een relatie op te stellen waarin de karakte- ristieke tijdschaal voor het bereiken van een nieuwe evenwichtssituatie ge- relateerd wordt aan de lengte van het estuarium en de initiële longitudinale gradiënt.

4.1 .2.3 ^ Wind invloed op gelaagdheid bij stagnantie {jcfj

Zoals in het voorafgaande beschreven is, treedt door toedoen van dichtheids- stromen een gelaagde situatie op in de Oosterschelde wanneer het getij door de stormvloedkering wordt afgesneden. De wind wordt dan de belangrijkste mengende faktor.

In een gelaagd systeem vindt de menging door wind plaats tengevolge van

"entrainment": het geleidelijk opmengen van de onderlaag in de bovenlaag met behoud van een spronglaag. Voor de berekening van de windinvloed op de ver- tikale zoutverdeling wordt gebruik gemaakt van empirische formules die een verband leggen tussen de entrainment-snelheid en een aantal parameters, te weten: de windsnelheid, de dikte van de gemengde bovenlaag en het relatieve dichtheidsverschil tussen boven- en onderlaag. Een groot aantal literatuur- studies is aan dit onderwerp gewijd [27-30].

- 31 -

4,1.3 Samenvatting van de belangrijkste resultaten

4.1.3.1 Afsluiting kompartimenteringsdammen [ïo]

Afsluiting van de kompartimenteringsdainmen bij vol getij (d.w.z. vöör vol- tooiing van de stormvloedkering) levert weinig problemen op voor het zoutge- halte in de Oosterschelde; deze blijft hoger dan het voorspelde zoutgehalte

in de eindsituatie. Voorwaarde is wel dat de sluiting van de Philipsdam en de Oesterdam zodanig gefaseerd wordt dat de reststroom in de Eendracht noordwaarts gericht blijft. Onderzoek hiernaar is noodzakelijk.

Afsluiting van de kompartimenteringsdammen bij gedempt getij en vervolgens stagnantie (met gebruikmaking van de stormvloedkering) heeft tot gevolg dat zich gedurende de stagnantieperiode een zoete bovenlaag kan vormen met een dikte van 2-10 m en een chloridegehalte van 11-14 g Cl / l , afhankelijk van de heersende windkracht.

Een andere onzekere faktor bij de berekeningen betreft het neerslagoverschot gedurende de periode van gedempt getij en stagnantie. Bij de berekeningen is verondersteld dat de totale zoetwatertoevoer op het Volkerak (door Volkerak-

3 sluizen en Brabantse riviertjes) beperkt kan blijven tot gemiddeld 40 m /s per maand.

In extreme omstandigheden -die naar schatting eens in de vijf a tien jaar kunnen optreden- wordt deze waarde overschreden.

4.1.3.2 Zoutgehalte eindsituatie [8,9,26]

Het zoutgehalte hangt af van de zoetwatertoevoer Q en de effektieve door- laatopening yA van de stormvloedkering.

Zoutgehalte Krabbenkreek C

In de Krabbenkreek is vrijwel uitsluitend van belang de zoetwatertoevoer via de Philipsdamsluizen Q (zie fig. 4.2, blz. 4 7 ) .

3 2

Volgens [8] geldt bij Q = 25 m /s en uA = 15000 m de volgende grens voor het zoutgehalte:

C

K K

° >

o

waar C het zoutgehalte voorstelt in de mond van de Oosterschelde gemiddeld over enkele maanden. Voor Q„ £ 25 m /s is de variatie van G bij benadering

° 3

ir ^KIN.