Case 2: Afvoerverdeling Rijntakken faculteit...hoofdstuk 6 ingegaan wordt op de afvoerverdeling...

Afstudeeronderzoek:

Potentie Meet-en Regeltechniek op grote watersystemen in Nederland

Case 2:

Afvoerverdeling Rijntakken

Februari 2007

J.M. Lemans

Faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen Afdeling Watermanagement, sectie Waterbeheer Postbus 5048, 2600 GA Delft Stevinweg 1, kamer 4.75 Telefoon 0152781646

Rijkswaterstaat Riza Afdeling Rivieren Postadres Postbus 9072, 6800 ED Arnhem Bezoekadres Gildemeesterplein 1, 6826 LL Arnhem Telefoon 0263688911

Case Afvoerverdeling Rijntakken Februari 2007

TU Delft RIZA Arnhem 2



Voorwoord Voorliggend rapport ‘Case Afvoerverdeling Rijntakken’ is een onderdeel van het afstudeerwerk ‘Potentie van meet- en regeltechniek op grote watersystemen in Nederland’. Deze Master Thesis is de afronding van de studie Civiele Techniek, afdeling Watermanagement, aan de Technische Universiteit Delft. Het rapport zal ingaan op de afvoerverdeling bij de splitsingspunten van de Rijn in Nederland, zowel voor hoge als voor lage afvoeren. Problemen in de huidige situatie alsmede problemen door klimaatsverandering zullen aan bod komen. Het rapport beoogt duidelijk te maken welke rol meet-en regeltechniek kan spelen bij het verdelen van de Rijndebieten door gebruik te maken van de aanwezige stuwen in de Nederrijn. Het afstudeeronderzoek is uitgevoerd bij Rijkswaterstaat RIZA te Arnhem. Arnhem, februari 2007 Matthijs Lemans



Inhoudsopgave 1. Inleiding................................................................................................................................. 7

2. Situatiebeschrijving.............................................................................................................. 9

3. Regelbehoefte...................................................................................................................... 11

4. Model ................................................................................................................................... 13

5. Afvoerverdeling tijdens hoog water.................................................................................. 15

5.1 Regelbehoefte naar tijdschalen tijdens maatgevend hoog water.................................... 15

5.2. Simulaties MHW........................................................................................................... 16

5.2.1 Simulaties: hoog water stationair......................................................................................... 16

5.2.2 Simulaties: hoog water dynamisch ...................................................................................... 18

5.3 Conclusie........................................................................................................................ 19

5.4 Vergelijking bestaande maatregelen .............................................................................. 19

6. Afvoerverdeling tijdens laag water................................................................................... 21

6.1 Inleiding ......................................................................................................................... 21

6.2 Wateraanbod Rijn........................................................................................................... 22

6.3 Watertekorten ................................................................................................................. 23

6.3.1 Watertekort gemiddelde jaar................................................................................................ 23

6.3.2 Watertekort extreem droog jaar ........................................................................................... 23

6.3.3 Verloop in de tijd van het oppervlaktewatertekort .............................................................. 24

6.3.4 Geografische spreiding oppervlaktewatertekort .................................................................. 24

6.4 Problemen door watertekorten ....................................................................................... 26

6.4.1 Huidig .................................................................................................................................. 26

6.4.2 Toekomstig .......................................................................................................................... 26

6.5 Oplossingen met de afvoerverdeling als uitgangspunt................................................... 27



6.6 Verkenning van een oplossingsrichting ......................................................................... 27

6.6.1 Waterbalans IJsselmeergebied............................................................................................. 28

6.6.2 Streefpeil voor watervoorziening ........................................................................................ 28

6.6.3 Streefpeil met stuw open ..................................................................................................... 29

6.6.4 Simulaties ............................................................................................................................ 30

6.6.5 Watervoorziening Midden-West Nederland met verhoogde aanvoer.................................. 32

6.6.6 Koppeling oplossingsrichting met wateraanvoer Midden-West Nederland ........................ 33

6.6.7 Schade voor scheepvaart...................................................................................................... 34

6.6.8 Conclusie verkenning .......................................................................................................... 35

7. Conclusies en aanbevelingen ............................................................................................. 37

8. Literatuuroverzicht ............................................................................................................ 39

Bijlage 1. Systeem IJsselmeer en Rijndelta.......................................................................... 41

Bijlage 2. Verdringingsreeks ................................................................................................. 45

Bijlage 3. Totale watertekortopgave..................................................................................... 47

Bijlage 4. Streefpeil voor watervoorziening......................................................................... 49

Bijlage 5. Watervoorzieningsgebied IJsselmeer .................................................................. 51

Bijlage 6. Problemen en maatregelen watervoorziening in Midden-West Nederland..... 53

Bijlage 7. Samenvatting Erik Arnold (2004)........................................................................ 57



1. Inleiding

Hoofdvraag in de case over de afvoerverdeling bij de Rijntakken is: Wat is de potentie van meet- en regeltechniek bij bestaande stuwen op de verdelingspunten van de Rijntakken? Hierbij speelt de vraag hoe de debieten van de verschillende riviertakken van de Rijn geregeld kunnen worden door gebruik te maken van de bestaande stuwen bij Driel, Amerongen en Hagestijn. Het regelen van de afvoerverdeling is van groot belang voor onder andere veiligheid tegen overstromen, het verdelen van zoet water over een groot deel van Nederland en het realiseren van voldoende vaardiepte voor de scheepvaart. De maatgevende waterstanden langs de Rijntakken, waarop de dijkhoogten zijn gedimensioneerd, zijn bepaald aan de hand van maatgevende afvoeren met een overschrijdingskans van 1/1250 per jaar. Deze maatgevende afvoeren horen bij een vaste (ook beleidsmatige) afvoerverdeling bij de splitsingspunten. Wordt er bij hoge afvoeren teveel afgeweken van de vaste afvoerverdeling, dan kunnen op bepaalde plaatsen de toelaatbare peilen overschreden worden, met een grotere overstromingskans tot gevolg. Het zo efficiënt mogelijk inzetten van de bestaande stuwen kan de afvoerverdeling mogelijk (tijdelijk) bijsturen, waarmee overstromingsrisico’s worden verkleind. Bij lage afvoeren kan toepassing van meet- en regeltechniek mogelijk leiden tot een efficiëntere verdeling van het schaarse zoetwateraanbod dan in de huidige situatie. De wens om de afvoerverdeling bij te sturen wordt regelbehoefte genoemd. In hoofdstuk 3 wordt hier dieper op ingegaan. De mate waarin de stuwen in staat zijn te voorzien in de regelbehoefte, wordt het regelbereik van de stuw genoemd. De toepassing van meet- en regeltechniek heeft potentie wanneer het regelbereik in dezelfde orde van grootte ligt als de regelbehoefte. In hoofdstuk 2 is een korte gebiedsbeschrijving van de Rijntakken en stuwen gegeven. Hoofdstuk 3 beschrijft de regelbehoefte. In hoofdstuk 4 wordt ingegaan op het model waarmee diverse simulaties gedaan zijn. Hoofdstuk 5 gaat in op het regelbereik van de stuw te Driel bij hoog water, terwijl in hoofdstuk 6 ingegaan wordt op de afvoerverdeling tijdens laag water. Hierin is ook een verkenning gedaan naar een oplossingsrichting met het stuwbeheer als uitgangspunt. De conclusies en aanbevelingen zijn tenslotte samengevat in hoofdstuk 7.



2. Situatiebeschrijving In Figuur 1 zijn de Rijntakken in Nederland afgebeeld, samen met een foto van de stuw bij Driel.

Figuur 1: Rijntakken Nederland met stuw Driel De drie kunstwerken in de nabijheid van de splitsingspunten van de Rijntakken zijn de stuw-en sluiscomplexen bij Driel, Amerongen en Hagestein. Deze stuwen liggen in het zomerbed van de Nederrijn op respectievelijk 12.5 km, 43.1 km en 60.1 km benedenstrooms van de IJsselkop. De functie van de stuw bij Driel is om bij lage Rijnafvoeren voldoende water naar de IJssel te laten stromen. Dit is nodig voor een minimale vaardiepte voor de scheepvaart en een voldoende zoetwaterberging in het IJsselmeer. Een verhoging van de IJsselafvoer mag echter niet ten koste gaan van de vaardiepte op de Waal. Ook moet voldoende water de Waal in blijven stromen om verzilting op de Nieuwe Maas tegen te gaan. De verdeling geschiedt aan de hand van een stuwprogramma, dat aangeeft welke afvoeren van de IJssel en de Nederrijn moeten worden nagestreefd bij een bepaalde afvoer van de Bovenrijn. Bij gesloten stuw wordt getracht een debiet van 285 m3/s naar de IJssel te laten stromen. In de praktijk wordt vaak een minimale waterstand gehandhaafd, voor Driel is dat 8,30 meter + NAP bovenstrooms van de stuw; voor Amerongen 6 meter + NAP en voor Hagestein 3 meter + NAP. De functie van de stuwen Hagestein en Amerongen is om de waterstand in de rivierpanden Amerongen-Hagestein en Driel-Amerongen op voldoende peil te houden. De stuwen gaan open als bij Lobith 2700 m3/s langs stroomt. Overigens is 2700 m3/s geen extreem hoge afvoer. Daarvan is pas sprake als er 16.000 m3/s Rijnwater Nederland binnenkomt, een situatie met een overschrijdingsfrequentie van 1/1250 per jaar. In een gemiddeld jaar gaat twaalf procent van de Rijnafvoer via de IJssel. De scheepvaart is gediend met een afvoer van tenminste 250 m3/s. De IJssel heeft dan een vaardiepte met een benedengrens van ongeveer 2.70 m. In een jaar met gemiddelde Rijnafvoeren zal de stuw ongeveer drie maanden geheel en zes maanden gedeeltelijk gesloten zijn. Overigens zal ook bij gesloten stuwen een hoeveelheid water van 45 m3/s worden doorgelaten voor de nodige verversing van de Rijn. In een droog jaar kan het echter voorkomen dat de stuwen het gehele jaar volledig of gedeeltelijk gesloten zijn. De stuwen bestaan uit twee vizierschuiven. Een vizierschuif is 9 meter hoog en keert in gesloten toestand circa 4.5 m water.



3. Regelbehoefte Voorafgaande aan de vraag welke potentie meet- en regeltechniek heeft in het waterbeheer van de Rijntakken, moet eerst de regelbehoefte duidelijk zijn. De regelbehoefte geeft aan waarom het gewenst is de afvoerverdeling te regelen. Voor maatgevend hoog water is deze gedefinieerd als de correctie van de berekende afvoerverdeling tot de beleidsmatige afvoer. Voor een groot deel is de beleidsmatige afvoerverdeling afhankelijk van de functies en bijbehorende eisen die aan het watersysteem worden gesteld. Ook zijn de tijdschalen belangrijk waarin de regelbehoefte bestaat. Een regelbehoefte op lange termijn vraagt wellicht een ander soort maatregel om de afvoerverdeling bij te sturen dan op korte of middenlange termijn, zie ook Hoofdstuk 5.1. De regelbehoefte van de afvoerverdeling wordt bepaald door de functies van de rivier. De belangrijkste drie thema’s zijn:

1) Afvoer van water, sediment en ijs (MHW) 2) Waterhuishouding( verdeling zoetwater over Nederland (drinkwater, verzilting ed)) 3) Scheepvaart

Ad1) Maatgevende toetspeilen langs de Rijntakken zijn afgeleid uit een vaste verdeling van het Rijndebiet bij de splitsingspunten Pannerdensche Kop en IJsselkop. De vaste afvoerverdeling kan verstoord worden door bijvoorbeeld windeffecten, morfodynamiek of variatie in hydraulische ruwheid. Ruimte voor de Rivierprojecten, die mogelijk maken dat een MHW- afvoer van 16.000 verwerkt kan worden, hebben op middenlange termijn invloed op de afvoerverdeling. Op langere termijn kan de maatgevende afvoer gewijzigd worden door de bodemontwikkeling. (Arnold, 2004) heeft onderzoek gedaan naar bijsturen van de afvoerverdeling op een tijdschaal van enkele dagen met beweegbare drempels op elke riviertak. Een samenvatting hiervan is opgenomen in Bijlage 7. De vraag in dit rapport is of de bestaande stuw bij Driel de afvoerverdeling in voldoende mate kan bijsturen, wanneer de stuw bij hoge afvoeren toch in gebruik wordt genomen. Hierbij wordt ruimer gekeken dan de strikte handhaving van de beleidsmatige afvoerverdeling. Ad2) De afvoerverdeling bij de Rijntakken bepaalt mede de verdeling van zoet water over Nederland. Het IJsselmeer ontvangt het water via de IJssel. Het peilbeheer van het IJsselmeer hangt af van de functies die het moet vervullen: drinkwateropslag, recreatie, irrigatie, natuurontwikkeling, buffer tijdens hoogwater (veiligheid) etc. Zoet water dient ook om verzilting in kustgebieden tegen te gaan. Gezien de schaarste aan zoet water tijdens lage afvoeren en het belang om aan verschillende functies te blijven voldoen, moet het Rijndebiet zo optimaal mogelijk worden gebruikt. Hieruit ontstaat bij lage Rijnafvoeren een regelbehoefte bij het splitsingspunt, die in de toekomst wellicht afwijkt van de huidige afvoerverdeling. Ad3) Ook scheepvaart stelt eisen aan het watersysteem, met als belangrijkste eis een voldoende vaardiepte op de Rijntakken. De scheepvaart op de IJssel is bijvoorbeeld gediend met een afvoer van tenminste 250 m3/s. De IJssel heeft dan een vaardiepte met een benedengrens van ongeveer 2.70 m. Net als bij de waterhuishouding gaat het erom het beschikbare water tijdens lage afvoeren op de Rijn zo efficiënt mogelijk te verdelen. Ook hier spelen ongelijke bodemdalingen bij de splitsingspunten een rol. In hoofdstuk 5 wordt de potentie van regeltechniek bij maatgevend hoog water uitgewerkt, in hoofdstuk 6 wordt ingegaan op de afvoerverdeling tijdens lage afvoeren, waar functie 2 en 3 van afhankelijk zijn



4. Model Om de potentie van de meet- en regeltechniek te onderzoeken, moet het watersysteem met de bestaande kunstwerken worden gemodelleerd. Gebruik wordt vooralsnog gemaakt van het bestaande SOBEKRE 1D Rijntakken model (Veen, R. van der, RIZA). Een bovenaanzicht daarvan is te zien in Figuur 2.

Figuur 2: SOBEK Rijntakken model Benedenstroomse randvoorwaarden bestaan uit Q-H relaties. Bovenstrooms wordt afhankelijk van de simulatie een constant debiet, een maatgevende afvoergolf ingevoerd of een debieten tijdreeks ingevoerd. De maatgevende afvoergolf op de Rijn bij Lobith met een overschrijdingsfrequentie van 1/1250 per jaar is afgebeeld in Figuur 3. In dezelfde grafiek zijn de maatgevende afvoeren te zien die door het model berekend worden.

Figuur 3: Maatgevende afvoeren op de Rijntakken



5. Afvoerverdeling tijdens hoog water 5.1 Regelbehoefte naar tijdschalen tijdens maatgevend hoog water Bij de regelbehoefte tijdens MHW is onderscheid te maken in de tijdschalen. In de literatuur worden drie tijdschalen onderscheiden (Schropp, 1999; Sieben 2002)

1) Lange termijn met een tijdschaal van circa 30 jaar, als gevolg van de autonome bodemontwikkeling in de tijd en herijking van het waterhuishoudkundig beleid

2) Middenlange termijn met een tijdschaal van circa 5-10 jaar, als gevolg van projecten in het kader van Ruimte voor de Rivier

3) Korte termijn met een tijdschaal van enkele uren. Dit hangt samen met de invloed van de vorm van de hoogwatergolf op de afvoerverdeling.

Ad1. De lange termijn regelbehoefte ontstaat als gevolg van de autonome bodemontwikkeling en de daaruit voortvloeiende verandering in de afvoerverdeling voor de MHW-standen. De verschillende Rijntakken ondergaan een verschillende bodemdaling. Onderzoek laat zien dat deze bodemdalingen van ca 0.01 tot 0.05 m per jaar ca 50 jaar zullen duren (HKV, 2006). Aangezien het verschil in bodemdaling bij de splitsingspunten een andere afvoerverdeling teweegbrengt, is regelen gewenst. Dit kan gezien de tijdschaal met een vaste constructie, maar kan misschien ook met toepassing van meet-en regeltechniek bij bestaande stuwen. In tabel 1 is geschat hoe de afvoerverdeling door deze bodemontwikkeling bij een MHW-afvoer van 15.000 m3/s zich wijzigt in de tijd (Schropp, 1999). De tabel geeft hiermee ook de regelbehoefte aan, indien het streven erop gericht is de huidige afvoerverdeling in de toekomst te handhaven. Tabel 1: Regelbehoefte autonome bodemontwikkeling (m3/s)

Jaartal Waal Nederrijn IJssel 2020 +79 +15 -94 2050 +128 +2 -130

Ad2. Ruimte voor de Rivierprojecten, die mogelijk maken dat een MHW- afvoer van 16.000 verwerkt kan worden zonder dijkverhoging, hebben invloed op de afvoerverdeling. Hoewel de invloeden van elke maatregel uiteindelijk elkaar moeten compenseren, kunnen er tijdens de uitvoering de komende tien jaar veranderingen in de afvoerverdeling optreden. Hierdoor ontstaat een tijdelijke regelbehoefte. Volgens (Schropp, 1999) bedraagt de regelbehoefte bij evenredige verdeling 247 m3/s voor de Pannerdense Kop en 91 m3/s voor de IJsselkop. Bij het toewijzen van het volledige surplus van 1000 m3/s aan een tak is de regelbehoefte het grootst bij toewijzing aan de IJssel, met waarden van 610 m3/s (Pannerdense Kop) en 554 m3/s (IJsselkop) In (Schielen, 2006) is te lezen dat de huidige afwijkingen ten opzichte van de wetmatige afvoer voor de Waal 145 m3/s, voor de Nederrijn 14 m3/s en voor de IJssel 127 m3/s bedragen. Ad3. De effecten van variaties in de vorm van de MHW-golf en morfodynamische processen, vragen om een regelbereik van enkele tientallen m3/s per splitsingspunt, schatting (Schropp, 1999)



5.2. Simulaties MHW De afvoerverdeling van de IJsselkop wordt grotendeels bepaald door de stuw te Driel. Bij afvoeren boven de 2700 m3/s bij Lobith is de stuw normaal gesproken geheel geheven en wordt de afvoerverdeling bepaald door de dimensionering van de IJsselkop. In deze paragraaf wordt het regelbereik van stuw Driel onderzocht, wanneer deze stuw bij hoge Rijnafvoeren toch in bedrijf wordt genomen. Aangenomen wordt dat dit constructief gezien mogelijk is. Om het regelbereik van de stuw Driel te kunnen bepalen, worden met het SOBEK-model simulaties gedaan tijdens MHW: stationair, waarbij een constant debiet wordt ingevoerd, en dynamisch, waarbij de hoogwatergolf uit Figuur 3 wordt ingevoerd. 5.2.1 Simulaties: hoog water stationair Bij Lobith wordt een constant debiet van 16.000 m3/s ingevoerd. De door het model berekende waterstanden en debieten met geheven stuw gelden als referentie voor simulaties met verschillende stuwopeningen. Het laten zakken van de stuw veroorzaakt opstuwing op de Nederrijn en een verhoogde afvoer op de IJssel. De opstuwing bij de IJsselkop en de debietreductie van de Nederrijn is te zien in Figuur 4.

bereik stuw bij Qlobith 16.000 m3/s

0,400,450,500,550,600,650,700,75

0 1 2 3

stuw opening (m)

opst

uwin

g (c

m)

4,04,55,05,56,06,57,07,58,0

debi

et (m

3/s)

opstuw ing IJsselkop doorinzet stuw

debietreductie Nederrijn

Figuur 4: Regelbereik stuw Driel bij Qlobith 16.000 m3/s De opstuwing bij de IJsselkop van de gesloten stuw bij Driel bedraagt 7 mm. Het debiet door de Nederrijn wordt verminderd met 7.7 m3/s. Uit het SOBEK-model blijkt dat het totale debiet van de Nederrijn door het winterbed wordt geleid, zoals te zien in tabel 2. Tabel 2: Verdeling zomerbed en winterbed bij Qlobith 16.000 m3/s

Debiet Nederrijn (m3/s) Stuw opening (m) Zomerbed (stuw) Winterbed totaal

open 1720 1600 3320 3 670 2640 3314 1 205 3110 3312 0 0 3311 3311 In Figuur 5 is ook te zien dat tijdens grote afvoeren relatief veel water via het winterbed de stuw passeert.



Figuur 5: Geheven stuw bij hoog water. Uit (Stuwen in de Nederrijn en Lek, 1998) Dezelfde simulatie is gedaan met een constant debiet van 8.000 en 4.000 m3/s. Ook hier neemt logischerwijs met afnemende stuwopening het debiet door het winterbed toe. De opstuwing en debietsverminderingen bij gesloten stuw zijn samen met de resultaten van 16.000 m3/s te zien in Figuur 6. Gebruik van de stuw bij Driel heeft naast de afvoerverdeling van de IJsselkop ook invloed op de waterstanden en debieten op de overige Rijntakken, zoals ook te zien in Figuur 6. Bovenstrooms bij Lobith zijn de drie constante afvoeren te zien. Op verschillende punten van de Rijntakken is in dezelfde volgorde het verschil in waterstanden en debiet te zien ten opzichte van de modelresultaten met geheven stuw.

Figuur 6: Regelbereik stuw Driel bij drie stationaire afvoeren Globaal kan het volgende maximale regelbereik worden vastgesteld, dus het debiet dat met gesloten stuw extra over de IJssel gaat in vergelijking met de situatie met geheven stuw (normale toestand): 8.000 m3/s < Qlobith < 16.000 m3/s => QIJssel + 10 m3/s 4.000 m3/s < Qlobith < 8.000 m3/s => QIJssel + 50 m3/s

Qlobith < 4.000 m3/s => QIJssel > 100 m3/s



5.2.2 Simulaties: hoog water dynamisch In plaats van een stationaire afvoer kan bekeken worden wat het regelbereik van de stuw is bij een afvoergolf. De maatgevende afvoergolf op de Rijn bij Lobith met een overschrijdingsfrequentie van 1/1250 per jaar is afgebeeld in Figuur 3. Gekeken wordt naar een simpel hypothetisch voorbeeld; de stuw Driel wordt gesloten van 5500 tot 12500 m3/s om de situatie in het westen te ontlasten door relatief meer water te bergen op het IJsselmeer. Bij hogere afvoeren gaat de stuw weer open, om opstuwing bovenstrooms en te hoge waterstanden op de IJssel te voorkomen. Tevens zal de stuw bij hogere hogere debieten overstromen (bepaald door met het model waterstanden bovenstrooms van de stuw te berekenen). Resultaat van zo’n simulatie is te zien in Figuur 7.

Debiet IJssel bij afvoergolf 1/1250

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

31-Dec 5-Jan 10-Jan 15-Jan 20-Jan

Tijd

debi

et IJ

ssel

(m3/

s)

-10010203040506070

vers

chil

debi

et (m

3/s)

debiet met stuwdebiet zonder stuwverschil

W aterstanden IJssel b ij afvoergolf 1 /1250

11

11.5

12

12.5

13

13.5

14

14.5

15

15.5

31-D ec 5-Jan 10-Jan 15-Jan 20-Jan

Tijd

Wat

erst

and

IJss

el (m

+ N

AP)

0

0 .02

0 .04

0 .06

0 .08

0 .1

0 .12

0 .14

0 .16

vers

chil

(m)

waters tand IJsselopen s tuwwaters tand IJsseltijde lijk ges lo ten s tuwverschil

Figuur 7: Regelbereik stuw bij afvoergolf met tijdelijk gesloten schuif. Debiet (boven) en waterstand (onder) Net als in de vorige paragraaf is te zien dat alleen bij relatief lage afvoeren de stuw een redelijk regelbereik heeft (orde 100 m3/s). Bij hogere afvoeren is het regelbereik veel kleiner. Het totaal volume onder de groene lijn geldt als het volume water dat in plaats van naar het westen naar de IJssel wordt geleid. Dit volume bedraagt in totaal ruim 16 miljoen m3. Het oppervlakte van de Rijn-Maas delta in het westen (Nieuwe Waterweg, Nieuwe Maas, Oude Maas, Hollandsche IJssel, Merwede, Biesbosch, Hollandsche Diep en Haringvliet) bedraagt tijdens hoog water ongeveer 230 km2 (Roeleveld, 2007). Is door een technisch mankement, een lang aanhoudende storm op zee of andere reden de Maeslantkering gesloten tijdens het hoge water, dan komt het volume water overeen met een waterschijf van 7 cm over de gehele delta. Voor het IJsselmeer betekent het extra volume een peilstijging van nog geen 1.5 cm. Aangenomen wordt dat het IJsselmeer het extra water kan verwerken.



5.3 Conclusie Volgens deze modelresultaten is het maximale regelbereik van de stuw bij Driel bij maatgevende afvoeren nihil, slechts 7.7 m3/s. Dit bereik is gering in vergelijking met de regelbehoefte, beschreven in Paragraaf 5.1. Die behoefte is voor de korte, middenlange en lange termijn respectievelijk orde grootte 50, 100 en 50 m3/s Ten opzichte van de onzekerheid in de afvoerverdeling is dit regelbereik te verwaarlozen. De belangrijkste bronnen voor de onzekerheid in de afvoerverdeling zijn de morfodynamiek en de hydraulische ruwheid van zomerbed en uiterwaard. Volgens (Ogink, 2006) bedraagt de onzekerheid in de afvoerverdeling bij de Pannerdense Kop 130 tot 180 m3/s en bij de IJsselkop 85 tot 100 m3/s. Bij lagere afvoeren is het regelbereik van de stuw een stuk groter. Globaal kan het volgende maximale regelbereik worden vastgesteld, dus het debiet dat met gesloten stuw extra over de IJssel gaat in vergelijking met de situatie met geheven stuw (normale toestand): 8.000 m3/s < Qlobith < 16.000 m3/s => QIJssel + 10 m3/s 4.000 m3/s < Qlobith < 8.000 m3/s => QIJssel + 50 m3/s

Qlobith < 4.000 m3/s => QIJssel >100 m3/s Echter door de gebruikname van de stuw verandert naast de afvoerverdeling van de IJsselkop ook die van de Pannerdensche Kop. Tevens veroorzaakt de stuw bij hoog water opstuwing op de Bovenrijn, ca 22 centimeter bij een debiet van 4.000 m3/s. Wanneer de stuw tijdens een hoogwatergolf tijdelijk wordt ingezet, kan ca 16 miljoen m3 via de IJssel naar het IJsselmeer worden geloodst in plaats van naar het westen. Dit zou bij een gesloten maeslantkering ca 7 cm waterstandsverlaging op het Rijn/Maasdeltagebied betekenen. 5.4 Vergelijking bestaande maatregelen Het regelbereik van de stuw bij Driel tijdens hoge afvoeren is ook te verwaarlozen ten opzichte van andere regelwerken, die onderzocht zijn en waarvan sommige reeds toegepast zijn. Volgens (Schropp, 1999) bedraagt het gecombineerde regelbereik rond de Pannerdense Kop naar schatting 1000 m3/s in beide richtingen. De grootste bijdragen komen van aanpassingen van de Millingse Dam en de Pannerdensche Overlaat, zie Figuur 8. Rond de IJsselkop is het regelbereik asymmetrisch en bedraagt naar schatting –300 m3/s/ + 100 m3/s voor de Nederrijn. De grootste bijdragen komen van het verlagen van de kades om de Koningspleij, het sluiten van de oostelijke doorlaatbrug over de Groene rivier bij Arnhem en de Hondbroeksche Pleij. Van de door Schropp onderzochte maatregelen is het verhogen van de zomerkade van de IJsseldijkerwaard de enige waarmee meer water naar de Nederrijn is te sturen.

Figuur 8: Pannerdense Kop (links) en IJsselkop (rechts). Uit (Schropp, 1999)



6. Afvoerverdeling tijdens laag water 6.1 Inleiding Dit hoofdstuk behandelt de afvoerverdeling tijdens lage afvoeren. De droogtestudies van de afgelopen jaren spelen hierin een belangrijke rol. In dit hoofdstuk wordt ingegaan op de problemen van watertekorten voor verschillende watergebruikers. Door klimaatsveranderingen nemen de droogteproblemen toe. Aangezien de Rijn circa 60% van het totale zoetwateraanbod levert, speelt de verdeling daarvan een belangrijke rol in de waterhuishouding van Nederland. Het IJsselmeergebied en Midden-West Nederland zijn voor hun watervoorziening grotendeels afhankelijk van de Rijnafvoer. Een korte systeemanalyse van deze gebieden is opgenomen in Bijlage 1. Op landelijke schaal wordt het beschikbare water in het hoofdwatersysteem verdeeld volgens de verdringingsreeks, die te zien is in Bijlage 2. Dit is een prioriteitenlijst die in geval van lage afvoeren aangeeft welke watergebruiker voorrang krijgt in het gebruik van het beschikbare water. De vraag is hoe met de bestaande stuwen in de Rijn het beschikbare water zo efficiënt mogelijk kan worden verdeeld, rekening houdend met de verschillende belangen en met klimaatsverandering. Zoveel mogelijk wordt uitgegaan van de landelijke verdringingsreeks. Aansluitend is de vraag in hoeverre een ander stuwbeheer de oppervlaktewatertekorten in verschillende delen in het land kan reduceren. De hoeveelheid water die verdeeld kan worden hangt uiteraard af van het Rijnaanbod. Dit wordt behandeld in Paragraaf 6.2. Bij lage afvoeren ontstaan oppervlaktewatertekorten, die in Paragraaf 6.3 aan bod komen. De problemen naar aanleiding van de watertekorten staan in Paragraaf 6.4, zowel de huidige als toekomstige problemen. In Paragraaf 6.5 wordt bekeken hoe aanpassing van het stuwbeheer en dus de afvoerverdeling van de Rijntakken kan leiden tot een vermindering van de droogteschade. Dit leidt tot een oplossingsrichting, die in Paragraaf 6.6 wordt verkend.



6.2 Wateraanbod Rijn Het wateraanbod van de Rijn is gemiddeld op jaarbasis 70.400 miljoen m3, ofwel 1915 mm. Dit is circa 60% van het totale wateraanbod in Nederland, 30% komt van neerslag en 10 % van overige rivieren. In een extreem droog jaar (1976) was het aanbod van de Rijn circa 40% minder dan gemiddeld. De maximum, minimum en gemiddelde afvoeren bij Lobith van 100 jaar meetgegevens zijn weergegeven in Figuur 9, waarin ook de extreem droge (zomer)afvoer van 1976 is te zien.

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

J F M A M J J A S O N D

afvo

er [m

3/s] minimum

gemiddeldemaximum1976

Figuur 9: Rijnafvoer in droge jaren Het gemiddelde debiet van de IJssel ligt tussen de 360 m3/s en 420 m3/s voor respectievelijk de zomer en de winter. Dit is ongeveer 15% van de Rijnafvoer bij Lobith. De rest van de Rijnafvoer wordt via de Nederrijn/Lek (20%) en Waal (65%) naar het westen geleid. Het beheer van de stuw bij Driel wordt zodanig uitgevoerd dat getracht wordt bij lage Rijnafvoeren een minimaal debiet (285 m3/s) over de IJssel te handhaven.



6.3 Watertekorten In algemene zin geldt dat een watertekort is gedefinieerd als het verschil tussen de gevraagde en beschikbare hoeveelheid water van de juiste kwaliteit. De belangrijkste potentiële oorzaken voor een watertekort zijn (RIZA, 2005a):

• Een hoog neerslagtekort (hydrologie) • Een lage rivierafvoer (hydrologie) • Fysische beperkingen van de aanvoermogelijkheid (infrastructuur) • Niet optimale verdeling van het beschikbare water (operationele verdeling)

De hydrologische oorzaken zijn niet aan te pakken. De focus ligt op een verbeterde operationele verdeling. De verdeling van het water hangt af van de watervraag, die op zijn beurt grotendeels bepaald is door de ruimtelijke ordening in Nederland. Aanleg van nieuwe infrastructuur om water naar gebieden met watertekorten te voeren is lang niet altijd rendabel. Wanneer dit bij sommige gebieden wel rendabel blijkt, gaat dit gepaard met een verhoogde watervraag, die door het hoofdwatersysteem moet worden geleverd. In de droogtestudie (RIZA, 2005b) zijn gebieden in Nederland aangewezen voor welke watertekorten kansrijke maatregelen bestaan, de zogenaamde watertekortopgave. Dit wordt kort behandeld in Bijlage 3. 6.3.1 Watertekort gemiddelde jaar In een gemiddeld jaar treedt er in de huidige situatie een tekort aan water op in het zomer half jaar voor de verschillende gebruikers. Het totale tekort komt onder gemiddelde omstandigheden overeen met een waterschijf over Nederland van zo’n 30 mm. Het tekort bij drogere jaren loop op tot bijna 170 mm, wat ongeveer eens in de 100 jaar voorkomt. Het tekort manifesteert zich vooral in de bodem en het grondwater (zie tabel 1), waarbij het tekort in het grondwater beduidend hoger is dan in het oppervlaktewater. Het oppervlaktewatertekort is in de droogtestudies berekend voor de peilbeheerste gebieden in Nederland, dus gebieden waar water kan worden aangevoerd voor peilhandhaving, waterkwaliteitsdoelstellingen, beregening en drinkwater. Tabel 3: Watertekort in Nederland (uit RIZA, 2005) Tekort in de bodem

Mm3/jaar mm (NL) Tekort in het oppervlaktewater Mm3/jaar mm (NL)

Gemiddeld jaar 900 30 5 0.2 Extreem droog jaar (1/100)

5500 165 100 3

Daarnaast is er ook nog een tekort aan rivierwater te definiëren, dat nodig zou zijn voor optimale scheepvaart in droge tijden. Dit theoretische tekort is in de praktijk niet te reduceren (fase 1, droogtestudie). 6.3.2 Watertekort extreem droog jaar Het totale oppervlaktewater tekort in 1976 (1/100) voor de districten én het hoofdwatersysteem bedraagt circa 89 miljoen m3, hoewel bedacht moet worden dat dit dus in een beperkt deel van Nederland een rol speelt. Deze tekorten kunnen door de volgende oorzaken worden verklaard:

• Beperkte of afwezigheid van inlaatcapaciteit van het hoofdwatersysteem naar het regionale watersysteem.

• Beperkte aanvoer van water via het landelijke netwerk. Door een aanpassing van de verdeling van het beschikbare oppervlaktewater over het hoofdwatersysteem kunnen de tekorten die hierdoor ontstaan wellicht worden beperkt.

• Door een slechte kwaliteit van het water in het hoofdwatersysteem (verzilting) kan geen water worden ingelaten.



6.3.3 Verloop in de tijd van het oppervlaktewatertekort Het oppervlaktewatertekort per decade (10 dagen) is voor vier karakteristieke jaren weergegeven in Figuur 3 (uit: RIZA, 2005). Het maximale watertekort in een decade treedt op in een extreem droog jaar en is circa 25% van het tekort van het gehele jaar. Dit komt overeen met een watervolume van 22 miljoen m3 en een gemiddeld debiet in de decade van circa 25 m3/s. De tekorten treden hoofdzakelijk op in decade 15 tot en met 27, oftewel de maanden juni tot en met september.

Figuur 10: Oppervlaktewatertekort per decade als percentage van het totale oppervlaktewatertekort in het extreem droge jaar (1976) 6.3.4 Geografische spreiding oppervlaktewatertekort De ruimtelijke spreiding van het oppervlaktewatertekort over Nederland in een extreem droog jaar is geïllustreerd in Figuur 11 (uit: RIZA 2005). Hier wordt verder over opgemerkt dat buiten het peilbeheerste gebied geen tekorten worden berekend, terwijl in deze gebieden wel degelijk een droogteprobleem kan heersen. Deze gebieden zijn in de Figuur met lichtgeel aangegeven. Het droogteprobleem uit zich in deze gebieden in het grondwatertekort.



Figuur 11: Oppervlaktewatertekort in een extreem droog jaar (1976) in de peilbeheerste gebieden (mm) De volgende probleemgebieden zijn in de Figuur weergegeven:

• De Krimpenerwaard en het noordelijke deel van IJsselmonde. Doordat de zoutconcentratie van het buitenwater de gehanteerde drempelwaarden voor inlaat van water van 250 mg/l overschrijdt, is wateraanvoer niet mogelijk in een deel van de zomerperiode. Dit leidt tot tekorten voor met name peilbeheer in deze gebieden. Uit de praktijk blijkt overigens dat in droge perioden wel degelijk water met een chloride concentratie van meer dan 250 mg/l wordt ingelaten. Het oppervlaktewatertekort wordt daardoor waarschijnlijk overschat.

• In het Amsterdam-Rijnkanaal worden tekorten berekend omdat door lage waterstanden op de Lek onvoldoende water uit de Lek kan worden ingenomen. Naast de tekorten voor de aangegeven gebieden, is er op het Amsterdam-Rijnkanaal en Noordzeekanaal frequent sprake van een koelwatertekort voor de elektriciteitscentrales.

• In de boezem van Rijnland worden tekorten berekend die betrekking hebben op het hoofdwatersysteem. Het betreft dan vooral tekorten die ontstaan door verzilting van de Hollandsche IJssel. De tekorten ontstaan in het extreem droge jaar 1976 en in 1949, waar een lage Rijnafvoer voor tekorten zorgt. In vergelijking met het totale tekort voor de lokale oppervlaktewateren zijn de tekorten in de boezemsystemen aanzienlijk.



6.4 Problemen door watertekorten 6.4.1 Huidig Of de beschreven watertekorten en schades ook een (maatschappelijk) probleem zijn, hangt af van de maatschappelijke acceptatie. Die is in het algemeen vrij groot. Niet voor alle watertekorten bestaat een oplossing die vanuit oogpunt van maatschappelijke kosten en baten efficiënt is. Het aanleggen van grootschalige infrastructuur voor het herverdelen of aanvoeren van water is niet kansrijk. Dit is al in fase 1 van de Droogtestudie Nederland geconcludeerd, en in fase 2A herbevestigd. De meeropbrengsten die dergelijke maatregelen kunnen genereren zijn aanzienlijk kleiner dan de investeringen. Daar komt nog bovenop dat naast de investeringen in het hoofdsysteem aanzienlijke investeringen in het regionaal watersysteem noodzakelijk zouden zijn om het water op de juiste plaats (met name bij de gewassen) te krijgen. Dit verklaart mede waarom een groot deel van de watertekorten voor de landbouw beter kan worden geaccepteerd. De droogtestudie concludeert dat met uitzondering van een tekort aan koelwater in de energiesector de watertekorten niet tot grote problemen leiden in de huidige situatie, ondanks soms grote watertekorten op landelijke schaal. Het oplossen van het droogteprobleem is vooral een kwestie van maatwerk in het regionale watersysteem, waarbij de watertekorten in samenhang met wateroverlast en waterkwaliteit worden aangepakt. 6.4.2 Toekomstig De droogteproblematiek wordt onder invloed van klimaatverandering en ontwikkelingen in de maatschappij groter in de toekomst. De neerslagtekorten in de zomer van medio 2050 nemen volgens de droogtestudies gemiddeld met 6 à 13 procent toe ten opzichte van de huidige situatie. Dit is berekend volgens het zogenaamde Controlist klimaatscenario (RIZA, 2005a). Volgens een extreem scenario nemen de neerslagtekorten zelfs 75 procent toe. Het neerslagtekort in de matig droge zomer van 2003 (217 mm), wordt in de huidige situatie één keer in de 10 jaar overschreden. Medio 2050 wordt ditzelfde tekort één keer in de 6 à 8 jaar overschreden; in extremere toekomstscenario’s komt een dergelijk of groter tekort zelfs in de gemiddelde situatie voor. De rivieraanvoer in de Rijn neemt in de zomermaanden met gemiddeld 10 tot 30 procent af, met uitschieters tot mogelijk 60 procent. De oppervlaktewatertekorten nemen daardoor met een factor 1 à 4 toe, en mogelijk zelfs tot een factor 10. Het waterbeheer krijgt daarbij in toenemende mate te maken met ongewenste verzilting van het (hoofd)oppervlaktewatersysteem en het grondwater. De grondwatertekorten nemen 10 tot 25 procent toe. De onzekerheid is nog erg groot, de totale bandbreedte bedraagt een afname van 10 procent tot een toename van 200 procent.



6.5 Oplossingen met de afvoerverdeling als uitgangspunt Eén van de oorzaken van de huidige oppervlaktewatertekorten is volgens de droogtestudie een niet optimale verdeling van het beschikbare water (operationele verdeling). Een efficiëntere afvoerverdeling van de Rijn kan mogelijk een bijdrage leveren aan het terugdringen van de oppervlaktewatertekorten. Met efficiëntie wordt bedoeld om de totale schade, die ontstaat door watertekorten voor verschillende sectoren, te minimaliseren. In dit ideale geval zou de afvoerverdeling geschieden via een doelfunctie, waarin voor elke gebruiker de schade door watertekorten via de rijntakken en de wegingconstanten zijn opgenomen. Iedere tijdstap kan opnieuw de optimaliseringberekening gedaan worden, die weer kan leiden tot aanpassing van de stuw. Op deze manier zou geavanceerde meet-en regeltechniek een grote bijdrage kunnen leveren aan het verkleinen van de droogteschade Bovenstaande is in dit onderzoek nog een stap te ver, omdat de schade per sector niet alleen door de verdeling wordt bepaald, maar nu nog vooral doordat het water niet bij de plek kan komen waar dat het meest nodig is. Een duidelijk verband tussen het debiet per rijntak en de schade aan de verschillende watergebruikers is meestal niet voorhanden. Wel kan ingegaan worden op het regelbereik van de stuw bij Driel. Het volume water dat de stuw bij kan dragen aan het totale jaarvolume van beide Rijntakken kan al voor een deel antwoord geven op de vraag in hoeverre de stuw in staat is de watertekorten in het IJsselmeergebied of Rijndelta aan te vullen. Dit wordt uitgewerkt in het volgende hoofdstuk door een verkenning te doen naar een mogelijke oplossingsrichting. 6.6 Verkenning van een oplossingsrichting Om water in droge tijden efficiënt te kunnen verdelen, moet het wel beschikbaar zijn. Een manier om dit te bewerkstelligen is om de beschikbare berging in het IJsselmeer te benutten, waarmee het waterbeheer een dynamischer karakter krijgt. Deze berging kan in het voorjaar worden aangelegd door minder zoet water via de afsluitdijk te spuien en/of door via de stuw te Driel meer water over de IJssel te laten stromen. De berging moet zo groot zijn dat in de zomer aan de watervraag in het watervoorzieningsgebied van het IJsselmeer kan blijven worden voldaan. In de zomermaanden zijn de tekorten in een droog jaar het grootst, zie Figuur 10. Door de stuw vervolgens in de zomer open te laten, kan er meer water via de Nederrijn naar het westen worden geleid, waar de oppervlaktewatertekorten het grootst zijn, zie Figuur 11. Grootste schadepost in deze oplossingsrichting is de scheepvaart, omdat een verminderde IJsselafvoer lagere waterstanden impliceert. Met deze verkenning wordt echter geanticipeerd op klimaatsverandering en daarbij wordt niet afgeweken van de verdringingsreeks. Peilbeheer (veiligheid), drinkwatervoorziening, energievoorziening (koelwater) en beregening kapitaalintensieve gewassen (oa Westland) hebben immers prioriteit boven scheepvaart. Met simulaties kan bepaald worden hoeveel water extra naar het westen kan worden geleid en wat de gevolgen daarvan zijn voor debieten en waterstanden op de overige Rijntakken. In deze verkenning wordt de invloed van de wind niet meegenomen in de berekeningen, hoewel bekend is dat de invloed orde grootte decimeters kan zijn op de waterstanden in het IJsselmeer. Tevens wordt de watervraag gelijkgesteld aan de inlaat van water (polders en drinkwater) Om de grootte van de berging te bepalen, wordt in Paragraaf 6.6.1 ingegaan op de waterbalans van het IJsselmeergebied. Op basis van de watervraag in droge zomers en rekening houdend met kenmerken van innamepunten en IJsselafvoer, kan een streefpeil op het IJsselmeer worden afgeleid waarbij de watervoorziening gegarandeerd blijft. Dit wordt behandeld in Paragraaf 6.6.2. De extra berging die nodig is omdat de stuw in de zomer open staat, wordt berekend in Paragraaf 6.6.3. De werking van de oplossingsrichting wordt gesimuleerd door een heel jaar door te rekenen. De resultaten hiervan staan in Paragraaf 6.6.4. In Paragraaf 6.6.5 wordt met simulaties bepaald wat de gevolgen zijn voor de debieten op de Rijntakken. De wateraanvoer naar Midden-West Nederland staat hier centraal. In Paragraaf 6.6.6 wordt meer gezegd over het effect van meer afvoer naar het westen. In Paragraaf 6.6.7 wordt nader ingegaan op de schade voor de scheepvaart, waarna in Paragraaf 6.6.8 enkele conclusies van de verkenning worden genoemd.



6.6.1 Waterbalans IJsselmeergebied Om de berging (streefpeil) te bepalen, wordt eerst kort ingegaan op de waterbalans van het IJsselmeergebied. Meer gegevens daarover zijn te vinden in Bijlage 1. Het IJsselmeergebied met de belangrijkste aanvoer en afvoerposten zijn schematisch weergegeven in Figuur 12. Het IJsselmeergebied bestaat uit drie boezems: het IJsselmeer, Markermeer en de Veluwerandmeren met een totale oppervlakte van 1977 km2. De percentages in de Figuur zijn de gemiddelde zomerpercentages (april t/m september) van de totale aan- of afvoer, afgeleid uit gegevens van 1976 t/m 1993 (Buiteveld, 1997). De gemiddelde debieten per maand zijn weergegeven in Bijlage 1. De watervraag van polders en drinkwater komt in gemiddelde zomermaanden overeen met een waterschijf van 15 cm in juli, 14 cm in augustus, 9 cm in september en 6 cm in oktober. Gemiddeld is dit 21% van de totale afvoer. Het spuidebiet door de Lorentz- en Stevinsluizen in de afsluitdijk speelt met 66% een dominante rol in de afvoer van het IJsselmeergebied.

Figuur 12: Waterbalans IJsselmeergebied Het debiet door de IJssel en de afsluitdijk veranderen in de beschouwde oplossingsrichting het meest. Het volumeverlies van een verminderde IJsselafvoer in de zomer moet opgevangen worden door minder te spuien en/of een hoger peil aan het begin van de zomer te creëren. 6.6.2 Streefpeil voor watervoorziening Door het stuwbeheer aan te passen, verandert de IJsselaanvoer naar het IJsselmeer. Wanneer vanaf juli tot en met september de stuw open staat, stroomt er minder water naar het IJsselmeer. Met simulaties in het SOBEK Rijntakkenmodel is voor enkele zomers het verschil bepaald tussen het IJsseldebiet met gesloten stuw en het IJsseldebiet met open stuw. De zomer van 1986 geldt als een gemiddelde zomer. Voor deze zomer is het verschil in IJsselafvoer tussen het stuwbeheer in 1986 en een open stuw gemiddeld 82 m3/s, wat neerkomt op een waterschijf van 11 cm per maand op het hele IJsselmeergebied van 1977 km2. De verminderde aanvoer via de IJssel kan opgevangen worden door per maand 11 cm (hele IJsselmeergebied) minder te spuien dan in de huidige situatie: juli (40 cm), augustus (32 cm) en september (44 cm). Er is dan geen peilopzet nodig, zodat het huidige peilbeheer van 0.20 m – NAP volstaat. In een gemiddeld jaar kan het huidige zomerstreefpeil van 0.20 m – NAP dus gehandhaafd worden. De hoeveelheid water dat door de afsluitdijksluizen uitgelaten wordt, overstijgt de som van de watervraag en de verminderde IJsselafvoer. Echter, doordat in extreme droge zomers de watervraag fors toeneemt en de IJsselafvoer verder afneemt, moet bekeken worden wat het streefpeil in het IJsselmeergebied moet zijn om aan die watervraag te kunnen blijven voldoen.



In een RIZA rapport (Terveer, 2005) is voor de studie ‘Seizoensgebonden Peilbeheer IJsselmeergebied’ het streefpeil bepaald waarbij binnen de randvoorwaarde van veiligheid aan de watervraag in droge zomers wordt voldaan, voor de huidige (2000) en toekomstige situatie (2050) Dit peil is te zien in Figuur 13 (onderste twee lijnen). In Bijlage 4 staat beschreven hoe dit peil tot stand komt, uitgangspunt hierin is de watervraag van omliggende polders. Vanwege veiligheid kan het peil pas worden opgezet in maart. Voor de zomerperiode liggen de grenspeilen boven de vanuit de zoetwatervoorziening gewenste peilen (+0.3m. voor IJsselmeer en Randmeren Noord en Markermeer en Randmeren zuid, voor Randmeren Oost maximaal +0.7m.). De ondergrens van het peil wordt bepaald door de sluisdrempels en bedraagt -0,4 m NAP. Overigens kan het laagste peil in de wintermaanden pas gerealiseerd worden wanneer in 2013 meer spuicapaciteit beschikbaar komt.

streefpeil IJsselmeer en randmeren Noord

-0.50

-0.40

-0.30

-0.20

-0.10

0.00

0.10

0.20

0101

0201

0301

0401

0501

0601

0701

0801

0901

1001

1101

1201

datum (mm/dd)

m to

v N

AP

2000

2050

stuw open:berging alleenijsselmeerstuw open:berging heleijsselmeergebied

Figuur 13: Streefpeil IJsselmeer voor watervoorziening in extreme droge zomers 6.6.3 Streefpeil met stuw open Wanneer in de zomer de stuw te Driel open staat ten behoeve van de watervraag in het westen, moet er 1 juli extra water op het IJsselmeer voorradig zijn. Deze berging bestaat uit het totale volume van de verminderde IJsselafvoer in juli, augustus en september. Met een SOBEKsimulatie is dit verschil bepaald, zie Figuur 14, en bedraagt gemiddeld 55 m3/s in een extreem droge zomer, oftewel 2.4 cm per decade (hele IJsselmeergebied). Met deze waarde is de benodigde berging en daarmee het streefpeil te berekenen, welke te zien is in Figuur 13 (bovenste twee lijnen). Wanneer de benodigde berging als gevolg van verminderde IJsselafvoer op het hele IJsselmeergebied wordt geborgen, is het streefpeil in juli 1.4 cm – NAP. Wordt de berging alleen op het IJsselmeer toegelaten, dan is het maximale streefpeil 0.13 m + NAP. Deze streefpeilen gelden voor een toekomstig scenario in 2050.

ijsselafvoer 1976 met open en gesloten stuw

050

100150

200250300350

9-Jul 8-Aug 7-Sep 7-Oct

tijd

debi

et (m

3/s)

ijssel met stuw openijssel stuw dichtverschil sobek open en dicht

Figuur 14: IJsselavoer 1976 met open en gesloten stuw



In het droge jaar 1976 was de stuw het hele voorjaar al dicht en is het niet mogelijk om met de stuw nog extra water naar het IJsselmeer te stuwen. De berging moet dan geleverd worden door minder te spuien. Vanaf 20 maart tot en met 1 juli werd in 1976 ongeveer 715 miljoen m3 naar de Waddenzee gespuid. Dit komt overeen met 35 cm op het hele IJsselmeergebied of 55 cm op alleen de IJsselmeerboezem. Dit is in principe voldoende om de extra berging te leveren. Aanname is dat het zoutbezwaar, dat met het schutten over de Afsluitdijk het IJsselmeer binnendringt, beheersbaar blijft. In minder extreme zomers kan er wel extra water in het voorjaar via de IJssel worden aangevoerd. Met simulaties is bepaald dat bijvoorbeeld in het droge jaar 2003 gemiddeld 23 m3/s extra naar de IJssel kon worden geleid, overeenkomend met een berging van 12 cm op het hele IJsselmeergebied. Gesteld kan worden dat de berging in juli ook in extreem droge zomers gerealiseerd kan worden en de watervoorziening naar omliggende polders dus gegarandeerd blijft. 6.6.4 Simulaties Om de werking van de verkenning aan te tonen, is een jaarsimulatie gedaan van 2003. Deze simulatie is gedaan in SOBEKRural, zie Figuur 15. Voor het gemak is alleen de IJsselmeerboezem gesimuleerd. Dit betekent dan dat de benodigde berging alleen op het IJsselmeer wordt toegelaten en het streefpeil dus de bovenste lijn is in Figuur 13. De randvoorwaarde in het Markermeer geeft de watervraag van het Markermeer aan in een extreem droog jaar, gegevens uit (Terveer, 2005). In de gele lateraal in het IJsselmeer is de waterinname van omliggende polders en water benodigd voor peilhandhaving (inclusief netto verdamping etc) in een extreem droog jaar ingevoerd. Ook de Vechtafvoer is meegenomen om de waterbalans compleet te maken.

Figuur 15: SOBEKRuralmodel voor Rijntakken plus IJsselmeer



In Figuur 16 en 17 zijn de resultaten van zo’n simulatie te zien. In het begin van het jaar is de stuw open vanwege de hoge afvoeren. In het voorjaar gaat de stuw dicht om zoveel mogelijk water naar de IJssel te krijgen. In de zomer is te zien dat de stuw open gaat. Het IJsseldebiet neemt af ten koste van de Nederrijn. Het spuidebiet over de afsluitdijk is te zien in Figuur 17. Van 1 april tot en met 23 april wordt er niet gespuid om de berging te creëren. In het voorjaar en in de zomer wordt 1 keer per dag gespuid. Het streefpeil kan goed vastgehouden worden, zo laat de linkergrafiek van Figuur 17 zien.

Figuur 16: Debieten IJsselkop (m3/s) en stuwhoogte Driel (m + NAP)

Figuur 17: Waterpeil IJsselmeer (m + NAP) en spuidebiet Afsluitdijk (m3/s)



6.6.5 Watervoorziening Midden-West Nederland met verhoogde aanvoer Met het streefpeil voor de watervoorziening in Figuur 13 kan zelfs in extreme zomers aan de waterbehoefte in het IJsselmeergebied worden voldaan. De winst die echter vooral van belang is, is de verhoogde Rijnafvoer richting het westen over de Nederrijn/Lek. Met een SOBEKsimulatie is in een extreem droog jaar een gemiddeld extra debiet van 55 m3/s te bereiken. De verdeling over de Nederrijn en de Waal in 1976 is met SOBEK bepaald, zie Figuur 18:

verschil Waal en Nederrijn zomer 1976

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

9-7 29-7 18-8 7-9 27-9 17-10

tijd

debi

et (m

3/s)

Waal stuw dicht

Waal stuw open

Nederrijn stuw dicht

Nederrijn stuw open

Figuur 18; Verschil debiet Waal en Nederrijn zomer 1976 Naast de IJssel (-55 m3/s) wordt de afvoer over de Waal ook verminderd (-78 m3/s), omdat de opstuwing op de Pannerdensche Kop niet meer aanwezig is. De Nederrijn krijgt gemiddeld 134 m3/s extra debiet. Voor bestrijding van oppervlaktewatertekorten lijkt dit gunstig, omdat in Figuur 11 (geografische spreiding) te zien is dat gebieden aan het Amsterdam-Rijnkanaal en de Krimpenerwaard hiermee gediend zijn. Het totale oppervlaktewatertekort bedroeg in 1976 89 miljoen m3 (zie Figuur 10, spreiding in de tijd). Het maximale tekort in een decade was ongeveer 25 % van dat bedrag, 22 miljoen, ofwel 25 m3/s. Op het eerste gezicht lijkt de oplossingsrichting dan zinvol, omdat met het openstellen van de stuw de tekorten in droge zomers ruim kunnen worden aangevuld. De vraag is of dit werkelijk zo is. Daarom wordt in deze paragraaf specifieker ingegaan op de zoetwatervoorziening in het westen met bijbehorende problemen. Een gedetailleerder overzicht daarvan wordt gegeven in Bijlage 6. Via diverse rivieren en kanalen wordt het zoete water naar Midden-West nederland gebracht, waar het via innamepunten ingelaten wordt in de polders, zie Figuur 19. Vooral de Hollandsche IJssel speelt een belangrijke rol. Wanneer de Hollandse IJssel dreigt te verzilten (250 mg/l) en de Rijnafvoer bij Lobith de 1100 m3/s onderschrijdt, wordt de Kleinschalige Wateraanvoer ingezet. De KWA is in een droog jaar circa 4 decaden actief. Hierdoor kunnen de Hoogheemraadschappen van Rijnland, Delfland, Schieland en De Stichtse Rijnlanden van zoetwater worden voorzien. De formele maximale capaciteit van de KWA bedraagt 7 m3/s. De Tolhuissluisroute betreft de aanvoer van IJsselmeerwater via het Aarkanaal/Amstelboezem en stadswateren van Amsterdam richting Bodegraven. In 2003 is de Tolhuissluisroute gebruikt om extra water aan te voeren naar West-Nederland, naast de bestaande KWA route. De Tolhuissluisroute wordt geactiveerd als de KWA actief is en de watervraag bij Bodegraven groter is dan de behoefte van Rijnland inclusief de doorvoer vanuit Rijnland naar Delfland en Schieland. De capaciteit van deze route is 10 m3/s. Om de route in werking te kunnen stellen, moet een groot aantal maatregelen worden genomen. De operationele kosten bedragen naar schatting € 500.000,-. Daarnaast wordt een aantal belanghebbenden benadeeld, terwijl er twijfels bestaan over de baten van de wateraanvoer (Waveren, H. van, 2007)



Figuur 19: Wateraanvoer Midden-West Nederland (Figuur gebruikt uit (RIZA, 2005c)) In (RIZA, 2005c) wordt gesteld dat in droge jaren in principe genoeg water beschikbaar is in het hoofdwatersysteem, maar dat door beperkte innamecapaciteit (Krimpenerwaard, lage waterstanden Lek) en vooral verzilting bij de inlaatpunten (Hollandsche IJssel, Lek benedenstrooms) het water niet met de juiste kwaliteit op de juiste plaats kan komen, waardoor oppervlaktewatertekorten ontstaan. Juist die combinatie van kwantiteit en kwaliteit zorgt ervoor dat het waterbeheer zijn grenzen kent. In Bijlage 6 worden de waterproblemen in Midden-West Nederland uitvoeriger behandeld. Ook wordt daar ingegaan op door RIZA onderzochte maatregelen voor droogtebestrijding. Een onderzochte strategie in (RIZA, 2005c) richt zich op enkele knelpunten in de wateraanvoer van zowel het hoofdsysteem naar het regionale systeem, als ook van sloot richting de wortelzone. Kansrijke maatregelen hiervoor zijn extra beregening, het verplaatsen van enkele inlaatpunten in/naar de Lek, inzet Tolhuissluisroute, peilopzet voorafgaande aan een droge periode en het aanpassen van inlaatpunten van de Kromme Rijn. Door met name de maatregelen die gericht zijn op de aanvoer naar de wortels, neemt de oppervlaktewatervraag in deze strategie toe met maximaal 70 m3/s. 6.6.6 Koppeling oplossingsrichting met wateraanvoer Midden-West Nederland Door een verhoging van het Lekdebiet (134 versus 35 m3/s) bij open stellen van de stuw Driel, nemen de verziltingsproblemen bij de innamepunten benedenstrooms van de Lek af. Ook worden de problemen van de Kromme Rijn en het Amsterdam-Rijnkanaal sterk aangepakt door de grotere Lekafvoer en hogere waterstanden, die met de stuwen Hagestijn en Amerongen kunnen worden gehandhaafd. De netto verhoging van 55 m3/s naar het westen is echter niet in staat de verzilting op de Hollandsche IJssel te reduceren (Waveren, H. van, 2007), waardoor oppervlaktewatertekorten daar niet kunnen worden opgelost. De netto 55 m3/s is maar een klein deel van de totale afvoer bij de monding van de Hollandsche IJssel en daarmee niet in staat de zouttong terug te dringen. De verhoogde (zoet)watervraag als gevolg van de maatregelen in Bijlage 6 moet door het hoofdwatersysteem worden geleverd. Door verplaatsing van enkele innamepunten van de ene naar de andere riviertak en het deels overnemen van de toevoer vanuit de Hollandsche IJssel door de KWA, de 2e Brielse Meerleiding (zie Figuur 19) en de Tolhuisluisroute in de onderzochte strategie zal er meer



water via de Nederrijn, Merwede, Haringvliet en IJsselmeer naar Midden-West Nederland worden geleid. Als voorbeeld is in deze strategie de som van de aanvoer via de Tolhuissluisroute en de aanvoer naar de Kromme Rijn in zowel het droge als extreem droge jaar 40 miljoen m3 groter dan in de referentiesituatie. Met de oplossingsrichting kan voorzien worden in de verhoogde watervraag vanuit het IJsselmeer en de Lek richting Midden-West Nederland. Op regionale schaal zal verder bekeken moeten worden hoe het water vanuit het hoofdwatersysteem regionaal wordt verdeeld. Wat de gevolgen zijn van de verlaagde Waalafvoer, anders dan die voor de scheepvaart, wordt hier niet behandeld. Aangenomen wordt dat deze reductie niet leidt tot grotere droogteproblemen, omdat de reductie klein is in vergelijking met de totale Waalafvoer en de restafvoer kan blijven voldoen in de watervraag. 6.6.7 Schade voor scheepvaart In Figuur 18 is te zien dat de Waalafvoer in droge zomers afneemt met gemiddeld 78 m3/s en de IJssel met 55 m3/s. De Waalafvoer neemt af omdat de opstuwing bij de Pannerdensche Kop bij een geheven stuw te Driel niet meer plaatsvindt. De grootste schadepost is wellicht voor de scheepvaart, omdat de waterstanden in de zomer op de Waal en IJssel zullen dalen. In Figuur 20 is berekend dat de waterstanden op de Waal en IJssel gemiddeld met respectievelijk 23 en 49 cm zullen dalen.

gemiddelde waterdiepte Waal en IJssel in zomer 1976

0

1

2

3

4

5

6

9-Jul 3-Aug 28-Aug 22-Sep 17-Oct

Wat

erdi

epte

(m)

gem. w aterdiepte Waal open stuw

gem. w aterdiepte Waal dichte stuw

gem. w aterdiepte IJssel open stuw

gem. w aterdiepte IJssel dichte stuw

verschil Waal

verschil IJssel

Figuur 20: Waterdiepte Waal en IJssel bij afvoeren van 1976 Tijdens perioden met laagwater kunnen schepen minder zwaar worden beladen. Met dezelfde vloot kan dan minder vracht worden getransporteerd. Voor transport van eenzelfde hoeveelheid vracht zal het aantal vaarbewegingen in droge tijden moeten toenemen, zal vaker moeten worden geladen en gelost en bovendien zullen de wachttijden bij de sluizen oplopen. Tussen een Lobith afvoer van 1600 m3/s en 750 m3/s neemt de intensiteit van de scheepvaart met circa 45% toe, wat de kans op ongevallen verhoogt. Voor de totale scheepvaartsector in Nederland is de aanvoer via de Rijn sterk bepalend voor het moment waarop beperkingen door droogte beginnen op te treden. Uit analyse blijkt dat beperkingen optreden als de Rijnaanvoer lager is dan 1250 m3/s. De extra kosten in tijden van laag water, ten opzichte van een gemiddelde situatie, bedragen circa 70 miljoen euro. De totale schade kan in een jaar met extreem lage afvoeren oplopen tot ruim 800 miljoen euro (RIZA, 2005b) De 23 cm minder diepgang op de Waal vertaalt zich met name voor de rederijen in een grofweg evenredige toename in tonkilometers Een diepgangverlaging van 23 cm komt ongeveer overeen met circa 240 ton minder draagvermogen per duwbak (HKV, 2006). Met een transport van dagelijks acht duweenheden van gemiddeld vijf bakken betekent dit een extra draagvermogen van 9600 ton/dag. Met een prijs van circa 3 euro per ton leidt dit tot een extra schade van 28.800 euro per dag, ofwel circa 2.6 miljoen euro per zomer voor een enkele rederij. Voor de IJssel zijn de kosten circa twee keer zo groot.



Aan de andere kant kan er in het voorjaar meer water naar de IJssel worden geleid om de berging in het IJsselmeer te creëren. Hierdoor stijgen de waterstanden op de Waal en IJssel, die voor een deel de schade in de zomer kunnen compenseren. In het extreem droge jaar 1976 geldt dit niet, omdat de stuw ook in het voorjaar al gesloten was. In minder droge jaren is dit echter wel het geval. Voor het jaar 2003 bijvoorbeeld is het verschil tussen de waterstanden bij een dichte stuw en huidig stuwbeheer in het voorjaar als volgt:

verschil in waterstanden tussen huidig stuwbeheer en stuw dicht in voorjaar

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

20-3 9-5 28-6

vers

chil

in m

0

100

200

300

400

500

debi

et in

m3/

s

verschil in w aterstandIJssel

verschil in w aterstandWaal

IJsseldebiet stuw dicht

IJsseldebiet huidigstuw beheer

Figuur 21: Verhoogde waterstanden in voorjaar 2003 Het waterstandsverschil in de zomer en daarmee de schade is vrijwel gelijk aan 1976 in Figuur 20, omdat het debietverschil tussen open en dichte stuw in de zomer van 2003 gemiddeld 58 m3/s bedraagt tegen 55 m3/s in 1976. Op de Waal is ongeveer 62 dagen in het voorjaar een gemiddelde verhoging van 13 cm waarneembaar. Volgens een zelfde globale berekening als hierboven zijn de baten op de Waal voor een rederij bijna 1 miljoen euro. Wanneer meer jaren doorgerekend worden met bijvoorbeeld het SOBEKRural model van Paragraaf 6.6.4 zouden de gevolgen van het stuwbeheer in deze verkenning zichtbaar gemaakt kunnen worden met overschrijdingskrommes van de verschillende Rijntakken. Gezien de beschikbare tijd wordt hier volstaan met de gevolgen in een extreem droog jaar 1976 en het droge jaar 2003. 6.6.8 Conclusie verkenning De beschouwde oplossingsrichting anticipeert op toenemende droogteproblemen in 2050 volgens het Controlist klimaatscenario. In het voorjaar wordt geanticipeerd op droogte in de zomer door een berging in het IJsselmeer aan te leggen die voorziet in de waterbehoefte van het voorzieningsgebied in extreem droge zomers. Vervolgens kan in de zomer de stuw open, waarmee volgens SOBEKsimulaties de Nederrijn/Lek 133 m3/s extra debiet krijgt ten koste van de Waal (-78 m3/s) en de IJssel (-55 m3/s). In feite volgt de oplossingsrichting de landelijke verdringingsreeks. De netto extra 55 m3/s die een ander stuwbeheer maximaal naar het westen kan transporten, kan niet veel uitrichten zonder aanvullende infrastructuur. Dit komt omdat het slechts een klein deel is van de totale Rijnafvoer richting het westen (ca 800 m3/s in droge zomers). Het is daarmee niet in staat de verzilting terug te dringen, die in een situatie met lage afvoeren vanuit de zee de rivier binnendringt. Het extra debiet zal ook verzilten, waarmee de problemen van verzilting bij de inlaatpunten bij de Hollandsche IJssel en de beperkte inlaatcapaciteit op sommige plaatsen hier niet mee worden opgelost. Het heeft pas zin wanneer die 55 m3/s op de juiste plaats kan komen met de juiste kwaliteit. De verziltingsproblemen bij de innamepunten van de Lek nemen wel af, doordat een veel groter debiet beschikbaar is bij open stellen van de stuwen. Ook worden de problemen van het Amsterdam-Rijnkanaal sterk aangepakt door de grotere Lekafvoer en hogere waterstanden, die met de stuwen Hagestijn en Amerongen kunnen worden gehandhaafd. Hiermee moet voorzien kunnen worden in de oppervlaktewatervraag. Ook nemen de koelwatertekorten voor elektriciteitscentrales langs het Amsterdam-Rijnkanaal en Noordzeekanaal aanzienlijk af.



Terugdringen van de watervoorzieningproblemen vraagt om nieuwe (kleinschalige) infrastructuur als beregeninginstallaties en (aanpassen van) inlaatwerken. Hiermee wordt de watervraag aan het hoofdwatersysteem vergroot. Omdat beslissingen hierover nog niet genomen zijn, is het nog niet mogelijk om aan te geven waar, hoe groot en wanneer de verhoogde watervraag is en of dit met de huidige waterverdeling in het hoofdwatersysteem kan worden geleverd. Wel is duidelijk dat met de behandelde oplossingsrichting maximaal orde grootte 55 m3/s meer naar het westen kan worden geleid in droge zomers, met vooral een enorme toename van de Lekafvoer. De watervoorziening Noord-Nederland blijft door het hogere streefpeil gegarandeerd. Voldoende aanvoer naar Midden-West Nederland via de Lek en het IJsselmeer lijkt met de oplossingsrichting gegarandeerd in extreem droge zomers, rekening houdend met klimaatsverandering. De baten van de verhoogde wateraanvoer moeten afgewogen worden tegen de extra kosten voor met name de scheepvaart. Een voorzichtige schatting van de kosten voor de Waal is gemaakt op ca 2.6 miljoen euro voor een enkele rederij in een extreem droge zomer. Voor de IJssel zijn de kosten circa twee keer zo groot.



7. Conclusies en aanbevelingen Hoog water

• Het regelbereik van de stuw bij Driel bij maatgevend hoog water is slechts 7.7 m3/s en daarmee onvoldoende in staat te voorzien in de regelbehoefte die voor de korte, middenlange en lange termijn respectievelijk orde grootte 50, 100 en 50 m3/s bedraagt.

• Ten opzichte van de onzekerheid in de afvoerverdeling is dit regelbereik te verwaarlozen. De belangrijkste bronnen voor de onzekerheid in de afvoerverdeling zijn de morfodynamiek en de hydraulische ruwheid van zomerbed en uiterwaard. Volgens (Ogink, 2006) bedraagt de onzekerheid in de afvoerverdeling bij de Pannerdense Kop 130 tot 180 m3/s en bij de IJsselkop 85 tot 100 m3/s.

• Bij lagere afvoeren is het regelbereik van de stuw een stuk groter. Echter door de gebruikname van de stuw verandert naast de afvoerverdeling van de IJsselkop ook die van de Pannerdensche Kop. Tevens veroorzaakt de stuw bij hoog water opstuwing op de Bovenrijn, ca 22 centimeter bij een debiet van 4.000 m3/s.

• Wanneer de stuw vlak voor de top van een hoogwatergolf wordt ingezet, kan ca 16 miljoen m3 via de IJssel naar het IJsselmeer worden geloodst in plaats van naar het westen. Dit zou bij een gesloten maeslantkering circa 7 cm waterstandsverlaging op het Rijn/Maasdeltagebied betekenen.

Laag water

• Hoewel de droogteschade veelal wordt geaccepteerd, zal dat in de toekomst door toenemende (oppervlakte)watertekorten steeds minder het geval zijn. De grootste oppervlaktewatertekorten tijdens extreem droge zomers vinden plaats in Midden-West Nederland.

• Water in droge tijden is meestal wel beschikbaar in het hoofdwatersysteem Midden-West Nederland, maar niet van de juiste kwaliteit (verzilting bij inlaatpunten) en niet in staat om bij de gewassen te komen (beperkte of geen inlaatcapaciteit vanuit het hoofdwatersysteem).

• De beschouwde oplossingsrichting anticipeert op toenemende droogteproblemen in 2050 volgens het Controlist klimaatscenario. In het voorjaar wordt geanticipeerd op droogte in de zomer door een berging in het IJsselmeer aan te leggen die voorziet in de waterbehoefte van Noord-Nederland in extreem droge zomers (streefpeil Figuur 13). Vervolgens kan in de zomer de stuw open, waarmee de Nederrijn/Lek gemiddeld 133 m3/s extra debiet krijgt ten koste van de Waal (-78 m3/s) en de IJssel (-55 m3/s). In feite volgt de oplossingsrichting de landelijke verdringingsreeks.

• Door een toename in debiet over de Nederrijn/Lek van ca 133 m3/s zullen de watertekorten in gebieden die inlaatpunten hebben in de Lek of Amsterdam-Rijnkanaal worden verminderd. Ook nemen de koelwatertekorten voor elektriciteitscentrales langs het Amsterdam-Rijnkanaal en Noordzeekanaal aanzienlijk af.

• Zonder infrastructurele maatregelen kan de netto 55 m3/s extra naar het westen de verzilting bij de Hollandsche IJssel niet tegengaan en worden oppervlaktewatertekorten niet opgelost. Met de besproken kansrijke infrastructurele maatregelen, variërend het verplaatsen van inlaatpunten tot aanleg beregeninginstallaties, worden watertekorten sterk verminderd. Deze maatregelen verhogen wel de watervraag met maximaal ca 70 m3/s en er zal er meer water via de Nederrijn, Merwede, Haringvliet en IJsselmeer naar Midden-West Nederland worden geleid. Voldoende aanvoer naar Midden-West Nederland via de Lek en het IJsselmeer lijkt met de oplossingsrichting gegarandeerd in extreem droge zomers, rekening houdend met klimaatsverandering. Tevens blijft de watervoorziening naar Noord-Nederland via het IJsselmeergebied ook in de toekomst gegarandeerd.

• Grootste schade tijdens een zomer met open stuw ondervindt de scheepvaart. De IJssel wordt met maximaal 55 m3/s verminderd, de Waal met ca 80 m3/s. Dit komt overeen meteen waterstandsdaling van 49 cm respectievelijk 23 cm, Een voorzichtige schatting van de kosten voor de Waal is gemaakt op ca 2.6 miljoen euro voor een enkele rederij in een extreem droge zomer. Voor de IJssel zijn de kosten circa twee keer zo groot. De kosten moeten afgewogen worden tegen de baten van de extra watervoorziening.



Aanbevelingen • Een efficiëntere afvoerverdeling van de Rijn kan mogelijk een bijdrage leveren aan het

terugdringen van de oppervlaktewatertekorten, die met het oog op klimaatsverandering significant groter worden. In het ideale geval zou de afvoerverdeling kunnen verlopen via een doelfunctie, waarin voor elke gebruiker de schade door watertekorten via de rijntakken en de wegingconstanten zijn opgenomen. Iedere tijdstap kan opnieuw een optimaliseringberekening gedaan worden, die weer kan leiden tot aanpassing van de stuw. Omdat de schade per sector niet alleen door de verdeling wordt bepaald, maar nu nog vooral doordat het water niet bij de plek kan komen waar dat het meest nodig is, is bovenstaande nog niet mogelijk. Onderzoek naar een duidelijk verband tussen het debiet per rijntak en de schade aan de verschillende watergebruikers is gewenst om de afvoerverdeling van de Rijntakken met toepassing van geavanceerde meet-en regeltechniek zo efficiënt mogelijk te verzorgen.

• Het gebruikte SOBEKRural model kan uitgebouwd worden met oa meer data-invoer, waarna jaarsimulaties gedaan kunnen worden met verschillende klimaatscenario’s. In dit rapport is met het model slechts 1 jaar doorgerekend. Met goede regelaars bij de stuw in Driel en de afsluitdijksluizen kan dan voor elk jaar bepaald worden hoeveel water in het voorjaar extra naar het IJsselmeer moet worden gestuurd om de berging te creëren en wat de gevolgen daarvan zijn voor de waterstanden op de Rijntakken (bijvoorbeeld met overschrijdingskrommes). Dit alles draagt bij tot meer inzicht in een optimaal stuw en spui beheer en de gevolgen daarvan voor waterstanden en debieten op de Rijntakken.

• Onderzoek naar verbeterde zoetwateraanvoer via het IJsselmeer. Een waterbalans van het IJsselmeer laat zien dat er genoeg zoet water geborgen kan worden, waarmee oppervlaktetekorten in Midden-West Nederland verholpen kunnen worden. Een mogelijke aanvoerroute is de Tolhuissluisroute. Een effectieve inzet daarvan vraagt om regionaal maatwerk in het watersysteem en een goede afstemming tussen de verschillende waterbeheerders. Nader onderzoek naar de optimalisatie van de Tolhuissluisroute is gewenst.

• Onderzoek naar verbeterde zoetwateraanvoer via de Lek. Ook hier moet op regionale schaal nader bekeken worden of de extra toevoer vanuit het hoofdwatersysteem de watertekorten effectief kunnen reduceren.

• Verkenningen kunnen uitgevoerd worden naar andere oplossingsrichtingen voor droogtebestrijding in de toekomst dan in dit verslag behandeld, zie Figuur 22:

o De verzilting van innamepunten zou mogelijk tegengegaan kunnen worden door bij extreme droogte de maeslantkering te sluiten om daarmee de zouttong in de Nieuwe Waterweg te verkleinen. Met de tweede Maasvlakte is doorgang Rotterdamse haven en Noordzee nog steeds mogelijk. Natschade of extra scheepvaartschade op de Rijntakken bij andere maatregelen wordt hiermee voorkomen

o Onderzoek naar de haalbaarheid naar regelwerk in Nieuwe Maas benedenstrooms van monding Hollandsche IJssel, die ook bij lage afvoeren de verzilting op de Hollandsche IJssel kan voorkomen door de zouttong tegen te houden.

Figuur 22: brainstorm ideeën voor bestrijding verzilting: Maeslantkering dicht bij extreme droogte en regelwerk benedenstrooms van de Hollandsche IJssel



8. Literatuuroverzicht

• Arnold. E (2004) Effectiviteit van een regelaar op de splitsingspunten van de Rijn. Bijsturen van de afvoerverdeling tijdens hoog water, afstudeeronderzoek RIZA/TU Delft

• Buiteveld, H. (1997) Huidige situatie waterhuishouding en de gevoeligheid van hydrologische

en hydraulische parameters voor wijzigingen in de waterhuishouding, definitiestudie instrumentarium waterhuishouding in het natte hart, RIZA werkdocument 97.148

• Haasnot, M. (2005) Seizoensgebonden peilen in het IJsselmeergebied: verkenning naar

optimalisatie van het peil voor natuur binnen de randvoorwaarde van veiligheid, scheepvaart en watervoorziening

• HKV (2006) MIT- verkenningennota, Duurzame Vaardiepte Rijndelta

• Ogink, H.J.M. (2006) Onzekerheid afvoerverdeling splitsingspunten Rijn, WL Delft

• Ministerie van Verkeer en Waterstaat, (2001) Waterhuishouding in het Natte Hart, WIN-

strategie als leidraad voor toekomstig waterkwantiteitsbeheer van het Natte Hart, eindnota

• Rijkswaterstaat directie Oost-Nederland, (1998) Stuwen in de Neder-Rijn en Lek

• RIZA (2005a) Aard, ernst en omvang van watertekorten in Nederland, eindrapport, RIZA rapport 2005.016

• RIZA (2005b) Watertekortopgave, eindrapport droogtestudie Nederland, RIZA rapport

2005.015

• RIZA (2005c) Water waar het wezen moet, Effecten van beleidsstrategieën voor droogte in Midden-West Nederland, Eindrapport Modelspoor Fase 2, RIZA rapport 2005.018

• Roeleveld, P.H (2007) A new control system for the Rhine –Meuse delta, interim report

• Schielen, R. (2006) Analyses rondom het voorkeurs-alternatief van Ruimte voor de Rivier • Schropp, M. (1999) Regelbereik afvoerverdeling Rijntakken, een verkenning bij Maatgevend

Hoogwater, RIZA rapport 99.022 • Sieben, J. (2002) Ontwerpmethodiek afvoerregelwerk Hondsbroeksche Pleij, RIZA

werkdocument 2002.113 • Terveer, R (2005) Seizoensgebonden Peilbeheer IJsselmeergebied, Watervoorziening, RIZA

werkdocument 2005.089

• Waveren, H. van (2007) RIZA Lelystad, persoonlijke communicatie



Bijlage 1. Systeem IJsselmeer en Rijndelta Het grootste deel van dit hoofdstuk is afgeleid uit (Buiteveld, 1997) 1.1 IJsselmeer Aanvoer De IJssel is de belangrijkste invoerpost voor het IJsselmeer, gemiddeld > 70 %. Andere bronnen van wateraanvoer zijn de OverIJsselse Vecht via het Zwarte Water, neerslag, randmeren, kwelwater en boezemwater uit de omliggende provincies en polders. De uitslag van polders heeft in de winter een relatieve bijdrage van circa 9 %, terwijl deze zomers minder dan 5 % is. De totale aanvoer naar het IJsselmeer is gemiddeld 470 en 634 m3/s voor respectievelijk zomer en winter. Het gemiddelde debiet van de IJssel ligt tussen de 360-420 m3/s voor respectievelijk de zomer en de winter. In figuur 23 en 24 zijn de gemiddelde maandtoevoer en afvoer van het hele IJsselmeergebied te zien. Afvoer Het grootste gedeelte van het overtollige IJsselmeerwater wordt via de spuisluizen in de Afsluitdijk afgevoerd (68% in de zomer en 95% in de winter). In de zomer zijn naast het spuien via de afsluitdijk ook het aflaten van water naar het Markermeer voor oa verziltingbestrijding ten gevolge van de zoute uitslag van de Flevopolders (15%) en verdamping (8%) van belang. De inname in een gemiddelde zomer van water ten behoeve van de waterhuishouding in de omringende polders is circa 8% van het totaal. De hoeveelheid water die voor drinkwater wordt ingenomen is gemiddeld kleiner dan 0.5 %. In zomermaanden met een lage afvoer neemt dit toe tot 1.5% van het totaal. Het totale watervoorzieningsgebied is te zien in Bijlage 5. Balans Het gevoerde beheer in combinatie met de aanvoer van water resulteert in de waterverdeling en meer- en boezempeilen. De grootste waterstroom loopt vanuit de IJssel via het IJsselmeer naar de Waddenzee. Een andere waterstroom loopt via het Amsterdam-Rijnkanaal en het Noordzeekanaal naar de Noordzee. In het zomerhalfjaar loopt er een waterstroom vanuit het IJsselmeer, via het Markermeer naar het Noordzeekanaal, terwijl in de winterperiode het Markermeer afwatert op zowel Noordzeekanaal als IJsselmeer. Peilen Het winter streefpeil in het IJsselmeer en Markermeer bedraagt 0.40 m – NAP en het zomer streefpeil 0.20 m – NAP. De overwegingen bij het vaststellen van het winterpeil waren: een laag streefpeil in verband met veiligheid, laag in verband met afwatering van het landelijk gebied, voldoende hoog boven het laagwater niveau op de Wadden in verband met voldoende spuicapaciteit, voldoende hoog om de minimum vaardiepte voor de scheepvaart te garanderen. Voor de zomersituatie is een hoger peil gekozen ten behoeve van de inlaat van water voor de watervoorzieningen en doorspoeling. De zomer- en winterpeilen zijn streefpeilen. De opgetreden meerpeilen wijken hiervan af, door verschillen in afvoer van de IJssel en spuimogelijkheden. Dit meerpeil wordt berekend uit de waterstandsmetingen op een aantal locaties en is een maat voor de hoeveelheid water die zich in het systeem bevindt. Op basis van metingen is te zien dat de zomermeerpeilen binnen een aantal centimeter rond het streefpeil liggen. In het winterhalfjaar zijn de afwijkingen veel groter, met een gemiddeld peil van 0.27 m – NAP (1997) Veranderingen in de waterhuishoudkundige randvoorwaarden, zoals infrastructuur of beheersregels hebben gevolgen voor het meerpeil, verblijftijd, waterverdeling en spuikarakteristieken en op de hydraulische parameters golven en scheefstand. Het IJsselmeer is gevoelig voor veranderingen in de IJsselafvoer, aangezien deze het grootste gedeelte van de aanvoer bepaalt. Een stijging of daling van de aanvoer naar het IJsselmeer van circa 200 m3/s heeft een stijging, respectievelijk daling van het gemiddelde meerpeil van 10 cm tot gevolg.



gemiddelde maandtoevoer ijsselmeergebied

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

jan feb mrt apr mei jun jul aug sept okt nov dec

maand

debi

et (m

3/s) ijssel

vecht

polders, kw el, beken

neerslag

Figuur 23: gemiddelde maandtoevoer IJsselmeergebied

gemiddelde maandafvoer ijsselmeergebied

-200.00

0.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

jan feb mrt apr mei jun jul augsept okt nov dec

maand

debi

et (m

3/s) onverklaarbare rest

spuidebiet afsluitdijk

verdamping

inlaat polders/drinkwater

Figuur 24: Gemiddelde maandafvoer en onverklaarbare rest IJsselmeergebied



1.2 Rijntakken benedenstrooms

Figuur 25: Rijndelta De Lek vloeit in een uitgebreide rivierdelta samen met de Maas en bereikt uiteindelijk via de Nieuwe Waterweg en het Hollands Diep de Noordzee, zie Figuur 25. De Lek voert ook water af op het Amsterdam-Rijnkanaal. De Waal gaat vanaf de vroegere samenvloeiing met de Maas bij Woudrichem (nu de Afgedamde Maas) over in de Merwede en stroomt vervolgens via verschillende routes naar de Noordzee; het meeste water stroomt via de Noord, de Nieuwe Maas en de Nieuwe Waterweg. Het oppervlaktewater wordt gebruikt voor doorspoeling (verziltingbestrijding), peilbeheer en beregening. In Figuur 19 in Paragraaf 6.5 is een kaartje opgenomen met daarin aangegeven de verschillende innamepunten van oppervlaktewater.



Bijlage 2. Verdringingsreeks De operationele verdeling van water is vastgelegd in de zogenaamde verdringingsreeks, die in 2004 is geactualiseerd naar aanleiding van de droge en warme zomer van 2003. In de verdringingsreeks is het officiële nationale beleid vastgelegd. De verdringingsreeks voor verdeling van water van de Rijn is te zien in Figuur 26. (uit RIZA 2005)

Figuur 26: De landelijke verdringingsreeks voor de verdeling van water Hoogste prioriteit heeft peilhandhaving in het lage deel van Nederland om klink op termijn te voorkomen en de stabiliteit van waterkeringen te waarborgen. Gezien het grote belang van de veiligheid is het soms nodig om water van een ongewenste kwaliteit in te laten. Ook de natuur waarvoor onomkeerbare schade dreigt als gevolg van watertekort kent de hoogste prioriteit volgend de verdringingsreeks. Een ongestoorde drinkwatervoorziening is van groot belang voor de volksgezondheid. Daarom worden deze onttrekkingen zoveel mogelijk ontzien. Een zelfde prioriteit geldt voor de beschikbaarheid van koelwater voor de elektriciteitscentrales. Binnen prioriteit 3 en 4 is, in afwijking van de prioriteiten 1 en 2, een verdere prioritering van toepassing op basis van een economische afweging. Om alle belangen in geval van waterschaarste zo goed mogelijk te kunnen bedienen, wordt de afstroming van water zoveel mogelijk tegen gegaan door stuwen en uitwateringssluizen te sluiten. De doorspoeling ten behoeve van de verziltingsbestrijding zal allereerst worden beperkt, mede omdat de zoutbelasting door polderwater ten gevolge van geringere kwel zal afnemen. Waar behoefte is aan een regionale differentiatie naar plaats en tijd, kunnen de provincies in samenspraak met de waterbeheerders de landelijke verdringingsreeks ten behoeve van het regionale beheer aanpassen.



Bijlage 3. Totale watertekortopgave In tabel 4 is de bovengrens voor de totale watertekortopgave per sector samengevat. Voor de landbouw is daarbij overigens alleen gekeken naar het deel van de watertekorten waarvoor kansrijke maatregelen bestaan. Tabel 4: De bovengrens voor de watertekortopgave voor heel Nederland Functie Waterhoeveelheid (miljoen m3)

Landbouw 1035 Scheepvaart 0 Energievoorziening 0 Drinkwater 0 Veiligheid 0 Recreatie 0 Natuur 285 Totaal 1320 De bovengrens van de watertekortopgave wordt met name bepaald door natuur en landbouw en is derhalve orde grootte 1300 miljoen m3 water. De bovengrens voor de totale watertekortopgave voor alle sectoren is per deelstroomgebied weergegeven in Figuur 27. De Figuur toont per WB21-deelstroomgebied de watertekorten waarvoor kansrijke maatregelen bestaan (bovengrens), en die dus eventueel aangepakt zouden kunnen worden.

Figuur 27: De bovengrens voor de totale watertekortopgave per deelstroomgebied (m3/ha) In het Zuidwesten (Scheldestroomgebied) en Noordoosten (Eemsstroomgebied) zijn de watertekorten het grootst, maar voor de Rijntakken vrijwel niet te bereiken.



Bijlage 4. Streefpeil voor watervoorziening Uitgangspunt in het bepalen van dat peil is de watervraag in extreme zomers. Voor het IJsselmeer is deze in Figuur 28 weergegeven. De watervraag is hierin gelijkgesteld aan de gerealiseerde aanvoer en kan worden onderverdeeld in verdamping, inname naar polders en doorvoer naar het Markermeer. Vooral doorvoer naar het Markermeer heeft met ca 65% een groot aandeel in de watervraag. Voor een gemiddeld droog jaar gelden de meteorologische en hydrologische omstandigheden als die van 1967 met een herhalingstijd van 2.2 jaar, voor een extreem droog jaar geldt het jaar 1976 met een huidige herhalingstijd van 100 jaar.

Watervoorziening IJsselmeer & Randmeren Noord

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

350.0

400.0

0101

0201

0301

0401

0501

0601

0701

0801

0901

1001

1101

1201

Datum

m3/

s

2000 extreem droog

2000 gemiddeld droog

2050 extreem droog


Figuur 28: Watervoorziening IJsselmeer Met Q-H relaties voor inname van water uit het IJsselmeergebied kan samen met de watervraag een peil worden vastgesteld, waarbij voldoende capaciteit (verval) beschikbaar is voor realisatie van de berekende inname. Voor het IJsselmeer is dit in Figuur 29 te zien.

IJsselmeer en Randmeren Noord,LemmerVereist peil bij berekende inname

-0.41-0.40-0.39-0.38-0.37-0.36-0.35-0.34

0101

0201

0301

0401

0501

0601

0701

0801

0901

1001

1101

1201

Datum

m. t

.o.v

. NA

P

2000, gemiddeld droog

2000, extreem droog


2050 extreem droog

Figuur 29: Vereist peil voor inname Voor dit peil moet voldoende water beschikbaar zijn. Dit water moet beschikbaar zijn via de IJssel of vanuit een aanwezige voorraad. Het verschil tussen de IJssel en de waterbehoefte is te zien in Figuur 30.



Tekort aanvoer IJssel in extreem droge jaren(in m. voor het oppervlak van IJsselmeer & Randmeren Noord)

0.000.020.040.060.080.100.12

0101

0201

0301

0401

0501

0601

0701

0801

0901

1001

1101

1201

Datum (MMDD)

m.

2000 extreem droog

2050 extreem droog

Figuur 30: Tekort IJsselaanvoer in extreem droge jaren Met behulp van Figuur 29 en 30 kan het benodigde peil worden bepaald, met als resultaat Figuur 31. In deze benadering is er geen afvoer richting de Waddenzee. Overigens is er in 1976 in de maanden juli en augustus inderdaad niet gespuid.

Minimaal benodigd peil IJsselmeer en Randmeren Noord

-0.45-0.40-0.35-0.30-0.25-0.20-0.15-0.10

0101

0201

0301

0401

0501

0601

0701

0801

0901

1001

1101

1201 Datum

m t.

o.v.

NA

P

Extreem droog 2000

Extreem droog 2050

Figuur 31: Benodigd peil IJsselmeer Omdat verhogen van het peil tijdens de zomer niet onder alle omstandigheden mogelijk zal zijn (beperkte IJsselafvoer) dient het peil op een bepaald tijdstip altijd hoger te liggen dan het benodigde peil op latere tijdstippen. Op deze manier ontstaat het streefpeil voor het IJsselmeer, zie de donkerblauwe en roze lijnen in Figuur 32, dat bij realisatie ervan de kans op toekomstige watertekorten sterk doet afnemen

streefpeil IJsselmeer en randmeren Noord

-0.50

-0.40

-0.30

-0.20

-0.10

0.00

0.10

0.20

0101

0201

0301

0401

0501

0601

0701

0801

0901

1001

1101

1201

datum (mm/dd)

m to

v N

AP

2000

2050

stuw open:berging alleenijsselmeerstuw open:berging heleijsselmeergebied

Figuur 32: Streefpeil IJsselmeer



Bijlage 5. Watervoorzieningsgebied IJsselmeer

Figuur 33: watervoorziening IJsselmeergebied



Bijlage 6. Problemen en maatregelen voor zoetwatervoorziening in Midden- West Nederland

Figuur 34: Oppervlaktewatertekort (mm/jaar) voor het droge (links) en extreem droge jaar (rechts) in 2050 In het droge jaar ontstaan in veel districten tekorten, zie Figuur 34. Door de lage rivierafvoer raken enkele innamepunten verzilt. Dit geldt voor het noordelijke deel van IJsselmonde (1 in Figuur 32), de Alblasserwaard (2), de Bernisse inlaat, met gevolgen voor Voorne-Putten (3), Delfland (4) en Schieland (5) en inlaatpunten bij de Hollandse IJssel (Gouda en richting Krimpenerwaard (6)). De inname bij Gouda naar Rijnland (7) en Schieland wordt beperkt evenals de inname naar de Krimpenerwaard. Naast de verzilting is ook de innamecapaciteit op sommige inlaatpunten beperkt, wat bijvoorbeeld het geval is bij de inlaat bij de Kromme Rijn (8) en de Krimpenerwaard. De maximale inlaat (7 m3/s) naar de Kromme Rijn wordt beperkt als de Nederrijn op deze locatie onder de 2.7 m+NAP zakt. De watervraag voor de Krimpenerwaard overschrijdt in enkele tijdstappen de (technische) inlaatcapaciteit van 2.9 m3/s. In het extreem droge jaar is het gebied met oppervlaktewatertekorten uitgebreid. De belangrijkste oorzaak is hierbij de toegenomen watervraag. De KWA is in deze situatie ontoereikend om aan de door de districten Rijnland, Woerden (9), Lopikerwaard (10), Leidsche Rijn (11), Amstelland (12), Delfland en Schieland gegenereerde watervraag te voldoen. Dit tekort wordt dan ook over de genoemde districten verdeeld. Gesteld kan worden dat in droge jaren in principe genoeg water beschikbaar is in het hoofdwatersysteem, maar dat door beperkte innamecapaciteit en vooral verzilting bij de inlaatpunten het water niet met de juiste kwaliteit op de juiste plaats kan komen, waardoor oppervlaktewatertekorten ontstaan. Juist die combinatie van kwantiteit en kwaliteit zorgt ervoor dat het waterbeheer zijn grenzen kent. Toekomstige strategieën droogtebestrijding In de studie water waar het wezen moet (RIZA, 2005c) zijn vier strategieën ontwikkeld met maatregelen tegen droogte- en zoutschade in Midden-West Nederland, teweten:

• Tegengaan verzilting bij de bron: peilopzet • Wateraanvoer: maatregelen om water bij de wortels te krijgen • Vasthouden en Bergen: flexibel en natuurlijk peilbeheer • Zuinig met water: alleen water aanvoeren voor peilbeheer, niet voor doorspoeling



De beleidsstrategieën zijn op effectiviteit doorgerekend op basis van het Controlist klimaatscenario voor het jaar 2050. Concluderend lijken een aantal combinaties van) maatregelen effectief in het verminderen van de droogte- en/of zoutschade in de regio Midden-West Nederland. De analyse van de berekeningen heeft uitgewezen dat de conclusies op kleinere schaal heel anders kunnen uitpakken. Regionaal maatwerk lijkt dan ook vereist om de droogteproblemen in Midden-West Nederland aan te pakken. Strategie wateraanvoer Omdat de case afvoerverdeling Rijntakken zich richt op een gewijzigde waterverdeling en meer toevoer naar het westen, wordt de tweede variant hier extra belicht. De strategie richt zich op enkele knelpunten in de wateraanvoer van zowel het hoofdsysteem naar het regionale systeem, als ook van sloot richting de wortelzone. Extra beregening is de meest kansrijke maatregel hiervoor. De extra watervraag die hierdoor wordt gecreëerd, tezamen met de al aanwezige knelpunten in het hoofdwatersysteem, hebben geleid tot een aantal maatregelen ten aanzien van deze koppeling hoofdwatersysteem-regionale wateren.

• Maatregel 1: Toename van de beregeningscapaciteit • Maatregel 2: Peilopzet voorafgaand aan een droge periode • Maatregel 3: Tweede Brielse Meerleiding (zie Figuur x) • Maatregel 4: Tolhuissluisroute • Maatregel 5: Aanpassen inlaatpunt Kromme Rijn • Maatregel 6: Verleggen aanvoer Goeree-Overflakkee naar Haringvliet i.p.v. Volkerak-

Zoommeer • Maatregel 7: Aanvoer Alblasserwaard verplaatsen naar Merwede(bij gelijkblijvend Lekafvoer) • Maatregel 8: Aanvoer Krimpenerwaard verplaatsen van Hollandsche IJssel naar de Lek

Door met name de maatregelen die gericht zijn op de aanvoer naar de wortels neemt de watervraag in deze strategie toe. Figuur 35 toont de verandering van de totale watervraag in het droge jaar voor het hele studiegebied. Daarin is tevens de waterbehoefte voor beregening en peilbeheer uitgesplitst.

Figuur 35: Oppervlaktewatervraag in de referentiesituatie en de wateraanvoerstrategie Het grootste verschil vindt plaats begin juli en bedraagt ca 11 mm/decade ofwel 70 m3/s. De verhoogde (zoet)watervraag moet door het hoofdwatersysteem worden geleverd. Door verplaatsing van enkele innamepunten van de ene naar de andere riviertak en het deels overnemen van de toevoer vanuit de Hollandsche IJssel door de KWA, de 2e Brielse Meerleiding (zie Figuur 19) en de Tolhuisluisroute zal er meer water via de Nederrijn, Merwede, Haringvliet en IJsselmeer naar midden-west Nederland worden geleid. Als voorbeeld is in deze strategie de som van de aanvoer via de Tolhuissluisroute en de aanvoer naar de Kromme Rijn in zowel het droge als extreem droge jaar 40 miljoen m3 groter dan in de referentiesituatie.



Het uiteindelijke resultaat op de landbouw is zeer positief, de droogteschade neemt vooral door de toegenomen beregening 20 tot 30% af. De extra peilopzet voorafgaand aan de droge tijd is minder effectief, de flinke waterbehoefte voor deze peilopzet in acht nemend. De tweede Brielse Meerleiding zorgt voor een sterke afname van de tekorten in Delfland en Schieland waar vooral de glastuinbouw van profiteert. Het Kromme Rijngebied heeft baat bij het verplaatsen van het inlaatpunt. De Tolhuissluisroute wordt in de gekozen implementatie (alleen inzet als de KWA ook actief is) niet volledig benut. Als ook bij een verminderde aanvoer via Gouda deze route als alternatief dient is de effectiviteit groter. Nu wordt via de Tolhuissluisroute 15 (droog jaar) en 23 miljoen m3 (extreem droog jaar) getransporteerd. Door het verplaatsen van de inlaat van de Alblasserwaard van de Lek naar de Merwede halveert het verziltingprobleem bij de inlaat. In de Krimpenerwaard worden de beperkingen opgeheven door de verplaatsing van de inlaat naar de Lek en vergroting van de inlaatcapaciteit. De droogteschade neemt af met 0.3 tot 0.6 miljoen Euro (resp. 35 en 26% van de referentiesituatie). Het chloridegehalte in het oppervlaktewater neemt in het extreem droge jaar met 60 mg/l af. De maatregelen binnen deze strategie zijn allen effectief. Vooral de toename van de beregening zorgt voor een directe verbinding tussen oppervlaktewater en grondwater. In veel gebieden bestaat een overcapaciteit qua inlaat welke kan worden aangewend voor beregening. Voor de natuur is de strategie niet gunstig. Vooral de voedselarme natuur ondervindt in deze strategie schade.



Bijlage 7. Samenvatting Erik Arnold (2004) Effectiviteit van een regelaar op de splitsingspunten van de Rijn. Bijsturen van de afvoerverdeling tijdens hoog water, afstudeeronderzoek RIZA/TU Delft Het is onzeker hoe de Rijn zich onder de maatgevende afvoer gedraagt. Door de onzekerheden kunnen er bij daadwerkelijk optreden van een maatgevende afvoer andere waterstanden ontstaan dan verwacht. Hierdoor kunnen zich overstromingen voordoen bij bijvoorbeeld een lagere afvoer dan de maatgevende afvoer. De waterstand op de benedenstroomse Rijntakken is sterk afhankelijk van de afvoerverdeling op de splitsingspunten van de Rijn. Doel van het onderzoek is om te onderzoeken of een regelaar die de afvoerverdeling op de splitsingspunten van de Rijntakken stuurt een bijdrage zou kunnen leveren aan het verminderen van de overstromingskans. Door de afvoerverdeling bij te sturen kan de actuele situatie op de Rijn veranderd worden in de richting van de doelstelling. Het effect van de regelaar (PI) is bepaald op basis van een vijftal casestudies waarin de waterbeweging op de Rijn op verschillende manieren is verstoord. Verstoringen die een rol spelen in afwijkingen in de afvoerverdeling zijn;

• Variatie in hydraulische ruwheid • Morfologische veranderingen in de omgeving van het splitsingspunt • Windeffecten

Als gevolg van de verstoringen zal de waterstand op bepaalde locaties op de Rijntakken boven de verwachte watertand uitkomen bij die afvoer. Dit negatieve effect kan gelijkmatig verdeeld worden over de Rijntakken of geconcentreerd worden op 1 Rijntak. De PI regelaar vertaalt de waterstandmetingen naar een instructie voor de stuwen. Arnold gebruikt in zijn studie beweegbare drempels op een riviertak (verhoging weerstand), 600 m benedenstrooms van de splitsingspunten om de afvoerverdeling bij te sturen. Door het waterstandverschil met en zonder bijsturen van de afvoerverdeling met elkaar te vergelijken wordt een beeld gekregen van de effectiviteit van de regelaar. Resultaten Door de pijn gelijkmatig te verdelen over de Rijntakken wordt in 2 casestudies het verschil tussen piekwaterstand en toetspeil op de Rijntakken verkleind met bijsturen (43 en 92%), voor de overige 3 casestudies is het effect van bijsturen klein (3 tot 8%). In 2 van de 3 casestudies wordt door bijsturen van de afvoerverdeling de situatie op de Rijntakken verslechterd. Door de pijn te concentreren op 1 Rijntak kan het verschil tussen piekwaterstand en toetspeil sterk verkleind worden op de overige Rijntakken door de afvoerverdeling bij te sturen (10 tot 100%). Beide stuurdoelen hebben als nadeel dat de waterstand bovenstrooms van de splitsingspunten wordt opgestuwd. Bovendien duurt het relatief lang voordat een verstoring van 10 cm is bijgestuurd: 3 a 4 dagen. Verstoringen die enkele uren voor de afvoerpiek optreden kunnen hierdoor nauwelijks gecorrigeerd worden.

Case 2: Afvoerverdeling Rijntakken faculteit...hoofdstuk 6 ingegaan wordt op de afvoerverdeling...

Documents

Transcript of Case 2: Afvoerverdeling Rijntakken faculteit...hoofdstuk 6 ingegaan wordt op de afvoerverdeling...