Systeemanalyse Rijn-Maasmonding. Analyse levensduur primaire waterkeringen bij 1/200 kans niet sluiten Maeslantkering. RWS ZH Rapport/ARA/2009/09

(1)

Systeemanalyse

Rijn-Maasmonding

Analyse levensduur primaire waterkeringen bij 1/200 kans niet sluiten Maeslantkering

RWS ZH Rapport/ARA/2009/09

(2)

(3)

Ministerie van Verkeer en Waterstaat

opq

Systeemanalyse

Rijn-Maasmonding

Analyse levensduur primaire waterkeringen bij 1/200 kans niet sluiten Maeslantkering

10 maart 2009

Analyse van de levensduur van de primaire waterkeringen in het benedenrivierengebied bij een kans op niet sluiten van de Maeslantkering van 1/200 per sluitvraag

(4)

. . .

Colofon

Uitgegeven door: Rijkswaterstaat Zuid-Holland

Informatie: Ir. P.J.L. Blommaart

Rijkswaterstaat Waterdienst

Adres: Postbus 17

8200 AA Lelystad Telefoon: 06 22 94 64 73

E-mail: Peter.blommaart@rws.nl

Uitgevoerd door: Rijkswaterstaat Waterdienst

met ondersteuning van DHV B.V., Amersfoort

Opmaak: Adequaat Communicatie, Delft Figuren: DHV B.V., Amersfoort

Druk: Adequaat Communicatie, Delft

Datum: 10 maart 2009

Status: Definitief

(5)

Inhoudsopgave

. . .

1. Inleiding ... 7

1.1 Voorgeschiedenis ... 7

1.2 Aanleiding... 7

1.3 Doelstelling ... 7

1.4 Afbakening ... 7

1.5 Leeswijzer rapportages ... 8

2. Dijktrajecten ... 9

3. Levensduur dijken bij kans op niet sluiten van de Maeslantkering van 1/200 per sluitvraag ... 11

3.1 Levensduur dijklocaties... 11

3.1.1. Hoogtespoor of sterktespoor maatgevend?... 11

3.1.2. Levensduur locaties ... 12

3.1.3. Afname levensduur locaties ... 13

3.2 Levensduur gebied ... 14

3.2.1. Afname levensduur gebied ... 16

4. Conclusies levensduur dijken ... 19

4.1 Conclusies effect verhoogde kans op niet sluiten Maeslantkering van 1/1.000 naar 1/200 per sluitvraag op levensduur dijken ... 19

4.2 Toelichting op conclusies levensduuranalyse ... 19

Literatuur... 25

Bijlagen ... 27

Bijlage AGrafieken levensduur dijken... 29

Bijlage B Kaarten levensduur dijken ... 33

(6)

(7)

1. Inleiding

. . .

1.1 Voorgeschiedenis

In 2007 is een studie uitgevoerd naar de invloed van een verhoogde kans op niet sluiten van de Maeslantkering op de levensduur van primaire waterkeringen in het achterland. De betrouwbaarheidseis van de Maeslantkering is bij het ontwerp vastgesteld op een kans op niet sluiten van 1/1.000 per sluitvraag, maar uit onderzoek door Rijkswater- staat Zuid-Holland is gebleken dat de kans op niet sluiten hooguit 1/100 per sluitvraag is. Deze verhoogde kans op niet sluiten van de Maeslantkering is als uitgangspunt gehanteerd voor het bepalen van het effect op de levensduur van de dijken bij die studie, die gerapporteerd is in het rapport ‘Systeemanalyse Rijn-Maasmonding, Analyse levensduur primaire waterkeringen’ van 23 januari 2008 [11].

1.2 Aanleiding

Een mogelijkheid om de veiligheid van het achter de Maeslantkering gelegen gebied te verhogen is om de kans op niet-sluiten van de Mae- slantkering te verkleinen naar 1/200 per sluitvraag. Dit betekent dat de Maeslantkering maximaal één keer per 200 sluitingen niet sluit terwijl dat wel zou moeten.

In dit rapport is een indicatie gegeven van het effect van de kans op niet sluiten van de Maeslantkering van 1/200 per sluitvraag op de achterliggende primaire waterkeringen.

Rijkswaterstaat Waterdienst heeft deze studie begeleid en DHV heeft Rijkswaterstaat Waterdienst hierbij ondersteund.

1.3 Doelstelling

In deze aanvullende studie op [11] is het effect in beeld gebracht van de kans op niet sluiten van de Maeslantkering van 1/200 per sluitvraag op de levensduur van de achterliggende primaire waterkeringen ten opzichte van de referentiesituatie (kans op niet sluiten Maeslantkering:

1/1.000).

1.4 Afbakening

Deze aanvullende studie bekijkt het effect van een toegenomen kans op niet sluiten van 1/1.000 naar 1/200 per sluitvraag op de levensduur van dijken. De dijklocaties die zijn beschouwd zijn díe locaties die in de

(8)

voorgaande studie [11] een significante afname van de restlevensduur lieten zien. Dit betreft 9 dijklocaties van de 17 dijklocaties die in de voorgaande studie zijn uitgewerkt.

In deze aanvullende studie is het effect van een toegenomen kans op niet sluiten van de Maeslantkering van 1/1.000 naar 1/200 per sluit- vraag op de levensduur van kunstwerken niet uitgewerkt. Uit voor- gaande studie is namelijk gebleken dat de levensduur van kunstwerken nauwelijks beïnvloed wordt door de verhoogde kans op niet sluiten van de Maeslantkering. De levensduur van de in het gebied aanwezige kunstwerken worden namelijk vooral bepaald door de technische levensduur. Aangezien een betrouwbaarheidseis in de vorm van een kans op niet sluiten van 1/200 per sluitvraag een gunstig effect heeft op de levensduur in vergelijking met een betrouwbaarheidseis van 1/100 zal de wijziging in betrouwbaarheidseis (van 1/100 naar 1/200) geen effect hebben op deze uitkomst met betrekking tot de significantie van het effect.

1.5 Leeswijzer rapportages

Deze studie is een aanvullend onderzoek op de eerder uitgevoerde studie naar het effect van de verhoogde kans op niet sluiten van 1/1.000 naar 1/100 per sluitvraag. De aanpak, uitgangspunten en resultaten van deze eerder uitgevoerde analyses zijn gerapporteerd in het rapport

‘Systeemanalyse Rijn-Maasmonding, Analyse levensduur primaire waterkeringen’ van 23 januari 2008 [11].

Bovenstaande rapport met de daarin beschreven aanpak dient als basis voor dit aanvullende onderzoek en deze rapportage. Hierdoor is dit document niet zelfstandig leesbaar. Voor zowel de achtergronden, de gebruikte receptuur als de gehanteerde uitgangspunten van deze aanvullende studie wordt verwezen naar bovenstaande rapport [11].

(9)

2. Dijktrajecten

. . .

Deze aanvullende studie is alleen uitgevoerd voor díe dijklocaties waar de afname in levensduur in het voorgaande onderzoek een significant effect opleverde. In Figuur 2.1 is de afname in levensduur voor de 17 beschouwde dijklocaties van het voorgaande onderzoek weergegeven.

Hierin is te zien dat de afname in levensduur voor 9 dijklocaties significant is. Deze dijklocaties zijn in dit aanvullende onderzoek nader beschouwd om het effect van een verhoging van de kans op niet sluiten van 1/1.000 naar 1/200 in beeld te brengen. Deze locaties zijn in Tabel 2.1 weergegeven.

Locatie

Nr - Dijkringgebied - RWS kilometrering Waterschap - hm

. . . 2 - DR 14 - Nieuwe Maas km 998 999 2n - 9n

3 - DR 14 - Nieuwe Maas km 1004 1005 S49 - S47,1 4 - DR 14 - Nieuwe Maas km 1010 1011 D30,7 - D42,3 5 - DR 14 - Nieuwe Waterweg km 1018 1019 D112,6 - D116,6 6 - DR 14 - Nieuwe Waterweg km 1021 1022 D141,8 - D152 7 - DR 14 - Nieuwe Waterweg km 1025 1026 D179 - D 186 11 - DR 17 - Nieuwe Maas km 992 993 hm432,7 - 435,8 13 - DR 17 - Nieuwe Maas km 1003 1004 hm313 - 332,5 16 - DR 20 - Oude Maas km 1001 1002 km28.901 - 30.300 . . .

Figuur 2.1

Afname levensduur locaties bij een toename van de kans op niet sluiten van de Maeslantkering van 1/1.000 naar 1/100 per sluitvraag

. . . Tabel 2.1

Beschouwde locaties in deze aanvullende studie

(10)

(11)

3. Levensduur dijken bij kans op niet sluiten van de Maeslantkering van 1/200 per sluitvraag

. . .

3.1 Levensduur dijklocaties

3.1.1. Hoogtespoor of sterktespoor maatgevend?

Voor zowel het hoogtespoor als het sterktespoor (indien van toepassing) is de levensduur van de dijken bepaald. De kortste berekende restlevensduur wordt als ‘maatgevend’ voor de specifieke locatie beschouwd. In Tabel 3.1 is de berekende levensduur voor zowel het hoogte- als sterktespoor weergegeven.

Locatie Levensduur hoogte Levensduur sterkte Nr - Dijkringgebied - RWS kilometrering Waterschap - hm R0

[Jaar]

R2

[Jaar]

R0

[Jaar]

R2

[Jaar]

. . .

2 - DR 14 - Nieuwe Maas km 998 999 2n - 9n 2037 2020 NM NM

3 - DR 14 - Nieuwe Maas km 1004 1005 S49 - S47,1 2077 2063 NM NM

4 - DR 14 - Nieuwe Maas km 1010 1011 D30,7 - D42,3 2117 2097 2038 2011

5 - DR 14 - Nieuwe Waterweg km 1018 1019 D112,6 - D116,6 2179 2175 NM NM

6 - DR 14 - Nieuwe Waterweg km 1021 1022 D141,8 - D152 2200 2156 NM NM

7 - DR 14 - Nieuwe Waterweg km 1025 1026 D179 - D 186 2270 2213 NM NM

11 - DR 17 - Nieuwe Maas km 992 993 hm432,7 - 435,8 2093 2088 2068 2051

13 - DR 17 - Nieuwe Maas km 1003 1004 hm313 - 332,5 2068 2058 NM NM

16 - DR 20 - Oude Maas km 1001 1002 km28.901 - 30.300 2076 2071 NM NM

Op twee locaties (4 en 11) is de levensduur op basis van het sterktespoor maatgevend. Dit is overeenkomstig de voorgaande studie [11].

Voor de overige locaties is de stabiliteit van de waterkering, op basis van de gegevens uit de ‘Achterlandstudie Maeslantkering’ [9], niet kri- tisch gebleken. Dit betekent dat de dijk, bij een waterstandsverhoging van 50 cm of minder, geen stabiliteitsproblemen ondervindt bij de in deze studie gehanteerde methodiek en uitgangspunten.

Stijgen de waterstanden echter méér dan 50 cm, dan is het mogelijk dat de dijk stabiliteitsproblemen ondervindt. Er zijn echter geen gegevens beschikbaar van de stabiliteitsfactoren van de dijken bij waterstandstij- gingen > 50 cm.

Voor de 9 locaties die zijn uitgewerkt in deze aanvullende levensduuranalyse, is berekend hoe groot de waterstandstijging is die gedurende

. . . Tabel 3.1

Bepaling maatgevende levensduur o.b.v, hoogte- of sterktespoor (NM= niet maatgevend). Het maatgevende spoor is in de tabel met een arcering aangegeven

(12)

de zichtperiode (tot 2100) optreedt. Onderscheid is gemaakt naar locaties waar de voorspelde waterstandstijging in 2100 kleiner is dan 50 cm en groter is dan 50 cm. Voor de locaties waarbij de waterstandstijging in 2100 > 50 cm is, kan niet met zekerheid gezegd worden welk spoor maatgevend is; het hoogte- of sterktespoor. Dit geldt voor de locaties:

3, 5, 6 & 7. Echter, voor al deze genoemde locaties is de overschrijding van de waterstandstoename boven 50 cm zeer beperkt. De berekende waterstandstoename varieert voor deze locaties tussen de 51 en 56 cm, wat betekent dat dit slechts 1 - 6 cm boven de grens van 50 cm zit.

3.1.2. Levensduur locaties

In Tabel 3.2 is de levensduur van de dijken weergegeven in het referen- tiescenario (kans op niet sluiten Maeslantkering van 1/1.000 per sluitvraag; R0) en in de situatie met de nieuwe verhoogde kans op niet sluiten van de Maeslantkering van 1/200 per sluitvraag (R₂). In Bijlage A van dit document zijn grafieken opgenomen van de 9 dijklocaties. In deze grafieken is het einde van de levensduur van de dijken gevisualiseerd door middel van de presentatie van de (verwachte) zettingen in combinatie met de stijging van de hydraulische belasting.

Locatie Levensduur Afname levensduur Nr - Dijkringgebied -

RWS kilometrering

Waterschap - hm

R0

[Jaar]

R2

[Jaar] [Jaren] [%]

Maatgevend faalmechanisme

. . . 2 - DR 14 -

Nieuwe Maas km 998

999 2n -

9n

2037 2020 17 54 Golfoverslag

3 - DR 14 - Nieuwe Maas km 1004

1005 S49 - S47,1

2077 2063 40 20 Waterstandsverloop

1011 D30,7 - D42,3

2038 2011 27 85 Stabiliteit

5 - DR 14 -

Nieuwe Waterweg km 1018

1019 D112,6 - D116,6

6 - DR 14 -

1022 D141,8 - D152

7 - DR 14 -

1026 D179 - D 186

993 hm432,7 - 435,8

2068 2051 17 28 Stabiliteit

1004 hm313 - 332,5

16 - DR 20 - Oude Maas km 1001

1002 km28.901 - 30.300

De berekende restlevensduur van de dijken is niet een absolute of exacte waarde, maar geeft slechts inzicht in de termijn waarop verbetering

. . . Tabel 3.2

Afname levensduur van de dijklocaties: absoluut in jaren en in percentage van initiële levensduur

(13)

nodig is bij de in deze studie bestudeerde faalkansscenario’s van de Maeslantkering (kans op niet sluiten 1/1.000 en 1/200 per sluitvraag).

Uit de onzekerheidsanalyse in de eerder uitgevoerde studie (hoofdstuk 8 van het rapport ‘Analyse levensduur primaire waterkeringen’ [11]) blijkt namelijk dat de berekende levensduur een bandbreedte heeft die door verschillende onzekerheden wordt bepaald (o.a. stijging hydraulische belasting en kruin- en bodemdaling). De berekende restlevensduur geeft dus geen exact tijdstip waarop de dijk versterkt moet worden. Het bereiken van het punt ‘einde levensduur’ kan beter geïnterpreteerd worden als het moment waarop het dijktraject onder de loep genomen moet worden in een gedetailleerde of geavanceerde toetsing. Uit deze gedetailleerde of geavanceerde toetsing zal moeten blijken op welke termijn de dijk werkelijk versterkt zal moeten worden.

Uit de berekende levensduur is af te leiden dat de invloed van de verhoogde kans op niet sluiten van de Maeslantkering en het effect van klimaatverandering niet voor elke locatie even groot is. Er is net als in de eerder bestudeerde faalkansscenario’s (kans op niet sluiten van de MAeslantkering is 1/1.000 en 1/100 per sluitvraag, gerapporteerd in [11]) een grote spreiding zichtbaar in de berekende levensduur. Er zijn locaties te onderscheiden die nog relatief lang ‘meegaan’ (tot na 2100 volgens de analyse). Daarnaast zijn er ook locaties waarbij het einde van de levensduur al op kortere termijn wordt bereikt.

3.1.3. Afname levensduur locaties

De spreiding in de absolute afname van de levensduur van de dijken als gevolg van een verhoging van de kans op niet sluiten van 1/200 per sluitvraag van de Maeslantkering is groot: er zijn dijklocaties waarbij de berekende levensduur slechts 4 jaar afneemt, maar ook locaties waarbij de levensduur met 57 jaar afneemt.

De grootte van de invloed van het effect van de verhoogde kans op niet sluiten van de Maeslantkering is sterk afhankelijk van locatiespecifieke parameters. (o.a. overhoogte, hydraulische condities, dijkgeometrie, etc.). Verschillen in de mogelijkheden van golfontwikkeling (strijk- lengtes, oriëntatie t.o.v. windrichtingen) kunnen daarnaast een oorzaak zijn voor een groter of juist kleiner effect op de levensduur.

De levensduuranalyse van de 9 bestudeerde dijklocaties laat een ge- middelde afname van de levensduur zien van ca. 23 jaar als gevolg van een toegenomen kans op niet sluiten zien van 1/1.000 naar 1/200 per sluitvraag.

Ter vergelijking: de gemiddelde afname van de levensduur van dezelfde 9 dijklocaties is ca. 31 jaar bij een toegenomen kans op niet sluiten van de Maeslantkering van 1/1.000 naar 1/100 per sluitvraag¹.

1 In het rapport ‘Analyse levensduur primaire waterkeringen’ [11] is voor deze situatie een gemiddelde levensduur afname van ca. 17 jaar gerapporteerd. Dit heeft betrekking op alle 17 bestudeerde dijklocaties, inclusief de dijklocaties waar de afname in levensduur klein is en niet significant is verondersteld. In deze aanvullende studie worden die locaties niet meegenomen.

(14)

3.2 Levensduur gebied

Om een beeld te krijgen van de levensduur van de dijken en de spreiding over het gebied zijn een aantal kaarten en figuren gemaakt. De levensduur van de dijken is op een aantal manieren gevisualiseerd. Dit komt in deze paragraaf aan bod.

In het histogram in Figuur 3.1 is de afname van de levensduur gevisualiseerd voor de 9 onderzochte locaties. Per tijdvak is het aantal locaties op levensduur gerangschikt. Zowel voor de kans op niet sluiten van de Maeslantkering van 1/1.000, 1/200 als voor 1/100 per sluitvraag zijn de gegevens weergegeven.

Logischerwijs blijkt uit de histogram dat het aantal locaties met een kortere restlevensduur toeneemt bij een verhoogde kans op niet sluiten van de Maeslantkering. Deze verschuiving is te wijten aan de verhoogde hydraulische belastingen die als gevolg van de toegenomen kans op falen van de Maeslantkering optreden. Hierdoor neemt de oversterkte van de dijken af. Het aantal locaties met een levensduur langer dan het jaar 2100 neemt voor de beschouwde locaties niet af als gevolg van de verhoogde kans op niet sluiten van de Maeslantkering, ongeacht welke betrouwbaarheid wordt bekeken².

0 1 2 3 4 5 6

< 2007 2007-2020 2020-2040 2040-2060 2060-2080 2080-2100 > 2100 Tijd (Jaren)

Aantal locaties

Kans op niet sluiten MLK is 1/1000 per jaar Kans op niet sluiten MLK is 1/200 per jaar Kans op niet sluiten MLK is 1/100 per jaar

De in Figuur 3.1 gepresenteerde gegevens - betreffende de kans op niet sluiten van de Maeslantkring van 1/1.000 en 1/200 per sluitvraag - zijn weergegeven in respectievelijk Figuur 3.2 en Figuur 3.3. De kaarten met daarin de gegevens van een kans op niet sluiten van de Maeslant-

2 De categorie ‘> 2100’ is een verzamelcategorie (met de grootst berekende restlevensduur tot 2270) waardoor de ‘hoogte’ van de staven in het histogram niet in verhouding staat tot de gegevens in het overige deel van het histogram.

. . . Figuur 3.1

Afname levensduur: het aantal locaties in het gebied met een kortere levensduur neemt toe bij een verhoogde kans op niet sluiten van de Maeslantkering

(15)

kering van 1/100 per sluitvraag zijn opgenomen in het rapport ‘Analyse levensduur primaire waterkeringen’ [11].

Bij vergelijking van de kaarten met de restlevensduur valt op dat de grootste veranderingen zichtbaar zijn bij de beschouwde locaties langs de Nieuwe en de Oude Maas. Dat de locaties langs de Nieuwe Water- weg ‘niet van kleur verschieten’ heeft alles te maken met de zeer lange levensduur (>2100) die de locaties hebben. De lange restlevensduur van deze locaties heeft te maken met het feit dat de dijk zonder Mae- slantkering ontworpen is als zeedijk en niet als huidige rivierdijk. Het effect van ‘robuust ontwerpen’ is hier dus zichtbaar.

. . . Figuur 3.2

Levensduur dijken bij een kans op niet sluiten van de Maeslantkering van 1/1.000 per sluitvraag (R₀)

. . . Figuur 3.3

Levensduur dijken bij een kans op niet sluiten van de Maeslantkering van 1/200 per sluitvraag (R2)

(16)

3.2.1. Afname levensduur gebied

De berekende levensduur geeft niet de absolute levensduur van de dijken weer. Het effect van de toegenomen kans op niet sluiten van de Maeslantkering wordt daarom het beste zichtbaar door de presentatie van de afname van de levensduur in het gebied. Dit is in Figuur 3.4 en Figuur 3.5 weergegeven.

Opvallend in Figuur 3.4 is de zeer grote afname van de levensduur bij de twee meest westelijke locaties. Dit was ook het geval bij een verhoging van de kans op niet sluiten van de Maeslantkering naar 1/100 per sluitvraag (zie pagina 45 in het rapport ‘Analyse levensduur primaire waterkeringen [11]’). Deze locaties liggen dicht bij de Maeslantkering en het effect van de verhoogde kans op niet sluiten is hier goed zichtbaar. Het effect van de verhoogde kans op niet sluiten van de Mae- slantkering is op deze locaties dus groot, maar omdat de levensduur van deze locaties erg lang is, levert deze grote afname op de korte en middellange termijn geen (veiligheids)problemen op. De restlevensduur bij een kans op niet sluiten van de Maeslantkering van 1/200 per sluitvraag blijkt voor deze locaties namelijk nog steeds voorbij het jaar 2100 te liggen.

Voorgaande illustreert het belang om de absolute afname in levensduur van de dijk in context te zien met de berekende levensduur van de dijk.

Het kan namelijk ook zo zijn dat een relatief kleine afname in levensduur als gevolg van de verhoogde kans op niet sluiten van de Mae- slantkering een groot effect kan hebben. Zo kan de termijn waarop de dijk in detail getoetst moet worden (gedetailleerde of geavanceerde toetsing) door een kleine afname in levensduur binnen de termijn van bijvoorbeeld het Hoogwaterbeschermingsprogramma (HWBP) vallen.

. . . Figuur 3.4

Afname levensduur van de dijken [jaren] als gevolg van de toegenomen kans op niet sluiten van de Maeslantke- ring van 1/1.000 naar 1/200 per sluitvraag

(17)

Om de initiële levensduur te betrekken in de presentatie van de afname in levensduur is de levensduur van de dijken in Figuur 3.5 gepresen- teerd als percentage van de initiële levensduur in jaren.

Locatie 2 en 4 laten in Figuur 3.5 de grootste procentuele afname in levensduur zien. Dit was tevens het geval voor de situatie met een toegenomen kans op niet sluiten van de Maeslantkering. Het beeld van de procentuele afname in levensduur is vergelijkbaar met de situatie bij een kans op niet sluiten van de Measlantkering van 1/100 per sluitvraag [11]. Bij een kans op niet sluiten van de Maeslantkering van 1/200 per sluitvraag vallen logischerwijs sommige locaties echter binnen een categorie met een kleinere afname in levensduur.

. . . Figuur 3.5

Afname levensduur van de dijken [%

van initiële levensduur] als gevolg van de toegenomen kans op niet sluiten van de Maeslantkering van 1/1.000 naar 1/200 per sluitvraag

(18)

(19)

4. Conclusies levensduur dijken

. . .

De conclusies van de levensduuranalyse, waarbij de invloed van de verhoogde kans op niet sluiten van de Maeslantkering van 1/1.000 naar 1/200 per sluitvraag is onderzocht, wijzigen nauwelijks ten opzichte van de conclusies in het rapport ‘Analyse levensduur primaire waterkeringen [11].

4.1 Conclusies effect verhoogde kans op niet sluiten Maeslantkering van 1/1.000 naar 1/200 per sluitvraag op levensduur dijken

De conclusies uit rapport ‘Analyse levensduur primaire waterkeringen [11] voor de levensduur van dijken zijn hieronder nogmaals weergegeven en aangepast voor de kans op niet sluiten van de Maeslantkering van 1/200 per sluitvraag.

I. Als gevolg van de verhoging van de kans op niet sluiten van de Maeslantkering van 1/1000 naar 1/200 per sluitvraag neemt de levensduur van de beschouwde 9 dijklocaties af met gemiddeld ca. 23 jaar.

II. De invloed van de verhoogde kans op niet sluiten van de Maeslant- kering neem af in oostelijke richting.

III. De berekende (afname in) restlevensduur van dijken is gespreid en sterk locatiegebonden.

IV. Voor een gebiedsdekkend beeld van de afname van de levensduur is een gedetailleerde beschouwing nodig van een groter aantal locaties, vanwege de grote verscheidenheid aan locatiespecifieke parameters die van invloed zijn op de berekende restlevensduur.

V. De berekende restlevensduur van de dijken geeft globaal inzicht in de termijn waarop dijkverbetering nodig is. De exacte termijn waarop verbetering nodig is kan hiervan afwijken doordat voor de vijfjaarlijkse toetsing op veiligheid andere uitgangspunten en randvoorwaarden van toepassing zijn en doordat de levensduur omgeven is met een bandbreedte door onzekerheden.

4.2 Toelichting op conclusies levensduuranalyse

Bovenstaande conclusies zijn het resultaat van een globale studie naar het effect van de verhoging van de kans op niet sluiten van de Mae- slantkering van 1/1.000 naar 1/200 per sluitvraag. Naast het aspect van de verhoogde kans op niet sluiten van de Maeslantkering is slechts hoogwaterstijging door klimaatverandering (toenemende afvoer en zeespiegelstijging) beschouwd. Variatie in overige aspecten, zoals toename in wind en golven etc., is niet meegenomen.

(20)

Ad I: Als gevolg van de verhoging van de kans op niet sluiten van de Maeslantkering van 1/1000 naar 1/200 per sluitvraag neemt de levensduur van de beschouwde 9 dijklocaties af met gemiddeld ca. 23 jaar.

In de voorgaande studie [11] is het effect van de afname in levensduur van de dijken als gevolg van de verhoging van de kans op niet sluiten van 1/1.000 naar 1/100 per sluitvraag bestudeerd. Voor dezelfde 9 dijklocaties als in deze aanvullende studie beschouwd (die dijklocaties met een significante afname in levensduur) werd in de voorgaande studie een afname in levensduur van gemiddeld ca 31 jaar berekend.

Het effect van de verhoogde kans op niet sluiten van de Maeslantke- ring van 1/1.000 naar 1/100 en 1/200 per sluitvraag is weergegeven in de volgende histogram.

0 1 2 3 4 5 6

< 2007 2007-2020 2020-2040 2040-2060 2060-2080 2080-2100 > 2100 Tijd (Jaren)

Aantal locaties

Kans op niet sluiten MLK is 1/1000 per jaar Kans op niet sluiten MLK is 1/200 per jaar Kans op niet sluiten MLK is 1/100 per jaar

Bij de interpretatie van de berekende ‘afname in levensduur’ zijn twee zaken van belang:

1. De termijn van de restlevensduur van de dijk.

Het is van belang om de gepresenteerde afname in levensduur van de dijk in relatie te zien met de berekende restlevensduur van de dijk.

Een grote afname in levensduur van een dijk resulteert namelijk niet altijd in een (veiligheids)probleem op de korte en middellange termijn indien de levensduur van de dijk nog erg lang is. Dit is bijvoorbeeld het geval bij de locaties in het westen van het gebied. Hier wordt een grote afname in levensduur berekend (tot 57 jaar), maar de restlevensduur bij een kans op niet sluiten van de Maeslantkering van 1/200 per sluitvraag, blijkt voor deze locaties nog steeds voorbij het jaar 2100 te liggen. De afname van de restlevensduur kan dus groot zijn, maar is daarmee niet noodzakelijkerwijs relevant. Vóór 2100 is in dit voorbeeld namelijk geen dijkverbetering nodig.

Op andere locaties kan het zo zijn dat een relatief kleine afname in levensduur, als gevolg van de verhoogde kans op niet sluiten van de

. . . Figuur 4.1

Afname levensduur: het aantal locaties in het gebied met een kortere levensduur neemt toe bij een verhoogde kans op niet-sluiten van de Maeslantkering

(21)

Maeslantkering, op korte termijn betekent dat de dijk in aanmerking komt voor een gedetailleerde of geavanceerde toetsing of zelfs dijkverbetering. In deze situatie speelt de significantie van de afname in levensduur een belangrijke rol (zie volgende punt). De afname van de restlevensduur is dan zowel significant als relevant.

2. De significantie van de afname in restlevensduur van de dijk.

Of de berekende afname in levensduur significant is hangt af van de grootte van deze afname in relatie tot de levensduur van de dijk.

Bij een korte restlevensduur van de dijk is de bandbreedte in onzekerheden relatief klein (zie rapport ‘Analyse levensduur primaire waterkeringen’ [11]), waardoor een afname van de restlevensduur van bijvoorbeeld 10 jaar significant kan zijn. Bij een zeer lange restlevensduur van de dijk (bijv. > 2100) is de bandbreedte in onzekerheden veel groter.

Het is immers zo dat parameters die dichtbij liggen relatief goed voorspeld kunnen worden (‘scherp’) en dus een kleinere bandbreedte hebben. Dit in tegenstelling tot parameters die ver weg liggen en minder goed voorspeld kunnen worden (‘onscherp’) met een grote bandbreedte. Dezelfde afname in restlevensduur van 10 jaar kan bij een lange restlevensduur hierdoor mogelijk niet significant zijn.

Ad II: De invloed van de verhoogde kans op niet sluiten van de Mae- slantkering neemt af in oostelijke richting.

De invloed van de verhoogde kans op niet sluiten van de Maeslantke- ring op de levensduur van de dijken kent een verloop in het gebied. In het oosten is de absolute afname in levensduur het kleinst en niet significant terwijl de absolute afname in levensduur nabij de Maeslantkering het grootst is. Als gevolg van de toegenomen kans op niet-sluiten van de Maeslantkering nemen de toetspeilen in het gebied toe. Dit effect dempt naar het oosten toe uit, zoals blijkt uit de ‘Achterlandstudie Maeslantkering’ [9], wat gedeeltelijk tot uiting komt in de berekende afname in levensduur van de dijken.

Met de in deze aanvullende studie gepresenteerde resultaten is bovenstaande conclusie lastig te visualiseren aangezien de meest oostelijk gelegen locaties nu buiten beschouwing zijn gelaten. Echter op voor- hand kon worden geredeneerd dat indien een dijklocatie een niet significante afname in levensduur liet zien bij een toename van de kans op niet sluiten van 1/1.000 naar 1/100 per sluitvraag, de afname in levensduur bij een toename van de kans op niet sluiten van 1/1.000 naar 1/200 per sluitvraag tevens niet significant zou zijn. De toename in hydraulische belastingen is immers bij een kans op niet sluiten van 1/200 per sluitvraag kleiner dan bij 1/100 per sluitvraag.

Ad III: De berekende (afname in) restlevensduur van dijken is gespreid en sterk locatiegebonden

De levensduur is voor 9 dijklocaties bepaald voor een kans op niet sluiten van de Maeslantkering van 1/1.000 en 1/200 per sluitvraag, waar- mee vervolgens de afname in levensduur is bepaald. Deze levensduur van de dijken laat voor beide scenario’s een grote spreiding zien: de levensduur loopt voor een enkele locatie in de nabije toekomst af,

(22)

daarnaast zijn er locaties die nog relatief lang meegaan (> 2100). Ook voor de afname in van de levensduur geldt dat de spreiding groot is.

Locatiespecifieke parameters zijn van invloed zijn op de berekende levensduur en ook de afname in levensduur van de dijken.

Ad IV: Voor een gebiedsdekkend beeld van de levensduur afname is een gedetailleerde beschouwing van een groter aantal locaties nodig, vanwege de grote verscheidenheid aan locatiespecifieke parame- ters die van invloed zijn op de berekende restlevensduur

In deze studie is de levensduuranalyse uitgevoerd voor 9 locaties.

Hiermee is een globale indruk gekregen van het effect van de verhoogde kans op niet sluiten van de Maeslantkering op de levensduur van de dijken in het westelijk deel van het onderzoeksgebied, zoals dat in de voorgaande studie was gedefinieerd. Een vertaling naar een gebiedsdekkend beeld is lastig, vanwege de vele locatiegebonden factoren die van invloed zijn op de uiteindelijk berekende levensduur van een dijk en dus ook de afname in levensduur. Deze locatiegebonden factoren zijn o.a.:

• aanwezige kruinhoogte en overhoogte;

• hydraulische belastingen (waterstand en golven, waarbij de golfaan- val wordt beïnvloed door:

o expositie van de dijk t.o.v. dominante windrichting &

o effectieve strijklengte);

• dijkgeometrie;

• stabiliteit van de dijk;

• type ondergrond, i.v.m. optredende kruin- en bodemdaling

Doordat vele combinaties van deze factoren mogelijk zijn, kan een berekende levensduur van een dijk locatiespecifiek zijn en niet representa- tief voor een groter dijktraject. Voor een gebiedsdekkend beeld is dus voor meer dijklocaties een bepaling van de restlevensduur nodig.

Ad V: De berekende restlevensduur van de dijken geeft globaal inzicht in de termijn waarop dijkverbetering nodig is. De exacte termijn waarop verbetering nodig is kan hiervan afwijken doordat voor de vijfjaarlijkse toetsing op veiligheid andere uitgangspunten en randvoorwaarden van toepassing zijn en doordat de levensduur omgeven is met een bandbreedte door onzekerheden

De berekende levensduur van de dijken is niet een absolute of exacte waarde, maar geeft slechts globaal inzicht in de termijn waarop verbetering nodig is bij de beide faalkansscenario’s (R₀ en R2³) van de Mae- slantkering. Uit de onzekerheidsanalyse (zie rapport ‘Analyse levensduur primaire waterkeringen’ [11]) blijkt namelijk dat de berekende levensduur een bandbreedte heeft die door verschillende onzekerheden wordt bepaald (o.a kruin- en bodemdaling, maar ook stijging van de hydraulische belasting). De grootte van de bandbreedte is locatiegebonden, aangezien het aandeel van de verschillende onzekerheden per

3 R0: kans op niet sluiten van de Maeslantkering is 1/1000 per sluitvraag R₂: kans op niet sluiten van de Maeslantkering is 1/200 per sluitvraag

(23)

locatie verschilt en is grotendeels afhankelijk van de tijdshorizon. De berekende levensduur geeft dus geen exact tijdstip waarop de dijk versterkt moet worden.

Doordat deze studie inzicht geeft in de reductie van de levensduur, en niet in de absolute levensduur, is het beter om het bereiken van het punt ‘einde levensduur’ uit deze studie te interpreteren als het moment waarop het dijktraject onder de loep moet worden genomen middels een gedetailleerde of geavanceerde toetsing. Uit deze gedetailleerde of geavanceerde toetsing zal moeten blijken op welke termijn de dijk werkelijk versterkt zal moeten worden.

Het bereiken van het einde van de levensduur van een dijk (uit de toetsing) betekent overigens niet altijd dat dijkverbetering direct noodzake- lijk is. Andere beheermaatregelen, zoals het hanteren van een ander overslagdebiet door het aanpassen van bekleding en het opvangen van het overtollige water in het achterland, kunnen de op termijn noodza- kelijke dijkverbetering uitstellen.

Met de levensduuranalyse is geen officiële toetsing uitgevoerd. In deze studie zijn aannamen gedaan en uitgangspunten gehanteerd die mogelijk lokaal afwijken van de werkelijke situatie.

(24)

(25)

Literatuur

. . .

[1] Impacts of climate change and land subsidence on the water systems in the Netherlands

Haasnoot, M., J.A.P. Vermulst, H. Middelkoop. RIZA rapport 99.049, NRP project 952210, ISBN 902210

[2] Derde kustnota, Traditie, Trends en Toekomst

Ministerie van Verkeer en Waterstaat, Den Haag, 2000 [3] Dijken duurzaam veilig - Effecten van toenemende belastingen

op waterkeringen

Bouwdienst Rijkswaterstaat, documentnummer:

BRUIS-T3-2000.010, Utrecht, september 2000 [4] Kostenindicatie dijkversterking benedenrivierengebied

Fugro Ingenieursbureau B.V. Rapport K0073-002, Nieuwegein, juni 2001

[5] Hydraulische Randvoorwaarden 2001 - voor het toetsen van primaire waterkeringen

Ministerie van Verkeer en Waterstaat, Den Haag, december 2001

[6] Referentie Alternatief Dijkversterking Arcadis - Royal Haskoning - Fugro. Rapport 110303/OF3/109/000262/as, juni 2003

[7] De Veiligheid van de primaire waterkeringen in Nederland, Voorschrift Toetsen op Veiligheid voor de tweede toetsronde 2001 - 2006 (VTV)

Ministerie van Verkeer en Waterstaat, DGW, Den Haag, januari 2004

[8] Klimaat in de 21^e eeuw - vier scenario’s voor Nederland Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut, brochure op basis van het KNMI rapport WR2006-01 ‘KNMI Climate Change Scenarios 2006 for The Netherlands’, De Bilt, mei 2006

[9] Achterlandstudie Maeslantkering. Hoofdrapport Rijkswaterstaat RIZA, ISBN 90-369-4823-1, rapport RWS-ZH/AP/2006/04, Rotterdam, 15 oktober 2006 [10] Fase 3: principe-oplossingen Markermeerdijk Hoorn - Edam

Fugro Ingenieursbureau B.V. Rapport 1204-0098-010, juni 2007

(26)

[11] Systeemanalyse Rijn-Maasmonding. Analyse levensduur primaire waterkeringen

Rijkswaterstaat Zuid-Holland, ISBN 978-90-369-4853-1, RWS ZH Rapport /ARA/2008/06, Rotterdam, 23 januari 2008

(27)

Bijlagen

. . .

(28)

(29)

Bijlage A Grafieken levensduur dijken

. . .

. . . Figuur A. 1

Locatie 2 - hoogtespoor (golfoverslag) maatgevend

. . . Figuur A. 2

Locatie 3 - hoogtespoor (waterstandsoverloop) maatgevend

(30)

. . . Figuur A. 3

Locatie 4 - sterktespoor maatgevend

. . . Figuur A. 4

Locatie 5 - hoogtespoor (golfoverslag) maatgevend

. . . Figuur A. 5

(31)

. . . Figuur A. 6

. . . Figuur A. 7

Locatie 11 - sterktespoor maatgevend

. . . Figuur A. 8

Locatie 13 - hoogtespoor maatgevend.

Bij R₀ (1/1000) is waterstandsoverloop maatgevend, terwijl bij R1 en R2 (1/100 en 1/200) golfoverslag maatgevend is

(32)

. . . Figuur A. 9

Locatie 16 - hoogtespoor(golfoverslag) maatgevend

(33)

Bijlage B Kaarten levensduur dijken

. . .

(34)

(35)

(

! (

( (

(

! ( (

! (

( (

! (

(

Spu i

Lek

Oude Maas

No o rd Nieuwe Maas

N ieu w e W

aterw eg

Beneden Merwede

9 8 7

6

5

4 3

2

1

17 16

15

14 13

12 11

10

A9737-01.001 Projectnummer:

Projectnaam: Levensduur waterkeringen Rijn-Maasmonding

Legenda MLK 1/1000

(

Effect niet significant

!

(

^{< 2007}

!

(

2008 - 2020

! (

2020 - 2040

! (

2040 - 2060

!

(

2060 - 2080

!

(

2080 - 2100

! (

^{> 2100}

Dijkring nr.

Primaire Waterkering

±

Levensduur dijken

Faalkans Maeslantkering 1/1000

14

17 21 20

16 15

21 22

Nieuwe Maas

Nieuwe Waterweg

(36)

(

! (

( (

(

! ( (

! (

( (

! (

(

Spu i

Lek

Oude Maas

No o rd Nieuwe Maas

N ieu w e W

aterw eg

Beneden Merwede

9 8 7

6

5

4 3

2

1

17 16

15

14 13

12 11

10

Legenda MLK 1/200

(

!

(

^{< 2007}

!

(

2008 - 2020

! (

2020 - 2040

! (

2040 - 2060

!

(

2060 - 2080

!

(

2080 - 2100

! (

^{> 2100}

Dijkring nr.

±

Levensduur dijken

Faalkans Maeslantkering 1/200

14

17 21 20

16 15

21 22

(37)

(

! (

!

! ( (

! (

( (

(

! ( (

! (

( (

! (

(

9 8 7

6

5

4 3

2

1

17 16

15

14 13

12 11

10

Spu i

Lek

Oude Maas

N o o rd Nieuwe Maas

N ieu w e W

aterw eg

Beneden Merwede

Legenda

Afname restlevensduur [jaren]

(

Afname niet significant

! (

^{0 - 5}

! (

^{6 - 15}

!

(

^{16 - 30}

!

(

^{31 - 50}

! (

^{51 - 75}

Dijkring nr.

±

Levensduur afname dijken [jaren]

14

17 21 20

16 15

22

21

(38)

(

! (

( (

(

! ( (

! (

( (

! (

(

9 8 7

6

5

4 3

2

1

17 16

15

14 13

12 11

10

Spu i

Lek

Oude Maas

N o o rd Nieuwe Maas

N ieu w e W

aterw eg

Beneden Merwede

Legenda

Afname restlevensduur [%]

(

! (

^{0 - 5}

! (

^{6 - 10}

!

(

^{11 - 25}

!

(

^{26 - 50}

! (

^{51 - 100}

Dijkring nr.

±

Levensduur afname dijken [% van initiele restlevensduur]

14

17 21 20

16 15

21 22

(39)

(40)

DZH/0108/AQ/015

Rijkswaterstaat is de uitvoeringsorganisatie van het ministerie van Verkeer en Waterstaat die zorgt dat verkeer en water op de nationale netwerken kunnen stromen en die werkt