01 DSD-NL 2016 - Simona Gebruikersmiddag - Klimaatpark IJsselpoort en de rol van regelwerken -...

Klimaatpark IJsselpoort en de werking van de regelwerken

Onderzoek naar instellingen en bereik regelwerken

Tjeerd Driessen MSc 16 juni 2016

Afvoerverdeling Rijntakken | 16 juni 2016

Inhoud Introductie en Kader

Project ‘Effect maatregelen Voorkeursstrategie (VKS) op afvoerverdeling’

Werking regelwerken in de praktijk

Schematisatie regelwerken in WAQUA actualisatiemodellen

Lessons learned regelwerken in WAQUA

Discussie en ontwikkelingen

2


Introductie en Kader Ervaring uit WAQUA projecten:

Inschatting afvoeren onbemeten zones Hondsbroeksche Pleij (2013) (RWS-ON) Instelling regelwerk Pannerden 2014 (RWS-ON) Monitoring Hoogwaterveiligheid 2015 (RWS-ON) Effect VKS-maatregelen op afvoerverdeling (2016) (Deltares)

Regelbereik en instellingen: Regelwerken Pannerden Hondsbroeksche Pleij Gevoeligheden en onzekerheden afvoerverdeling.

3


Project ‘Effect VKS-maatregelen op afvoerverdeling’

4

Byland

Gendtse Waard

MillingerwaardOoij

Langsdammen

Klimaatpark

Kijfwaard

Situatieschets maatregelen

Inzicht krijgen in systeemwerking van afvoerverdeling door VKS-maatregelen uit Deltaprogramma

Klimaat IJsselpoort staat centraal in alle varianten

In totaal zijn 5 varianten beschouwd met zichtjaar 2050


Klimaatpark IJsselpoort

5

IJsselzijde noord (o.a. kadeverlagingen, afgravingen)

Koppenwaard (o.a. hoogwatergeul en afgravingen)

Westervoort (o.a hoogwatergeul, afgravingen, vegetatie-aanpassing)


Referentieberekening

6

15.63

400 m3/s

13.71

456 m3/s

Regelwerk Pannerden Regelwerk Hondsbroeksche Pleij (excl. opening 11)

Regelwerk Pannerden

Regelwerk Hondsbroeksche Pleij


Klimaatpark IJsselpoort

7

15.60

421 m3/s15.20

30 m3/s

Regelwerk Pannerden Regelwerk Hondsbroeksche Pleij (excl. opening 11)

Regelwerk Pannerden

Regelwerk Hondsbroeksche Pleij


Drempelhoogte Hondsbroeksche Pleij

8

10.811

11.211.411.611.8

1212.212.412.612.8

1313.213.413.613.8

1414.214.414.614.8

1515.2

Sill

Leve

l (m

+NAP

)

Drempelhoogte Hondsbroeksche Pleij - dynamische sommen

Referentie - alle openingen excl. opening 11 Referentie - opening 11

Variant A - alle openingen excl. opening 11 Variant A - opening 11

3 maart 2016

Conclusies Klimaatpark IJsselpoort (1) Regelwerk Pannerden: In alle onderzochte varianten kan de afvoerverdeling op de Pannerdense Kop

gehandhaafd worden bij 17.000 m3/s;

Klimaatpark IJsselpoort heeft (vrijwel) geen invloed op de afvoerverdeling op de Pannerdense Kop. Alle varianten passen binnen het regelbereik.

Hondsbroeksche Pleij: Door de waterstandsverlaging op de IJssel moet de Hondsbroeksche Pleij verder sluiten

dan in de referentiesituatie om de beleidsmatige afvoer op de Nederrijn-Lek te handhaven

Het regelbereik van de Hondsbroeksche Pleij in 2050 is voldoende om de afvoerverdeling op de IJsselkop te handhaven bij 17.000 m3/s, maar bereikt de grens. Het regelwerk is geheel gesloten.

Klimaatpark IJsselpoort in de 2050 situatie doet de functie van de Hondsbroeksche Pleij (vrijwel) geheel teniet. De waterstandsdaling op de IJssel door dit project zorgt er voor dat het regelwerk niet meer nodig is om de afvoer op de Nederrijn te limiteren.

9

3 maart 2016

Conclusies Klimaatpark IJsselpoort (2) Overige afvoeren 6.000 tot 20.000

Bij alle overige afvoeren neemt het debiet door de IJssel toe, en daarmee de

waterstanden benedenstrooms op de IJssel

Op de Nederrijn geeft de afname van het debiet een waterstandsverlaging voor alle afvoeren.

Klimaatpark geeft een waterstandsdalend effect op het Pannerdensch kanaal bij alle afvoeren (m.u.v. 17.000 m3/s)

Waterstanden op de Waal nemen beperkt af, met 1-2 cm

10

-0.80

-0.70

-0.60

-0.50

-0.40

-0.30

-0.20

-0.10

0.00

0.10

0.20

0.30

879.

00_I

J88

2.00

_IJ

885.

00_I

J88

8.00

_IJ

891.

00_I

J89

8.00

_IJ

901.

00_I

J90

4.00

_IJ

911.

00_I

J91

4.00

_IJ

917.

00_I

J92

0.00

_IJ

923.

00_I

J92

6.00

_IJ

929.

00_I

J93

2.00

_IJ

935.

00_I

J93

8.00

_IJ

941.

00_I

J94

4.00

_IJ

947.

00_I

J95

0.00

_IJ

953.

00_I

J95

6.00

_IJ

959.

00_I

J96

2.00

_IJ

965.

00_I

J96

8.00

_IJ

971.

00_I

J97

4.00

_IJ

977.

00_I

J98

0.00

_IJ

983.

00_I

J98

6.00

_IJ

989.

00_I

J99

2.00

_IJ

995.

00_I

J99

8.00

_IJ

1001

.00_

IJ10

04.0

0_IJ

Wat

erst

ands

vers

chil

(m)

Waterstandsverschil IJssel (Variant A)

17000 m3/s Stationair

17000 m3/s Dynamisch

6000 m3/s Dynamisch

8000 m3/s Dynamisch







-0.32

-0.28

-0.24

-0.20

-0.16

-0.12

-0.08

-0.04

0.00

0.04

879.

00_N

R88

2.00

_NR

885.

00_N

R88

8.00

_NR

891.

00_N

R89

4.00

_NR

897.

00_N

R90

0.00

_NR

903.

00_N

R90

6.00

_NR

909.

00_N

R91

2.00

_NR

915.

00_N

R91

8.00

_NR

921.

00_N

R92

4.00

_NR

928.

00_N

R93

1.00

_LE

934.

00_L

E93

7.00

_LE

940.

00_L

E94

3.00

_LE

946.

00_L

E94

9.00

_LE

952.

00_L

E95

5.00

_LE

958.

00_L

E96

1.00

_LE

964.

00_L

E96

7.00

_LE

970.

00_L

E97

3.00

_LE

976.

00_L

E97

9.00

_LE

982.

00_L

E98

5.00

_LE

988.

00_L

E

Wat

erst

ands

vers

chil

(m)

RKM

Waterstandsverschil Nederrijn - Lek (Variant A)



6000 m3/s Dynamisch

8000 m3/s Dynamisch







-0.14

-0.12

-0.10

-0.08

-0.06

-0.04

-0.02

0.00

0.02

Wat

erst

ands

vers

chil

(m)

RKM

Waterstandsverschil Boven-Rijn en Pannerdensch Kanaal (Variant A)



6000 m3/s Dynamisch

8000 m3/s Dynamisch







-0.03

-0.02

-0.01

0.00

0.01

868.

00_W

A

871.

00_W

A

874.

00_W

A

877.

00_W

A

880.

00_W

A

883.

00_W

A

886.

00_W

A

889.

00_W

A

892.

00_W

A

895.

00_W

A

898.

00_W

A

901.

00_W

A

904.

00_W

A

907.

00_W

A

910.

00_W

A

913.

00_W

A

916.

00_W

A

919.

00_W

A

922.

00_W

A

925.

00_W

A

928.

00_W

A

931.

00_W

A

934.

00_W

A

937.

00_W

A

940.

00_W

A

943.

00_W

A

946.

00_W

A

949.

00_W

A

952.

00_W

A

955.

00_W

A

958.

00_W

A

Wat

erst

ands

vers

chil

(m)

RKM

Waterstandsverschil Waal (Variant A)



6000 m3/s Dynamisch

8000 m3/s Dynamisch








Overweging en discussie Bij een Lobith-debiet van 20.000 m3/s kan het debiet door de regelwerken oplopen tot

resp. 1158 m3/s en 1566 m3/s. De stroomsnelheden zijn dan groter dan bij ontwerpafvoer

De afvoerverdeling bij de middenafvoeren is scheef getrokken (let op inundatiefrequenties en dijkstabiliteit).

Optimalisatie is nodig voor Klimaatpark IJsselpoort

Verlaging op een 1 riviertak nabij splitsingspunt moet gepaard gaan met compensatie op een andere riviertak om de afvoerverdeling te waarborgen. Dit kan niet (altijd) door een regelwerk gecorrigeerd worden (zie ook middenafvoeren en huidig instellingsregime)

11


Oorspronkelijk doel: Omgaan met onzekerheid van afvoerverdeling door bij te sturen

Toepassing nu: Bijsturen op afvoerverdeling Compenseren afvoerverdelingseffecten rivierverruimende maatregelen

In de toekomst: Handhaven beleidsmatige afvoerverdeling Ontzien van de Nederrijn

12

Zichtjaar Rijn Waal Pannerdens Kanaal Neder-Rijn/Lek IJssel

2016 16000 10165 5835 3380 2461 2050 17000 10970 6030 3380 2656

Werking regelwerken in de praktijk: Functie


Werking regelwerken in de praktijk: Regelwerk Pannerden Sinds november 2013 is Regelwerk Pannerden in gebruik. Het regelwerk bestaat uit 32 afzonderlijke openingen van 5 m breed (dus totaal 160 m breed) Maximaal 5 schotten van 1 m hoog Regelbereik NAP+12,00 m tot NAP+17,00 m. Ontworpen voor een v-vorm instelling Bodembescherming ontworpen voor 16.000 m3/s afvoer (gepenetreerd breuksteen voor

stroomsnelheid > 2 m/s)

13


Werking regelwerken in de praktijk: Regelwerk Hondsbroekse Pleij Sinds 2008 is Regelwerk Hondsbroeksche Pleij in gebruik. Vergelijkbaar als Het regelwerk bestaat uit 30 afzonderlijke openingen van 5 m breed (dus totaal 150 m breed) Maximaal 4 schotten van 1,05 m hoog Regelbereik NAP+11,00 m NAP+15,20 m. Ontworpen voor een v-vorm instelling Bodembescherming ontworpen voor 16.000 m3/s afvoer (gepenetreerd breuksteen voor

stroomsnelheid > 2 m/s)

14

https://beeldbank.rws.nl, Rijkswaterstaat, Ruimte voor de Rivier


15


Werking regelwerken in de praktijk: Regelwerk Hondsbroekse Pleij


16


Werking regelwerken in de praktijk: Regelwerk Hondsbroekse Pleij


Regelwerk Pannerden Sturing op beleidsmatige afvoerverdeling (jaarlijks afgeleid); Schotten worden vóór het hoogwaterseizoen opnieuw ingesteld; Configuratie wordt vooraf afgeleid op basis van modelberekeningen met WAQUA:

V-vorm (2013 en 2014) en rechte overlaat (2015 en 2016)

Regelwerk Hondsbroeksche_Pleij QLobith < 10.000 m3/s → Vertical slot instelling 10.000 m3/s < QLobith < 16.000 m3/s → Regelwerk is geheel gesloten QLobith >16.000 m3/s → Afvoer naar Nederrijn wordt gemaximaliseerd

op 3.380 m3/s (calamiteit: beperkte sturing mogelijk) Met behulp van een kraan (en ponton) kunnen de schotten geplaatst en weggehaald Ontwerp op basis van instellen tijdens droge situatie, maar normaal altijd dicht

17

Werking regelwerken in de praktijk


Schematisatie regelwerken in WAQUA actualisatiemodellen Regelwerken geschematiseerd als aaneengesloten serie van puntbarriers:

Regelwerk Pannerden: 12 puntbarriers (=2 á 3 openingen per barrier) Regelwerk Hondsbroeksche Pleij: 10 puntbarriers (=1 of 3 openingen per barrier)

Rekenrooster met cellen van ca. 40x20 meter in de hoofdgeul en tot ca. 50x20 meter in de uiterwaard.

Ter plaatse van de regelwerken heeft het rooster een resolutie van ongeveer 25x15 meter (Pannerden) en 30 x 15 meter (Hondsbroeksche Pleij)

Barriercoëfficiënten staan allemaal op 1 Jaarlijkse afregeling drempelhoogte Regelwerk Pannerden Actieve sturing Hondsbroeksche Pleij

18

10.811

11.211.411.611.8

1212.212.412.612.8

1313.213.413.613.8

1414.214.414.614.8

1515.2

Sill

Leve

l (m

+NAP

)

Drempelhoogte Hondsbroeksche Pleij - dynamische sommen

Referentie - alle openingen excl. opening 11 Referentie - opening 11


Schematisatie regelwerken in WAQUA actualisatiemodellen Regelbereik van Regelwerk Pannerden op Waal bij 16.000 m3/s is ca. 485 m3/s

Regelbereik van Hondsbroeksche Pleij op de IJssel bij 16.000 m3/s is ca. 215 m3/s

19

3 maart 2016

Lessons learned regelwerken in WAQUA (1) Grove resolutie (3 barriers in 1 gridcel) en breedtecorrectie zorgt voor

wrijvingsverliezen en contractie die niet expliciet meegenomen worden

Contractie coëfficiënten Standaard setting. Maakt weinig uit, behalve bij v-vorm instelling

(vb. 20% verschil in open instelling = 1% verschil in afvoer door het regelwerk en 0,1% verschil in IJssel-afvoer)

Onderzoek Mirjam Mheen (Deltares)

20

3 maart 2016

Lessons learned regelwerken in WAQUA (2) Een v-vorm of trapvorm centreert stroming in het midden (conform ontwerp

bodembescherming)

21

3 maart 2016

Lessons learned regelwerken in WAQUA (3) Verschil tussen stationair en dynamisch is zéér groot bij een v-vorm in WAQUA en is

niet te verklaren door bergingsverschillen (265 m3/s)

22

3 maart 2016

Lessons learned regelwerken in WAQUA (4) Verschil tussen stationair en dynamisch is nog steeds groot bij een trapvorm in

WAQUA en is niet te verklaren door bergingsverschillen (130 m3/s)

23

3 maart 2016

Lessons learned regelwerken in WAQUA (5) Verschil tussen stationair en dynamisch is vrijwel afwezig bij een bakvorm (rechte

overlaat) in WAQUA en is wel te verklaren door bergingsverschillen (4 m3/s)

24

3 maart 2016

Lessons learned regelwerken in WAQUA (6) Bottom line conclusie: kritisch op je instellingen bij gebruik van een getrapte instelling!!

Gevoeligheid voor gebruik van andere initiële toestanden en numerieke instellingen.

Verschil (95 m3/s) werd duidelijk toen voor dezelfde referentieschematisatie andere numerieke instellingen gebruikt werden en andere initiële toestanden.

Voor Hondsbroekse Pleij wordt actieve sturing verondersteld in het model bij afvoer groter dan 16.000 m3/s. De praktijk is wezenlijk anders…

25


Discussie en ontwikkelingen Moeten we Hondsbroeksche Pleij actiever kunnen sturen zoals bijv. Bonnet Carre

Spillway ipv vooraf instellen? Vooral voor afvoeren tussen 10.000 en 16.000 m3/s interessant.

Hebben we nog een regelwerk nodig op de Nederrijn? Ontwikkelingen:

Er is momenteel een splitsingspuntenmodel met een fijnere resolutie (20 bij 20m). Helpt dit?

Hoe worden de regelwerken geschematiseerd in DFLOW?

26


Bedankt voor uw aandacht!

Tjeerd Driessen MSc Consultant water management Business Line Water T +31 88 3485003 M +31 6 1262 1288 E [email protected] W www.royalhaskoningdhv.com

27

mailto:[email protected]

http://www.royalhaskoningdhv.com/

01 DSD-NL 2016 - Simona Gebruikersmiddag - Klimaatpark IJsselpoort en de rol van regelwerken -...

Science

Transcript of 01 DSD-NL 2016 - Simona Gebruikersmiddag - Klimaatpark IJsselpoort en de rol van regelwerken -...