Inzet retentiegebieden Noord Meene en Zuid Meene€¦ · retentiegebieden Noord en Zuid Meene...

IInnzzeett rreetteennttiieeggeebbiieeddeenn

NNoooorrdd MMeeeennee eenn ZZuuiidd MMeeeennee

“Een onderzoek naar de manier waarop de retentiegebieden langs het Afwateringskanaal en de Overijsselse Vecht tijdens extreme hoogwatersituaties

moeten worden ingezet.” Enschede, februari 2004 Janneke de Graaf

IInnzzeett rreetteennttiieeggeebbiieeddeenn

NNoooorrdd MMeeeennee eenn ZZuuiidd MMeeeennee

“Een onderzoek naar de manier waarop de retentiegebieden langs het Afwateringskanaal en de Overijsselse Vecht tijdens extreme hoogwatersituaties

moeten worden ingezet.” Eindverslag Enschede, 10 februari 2004 J. de Graaf S9808760 Universiteit Twente Civiele Technologie en Management Waterbeheer Afstudeercommissie Dr. Ir. D.C.M. Augustijn Dr. Ir. C.M. Janssen Dr. Ir. R.H. Aalderink Opdrachtgever: Afstudeeronderzoek uitgevoerd bij:

Voorwoord In dit rapport vindt u de resultaten van het onderzoek dat is uitgevoerd in het kader van mijn afstuderen aan de Universiteit Twente, opleiding Civiele Technologie en Management, afdeling Waterbeheer. Het onderzoek is uitgevoerd bij ARCADIS te Apeldoorn, in opdracht van het waterschap Velt en Vecht. Op het voorblad staat een foto van de Overijsselse Vecht bij Gramsbergen. In 1998 heeft de waterstand op de Vecht zo hoog gestaan het stedelijk gebied van Coevorden, Ommen en Hardenberg werd bedreigd. Er is toen even overwogen de dijken door te steken, wat uiteindelijk niet nodig bleek. Om een dergelijke situatie in de toekomst te voorkomen, zijn twee retentiegebieden ingericht: Noord Meene langs het Afwateringskanaal (via dit kanaal watert een deel van de provincie Drenthe af op de Vecht) en Zuid Meene langs de Vecht. De vraag op welke manier deze retentiegebieden tijdens extreem hoogwater moeten worden ingezet, vormde de aanleiding voor dit onderzoek. Allereerst wil ik Denie en Marjolein, mijn begeleiders aan de Universiteit, bedanken voor hun enthousiasme over mijn afstudeeronderzoek en voor de vele suggesties voor verbetering van het verslag. Zij hebben mij meerdere malen weer in de goede richting geduwd. Daarnaast wil ik Jan en Hans, mijn begeleiders bij ARCADIS, bedanken voor hun begeleiding en de inhoudelijke opmerkingen aangaande mijn verslag. Ook wil ik Pieter Filius en dhr. Kronenberg van het Waterschap Velt en Vecht bedanken voor het delen van hun visie op de hoogwaterproblematiek op de Overijsselse Vecht en voor hun inhoudelijke opmerkingen op dit onderzoek. Verder wil ik alle mensen bedanken die tijd hebben vrij gemaakt voor vragen, data hebben aangeleverd, of op een andere manier hebben bijgedragen aan de totstandkoming van dit onderzoek. Natuurlijk wil ik ook vrienden en familie bedanken voor hun interesse, enthousiasme en steun tijdens het afstuderen. Enschede, februari 2003 Janneke de Graaf

i

Samenvatting Aanleiding onderzoek In oktober 1998 stond het water in de Vecht zo hoog, dat het stedelijk gebied van Coevorden, Hardenberg en Ommen bedreigd werd. Deze situatie liet zich op een gegeven moment zo ernstig aanzien dat is overwogen de dijken van de polders Noord Meene (gesitueerd langs het Afwateringskanaal) en Zuid Meene (gesitueerd langs de Vecht) door te steken. Deze rigoureuze maatregel bleek uiteindelijk niet nodig. Om te voorkomen dat in de toekomst de dijken noodgedwongen doorgestoken moeten worden, heeft het waterschap Velt en Vecht besloten dat beide polders tijdens extreem hoogwater kunnen worden ingezet als noodretentie. Zodoende kan het water gecontroleerd worden opgevangen en kan de veiligheid in plaatsen als Coevorden, Gramsbergen, Hardenberg en Ommen beter worden gewaarborgd. ARCADIS heeft in 2000 in opdracht van het waterschap Velt en Vecht de retentiegebieden Noord en Zuid Meene zodanig ingericht dat de polders tijdens extreem hoogwater kunnen dienen als retentiegebieden. Met behulp van een model is bepaald wat de effecten van de inzet van de retentiegebieden op de waterstand zijn. Uit dat onderzoek is gebleken dat het tijdstip waarop de retentiegebieden moeten worden ingezet, een nauwkeurigheid van enkele uren vereist. Het bleef echter onduidelijkheid hoe de retentiegebieden tijdens een extreme hoogwatersituatie (waarbij de kritische waterstand dreigt te worden overschreden) zouden moeten worden ingezet. De vraag op welke wijze de retentiegebieden Noord en Zuid Meene moeten worden ingezet tijdens een extreme hoogwatersituatie vormde de aanleiding voor dit onderzoek. Doelstelling Het doel van dit onderzoek is het doen van aanbevelingen over het tijdstip waarop de retentiegebieden Noord en Zuid Meene tijdens extreem hoogwater moeten worden ingezet en over de tijdsduur tussen het openen van de schuiven, om zodoende een overstroming elders af te wenden. Stroomgebied Vecht De Vecht ontstaat in Duitsland, in de deelstaat Nordrhein-Westfalen. Zij stroomt vervolgens door de deelstaat Niedersachsen en steekt bij De Haandrik (Overijssel) de Nederlandse grens over. De rivier stroomt verder door Overijssel en mondt uiteindelijk uit in het Zwarte Water. De belangrijkste zijtakken die in de Vecht uitmonden zijn de Steinfurter Aa, de Dinkel, het Afwateringskanaal en de Regge. Retentiegebieden Noord en Zuid Meene De polder Zuid Meene kan water uit de Vecht opvangen en de polder Noord Meene kan water uit het Afwateringskanaal opvangen (via dit kanaal watert een deel van de provincie Drenthe af op de Vecht). De verwachting is dat de retentiegebieden eens in de 100 jaar moeten worden ingezet, bij een waterstand van 10,61 m +NAP benedenstrooms van stuw De Haandrik (in dit onderzoek wordt deze waterstand als de kritische waterstand aangeduid). Afhankelijk van de afvoergolf op het Afwateringskanaal zal de kritische waterstand hoogstwaarschijnlijk pas optreden bij een afvoer op de Vecht van 277 m3/s of groter. Optimaliseringsresultaten Zes historische hoogwatergolven zijn opgeschaald tot een piekafvoer van 300 m3/s op de Vecht en 166 m3/s op het Afwateringskanaal. De opgeschaalde golven zijn vervolgens in het model ingevoerd en voor elk van deze golven is de optimale inzet bepaald.

ii

Omdat de verschillende inlaatstrategieën slechts enkele centimeters van elkaar verschillen en de onzekerheid binnen het model al enkele centimeters is, is het niet realistisch een theoretisch optimum te bepalen. Richtlijn inzet retentiegebieden Omdat het in theorie al niet realistisch blijkt een optimum te bepalen voor de inzet van de retentiegebieden, zal het in de praktijk niet haalbaar zijn de polders Noord en Zuid Meene optimaal in te zetten. Bovendien zal de burgemeester van Hardenberg de beslissing nemen tot de inzet van de retentiegebieden. Deze beslissing zal pas worden genomen indien een rampsituatie dreigt en de kritische waterstand op de Vecht dreigt te worden overschreden. Bij één golf wordt de kritische waterstand ondanks de inzet van de retentiegebieden, overschreden. Bij de overige golven onderzochte golven wordt de kritische waterstand niet overschreden wanneer de retentiegebieden worden ingezet op het moment dat een waterstand van 10,60 m +NAP optreedt. Daarom zal de polder Zuid Meene in de praktijk pas moeten worden ingezet, bij een waterstand van 10,60 m +NAP. De tijdsduur tussen het openen van de schuiven maakt geen verschil voor de uiteindelijke waterstand. De inzet van de polder Noord Meene hangt af van het feit of de kritische waterstand op het Afwateringskanaal wel of niet wordt overschreden (deze bedraagt 10,45 m +NAP op het benedenpand van het Afwateringskanaal). Als deze wél dreigt te worden overschreden, zal de polder Noord Meene moeten worden ingezet, los van het feit of de kritische waterstand op de Vecht dreigt te worden overschreden. Zodoende kan namelijk een overstroming van de stad Coevorden worden afgewend. Wordt de kritische waterstand op het Afwateringskanaal niet overschreden, dan moet de polder Noord Meene gelijktijdig met de polder Zuid Meene worden ingezet, om de opstuwingseffecten te verminderen. Onzekerheden besluitvormingsproces Als gevolg van de benodigde voorbereidingstijd (48 uur voor inundatie) moet men al vroeg in het besluitvormingsproces vrij zeker zijn van het feit dat de kritische waterstand op de Vecht 2 dagen later zal worden overschreden. Het afvoerverloop kan echter als gevolg van de onzekerheden in de weersvoorspellingen niet nauwkeurig genoeg zo veel dagen vooruit worden voorspeld. De resultaten van dit onderzoek laten zien dat de kritische waterstand op het Afwateringskanaal eerder wordt bereikt dan de kritische waterstand op de Vecht. Dit betekent dat de polder Noord Meene moet worden ingezet, los van het feit of de kritische waterstand op de Vecht dreigt te worden overschreden. Uit resultaten blijkt echter dat alleen de inzet van Noord Meene niet kan voorkomen dat de kritische waterstand op het Afwateringskanaal wordt overschreden. De polder Zuid Meene kan dan ook worden ingezet, om zo de opstuwingseffecten te verminderen. Als echter ook nog een overschrijding van de kritische waterstand op de Vecht mogelijk is, is het de vraag waar de meeste overstromingsschade op zal treden en welk gebied prioriteit heeft. Aanbevelingen Een voorbereidingstijd van 48 uur is te lang. De waterstandontwikkeling en het afvoerverloop kunnen niet nauwkeurig genoeg worden voorspeld over een periode van 2 dagen. Daarom wordt aanbevolen onderzoek te doen of deze voorbereidingstijd kan worden ingekort. Om het afvoerverloop en de waterstandontwikkeling zo nauwkeurig mogelijk te kunnen voorspellen is een hoogwatervoorspellingsmodel noodzakelijk. De ontwikkeling van een hoogwatervoorspellingsmodel voor het stroomgebied van de Vecht-Zwarte Water wordt daarom aanbevolen. Verder moet worden onderzocht of een referentie verder bovenstrooms van Emlichheim een indicatie kan geven over de te verwachten afvoergolf. Zodoende kan enig tijdswinst worden gehaald.

iii

Omdat het Afwateringskanaal van grote invloed is op de waterstand op de Vecht, is een nader onderzoek naar de relatie tussen de piekafvoer op de Vecht en het Afwateringskanaal noodzakelijk. Ook de mogelijkheid dat de kritische waterstand op het Afwateringskanaal eerder wordt overschreden dan de kritische waterstand op de Vecht moet worden onderzocht. In een dergelijk geval is de kritische waterstand op de Vecht (benedenstrooms van stuw De Haandrik) niet langer maatgevend voor de inzet van de polders. De betrouwbaarheid van de meetgegevens laten te wensen over. Vooral de afvoergegevens van de Drenthse Stuw zijn niet erg nauwkeurig. De herhalingstijden kunnen nauwkeuriger worden berekend als de betrouwbaarheid van de meetgegevens groter is. Bovendien zijn nauwkeurige meetgegevens essentieel voor de kalibratie van hoogwatervoorspellingsmodel. Daarom wordt aanbevolen de metingen zo nauwkeurig mogelijk uit te voeren. De retentiegebieden Noord en Zuid Meene zijn onderdeel van een aantal waterstandverlagende maatregelen. Op het moment van schrijven wordt onderzoek gedaan naar verschillende waterstandverlagende maatregelen langs de Vecht. Als deze maatregelen daadwerkelijk worden uitgevoerd, zal de kritische waterstand op de Vecht pas bij hogere afvoeren optreden. De retentiegebieden zullen dan pas bij hogere afvoeren moeten worden ingezet, waardoor het volume van de afvoergolf toeneemt. In dat geval wordt een nieuw onderzoek naar de effectiviteit van de retentiegebieden aanbevolen.

iv

Inhoudsopgave Voorwoord ........................................................................................................................ i Samenvatting ................................................................................................................... ii 1 Inleiding................................................................................................................ 1

1.1 Aanleiding inrichting retentiegebieden Noord en Zuid Meene ...............................1 1.2 Aanleiding tot onderzoek inzet Noord en Zuid Meene..........................................1 1.3 Probleem.....................................................................................................1 1.4 Doelstelling..................................................................................................1 1.5 Onderzoeksvragen ........................................................................................2 1.6 Leeswijzer ...................................................................................................2

2 Projectkader.......................................................................................................... 4

2.1 Stroomgebied Vecht......................................................................................4 2.1.1 Geschiedenis Vecht ...........................................................................5 2.1.2 Hydrologische beschrijving Vecht.........................................................5 2.1.3 Knelpunten tijdens hoogwater.............................................................6

2.2 Hoogwaterbeleid Vecht ..................................................................................7 2.2.1 Vierde Nota Waterhuishouding ............................................................7 2.2.2 Stroomgebiedsvisie Vecht-Zwarte Water...............................................7 2.2.3 Waterhuishoudingsplan provincies Overijssel en Drenthe ........................9 2.2.4 Waterbeheerplan Velt en Vecht ...........................................................9 2.2.5 Waterbeheersplan Groot Salland en Regge en Dinkel............................10

2.3 Retentiegebieden Noord en Zuid Meene .........................................................10 2.4 Optimale inzet............................................................................................12 2.5 Beschrijving model......................................................................................13

2.5.1 Keuze Channel Flow Module..............................................................13 2.5.2 Werking model ...............................................................................14 2.5.3 Modelschematisatie .........................................................................14 2.5.4 Retentievoorzieningen .....................................................................15 2.5.5 Dwarsprofielen ...............................................................................15

3 Analyse historische hoogwatergolven ................................................................. 18

3.1 Inleiding....................................................................................................18 3.2 Analyse afvoerreeks Emlichheim ...................................................................18

3.2.1 Vorm hoogwatergolven Emlichheim ...................................................19 3.2.2 Relatie duur en piekafvoer hoogwatergolven Emlichheim.......................19 3.2.3 Herhalingstijden afvoerwaarden Emlichheim........................................20

3.3 Analyse afvoerreeks Drenthse Stuw...............................................................21 3.3.1 Vorm hoogwatergolven Drenthse Stuw...............................................22 3.3.2 Relatie duur en piekafvoer hoogwatergolven Drenthse Stuw ..................22 3.3.3 Herhalingstijden afvoerwaarden Drenthse Stuw ...................................23

3.4 Relatie afvoer Emlichheim en Drenthse Stuw ..................................................24 3.5 Kritische afvoer ..........................................................................................25

3.5.1 Kritische waterstand........................................................................25 3.5.2 Invloed zijaanvoeren .......................................................................25 3.5.3 Kritische afvoer op basis van karakteristieke afvoergolf ........................26

3.6 Bereik van debieten waarbinnen polders effect hebben.....................................28 3.7 Selectie historische hoogwatergolven.............................................................29

3.7.1 Karakteristieken geselecteerde hoogwatergolven .................................29 3.7.2 Opschalen van de geselecteerde hoogwatergolven ...............................30

v

4 Optimaliseringsresultaten ................................................................................... 32 4.1 Inleiding....................................................................................................32 4.2 Effecten opstuwing op Afwateringskanaal en Vecht ..........................................32

4.2.1 Effecten opstuwing op het Afwateringskanaal ......................................32 4.2.3 Conclusie effecten opstuwing ............................................................35

4.3 Inlaatstrategieën ........................................................................................35 4.4 Resultaten inzet retentiegebieden .................................................................38

4.4.1 Inzet Noord Meene ..........................................................................38 4.4.2 Inzet Zuid Meene ............................................................................41

4.5 Conclusie optimaliseringsresultaten ...............................................................44 5 Inzet Noord en Zuid Meene in praktijk ................................................................ 46

5.1 Praktijksituatie hoogwater Vecht ...................................................................46 5.2 Richtlijn inzet Noord en Zuid Meene in praktijk................................................47

5.2.1 Inzet Zuid Meene ............................................................................47 5.2.2 Inzet Noord Meene ..........................................................................48

5.3 Onzekerheden besluitvormingsproces ............................................................48 5.3.1 Voorbereidingstijd ...........................................................................48 5.3.2 Overschrijding kritische waterstand Afwateringskanaal .........................49

5.4 Effecten verwachte klimaatverandering..........................................................49 5.4.1 Verwachte klimaatverandering binnen stroomgebied Vecht....................49 5.4.2 Effecten klimaatverandering op herhalingstijden afvoer ........................50

6 Conclusies en aanbevelingen............................................................................... 52

6.1 Conclusies .................................................................................................52 6.2 Aanbevelingen............................................................................................54

Literatuur ....................................................................................................................... 55 Bijlagen.......................................................................................................................... 57

vi

1 Inleiding 1.1 Aanleiding inrichting retentiegebieden Noord en Zuid Meene Zowel in Nederland als in Duitsland heeft de Vecht de afgelopen twee eeuwen steeds minder ruimte gekregen, waardoor het water via een steeds smaller wordende bedding afgevoerd moet worden. Bovendien is de afvoer uit het bovenstrooms gebied versneld door een uitbreiding van het verharde oppervlak, als gevolg van een toename van de verstedelijking. Deze ontwikkelingen hebben geleid tot hogere piekafvoeren [(b) Janssens, 1990]. In sommige gevallen werden de waterstanden zo hoog, dat gebieden dreigden te overstromen. Dit was onder meer het geval bij de wateroverlast in het najaar van 1998. Voorspellingen geven bovendien aan dat in de toekomst nog hogere piekafvoeren kunnen optreden, als gevolg van klimatologische veranderingen. De regenval in West-Europa wordt intensiever en onregelmatiger en tegelijkertijd wordt een stijging van de zeespiegel verwacht [KNMI, 2001]. Een belangrijke les uit de hoogwaterproblematiek van de rivieren is dat water meer ruimte moet krijgen. De Vierde Nota Waterhuishouding uit 1998 geeft aan dat meer veiligheid verkregen moet worden door het vergroten van de bergingscapaciteit en het doorstroomprofiel. Een andere mogelijke maatregel bij zeer extreme afvoeren is de inzet van retentiegebieden, waarin water gecontroleerd opgevangen kan worden. In de omgeving van Gramsbergen (provincie Overijssel) bevindt zich een knooppunt van water. De polders Noord Meene en Zuid Meene bevinden zich te midden van dit knooppunt. Hier komt water uit Drenthe, Twente en Duitsland via diverse watergangen bij elkaar. In oktober 1998 stond het water in de Vecht zo hoog, dat het stedelijk gebied van Coevorden, Hardenberg en Ommen bedreigd werd. Er is toen overwogen om bewoners en bedrijven in deze polders te evacueren en de dijken door te steken. Een rigoureuze maatregel, die uiteindelijk niet nodig bleek.

Figuur 1-1: Overzichtskaart Vecht

Om te voorkomen dat in de toekomst de dijken noodgedwongen doorgestoken moeten worden, heeft het waterschap Velt en Vecht besloten dat beide polders, indien nodig, worden ingezet als noodretentie voor water. Door de polders Noord en Zuid Meene bij Gramsbergen tijdens extreem hoge afvoeren te gebruiken als noodretentiegebieden, kan het water gecontroleerd worden opgevangen. Daarmee kan de veiligheid in plaatsen als Coevorden, Gramsbergen, Hardenberg en Ommen langer worden gewaarborgd. De kans dat de polders moeten worden ingezet, wordt op basis van de huidige klimatologische omstandigheden geschat op eens in de 100 jaar [persoonlijke bron: dhr. Kronenberg en dhr. Filius, Waterschap Velt en Vecht]. 1.2 Aanleiding tot onderzoek inzet Noord en Zuid Meene Door schaalvergroting, integraal waterbeheer en de toenemende intensiteit van het grondgebruik is de behoefte ontstaan aan een instrumentarium voor het stroomgebied van de Vecht. Daarom heeft

1

Inzet Noord en Zuid Meene Inleiding

ARCADIS in opdracht van het waterschap Velt en Vecht het GIOV (Grensoverschrijdend Instrumentarium Overijsselse Vecht) model ontwikkeld. Het GIOV model dat in 2000 door ARCADIS is ontwikkeld beslaat het hele stroomgebied van de Vecht. Met het model kan inzicht worden verkregen in de waterstanden die tijdens hoogwater optreden en in de mogelijkheden om deze waterstanden te reduceren. Het model bestaat uit twee modules, een neerslag-afvoer module en een hydraulische module. De neerslag-afvoer module schematiseert het neerslag-afvoer proces binnen een gebied en de hydraulische module vormt het oppervlaktewatermodel. Deze modules zijn in GIOV in serie geschakeld, dat wil zeggen dat eerst de afvoeren met de neerslag-afvoer module worden berekend, welke vervolgens input zijn voor de hydraulische module. De reikwijdte van GIOV is het hele stroomgebied van de Vecht, bovenstrooms van de stuw Vechterweerd (deze stuw is benedenstrooms van Dalfsen gesitueerd). ARCADIS heeft in 2000 in opdracht van het waterschap Velt en Vecht onderzoek gedaan naar de effectiviteit van de retentiegebieden Noord en Zuid Meene. Tijdens dat onderzoek is gerekend met een uitgeklede versie van het GIOV model, omdat de koppeling met de neerslag-afvoer module niet nauwkeurig genoeg bleek voor het ontwerpen van de retentiegebieden. Deze uitgeklede versie bestaat alleen uit de hydraulische module en omvat het Nederlandse deel van het stroomgebied van de Vecht plus een klein gedeelte van het Duitse stroomgebied (tot aan Emlichheim). De zijtoevoeren die in de Vecht uitmonden en die in het model zijn opgenomen zijn het Afwateringskanaal, de Radewijkerbeek, het Mariënberg-Vechtkanaal, het Ommerkanaal en de Regge. Uit het door ARCADIS uitgevoerde onderzoek is gebleken dat de polders het meeste effect hebben wanneer zij op het juiste moment worden ingezet. Er is een nauwkeurigheid van enkele uren vereist om de polders op het juiste tijdstip in te kunnen zetten. Wanneer de polders een paar uur te vroeg of te laat worden ingezet kan dit grote gevolgen hebben voor de uiteindelijke verlaging van de maximale waterstand [ARCADIS, 2000]. 1.3 Probleem Uit het onderzoek dat in 2000 door ARCADIS is uitgevoerd is gebleken dat het tijdstip waarop de retentiegebieden moeten worden ingezet, grote invloed heeft op de maximale waterstand die optreedt na inzet van de retentiegebieden. Uit het onderzoek is echter niet gebleken op welk tijdstip de retentiegebieden moeten worden ingezet tijdens een extreme hoogwatersituatie. Bovendien is het niet duidelijk op welke wijze het water moet worden ingelaten. De inlaatconstructie van de retentiegebieden bestaat namelijk uit vier schuiven, welke onafhankelijk van elkaar kunnen worden geopend. De schuiven kunnen tegelijkertijd worden geopend, waardoor het water snel wordt ingelaten, maar zij kunnen ook enkele uren na elkaar worden geopend, waardoor het water langzaam wordt ingelaten. Het probleem omtrent de inlaatstrategie wordt veroorzaakt door een aantal onzekerheden, zoals de looptijd van de golf, de vorm van de afvoergolf en weersvoorspellingen. 1.4 Doelstelling Het doel van dit onderzoek is het doen van aanbevelingen over het tijdstip waarop de retentiegebieden Noord en Zuid Meene tijdens extreem hoogwater moeten worden ingezet en over de tijdsduur tussen het openen van de schuiven, om zodoende een overstroming elders af te wenden. Om deze doelstelling te bereiken, wordt met behulp van het model dat destijds ook door ARCADIS is gebruikt om de effecten van de retentiegebieden door te rekenen, een aantal opgeschaalde historische hoogwatergolven doorgerekend. Vervolgens zal voor elk van deze golven de optimale inzet van de retentiepolders worden bepaald. Deze resultaten zullen worden geanalyseerd en op

1


basis van deze analyse zullen aanbevelingen worden gedaan over de inzet van de retentiegebieden Noord en Zuid Meene tijdens extreem hoogwater. 1.5 Onderzoeksvragen Om de doelstelling te bereiken, moeten de volgende drie hoofdvragen en de daarbij behorende deelvragen worden beantwoord:

• Wat is de optimale inzet van de retentiegebieden? o Wat is de kritische waterstand op de Vecht? o Welke definitie kan worden gegeven van ‘de optimale inzet’?

• Welke hoogwatergolven zijn zinvol om mee te rekenen?

o Wat zijn de karakteristieke afvoergolven voor de Vecht? o Wat is de kritische afvoer waarbij overstroming plaatsvindt? o Binnen welke marge van debieten hebben de polders effect? o Op basis waarvan worden de golven geselecteerd? o Tot welke afvoeren worden de afvoergolven op de Vecht en het Afwateringskanaal

opgeschaald? • Welke conclusies kunnen worden getrokken uit de analyse van de optimaliseringresultaten?

o Voor welke parameters is de inzet van de retentiegebieden gevoelig (moment van inzet, de snelheid waarmee het water wordt ingelaten)?

o Blijkt de optimale inzet voor verschillende golven die tot dezelfde afvoer zijn opgeschaald overeen te komen?

o Wat zijn de beperkingen van het model?

• Op welke manier moeten de retentiegebieden Noord en Zuid Meene tijdens een extreme hoogwatersituatie in de praktijk worden ingezet?

o Welke richtlijn kan worden gegeven voor de inzet van de polders in de praktijk? o Waar zitten de grootste onzekerheden gedurende het besluitvormingproces? o Wat zijn de effecten van de klimaatsverandering op de effectiviteit van de

retentiegebieden? 1.6 Leeswijzer In hoofdstuk 2 is het projectkader van dit onderzoek uiteengezet. Allereerst is een hydrologische beschrijving van de Vecht gegeven en zijn de knelpunten die in het verleden tijdens hoogwater zijn opgetreden, in kaart gebracht. Vervolgens is het huidige hoogwaterbeleid aangaande de Overijsselse Vecht beschreven. Ook zijn de karakteristieken van de retentiegebieden beschreven (oppervlakte, maximaal toelaatbaar peil en bergingscapaciteit). Tevens is een definitie gegeven van de optimale inzet. Tot slot is in dit hoofdstuk een korte toelichting gegeven op de werking van het model waarmee in dit onderzoek is gerekend (het uitgeklede GIOV model). Omdat de waterstand benedenstrooms van stuw De Haandrik voornamelijk wordt bepaald door de afvoer op de Vecht en de afvoer op het Afwateringskanaal, zijn de afvoerreeksen bij de Drenthse Stuw (de bovenstroomse randvoorwaarde op het Afwateringskanaal) en bij de stuw Emlichheim (de bovenstroomse randvoorwaarde op de Vecht) de belangrijkste input voor het model. Om meer inzicht te krijgen in de hoogwatersituaties op de Vecht zijn in hoofdstuk 3 deze afvoerreeksen geanalyseerd. Er is onderzocht welke hoogwatergolven kenmerkend zijn voor het systeem en herhalingstijden van afvoeren zijn berekend.

2


Om te kunnen bepalen tot welke afvoer de golven moeten worden opgeschaald is in dit hoofdstuk tevens bepaald bij welke afvoeren de kritische waterstand optreedt en binnen welke range van debieten de polders zin blijken te hebben. Verder is in dit hoofdstuk onderzocht of er een relatie bestaat tussen de piekafvoer bij Emlichheim en de Drenthse Stuw. Zodoende wordt voorkomen dat een zeer onwaarschijnlijke combinatie van afvoeren op de Vecht en het Afwateringskanaal in het model wordt ingevoerd. Wegens een gebrek aan gegevens is de invloed van de zijaanvoeren verder benedenstrooms gedurende het onderzoek constant gehouden. Aan het eind van hoofdstuk 3 zijn op basis van de analyse van de afvoerreeksen ter hoogte van de Drenthse Stuw en de stuw bij Emlichheim, zes hoogwatergolven geselecteerd en opgeschaald. In hoofdstuk 4 is onderzocht wat de effecten zijn van het tijdstip waarop de polder wordt ingezet en de snelheid waarmee het water wordt ingelaten. Daarna is voor de zes opgeschaalde golven eerst de optimale inzet voor Noord Meene bepaald en vervolgens de optimale inzet voor Zuid Meene. Het retentiegebied Noord Meene is hierbij optimaal ingezet. Deze resultaten zijn geanalyseerd. Er is gekeken of de optimale inzet voor de opgeschaalde golven overeen komt en of het mogelijk is uit de vorm van de golf een richtlijn af te leiden. Omdat uit analyse van de resultaten is gebleken dat het niet realistisch is om de optimale inzet te bepalen voor de inzet van de retentiegebieden Noord en Zuid Meene, wordt in hoofdstuk 5 een richtlijn gegeven voor de manier waarop de polders in de praktijk moeten worden ingezet tijdens extreme hoogwater situaties. Tevens is in dit hoofdstuk uiteengezet wat de grootste onzekerheden zijn gedurende het besluitvormingsproces. Tot slot zijn in dit hoofdstuk de verwachte klimaatveranderingen voor het stroomgebied Vecht-Zwarte Water beschreven en is onderzocht welk effect deze hebben op de effectiviteit van de retentiegebieden Noord en Zuid Meene. In hoofdstuk 6 worden de conclusies van het onderzoek uiteengezet en worden aanbevelingen gedaan.

3

2 Projectkader 2.1 Stroomgebied Vecht De Vecht ontstaat ten westen van het Baumgebergte in de plaats Darfeld (in de deelstaat Nordrhein-Westfalen, Duitsland) uit een samenvloeiing van verschillende riviertjes. De Vecht (in het Duits ‘Vechte’ genoemd) stroomt vervolgens door de deelstaat Niedersachsen en verlaat na iets meer dan 100 km Duitsland. De rivier stroomt verder door Overijssel en mondt uiteindelijk uit in het Zwarte Water.

Figuur 2-1: Stroomgebied van de Vecht

[bron: Van Hezewijk et al., 1997]

De grootste steden in het stroomgebied zijn Burg-Steinfurt, Gronau, en Nordhorn in het Duitse deel van de Vecht en in het Nederlandse deel Hardenberg, Enschede, Almelo, Hengelo, Emmen en Coevorden (zie figuur 2-1). Er wonen naar schatting 800.000 mensen in het stroomgebied, de meeste steden zijn in het zuidelijke gedeelte van het stroomgebied gelegen. Het oppervlak van het totale stroomgebied bedraagt 378.484 hectare, waarvan 203.509 hectare in Nederland ligt (dit is 57% van het totale oppervlak). Ongeveer 12% van het stroomgebied bestaat uit ondoorlatend oppervlak [website 1].

4

Inzet Noord en Zuid Meene Projectkader

De lengte van de hoofdstroom is ongeveer 177 km. De eerste 45 km stroomt de Vecht door Nordrhein-Westfalen. Vervolgens stroomt ze 72 km door de deelstaat Niedersachsen, om ter hoogte van De Haandrik de Nederlandse grens te passeren. De laatste 60 km legt de Vecht op Nederlands grondgebied af. Het totale verval bedraagt 105 meter. In het Nederlandse deel van het stroomgebied is het verval slechts 10 m, terwijl het verval in het Duitse deel ongeveer 95 m bedraagt. In Niedersachsen aangekomen heeft de Vecht al 2/3 deel van haar totale verval verloren, terwijl nog maar 25% van haar totale lengte is afgelegd. 2.1.1 Geschiedenis Vecht De Vecht is van oorsprong een sterk meanderende rivier. Daarbij werd een brede strook als bedding gebruikt en verlegde de watervoerende bedding zich regelmatig. In de loop van de tijd heeft de mens veelvuldig ingegrepen in het profiel. Het beteugelen van de dynamiek van de rivier speelde hierbij een belangrijke rol. De meeste ingrepen vonden in Nederland plaats tijdens de normalisatie in de perioden 1896 tot 1914 en 1932 tot 1957 en in Niedersachsen in de periode 1958 tot 1981 [(a) Janssens, 1992]. In Nederland is een groot aantal meanders afgesneden, waarmee de oorspronkelijke rivierlengte op Nederlands grondgebied van 90 km is teruggebracht naar 60 km. In het winterbed zijn veel hoogteverschillen geëgaliseerd. Grote inundatiegebieden zijn onttrokken door de aanleg van dijken. Het Vechtbed is versmald en verdiept, waardoor er minder ruimte is om piekafvoeren op te vangen. Dit betekent dat de piekafvoeren in de laatste decennia extremer zijn geworden. Zo zijn de stijgende en dalende tak van de afvoergolven steiler geworden. Verbetering van de ontwatering en vergroting van het verharde oppervlak versterken dit proces. In de deelstaat Niedersachsen is de Vecht bovenstrooms van Nordhorn gedeeltelijk en benedenstrooms van Nordhorn vrijwel geheel gereguleerd. In de deelstaat Nordrhein-Westfalen heeft de bovenloop van de Vecht nog een natuurlijke afvoerkarakteristiek [(b) Janssens, 1990]. 2.1.2 Hydrologische beschrijving Vecht De Vecht is een middelgrote regenrivier met in de winter hoge en in de zomer lage afvoeren. De gemiddelde neerslag in het stroomgebied is 730 mm, dit varieert van 550 mm in droge jaren tot 1100 mm in natte jaren. Ongeveer 35 tot 40% van de neerslag komt tot afvoer. De gemiddelde afvoer ter hoogte van de stuw Vechterweerd (benedenstrooms van Dalfsen) is 50 m3/s, in droge tijden slechts 5 m3/s en gedurende hoogwater 300 m3/s [website 1]. Langs de Vecht zijn de dijken bovenstrooms van Dalfsen gedimensioneerd op een afvoer met een kans van voorkomen van 1/100 en benedenstrooms van Dalfsen op een afvoer met een kans van voorkomen van 1/1250. Ter hoogte van Dalfsen is een overgangszone, hier zijn de dijken gedimensioneerd op een afvoer met een kans van voorkomen van 1/600 [(b) Janssens, 1990]. Om ongewenste verticale erosie van de bedding en daarmee samenhangende veranderingen in de bovenstroomse (grond)waterstanden tegen te gaan, zijn in Nederland 7 stuwen aangelegd. Hiervan is de stuw bij Ane inmiddels verwijderd, de stuwen bij De Haandrik, Hardenberg, Mariënberg, Junne, Vilsteren en de stuw Vechterweerd zijn nog wel in gebruik. In het Duitse deel van de Vecht zijn 7 stuwen in gebruik. Het huidige peilbeheer is erop gericht de stuwpeilen zoveel mogelijk te handhaven. Het is in de eerste plaats afgestemd op het rivierbeheer, daarnaast is het peilbeheer afgestemd op de landbouwkundige situatie in de uiterwaarden en de eisen vanuit stedelijk gebied. De geautomatiseerde stuwen werkten in het verleden onafhankelijk, wat tot een onregelmatig afvoerpatroon leidde. Door een aangepaste sturing is deze situatie in 1996 verbeterd. Alleen bij situaties met een hoge afvoer worden de stuwen geheel of gedeeltelijk gestreken [ARCADIS, 2000]. De belangrijkste zijtakken die in de Vecht uitmonden zijn de Steinfurter Aa, de Dinkel, het Afwateringskanaal en de Regge. In het Duitse gedeelte komt de Steinfurter Aa bij het plaatsje Bilk

5


uit in de Vecht en bij Neuenhaus mondt de Dinkel uit in de Vecht. Het afwateringskanaal mondt in het stuwpand De Haandrik-Hardenberg uit in de Vecht. De Regge komt in het stuwvak Junne-Vilsteren, benedenstrooms van Ommen, uit in de Vecht. Tevens monden nog een aantal kleinere zijtakken uit in de Vecht, benedenstrooms van de stuw Hardenberg, in het stuwvak Hardenberg-Mariënberg, komen zowel de Radewijkerbeek als het Mariënberg-Vechtkanaal uit in de Vecht. Benedenstrooms van Ommen mondt het Ommerkanaal uit in de Vecht.

Figuur 2-2: Het debiet van de Vecht en zijwateren bij hoog-, gemiddeld en laagwater

[bron: Van Hezewijk et al., 1997]

Figuur 2-2 stelt een schematische weergave voor van de afvoerwaarden van de Vecht (welke horizontaal is weergegeven) en de afvoerwaarden van de belangrijkste zijtakken die uitmonden in de Vecht (deze zijn verticaal weergegeven) bij hoog, gemiddeld en laag water. Op de x-as staat de afstand vanaf het punt waar de Vecht ontspringt, weergegeven in kilometers. De afvoerwaarden zijn gemiddelden over tien tot dertien jaren [Van Hezewijk et al., 1997]. 2.1.3 Knelpunten tijdens hoogwater In het verleden is tijdens verschillende hoogwaters een aantal knelpunten opgetreden in het stroomgebied van de Vecht. Tijdens het onderzoek naar de effectiviteit van de retentiegebieden Noord en Zuid Meene, zijn de knelpunten in het Nederlandse deel van het stroomgebied van de Vecht tijdens hoogwater in kaart gebracht [ARCADIS, 2000]. Ze zullen in deze paragraaf kort worden genoemd. Het belangrijkste knelpunt bij hoogwatersituaties in het Afwateringskanaal is het benedenpand van het afwateringskanaal. Hier wordt de afstroming beperkt door het kanaalprofiel, de kerende hoogte van de kaden en de waterstanden van de Overijsselse Vecht. Omdat het water uit de Coevorder grachten via het Afwateringskanaal afwatert op de Vecht, kunnen door dit knelpunt bij extreme afvoeren bebouwde delen van Coevorden onder water geraken. Ten gevolge van hoge Vechtwaterstanden kunnen de kaden langs het benedenpand van het kanaal bezwijken, hetgeen inundatie van een groot deel van Noord Overijssel tot gevolg zal hebben [(c) Janssens, 1990]. Tijdens de hoogwatersituatie in 1998 traden binnen het beheersgebied van waterschap de Vechtlanden diverse wateroverlast situaties op die het gevolg zijn van binnenwater. Daarnaast zijn

6


er diverse wateroverlastsituaties geconstateerd die zijn veroorzaakt door hoge peilen op de Vecht, met name op het traject De Haandrik- Hardenberg [Waterschap de Vechtlanden, 1998]. De Boven-Dinkel heeft een relatief smal profiel met weinig mogelijkheden om het water af te voeren. Mede doordat stroomopwaarts het verhard oppervlak is toegenomen en het water versneld wordt afgevoerd als gevolg van een verbeterde ontwatering, overstroomt de Dinkel na regenval steeds vaker, ook in het groeiseizoen [Waterschap Regge en Dinkel, 1995]. Het Mariënberg-Vechtkanaal kent bij hoogwater een dreigende wateroverlast langs het bekade gedeelte. Bij hoge waterstanden is in het verleden regelmatig lekkage van de kaden opgetreden [Waterschap Regge en Dinkel, 1997]. Tijdens de hoogwatersituatie in 1998 traden binnen het beheersgebied van waterschap Regge en Dinkel diverse wateroverlastsituaties op. Door oververzadiging van de gronden kwam het grondwater aan het maaiveld te staan waardoor op diverse percelen retentie ontstond. In veel gebieden was sprake van inundatie [Waterschap Regge en Dinkel, 1998]. In het beheersgebied van het waterschap Groot Salland tenslotte, traden eind 1998 ook knelpunten op. Dit heeft ertoe geleid dat langs de Vecht permanente dijkbewaking is ingesteld. Op diverse plaatsen trad piping (zandmeevoerende wellen) op, dit kon echter vrij snel worden verholpen. Laagten in de (natuurlijke) waterkering werden opgevuld met zandzakken. Bij Laarburg (Ommen) is door het opzetten van water binnendijks verdere afschuiving van het binnentalud voorkomen. Een verzoek van het waterschap Regge en Dinkel om voor een 2e keer water via het Overijssels Kanaal af te mogen voeren is afgewezen, vanwege de dan optredende problemen verder benedenstrooms op de Vecht [Waterschap Groot Salland, 1998]. In zeer extreme hoogwatersituaties kunnen de polders Noord en Zuid Meene een mogelijke oplossing bieden voor de eerstgenoemde knelpunten (het knelpunt op het benedenpand van het Afwateringskanaal en op de Vecht tussen stuw De Haandrik en Hardenberg). 2.2 Hoogwaterbeleid Vecht In deze paragraaf wordt het waterbeleid aangaande de Overijsselse Vecht uiteengezet. De basis van het waterbeleid in Nederland wordt gevormd door de vierde nota waterhuishouding [NW4, december 1998]. Na het verschijnen van NW4 heeft de commissie Waterbeheer 21e eeuw (WB21) advies gegeven over hoe Nederland in de 21e eeuw met haar waterbeleid om moet gaan. De provincies vertalen het landelijke beleid naar de regio en de provinciale beleidsplannen zijn input voor de beleidsplannen van de gemeenten en de waterschappen. 2.2.1 Vierde Nota Waterhuishouding Voor de Vecht is het beleid van regionale wateren en de grote rivieren van belang. De regionale wateren vervullen onder andere de waterafvoerfunctie. Bij grote rivieren staat de veiligheid voorop. Eén van de lessen uit de hoogwaterproblematiek is dat meer ruimte moet worden gegeven aan water: in 1996 is in Nederland de beleidslijn ‘Ruimte voor de rivier’ van kracht geworden. De meest vergaande maatregelen binnen deze beleidslijn zijn het aanwezen van wateropvang-gebieden. Maatgevend voor het gebruik van wateropvang-gebieden is de schade die door het gebruik van dergelijke gebieden wordt veroorzaakt in relatie tot de schade die elders wordt voorkomen. 2.2.2 Stroomgebiedsvisie Vecht-Zwarte Water In navolging van de Europese Kaderrichtlijn Water heeft de Commissie WB21 gekozen voor een aansturing van het waterbeleid per stroomgebied. Het stroomgebied van de Vecht en het Zwarte Water is één van de 17 regionale stroomgebieden die in Europa zijn onderscheiden. Het rijk, de provincies, waterschappen en gemeenten hebben in navolging van het advies van WB21 op 14

7


februari 2001 een startovereenkomst ondertekend, die voorziet in het opstellen van een stroomgebiedsvisie. De stroomgebiedsvisie Vecht-Zwarte Water vormt de input voor het provinciale omgevingsbeleid. De voorgestelde maatregelen hebben betrekking op het behouden en waar nodig vergroten van de veerkracht van het watersysteem, om zo de risico’s op de wateroverlast op plaatsen waar dit risico te hoog is, te verminderen. De doelstelling van het beleid voor risicogebieden voor wateroverlast kent drie pijlers:

• Duurzame veiligheid voor mens en dier tegen overstromingen bij overvloedige neerslag; • Het beperken van de materiële schade; • Ruimte behouden voor opvang en transport van neerslag.

Het basisprincipe van WB21 is: niet afwentelen op benedenstroomse systemen. Dit betekent in het geval van de Vecht dat het IJsselmeer tijdens hoogwaterperioden niet extra belast mag worden vanuit de bovenstrooms gelegen regionale wateren. Grondgebruik stroomgebied In het beleid van de provincies is aangegeven dat ontwikkelingen in risicogebieden voor wateroverlast schadevrij gerealiseerd moeten worden, het risico op overstromingen mag niet toenemen. Risicogebieden voor wateroverlast worden onderscheiden in twee categorieën: voor gebieden met een risico op wateroverlast van eens in de 100 jaar of vaker, wordt een ‘nee-tenzij ’ beleid voorgesteld en voor gebieden met een risico op wateroverlast van eens in de 100 tot eens in de 250 jaar wordt een ‘ja-mits ’ beleid voorgesteld. Een ‘nee-tenzij’ beleid houdt in dat in specifieke gevallen onder bepaalde voorwaarden bebouwing kan plaatsvinden, een ‘ja-mits’ beleid houdt in dat bebouwing wel mogelijk is, mits aan dezelfde voorwaarden wordt voldaan:

- De situering van de ingreep moet zo zijn dat de waterstandverhoging beperkt blijft; - Er moet duurzame compensatie plaatsvinden voor resterende waterstandverhogende

effecten in de directe omgeving of binnen het deelstroomgebied; - Een beschermingsniveau van 1/100 jaar voor individuele bedrijfsgebouwen en 1/250 jaar

voor aaneengesloten bebouwing (woon- en werkgebied) moet worden gegarandeerd.

Met dit beleid wordt de bestaande ruimte voor het tijdelijk bergen van water op het land gehandhaafd. Sommige delen van het risicogebied (specifiek ingerichte wateropvanggebieden en zones rondom hoofdwaterlopen) worden essentieel geacht voor de afvoeren bergingscapaciteit van het regionale systeem. Aantasting van de ruimte is daar niet toegestaan. Om de wateroverlast in gebieden met hoge economische waarden te beperken kan het water in andere gebieden worden geborgen. Dit kan door middel van natuurlijke en gecontroleerde berging. Bij het natuurlijk bergen worden gebieden met een natuurlijke vorm van berging tijdens extreem natte perioden gebruikt om het water tijdelijk op het land te bergen. Voor het gecontroleerd bergen van water worden gebieden aangewezen, die specifiek kunnen worden ingericht voor wateropvang. Deze gebieden kunnen gecontroleerd worden ingezet om piekafvoeren op te vangen. Voorbeelden van dergelijke gebieden zijn de retentiepolders Noord en Zuid Meene. Uit een ruwe schatting blijkt dat langs de Vecht ongeveer 10.000 ha grond nodig zou kunnen zijn voor gecontroleerde berging [Stroomgebiedsvisie Vecht-Zwarte Water, 2003]. De totale oppervlakte van de retentiegebieden Noord en Zuid Meene bedraagt 383 ha. Deze oppervlakte lijkt gering, maar de genoemde 10.000 ha zal langs de gehele Vecht gerealiseerd moeten worden, terwijl de inzet van de polders Noord en Zuid Meene voornamelijk op lokaal niveau effecten zal hebben.

8


Gehanteerde normering wateroverlast De landelijke Kerngroep Normering Regionale Wateroverlast heeft voorlopige werknormen opgesteld voor toelaatbare inundatiefrequenties Dit is gedaan aan de hand van het advies van de Commissie WB21. Deze werknormen zijn een hulpmiddel voor het globaal aanduiden van mogelijke probleemgebieden.

Grondgebruik norm (1/jaar) Maaiveldcriterium (%)

Grasland 1/10 5

Akkerbouw 1/25 1

Hoogwaardige land- en tuinbouw 1/50 1

Glastuinbouw 1/50 1

Bebouwd gebied 1/100 0

Tabel 2-1: Norm grondgebruik

In tabel 2-1 zijn de werknormen voor toelaatbare inundatiefrequenties weergegeven. Het maaiveldcriterium houdt in dat een bepaald percentage van het gebied al eerder met wateroverlast te maken mag krijgen dan de norm. 2.2.3 Waterhuishoudingsplan provincies Overijssel en Drenthe De provincie Overijssel en de provincie Drenthe streven naar een interprovinciale en internationale afstemming van de beleidsplannen aangaande de Overijsselse Vecht, om zo problemen op stroomgebiedsniveau aan te kunnen pakken. Het beleid van beide provincies is er op gericht om de Vecht meer ruimte te geven, de afvoercapaciteit mag in navolging van de beleidslijn ‘Ruimte voor de Rivier’ niet worden belemmerd. Het inzetten van wateropvanggebieden zal in combinatie met andere maatregelen worden bezien, zoals het vasthouden van water in bovenstroomse delen van het stroomgebied, uitgekiend beheer van stuwen en gemalen en herdimensionering van waterlopen. Ook traditionele oplossingen, zoals het vergroten van de afvoercapaciteit van de watergangen en gemalen worden vooralsnog opengelaten [Waterhuishoudingsplan Overijssel, 2002 en Omgevingsplan provincie Drenthe, 2002]. 2.2.4 Waterbeheerplan Velt en Vecht Het water dat in het Overijsselse deel van het beheersgebied van het waterschap Velt en Vecht valt, watert rechtstreeks af op de Vecht. Het water dat in het Drentse deel van het beheersgebied valt, verzamelt zich in de grachten van Coevorden en watert via het Afwateringskanaal af op de Vecht. Bij een normaal hoogwater treedt de piekafvoer op de Vecht ongeveer 24 uur later op dan de piekafvoeren op overige wateren binnen het waterschap. Om te voorkomen dat de piekafvoer uit het Drenthse stroomgebied samenvalt met de piekafvoer op de Vecht, wordt de eerste 24 uur zo veel mogelijk water afgevoerd naar de Vecht. Daarna kan eventueel worden gereguleerd [Hoogwaterbestrijdingsplan Velt en Vecht, 2003]. Om de wateroverlast in Overijssel te beperken is het dus gewenst het Drenthse water zo snel mogelijk af te voeren. Zo wordt voorkomen dat de Duitse en Drenthse piekafvoer samenvallen. Daarnaast acht het waterschap maatregelen in het Vechtdal zoals noodretentie en winterbedverruiming nodig om de piekafvoeren af te vlakken. Sturing van de waterstromen is voor het waterschap Velt en Vecht een mogelijkheid om de piekafvoeren te verlagen en op die manier maatschappelijke schade beperkt te houden. De beschikbare afvoercapaciteit wordt in dat geval optimaal benut als er stroomafwaarts geen overlast is. Het water wordt alleen vastgehouden als er stroomafwaarts afvoerproblemen mee worden verlicht. Voorspellingen van de te verwachten hoogwatergolf die op het moment van schrijven

9


gedaan worden, zijn nog grotendeels intuïtief en gebaseerd op ervaringen uit het verleden [Waterbeheerplan Velt en Vecht, 2002]. 2.2.5 Waterbeheersplan Groot Salland en Regge en Dinkel De waterschappen Groot Salland en Regge en Dinkel proberen de maatschappelijke schade in extreme situaties zoveel mogelijk te beperken door de wateroverlast zoveel mogelijk te verdelen over het hele beheersgebied. Verder wordt getracht de wateroverlast in de benedenstroomse delen van het stroomgebied te beperken door het langer vasthouden en vertraagd afvoeren van water in bovenstroomse delen. In combinatie hiermee wordt ook de herdimensionering van watergangen met vergroting van de berging, verkleining van het transportgedeelte en flexibeler peilbeheer noodzakelijk geacht. Ook andere maatregelen, zoals het vergroten van de afvoercapaciteit van watergangen en gemalen en het gebruik van binnendijkse wateropvanggebieden bij extreme wateroverlast en hoogwater worden niet uitgesloten [Waterbeheersplan Groot Salland, 2002 en Waterbeheersplan Regge en Dinkel, 2002]. 2.3 Retentiegebieden Noord en Zuid Meene De retentiegebieden Noord en Zuid Meene zijn de eerste retentiegebieden in hun soort in Nederland. In onderstaande figuur is een overzichtskaart van de retentiegebieden opgenomen. Tevens zijn de maatregelen weergegeven die zijn getroffen bij de inrichting van de retentiepolders.

Figuur 2-3: Retentiegebieden Noord en Zuid Meene

Als de polders worden ingezet, moet worden voldaan aan de volgende drie voorwaarden:

• Mensen en dieren worden niet geëvacueerd; • Bedrijfsvoering in het gebied moet door blijven gaan; • Bedrijven en woningen moeten bereikbaar blijven.

Daarom zijn maximale waterstanden opgesteld voor beide polders, bij inundatie mag het water deze maximale peilen niet overschrijden. Om tijdens inundatie toch te kunnen voldoen aan

10


bovenstaande voorwaarden zijn wegen en erven opgehoogd en zijn de erven tevens omringd door kaden (in 2000, toen de polders zijn ingericht, waren er 5 boerderijen aanwezig in het gebied). In onderstaande tabel staan de karakteristieken van beide polders:

Karakteristiek Noord Meene Zuid Meene

Oppervlakte [ha] 168 215

Maximaal toelaatbare peil [m +NAP] 9,60 10,10

Laagste punt [m +NAP] 7,9 7,9

Waterhoogte [m] 0,40 - 1,60 0,2 – 2,2

Bergingscapaciteit [miljoen m3] 1,78 2,57

Tabel 2-2: Karakteristieken retentiegebieden Noord en Zuid Meene

De waterstand op de Vecht, benedenstrooms van stuw De Haandrik, is maatgevend voor de inzet van de retentiegebieden. De verwachting is dat de retentiegebieden worden ingezet bij een waterstand op de Vecht van 10,61 m +NAP, direct benedenstrooms van stuw De Haandrik [mondelinge bron: dhr. Kronenberg en dhr. Filius, waterschap Velt en Vecht]. Het retentiegebied Noord Meene kan water uit het Afwateringskanaal opvangen en het retentiegebied Zuid Meene kan het water uit de Vecht opvangen. Om het water in te kunnen laten, zijn voor beide polders waterinlaten in de dijken geplaatst. Deze waterinlaten zijn beide voorzien van vier schotten van elk vier meter breed, die met behulp van een kraan opgehesen kunnen worden (zie onderstaande foto).

Figuur 2-4: Foto van de inlaatvoorziening

[Bron: ARCADIS, 2000]

De schuiven in de kade langs het Afwateringskanaal zijn tegenwoordig niet meer te zien, ze zijn verwerkt in de dijk. Bij het openen van de schuiven moet daarom langs het Afwateringskanaal eerst de grond rondom de schuiven worden weggegraven (zie figuur 2-5). Het weggraven van de kades zal 12 uur voor inundatie plaatsvinden. Vervolgens worden de schuiven met behulp van een kraan één voor één opgehesen, zodat het water de polder binnen kan stromen. Figuur 2-5: Openen inlaatvoorziening


11


Het ophijsen van één schuif duurt ongeveer een half uur [persoonlijke bron: dhr. Harmsen, ARCADIS]. Nadat de maximale waterstand in de polder is bereikt, worden de schuiven teruggeplaatst (zie figuur figuur 2-6). Figuur 2-6: Sluiten inlaatvoorziening


Wanneer de waterstand in de Vecht en het Afwateringskanaal voldoende is gezakt, worden de schuiven opnieuw geopend, om het water uit de polders te laten stromen. De drempel van één schuif is lager dan die van de overige drie (zie ook figuur 2-4). Zo kan 80% van het water in de polders op een natuurlijke manier weer terugstromen naar de Vecht en het Afwateringskanaal. Het overige water zal door middel van pompen en bestaande gemalen terug worden gepompt. In figuur 2-7 zijn de verschillende fasen van het inundatieproces weergegeven. Het eerste plaatje geeft de normale situatie weer, het tweede plaatje de situatie nadat de eerste schuif is geopend en het derde plaatje de volledige inundatie. Figuur 2-7: De verschillende fases: van normale situatie tot volledige inundatie


2.4 Optimale inzet Met het inzetten van de retentiegebieden zal enerzijds schade elders worden voorkomen, anderzijds zal schade ontstaan doordat de polders inunderen. Van oorsprong behoren de polders Noord en Zuid Meene tot het winterbed van de Vecht. Tegenwoordig is hier een aantal boerderijen gevestigd en vindt er volop bedrijfsvoering plaats. Maatgevend voor het inzetten van de retentiepolders is volgens de Vierde Nota Waterhuishouding de vergelijking tussen de schade die kan worden voorkomen en de schade die wordt veroorzaakt. Pas wanneer er sprake is van extreem hoog water en de stedelijke gebieden van Coevorden, Hardenberg en Ommen worden bedreigd en wanneer andere maatregelen niet meer helpen, zullen de retentiepolders als laatste middel worden ingezet. Het waterschap Velt en Vecht heeft de polders zo ingericht dat er zonder extreme schade te veroorzaken, ruim 4 miljoen m3 water op een gecontroleerde manier kan worden ingelaten. In vergelijking met de schade die wordt veroorzaakt wanneer stedelijke gebieden onder water lopen, zal de schade die optreedt door inundatie van de retentiegebieden gering zijn. Als blijkt dat geen andere waterstandverlagende maatregelen meer voorhanden zijn, is het inzetten van de polders dus gerechtvaardigd. Het is echter de vraag hoe deze gebieden optimaal kunnen worden ingezet. De retentiegebieden moeten niet te laat en niet te vroeg worden ingezet. Wanneer de polders te laat ingezet worden,

12


betekent dit dat elders een gebied al ondergelopen zal zijn. Wanneer de retentiegebieden te vroeg ingezet worden, moet de piekafvoer nog komen, waardoor alsnog overstromingen plaats kunnen vinden. Wanneer de regen in werkelijkheid niet zo hevig blijkt als voorspeld, bestaat bij het te vroeg inzetten van de retentiegebieden tevens het risico dat zij tevergeefs worden ingezet. Daarom is het tijdstip van inzetten erg belangrijk. Ook de manier waarop het water moet worden ingelaten speelt een rol, moeten alle schuiven tegelijk open worden gezet, of moet het water geleidelijk worden ingelaten door de schuiven een aantal uren na elkaar te openen? De retentiegebieden worden optimaal ingezet wanneer de maximale waterstand die optreedt na de inzet van de polders zo laag mogelijk is. De definitie voor de optimale inzet die in dit onderzoek wordt gehanteerd is: “De laagst mogelijke maximale waterstand op de Vecht direct benedenstrooms van stuw De Haandrik als gevolg van de inzet van de retentiegebieden”. 2.5 Beschrijving model Het GIOV model geeft inzicht in de ruimtelijke consequenties van verschillende maatregelen voor de bescherming tegen hoogwater. De reikwijdte van het GIOV model is het hele Duits-Nederlandse stroomgebied van de Vecht tot aan de stuw Vechterweerd (benedenstrooms van Dalfsen). Het model bestaat uit twee modules van SOBEK-Lowland (de voorloper van SOBEK Rural): Rainfall-Runoff (de neerslag-afvoer module) en Channel Flow (de hydraulische module). De neerslag-afvoer module schematiseert het neerslag-afvoer proces binnen een gebied, gebaseerd op o.a.: afvoeren, neerslag, verdamping, bodemtype, landgebruik en maaiveldhoogten. De hydraulische module vormt het oppervlaktewatermodel op basis van dwarsprofielen, kenmerken van kunstwerken en randvoorwaarden. In het GIOV model zijn deze modules in serie aan elkaar gekoppeld, er vindt dus geen interactie plaats tussen beide modules. In bijlage I wordt het GIOV-model nader omschreven. 2.5.1 Keuze Channel Flow Module Tijdens dit onderzoek is niet met het volledige, maar met een uitgeklede versie van het GIOV model gerekend. In deze uitgeklede versie is de neerslag-afvoer module uitgeschakeld en wordt alleen met de hydraulische module gerekend. De uitgeklede versie beslaat niet het hele stroomgebied van de Vecht, maar alleen het Nederlandse deel en een klein gedeelte van de Duitse Vecht (tot aan de stuw bij Emlichheim). De belangrijkste reden om met de uitgeklede versie van het GIOV model te werken is het feit dat dit model al naar tevredenheid is gebruikt in een eerder onderzoek naar de effectiviteit van de retentiegebieden Noord en Zuid Meene. Op basis van dit eerdere onderzoek is (binnen de gestelde randvoorwaarden) de grootte van de polders bepaald, daartoe is het model reeds gekalibreerd en geverifieerd [ARCADIS, juni 2000]. ARCADIS heeft destijds met de uitgeklede versie van het GIOV model gewerkt, omdat het volledige GIOV niet nauwkeurig genoeg bleek om de effecten van de retentiepolders Noord en Zuid Meene te kunnen bepalen [ARCADIS, 2000]. Een belangrijke oorzaak hiervan is het feit dat nog veel Duitse gegevens missen, het Duitse deel is lang niet zo gedetailleerd gemodelleerd als het Nederlandse deel van de Vecht. Bovendien heeft de kalibratie van het GIOV model niet helemaal naar tevredenheid plaats gevonden. Om de effectiviteit van de retentiegebieden Noord en Zuid Meene te kunnen bepalen, was de kalibratie van het model in eerste instantie gericht op de hoogwaterperiode van oktober en november 1998. De onverzadigde zone in de neerslag-afvoer module was zeer beperkt, waardoor het afvoervolume werd overschat. Er is geprobeerd de gemeten en de berekende hoogwaterpiek zo goed mogelijk op elkaar af te stemmen. Als gevolg hiervan bleek na kalibratie de berekende afvoergolf te breed (de afvoerduur is in het model langer dan in werkelijkheid). Aangezien deze afvoerduur een grote rol speelt bij het bepalen van de effectiviteit van de retentiegebieden is destijds gekozen om de effecten van de inzet van de

13


retentiegebieden door te rekenen met het uitgeklede GIOV model (zonder de neerslag-afvoer module). 2.5.2 Werking model Een SOBEK Flow netwerk bestaat uit waterlopen die met elkaar worden verbonden door middel van knooppunten. De locaties waar laterale debieten instromen, worden geschematiseerd door laterale instroompunten. In elke waterloop zijn een aantal rekenpunten zodanig gedefinieerd, dat de onderlinge afstand tussen de rekenpunten in het gehele model ongeveer gelijk is. Hiermee wordt een stabiel model gecreëerd. De rekenpunten verdelen de waterlopen in segmenten. Op de rekenpunten worden de bewegings- en continuïteitsvergelijking numeriek opgelost. Zodoende worden ter hoogte van de rekenpunten en de verbindingspunten de waterstanden berekend, terwijl in de segmenten de afvoeren worden berekend. Voor 1-dimensionale stromingen, zoals in het geval van de Channel Flow, worden de 1-dimensionale bewegingsvergelijking en de 1-dimensionale continuïteitsvergelijking opgelost. De 1-dimensionale bewegings- en continuïteitsvergelijking weergegeven zijn weergegeven in bijlage II. 2.5.3 Modelschematisatie In figuur 2-8 is de modelschematisatie van het uitgeklede GIOV model weergegeven:

Figuur 2-8: Schematisatie model

Het model schematiseert de Vecht van de stuw bij Emlichheim (Duitsland) tot aan de stuw Vechterweerd (benedenstrooms van Dalfsen). In bovenstaande figuur is te zien dat het Duitse deel van de Vecht niet zo gedetailleerd gemodelleerd is als het Nederlandse deel. Een uitvergrote schematisatie van de retentievoorzieningen is weergegeven in figuur 2-9. Het model heeft als bovenstroomse randvoorwaarde de stuw bij Emlichheim op de Vecht. Omdat de waterstand benedenstrooms van stuw De Haandrik (deze waterstand is maatgevend voor het wel of niet inzetten van de retentiegebieden) wordt bepaald door zowel de afvoergolf op de Vecht als door de afvoergolf op het Afwateringskanaal, is de Drenthse Stuw op het Afwateringskanaal de tweede bovenstroomse randvoorwaarde van het model. De randvoorwaarde benedenstrooms is de stuw Vechterweerd. Verder zijn alle belangrijke aanvoerposten weergegeven als laterale debieten. De aanvoeren die in het model worden meegenomen zijn de Radewijkerbeek, het Mariënberg-Vecht kanaal, de Regge en het Ommerkanaal.

14


2.5.4 Retentievoorzieningen De retentievoorzieningen zijn ingevoerd als een knoop met bergingsinhoud. De knoop wordt door middel van 4 overlaten verbonden aan de aangrenzende watergang (in het geval van Zuid Meene de Vecht en in het geval van Noord Meene het Afwateringskanaal, zie inzet figuur 2-9). Deze overlaten representeren de schuiven in de dijk. Wanneer de overlaathoogte tijdsafhankelijk wordt ingevoerd, is het mogelijk te simuleren dat de schuiven onafhankelijk van elkaar worden geopend. Zodoende kan de snelheid waarmee het water wordt ingelaten, gevarieerd worden. In figuur 2-9 is de schematisatie van de retentiepolders, het Afwateringskanaal en een gedeelte van de Vecht weergegeven.

Figuur 2-9: Schematisatie van het Afwateringskanaal en de retentiegebieden

2.5.5 Dwarsprofielen In het Nederlandse deel zijn 267 dwarsprofielen geschematiseerd en in het Duitse deel 8. Tussen twee knooppunten moet er minstens 1 dwarsdoorsnede worden gedefinieerd. Wanneer er tussen twee knooppunten maar 1 dwarsprofiel is gedefinieerd, dan wordt er binnen alle segmenten van deze waterloop met dit profiel gerekend. Zijn er meerdere dwarsprofielen gedefinieerd, dan worden deze geïnterpoleerd. Als de waterstand boven het hoogst gedefinieerde niveau uit stijgt, veronderstelt het model de breedte van de dwarsdoorsnede vanaf dit punt constant (het model rekent dus vanaf dit punt met de breedte van het hoogst gedefinieerde niveau in de dwarsdoorsnede). Zodra in werkelijkheid het niveau van de kaden wordt overschreden, vindt inundatie plaats. De waterstand zal in werkelijkheid bij een toenemend debiet dan minder snel stijgen dan het model doet veronderstellen.

15


In figuur 2-10 is het niveau van de winterkade langs het Nederlandse deel van de Overijsselse Vecht weergegeven, rivierkilometer 0 stelt de Nederlands-Duitse grens voor.

Niveau winterkade

1

3,5

6

8,5

11

13,5

16

18,5

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Rivierkilometer Overijsselse Vecht

Niv

eau

[m +

NA

P]

Stuw de Haandrik

Stuw Hardenberg

Stuw M ariënberg

Stuw Junne

Stuw Vilsteren

Stuw Vechterweerd

hkritisch

Figuur 2-10: Niveau winterkade langs de Vecht

In figuur 2-10 is tevens de kritische waterstand ingetekend (10,61 m +NAP). In figuur 2-11 is de breedte van de uiterwaard weergegeven.

Breedte winterbed

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

0 10 20 30 40 5

Rivierkilometer Vecht

Uite

rwaa

rdbr

eedt

e [m

]

0Hardenberg Ommen Dalfsen

Stuw de Haandrik

Figuur 2-11: Breedte winterbed Overijsselse Vecht

In figuur 2-11 is te zien dat de totale breedte van het rivierbed ter hoogte van de steden kleiner is. Ook ter hoogte van stuw De Haandrik is het winterbed erg smal. Het water heeft tijdens extreme

16


hoogwatersituaties weinig ruimte. Hierdoor zal opstuwing plaatsvinden. De retentiegebieden Noord en Zuid Meene kunnen dan situatie uitkomst bieden.

17

3 Analyse historische hoogwatergolven 3.1 Inleiding In dit hoofdstuk zijn de hoogwatergolven op de Vecht en het Afwateringskanaal geanalyseerd om meer inzicht te krijgen in de hoogwatersituaties die in het verleden zijn opgetreden. Er is onderzocht wat een karakteristieke vorm voor een hoogwatergolf op de Vecht en het Afwateringskanaal is. Verder is uit de analyse gebleken dat de hoogwatergolven voornamelijk verschillen in de duur van het hoogwater en de piekafvoer. Uit onderzoek is gebleken dat deze met elkaar correleren: naarmate de duur van het hoogwater langer is, is de kans op een hoge piekafvoer groot. Om een aantal zeer verschillende golven op te kunnen schalen en voor deze opgeschaalde golven de optimale inzet te kunnen bepalen, zijn zes golven geselecteerd op basis van de duur van het hoogwater. Deze zes golven verschillen onderling qua vorm en piekafvoer. Tevens zijn in dit hoofdstuk de herhalingstijden van de afvoeren berekend. Op basis van deze herhalingstijden kan worden bepaald wat de kans van voorkomen is van de piekafvoer waartoe de geselecteerde golven worden opgeschaald. Omdat de twee bovenstroomse randvoorwaarden (de afvoerreeks bij de Drenthse stuw en de afvoerreeks bij de stuw bij Emlichheim) de belangrijkste input van het model zijn, is onderzocht of er een relatie kan worden afgeleid tussen de piekafvoer op de Vecht en de piekafvoer op het Afwateringskanaal. Zodoende wordt voorkomen dat de hoogwatergolven op de Vecht en het Afwateringskanaal tot een zeer onwaarschijnlijke combinatie van piekafvoeren worden opgeschaald. Om een indicatie te krijgen tot welke piekafvoer de hoogwatergolf op de Vecht moet worden opgeschaald, is met behulp van een karakteristieke golf voor de Vecht onderzocht bij welke combinatie van piekafvoeren op de Vecht en het Afwateringskanaal, de kritische waterstand op de Vecht (benedenstrooms van stuw De Haandrik) optreedt. Op basis van de relatie tussen de piekafvoer op het Afwateringskanaal en de Vecht is bepaald welke combinaties van afvoeren mogelijk zijn om door te rekenen. Tevens is onderzocht vanaf welke afvoerwaarden de polders geen effect meer hebben (wegens beperkte capaciteit). De zes geselecteerde afvoergolven op de Vecht zijn opgeschaald tot een afvoer die de kritische waterstand op de Vecht, benedenstrooms van stuw De Haandrik, overschrijdt. Op basis van de afgeleide relatie tussen de piekafvoeren op de Vecht en het Afwateringskanaal is bepaald tot welke afvoer de hoogwatergolf op het Afwateringskanaal moet worden opgeschaald. Voor de opgeschaalde golven is in hoofdstuk 4 de optimale inzet bepaald. 3.2 Analyse afvoerreeks Emlichheim Door het RIZA en de provincie Overijssel is de afvoerreeks ter hoogte van de stuw bij Emlichheim van 1971 t/m 2002 geleverd. Omdat slechts de hoogwatergolven met een hoge piekafvoer interessant zijn voor het bepalen van de effectiviteit van de retentiegebieden, zijn alleen hoogwatergolven met een piekafvoer van 100 m3/s of meer geanalyseerd [Kruidhof, 2003]. Golven zijn onafhankelijk verondersteld indien de toppen meer dan 10 dagen uit elkaar liggen [(a) Janssens, 1990].

18

Inzet Noord en Zuid Meene Analyse historische hoogwatergolven

3.2.1 Vorm hoogwatergolven Emlichheim De vorm van een hoogwatergolf wordt voornamelijk bepaald door het tijdstip waarop de piekafvoer optreedt. Bij golven met een duur tot 13 dagen blijkt de piekafvoer vaak tussen de vierde en de zesde dag op te treden (de duur van de golf telt als het aantal dagen dat een afvoer van 40 m3/s wordt overschreden). Deze golven zijn allemaal vrij symmetrisch. Golven die langer dan 13 dagen duren, zijn niet symmetrisch en niet meer te karakteriseren. In veel gevallen zijn bij deze golven meerdere pieken te onderscheiden. De afvoer neemt meestal langzaam toe tot een piek laat in de afvoergolf. Zie voor toelichting op deze analyse en voor grafieken van de golven bijlage III. 3.2.2 Relatie duur en piekafvoer hoogwatergolven Emlichheim Om de duur van de golven te bepalen is gekeken hoeveel dagen de afvoer van de golf groter is dan 40 m3/s (deze afvoer is bij benadering de gemiddelde afvoer in een winterseizoen waarin afvoerpieken groter zijn dan 100 m3/s). De duur van de geselecteerde afvoergolven varieert nogal. Sommige golven duren slechts negen dagen, terwijl er ook hoogwatergolven zijn voorgekomen die maar liefst 34 dagen hebben geduurd. In figuur 3-1 is de duur van de golven uitgezet tegen de piekafvoer.

80

100

120

140

160

180

200

220

3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37

Dagen

Afv

oer [

m3/

s]

70er Jaren80er Jaren90er Jaren2000 t/m 2002

Figuur 3-1: Relatie tussen aantal dagen afvoer > 40 m3/s en piekafvoer Vecht

In de 90er jaren zijn 14 hoogwatergolven (met een piekafvoer groter dan 100 m3/s) voorgekomen en in de 80er jaren 10 hoogwatergolven. Opvallend is dat in de 70 er jaren slechts twee hoogwatergolven zijn opgetreden. Dit wordt verklaard door het feit dat de 70er jaren erg droog waren [(a) Janssens, 1990]. Opvallend is dat in de 90er jaren vier golven zijn voorgekomen, met meerdere pieken van minstens 100 m3/s. Een golf met meerdere pieken van minstens 100 m3/s is in de 70 er jaren nooit en in de 80 er jaren slechts één keer voorgekomen. Het lijkt dus een trend dat de duur van de golven toeneemt en dat er vaker sprake is van meerdere piekafvoeren van boven de 100 m3/s tijdens één afvoergolf. Om iets te kunnen zeggen over de relatie tussen het aantal dagen dat een afvoer van 40 m3/s wordt overschreden en de piekafvoer, is de correlatiecoëfficiënt bepaald. Naarmate deze dichter naar 1 gaat, des te sterker de correlatie is. In bijlage IV wordt de correlatiecoëfficiënt nader toegelicht. De correlatiecoëfficiënt tussen het aantal dagen dat de afvoer groter is dan 40 m3/s en de piekafvoer bedraagt slechts 0,39. Het aantal dagen dat een hoogwatergolf een afvoer van 40 m3/s overschrijdt, blijkt dus niks te zeggen over de piekafvoer. Een hoogwatergolf kan immers bestaan uit meerdere piekafvoeren die afzonderlijk niet erg hoog zijn.

19


Daarom is onderzocht of een relatie bestaat tussen het aantal dagen dat een afvoer van 100 m3/s wordt overschreden en de piekafvoer. De resultaten zijn weergegeven in figuur 3-2.

90

110

130

150

170

190

210

230

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Duur golf [dagen]

Piek

afvo

er [m

3/s]

70er Jaren80er Jaren90er Jaren2001 t/m 2002

Figuur 3-2: Relatie tussen het aantal dagen afvoer > 100 m3/s en piekafvoer Vecht

De correlatiecoëfficiënt bedraagt 0,9, er bestaat dus een duidelijk verband tussen het aantal dagen dat de afvoer meer dan 100 m3/s bedraagt en de piekafvoer. Geconcludeerd kan worden dat naarmate een afvoer van 100 m3/s langer wordt overschreden, de kans op een hoge piekafvoer toeneemt. 3.2.3 Herhalingstijden afvoerwaarden Emlichheim De herhalingstijden van de afvoeren bij Emlichheim zijn berekend. Op basis van deze herhalingstijden kan een indicatie worden gegeven over de kans van voorkomen van de opgeschaalde golven waarvoor in hoofdstuk 4 de optimale inzet is bepaald. Om de herhalingstijden te kunnen berekenen, is gebruik gemaakt van de Gumbel verdeling. Uit een eerder frequentieonderzoek voor de stuw bij Emlichheim bleek deze verdeling het meest geschikt voor de berekening van de herhalingstijden [(a) Janssens, 1990]. Zie voor een toelichting op de werkwijze van het berekenen van de herhalingstijden bijlage V. In figuur 3-3 is de Gumbelplot weergegeven. Hierin zijn de berekende herhalingstijden, de 95% betrouwbaarheidsgrenzen en de gemeten waarden weergegeven. De afvoerwaarde die in 1998 is opgetreden, is door middel van het rode punt weergegeven. De blauwe punten zijn afvoerwaarden die van 1961 tot 1989 zijn opgetreden (het RIZA heeft haar frequentieonderzoek uit 1990 op deze afvoerwaarden gebaseerd). De paarse punten geven de afvoerwaarden weer die van 1990 tot 2003 zijn opgetreden.

20


0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

1 10 100 1000

Herhalingstijd [jaren]

Afv

oer [

m3/

s]Gemeten piekafvoerenBerekende afvoeren95% Betrouw baarheidsinterval

Figuur 3-3: Gumbelplot Emlichheim

De Gumbelplot laat in figuur 3-3 geen goede fit zien. Het is daarom de vraag of de Gumbelverdeling geschikt is voor de berekening van de herhalingstijden van de afvoeren bij de stuw van Emlichheim. De nauwkeurigheid van de berekende herhalingstijden laat te wensen over. Ter verduidelijking van figuur 3-3 zijn in onderstaande tabel de berekende herhalingstijden met de bijbehorende betrouwbaarheidsgrenzen grenzen weergegeven.

Herhalingstijd [jaren] Grootheden

10 20 30 50 100 250 500 750 1000 1250

Q [m3/s] 183 210 226 246 272 307 333 348 359 367

Bovengrens [m3/s]

(95% betrouwbaarheidsgrens) 209 244 263 288 321 365 398 418 432 442

Ondergrens [m3/s]

(95% betrouwbaarheidsgrens) 157 177 189 203 223 248 267 279 286 293

Tabel 3-1: Frequentietabel Emlichheim

In vergelijking met het eerder door RIZA uitgevoerde frequentieonderzoek blijken de herhalingstijden bij lage afvoeren redelijk overeen te komen. Voor hogere afvoeren (boven de 112 m3/s) echter heeft het RIZA lagere herhalingstijden berekend. Op basis van het onderzoek van het RIZA kunnen hogere afvoerwaarden dus eerder worden verwacht dan op basis van het huidige onderzoek. Het verschil wordt verklaard doordat het onderzoek van het RIZA 13 jaar geleden is uitgevoerd en er inmiddels veel meer data beschikbaar zijn. Deze extra data zijn in figuur 3-3 weergegeven door de paarse punten. De laatste 23 jaar zijn niet heel veel hoge afvoeren opgetreden. Uit de vergelijking tussen beide onderzoeken blijkt dat de herhalingstijd van een bepaald debiet geen vast gegeven is, maar in de loop van de tijd kan veranderen. Wanneer in de nabije toekomst vaker hoge afvoeren optreden kunnen hoge afvoeren eerder worden verwacht dan nu het geval is (de herhalingstijd van deze afvoeren neemt dan af, ze kunnen vaker voorkomen). Zie voor een toelichting op de vergelijking tussen de herhalingstijden die in het huidige onderzoek zijn berekend en de herhalingstijden die door het RIZA zijn berekend, bijlage VI. 3.3 Analyse afvoerreeks Drenthse Stuw De afvoerreeks van de Drenthse Stuw van 1978 t/m 2003 is aangeleverd door het waterschap Velt en Vecht. Bij deze meetreeks moet echter een kanttekening worden gemaakt. Tijdens hoogwater

21


wordt namelijk gebruik gemaakt van een bypass en wordt niet al het water via de Drenthse Stuw afgevoerd. De gemeten afvoeren zullen daarom lager zijn dan de afvoeren die in werkelijkheid door het Afwateringskanaal worden afgevoerd. Er zijn geen meetgegevens bekend van de bypass [persoonlijke bron: dhr. Grobbe, waterschap Velt en Vecht]. Ook blijkt de reeks niet compleet, van een aantal perioden zijn de afvoerwaarden niet bekend. Om toch enig inzicht te krijgen in de herhalingstijden, zijn op basis van deze afvoerwaarden wel de herhalingstijden berekend. De afvoerreeks ter hoogte van de Drenthse Stuw is op dezelfde manier geanalyseerd als de afvoerreeks ter hoogte van de stuw bij Emlichheim. Op basis van de afvoerreeks zijn de vormen van historische hoogwatergolven ter hoogte van de Drenthse Stuw geanalyseerd en is onderzocht of er sprake is van een relatie tussen de duur van de afvoergolven en de piekafvoeren. Omdat alleen hoogwatersituaties interessant zijn die niet al te vaak voorkomen, is gekozen om golven met een afvoer van 60 m3/s of meer te analyseren (deze afvoer wordt slechts 12 keer overschreden in de 25 jaren die zijn onderzocht). 3.3.1 Vorm hoogwatergolven Drenthse Stuw De duur van de hoogwatergolven met een piekafvoer van 60 m3/s of hoger op het Afwateringskanaal varieert van 4 tot 14 dagen. De golven die 10 dagen of minder duren, tonen sterke gelijkenis en zijn zeer symmetrisch. De piekafvoer blijkt meestal rond de derde of de vijfde dag te vallen. De afvoergolf van maart 1992 blijkt op zowel het Afwateringskanaal als op de Vecht een karakteristieke vorm te hebben. Er zijn in de periode van 1978 t/m 2002 twee hoogwatergolven voorgekomen die langer duurden dan 10 dagen (januari ’86 en januari ’87), deze golven lijken geenszins op elkaar. De grafieken van de geanalyseerde golven zijn weergegeven in bijlage III. 3.3.2 Relatie duur en piekafvoer hoogwatergolven Drenthse Stuw Om de duur van de golven te kunnen bepalen, is gekeken hoeveel dagen de golven een afvoer van 20 m3/s overschrijden (deze afvoer is bij benadering de gemiddelde afvoer in een winterseizoen waarin afvoeren boven de 60 m3/s voorkomen). De duur van de golven varieert van 6 dagen tot 16 dagen. In grafiek 3-4 is de duur van de golven uitgezet tegen de piekafvoer.

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 2

Dagen

Afv

oerp

iek

[m3/

s]

0

197980erJaren90er Jaren

Figuur 3-4: Relatie tussen het aantal dagen afvoer > 20 m3/s en de piekafvoer bij de Drenthse Stuw

Er is slechts eenmaal een golf voorgekomen met meerdere piekafvoeren van tenminste 60 m3/s, deze is opgetreden in januari ‘86. De trend die bij de afvoer bij Emlichheim werd gesignaleerd (langdurigere golven en vaker meerdere pieken), lijkt niet van toepassing op het

22


Afwateringskanaal. Wel blijkt ook in het geval van het Afwateringskanaal dat in de 90 er jaren vaker hoogwaters zijn voorgekomen (9 keer) dan in de 80 er jaren (slechts 4 keer). De correlatiecoëfficiënt tussen het aantal dagen dat een afvoer van 20 m3/s wordt overschreden en de piekafvoer bedraagt slechts 0,29. Het aantal dagen dat de hoogwatergolf een afvoer van 20 m3/s overschrijdt zegt dus niets over de hoogte van de piekafvoer. Analoog aan het onderzoek bij Emlichheim is ook voor de Drenthse Stuw onderzocht of er een verband bestaat tussen het aantal dagen dat een grotere afvoer (60 m3/s in plaats van 20 m3/s) wordt overschreden en de piekafvoer, zie figuur 3-5. Dit verband is wel aanwezig: de correlatiecoëfficiënt bedraagt 0,7.

60

70

80

90

100

110

120

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Aantal dagen afvoer > 60 m3/s

Piek

afvo

er [m

3/s]

70er Jaren

80er Jaren

90er Jaren

Figuur 3-5: Relatie tussen piekafvoer Afwateringskanaal en aantal dagen afvoer > 60 m3/s 3.3.3 Herhalingstijden afvoerwaarden Drenthse Stuw Ook de afvoerwaarden van de Drenthse Stuw zijn geanalyseerd en op basis van deze analyse zijn de herhalingstijden van de afvoerwaarden bij de Drenthse Stuw berekend. Deze berekening is ook uitgevoerd op basis van de Gumbelverdeling. Een toelichting op de berekening van de herhalingstijden van de Drenthse Stuw is gegeven in bijlage V. In figuur 3-6 is de Gumbelplot weergegeven van de Drenthse Stuw. In deze figuur zijn de berekende herhalingstijden, de 95% betrouwbaarheidsgrenzen en de gemeten waarden weergegeven.

23


0

50

100

150

200

250

300

1 10 100 1000

Herhalingstijd [jaren]

Afv

oer [

m3/

s]Gemeten piekafvoerenBerekende afvoeren (Gumbel)95% Betrouw baarheidsinterval

Figuur 3-6: Gumbelplot Drenthse Stuw

Ook in dit geval laat de Gumbelplot geen goeie fit zien. De nauwkeurigheid van de berekende herhalingstijden van de afvoeren ter hoogte van de Drenthse Stuw laat daarom ook te wensen over. In onderstaande tabel zijn ter verduidelijking van bovenstaande figuur de herhalingstijden opgenomen met de daarbij behorende betrouwbaarheidsgrenzen.

Herhalingstijd [jaren] Grootheden

3 5 7 10 30 50 100 500 1000 1250

Q [m3/s] 66 80 89 98 125 137 154 192 208 214

Bovengrens [m3/s]

(95% betrouwbaarheidsinterval) 79 97 109 121 157 174 196 249 271 279

Ondergrens [m3/s]

(95% betrouwbaarheidsinterval) 53 63 69 75 92 100 111 135 145 149

Tabel 3-2: Frequentietabel Drenthse Stuw

Omdat de afvoerreeks niet helemaal compleet is, moet de onnauwkeurigheid van de meetreeks in het achterhoofd worden gehouden. De resultaten van de berekeningen van de herhalingstijden zullen daarom slechts indicatief worden gebruikt. 3.4 Relatie afvoer Emlichheim en Drenthse Stuw De waterstand op het bovenstroomse gedeelte van de Overijsselse Vecht wordt voornamelijk bepaald door de afvoergolf bij Emlichheim en de afvoergolf bij de Drenthse Stuw. Om de geselecteerde hoogwatergolven op te kunnen schalen tot een realistische combinatie van afvoergolven, is onderzocht of er een relatie bestaat tussen de afvoergolf ter hoogte van Emlichheim en de afvoergolf ter hoogte van de Drenthse stuw (gaat een hoge afvoer ter plaatse van des tuw bij Emlichheim bijvoorbeeld altijd samen met een hoge afvoer ter plaatse van de Drenthse Stuw). Om te achterhalen of er een relatie bestaat tussen de afvoerwaarden ter hoogte van Emlichheim en de Drenthse Stuw is een analyse gemaakt van de jaarmaxima bij Emlichheim en de bijbehorende piekafvoeren op het Afwateringskanaal. Met uitzondering van 3 jaartallen, blijken de jaarmaxima bij Emlichheim in dezelfde periode op te treden als de jaarmaxima op het Afwateringskanaal.

24


De correlatiecoëfficiënt tussen de piekafvoeren bij Emlichheim en de Drenthse Stuw bedraagt 0,77. Er is dus sprake van een verband, een hoge afvoer bij Emlichheim gaat samen met een hoge afvoer bij de Drenthse Stuw. In onderstaande figuur zijn de jaarmaxima bij Emlichheim uitgezet tegen de piekafvoeren bij de Drenthse Stuw die in dezelfde periode optreden.

Relatie afvoerpieken Emlichheim en Drenthse Stuw

y = 0,5937x - 14,322R2 = 0,6608

5203550658095

110125140155170185

30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270

Afvoer Emlichheim

Afv

oer D

rent

hse

Stuw

Figuur 3-7: Relatie tussen de piekafvoeren bij Emlichheim en de afvoer bij de Drenthse Stuw

De formule van de trendlijn is rechtsonder in de figuur weergegeven. Op visuele basis is tevens een marge vastgesteld. Een combinatie buiten deze marge is in het huidig onderzoek buiten beschouwing gelaten, omdat deze niet erg waarschijnlijk worden geacht. Dit onderzoek richt zich alleen op de combinaties van afvoeren die binnen de marge vallen. 3.5 Kritische afvoer Om de hoogwatergolven tot een geschikte afvoer te kunnen opschalen, is het van belang te onderzoeken vanaf welke afvoer de kritische waterstand wordt overschreden en de inzet van de retentiegebieden noodzakelijk zal zijn. 3.5.1 Kritische waterstand De inzet van de retentiegebieden Noord en Zuid Meene wordt pas overwogen, wanneer het rampscenario dreigt. Er wordt vanuit gegaan dat de retentiegebieden eens in de 100 jaar zullen worden ingezet. Het RIZA heeft berekend dat een waterstand van 10,61 m +NAP op de Vecht benedenstrooms van stuw De Haandrik eens in de 100 jaar voorkomt [persoonlijke bron: dhr. Kronenberg en dhr. Filius, Waterschap Velt en Vecht]. Deze waterstand wordt in dit onderzoek als kritische waterstand aangehouden. 3.5.2 Invloed zijaanvoeren Benedenstrooms van stuw De Haandrik mondt een aantal kanalen en rivieren uit in de Vecht. Naast het Afwateringskanaal zijn nog vier zijtakken (de Radewijkerbeek, het Mariënberg-Vechtkanaal, het Ommerkanaal en de Regge), in het model opgenomen. De maatgevende afvoeren van de Radewijkerbeek, het Mariënberg-Vechtkanaal en het Ommerkanaal variëren van 20 m3/s tot 30 m3/s. De maatgevende afvoer van de Regge is beduidend hoger, deze bedraagt 94 m3/s [Wauben, 1997]. Omdat voor de hoogwatersituatie van ’98 een groot aantal afvoergegevens beschikbaar is, is voor deze hoogwatersituatie een aantal berekeningen uitgevoerd om de invloed van de zijtakken te

25


bepalen op de waterstand op de Vecht ter hoogte van stuw De Haandrik. Uit modelberekeningen blijkt dat wanneer de afvoeren van de zijtakken niet worden meegenomen, de waterstand benedenstrooms van stuw De Haandrik enkele centimeters lager is dan wanneer de afvoeren van de zijtakken wel worden meegenomen. De Regge blijkt de grootste invloed te hebben. Omdat de zijtakken een niet verwaarloosbare invloed hebben, zijn ze wel meegenomen in de berekeningen van de kritische afvoer. Maar vanwege het ontbreken van betrouwbare afvoerreeksen van deze zijtakken, is voor de berekeningen voor elk van de zijtakken de maatgevende afvoer ingevoerd, zoals deze destijds is bepaald door HKV. 3.5.3 Kritische afvoer op basis van karakteristieke afvoergolf Omdat de waterstand direct benedenstrooms van stuw De Haandrik wordt bepaald door zowel de afvoergolf op de Vecht als de afvoergolf op het Afwateringskanaal, kunnen verschillende combinaties van piekafvoeren op de Vecht en het Afwateringskanaal tot dezelfde kritische waterstand leiden. Het is dus niet mogelijk om één afvoerwaarde op de Vecht aan te duiden als de kritische afvoerwaarde (waarbij de kritische waterstand optreedt). Uit de analyse van de vorm van de golven blijkt dat de vorm van de afvoergolf die in maart 1992 op de Vecht optrad, een veel voorkomende vorm is. Ook de vorm van de afvoergolf die in maart 1992 op het Afwateringskanaal optrad, blijkt een veel voorkomende vorm. De piek op het Afwateringskanaal trad bovendien een dag eerder op dan de piekafvoer op de Vecht, wat karakteristiek is voor het Vechtsysteem [Kruidhof, 2003]. De hoogwatergolf uit 1992 kan daarom als een kenmerkende hoogwatergolf voor het Vechtsysteem worden beschouwd. Voor het bepalen van de combinaties van afvoeren die de kritische waterstand op de Vecht veroorzaken is de hoogwatergolf uit 1992 als uitgangspunt genomen en opgeschaald. Zowel de hoogwatergolf op de Vecht als de hoogwatergolf op het Afwateringskanaal is opgeschaald. Op basis van figuur 3-7 is bepaald tot welke combinaties van piekafvoeren de afvoergolven op de Vecht en het Afwateringskanaal worden opgeschaald. Het opschalen is gebeurd door op ieder tijdstip de afvoer te vermenigvuldigen met de verhouding tussen de piekafvoer tot waar opgeschaald wordt en de piekafvoer van de betreffende afvoergolf [Parmet et al., 2001]. De opgeschaalde afvoergolf op het Afwateringskanaal is in het model ingevoerd als de bovenstroomse randvoorwaarde op het Afwateringskanaal (i.e. de Drenthse Stuw) en de opgeschaalde afvoergolf op de Vecht als de bovenstroomse randvoorwaarde op de Vecht (i.e. de stuw bij Emlichheim). Nadat de opgeschaalde afvoergolven in het model zijn ingevoerd, is het model gerund (in paragraaf 3.5.2 is al opgemerkt dat de invloed van de zijaanvoeren constant is en dus voor elke berekening hetzelfde). In tabel 3-3 en 3-4 zijn de modelresultaten weergegeven. Hoewel de waterstand op het Afwateringskanaal niet maatgevend is voor de inzet van de retentiegebieden, is deze in tabel 3-3 wel voor de volledigheid weergegeven. In deze tabel zijn de waterstanden weergegeven op het Afwateringskanaal, ter hoogte van het inlaatwerk van het retentiegebied Noord Meene. De gemiddelde kruinhoogte langs het Afwateringskanaal bedraagt 10,95 m +NAP, de maatgevende hoogwaterstand op het Afwateringskanaal bedraagt dus, uitgaande van een waakhoogte van 50 cm, 10,45 m +NAP [persoonlijke bron: dhr. Warmelink]. In tabel 3-4 zijn de waterstanden op de Vecht benedenstrooms van stuw De Haandrik weergegeven. De piekafvoeren waartoe de afvoergolf op de Vecht uit 1992 is opgeschaald, staan horizontaal weergegeven en de piekafvoeren waartoe de afvoergolf op het Afwateringskanaal uit 1992 is opgeschaald, staan verticaal weergegeven. De grijze cellen geven aan dat deze combinatie op basis van figuur 3-7 niet is doorgerekend (de combinatie valt dan buiten de marge). De rode getallen geven weer dat de kritische waterstand is bereikt of overschreden.

26


Afvoer Emlichheim [m3/s] Waterstand

Afwateringskanaal 270 280 290 300 310 320 330

130 10,34 10,37 10,40

135 10,38 10,41 10,44 10,47

140 10,42 10,45 10,48 10,51 10,55

145 10,47 10,50 10,53 10,56 10,60 10,64

150 10,51 10,54 10,57 10,60 10,64 10,68 10,63

155 10,55 10,58 10,61 10,64 10,68 10,72 10,67

160 10,59 10,62 10,65 10,68 10,72 10,76 10,71

165 10,63 10,66 10,69 10,72 10,75 10,79 10,75

170 10,67 10,70 10,73 10,76 10,79 10,83 10,79

175 10,71 10,74 10,77 10,80 10,83 10,87 10,83

180 10,75 10,78 10,81 10,84 10,87 10,91 10,90

185 10,81 10,83 10,86 10,89 10,92 10,96 10,94

190 10,84 10,87 10,90 10,93 10,96 11,00 10,96

195 10,87 10,91 10,94 10,97 11,00 11,04 11,00

200 10,95 10,98 11,01 11,04 11,08 11,04

205 11,02 11,05 11,08 11,12 11,08

210 11,08 11,11 11,15 11,11

215 11,15 11,19 11,23

Afv

oer

Dre

nth

se S

tuw

[m

3/

s]

220 11,23 11,27

Tabel 3-3: Waterstand Afwateringskanaal, ter hoogte van inlaatwerk Noord Meene

Afvoer Emlichheim [m3/s] Waterstand Vecht

270 280 290 300 310 320 330

130 10,44 10,49 10,54

135 10,45 10,50 10,55 10,60

140 10,46 10,51 10,56 10,61 10,65

145 10,47 10,52 10,57 10,62 10,66 10,70

150 10,48 10,53 10,58 10,63 10,67 10,71 10,75

155 10,49 10,54 10,59 10,64 10,68 10,72 10,76

160 10,51 10,56 10,61 10,66 10,70 10,74 10,78

165 10,52 10,57 10,62 10,67 10,71 10,75 10,80

170 10,53 10,58 10,63 10,68 10,72 10,77 10,81

175 10,54 10,59 10,64 10,69 10,73 10,78 10,82

180 10,55 10,60 10,65 10,70 10,75 10,80 10,84

185 10,57 10,62 10,67 10,71 10,76 10,81 10,85

190 10,58 10,63 10,68 10,72 10,77 10,82 10,86

195 10,59 10,64 10,69 10,73 10,78 10,83 10,87

200 10,66 10,71 10,75 10,80 10,85 10,89

205 10,72 10,76 10,81 10,86 10,90

210 10,78 10,82 10,87 10,91

215 10,84 10,88 10,92

Afv

oer

Dre

nth

se S

tuw

[m

3/

s]

220 10,89 10,93

Tabel 3-4: Waterstand Vecht, benedenstrooms van stuw De Haandrik

De kritische waterstand op het Afwateringskanaal wordt al bij lagere debieten bereikt dan de kritische waterstand op de Vecht. De waterstand op het Afwateringskanaal blijkt in het geval van

27


een aantal combinaties zelfs hoger te zijn dan de waterstand op de Vecht. Navraag bij het waterschap levert echter op dat het niet erg waarschijnlijk is dat de waterstand op het Afwateringskanaal hoger is dan de waterstand op de Vecht, omdat de piekafvoer op het Afwateringskanaal vaak eerder optreedt dan op de Vecht en daardoor zonder problemen kan worden afgevoerd [persoonlijke bron: dhr. Kronenberg en dhr. Filius]. De veronderstelling dat er een lineair verband bestaat tussen de piekafvoer op de Vecht en het Afwateringskanaal is daarom onzeker. Bij een afvoer van 270 m3/s of minder bij Emlichheim blijkt de kritische waterstand niet op te treden. De kritische waterstand treedt in deze situatie bij de volgende combinaties op:

- Bij een afvoer op de Vecht van 280 m3/s en op het Afwateringskanaal van 185 m3/s; - Bij een afvoer op de Vecht van 290 m3/s en op het Afwateringskanaal van 165 m3/s; - Bij een afvoer op de Vecht van 300 m3/s en op het Afwateringskanaal van 145 m3/s; - Bij een afvoer op de Vecht van 310 m3/s of meer (ongeacht de afvoer op het

Afwateringskanaal). De tabellen 3-3 en 3-4 kunnen slechts indicatief worden gebruikt voor de waterstand op de Vecht. De waterstanden benedenstrooms van De Haandrik en op het Afwateringskanaal worden namelijk in grote mate beïnvloed door opstuwingseffecten als gevolg van respectievelijk de afvoergolf op het Afwateringskanaal en de afvoergolf op de Vecht. Naarmate de duur van deze afvoergolven langer is, is het opstuwende effect groter, waardoor de waterstanden hoger zullen zijn. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk dat er in een hoogwatersituatie waarbij de golf op het Afwateringskanaal langer duurt dan in het geval van de opgeschaalde golf uit 1992, de kritische waterstand op de Vecht (benedenstrooms van stuw De Haandrik) onder invloed van opstuwing bij een lager debiet wordt bereikt dan in tabel 3-4 het geval is. 3.6 Bereik van debieten waarbinnen polders effect hebben Omdat de polders een beperkte capaciteit hebben, kan maar een beperkte hoeveelheid water worden ingelaten. Vanwege deze beperkte capaciteit is het afvoervolume van de afvoergolven bepalend voor het effect van de retentiegebieden. In deze paragraaf wordt onderzocht binnen welk bereik van debieten de polders effectief zijn en voor welke combinatie van debieten de polders geen effect meer hebben, omdat ze te klein zijn. Voor het bepalen van het bereik van debieten waarbinnen de polders effect hebben, zal opnieuw worden gerekend met de opgeschaalde afvoergolf uit 1992. Voor alle combinaties van afvoeren is grofweg de optimale inzet bepaald (de laagst mogelijke maximale waterstand op de Vecht benedenstrooms van stuw De Haandrik, als gevolg van de inzet van de retentiegebieden). In tabel 3-5 is weergegeven voor welke combinaties van debieten de polders wel en geen zin meer hebben. In deze tabel staan opnieuw horizontaal de afvoeren tot waar de afvoergolf uit 1992 op de Vecht is opgeschaald en verticaal de afvoeren tot waar de afvoergolf uit 1992 op het Afwateringskanaal is opgeschaald. De retentiegebieden hebben als doel het voorkomen van een overstroming als gevolg van een te hoge waterstand op de Vecht. De polders zullen daarom pas worden ingezet, wanneer de kritische waterstand op de Vecht dreigt te worden overschreden. Daarom is in de tabel alleen maar weergegeven of de kritische waterstand op de Vecht wel of niet wordt overschreden, het effect van de retentiegebieden op de waterstand op het Afwateringskanaal is buiten beschouwing gelaten.

28


Waterstand Vecht Afvoer Emlichheim [m3/s]

280 290 300 310 320 330

130 10,49 10,54

135 10,50 10,55 10,60

140 10,51 10,56 <10,61 <10,61

145 10,52 10,57 <10,61 <10,61 <10,61

150 10,53 10,58 <10,61 <10,61 <10,61 >10,61

155 10,54 10,59 <10,61 <10,61 <10,61 >10,61 160 10,56 <10,61 <10,61 <10,61 <10,61 >10,61 165 10,57 <10,61 <10,61 <10,61 <10,61 >10,61 170 10,58 <10,61 <10,61 <10,61 <10,61 >10,61 175 10,59 <10,61 <10,61 <10,61 <10,61 >10,61 180 10,60 <10,61 <10,61 <10,61 >10,61 >10,61 185 <10,61 <10,61 <10,61 <10,61 >10,61 >10,61 190 <10,61 <10,61 <10,61 <10,61 >10,61 >10,61 195 <10,61 <10,61 <10,61 <10,61 >10,61 >10,61 200 <10,61 <10,61 <10,61 >10,61 >10,61 >10,61 205 <10,61 <10,61 >10,61 >10,61 >10,61 210 <10,61 >10,61 >10,61 >10,61 215 >10,61 >10,61 >10,61

Afv

oer

Dre

nth

se S

tuw

[m

3/

s]

220 >10,61 >10,61

Tabel 3-5: Bereik debieten waarbinnen polders effect hebben

(waterstand Vecht, benedenstrooms stuw De Haandrik [m +NAP])

Wanneer de kritische waterstand is bereikt, zijn de retentiegebieden ingezet. Omdat slechts grofweg de optimale inzet is bepaald, kan na de inzet van de polders geen exacte waterstand worden weergegeven. Er is slechts weergegeven of de kritische waterstand wel of niet wordt overschreden na het inzetten van de polders. Als de kritische waterstand na het inzetten van de polder niet wordt overschreden, is dit weergegeven door middel van een groene cel met het opschrift “< 10,61 m +NAP”. Wordt de kritische waterstand, ondanks de inzet van de polders, wel overschreden, dan wordt dit weergegeven door een oranje cel met het opschrift “> 10,61 m +NAP”. De niet gekleurde cellen geven de combinaties van debieten weer die de kritische waterstand niet bereiken. Hiervoor worden de retentiegebieden dus niet ingezet. Ook voor deze tabel geldt dat de waarden slechts een indicatie kunnen geven. Uiteindelijk wordt de effectiviteit van de inzet van een retentiegebied bepaald door het afvoervolume van de golf. De effectiviteit van de retentiegebieden neemt af, wanneer het afvoervolume van een hoogwatergolf toeneemt. 3.7 Selectie historische hoogwatergolven Omdat de retentiegebieden moeten voorkomen dat de kritische waterstand op de Vecht wordt overschreden, is de afvoergolf bij Emlichheim de belangrijkste input van het model. De hoogwatergolf op de Vecht is daarom telkens als uitgangspunt genomen voor de keuze van de historische hoogwatergolven. 3.7.1 Karakteristieken geselecteerde hoogwatergolven De hoogwatergolven op de Vecht verschillen het meest in de duur van het hoogwater en de afvoerpiek. Uit paragraaf 3.2.2 is gebleken dat er een verband bestaat tussen het aantal dagen dat een afvoer van 100 m3/s wordt overschreden en de waarde van de piekafvoer. Naarmate de golf

29


langduriger een afvoer van 100 m3/s overschrijdt, is de kans groter dat een hogere piekafvoer optreedt. Op basis van het aantal dagen dat een afvoer van 100 m3/s wordt overschreden, zijn zes historische hoogwatergolven op de Vecht geselecteerd. Zodoende zijn zes golven geselecteerd, die verschillen qua vorm en piekafvoer. Met uitzondering van de 5-daagse hoogwatergolf treedt bij de golven met een langduriger hoogwater een hogere piekafvoer op. Voor de bovenstroomse randvoorwaarde op het Afwateringskanaal zijn de hoogwatergolven op het Afwateringskanaal geselecteerd die gedurende dezelfde periode plaatsvonden. In tabel 3-6 staan de geselecteerde historische golven weergegeven die zijn gebruikt om op te schalen.

Vecht Afwateringskanaal

Jaartal Duur

hoogwatergolf Piekafvoer

[m3/s]

Afvoervolume

hoogwater

[miljoen m3]

Duur

hoogwatergolf

Piekafvoer

[m3/s]

Afvoervolume

hoogwater

[miljoen m3]

1993 2 dagen 105 0,6 1 dagen 61 0,1

1984 3 dagen 112 3 1 dagen 72 5

1993 4 dagen 148 10 2 dagen 94 1

1995 5 dagen 139 11 1 dagen 69 1

1981 7 dagen 187 31 7 dagen 114 21

1998 11 dagen 207 53 5 dagen 97 13

Tabel 3-7: Kenmerken geselecteerd historische golven

Voor de Vecht is berekend hoe groot het volume van de afvoergolf is dat een afvoer van 100 m3/s overschrijdt en voor het Afwateringskanaal is berekend hoe groot het volume van de golf is dat een afvoer van 60 m3/s overschrijdt. De duur van de hoogwatergolf op de Vecht is het aantal dagen dat een afvoer van 100 m3/s wordt overschreden en de duur van de hoogwatergolf op Afwateringskanaal is het aantal dagen dat een afvoer van 60 m3/s wordt overschreden. In het verdere rapport wordt aan de golven gerefereerd op basis van de duur van het hoogwater (2-daagse golf, 3-daagse golf enz.) In bijlage VII zijn de grafieken van de geselecteerde hoogwatergolven op de Vecht en het Afwateringskanaal weergegeven. 3.7.2 Opschalen van de geselecteerde hoogwatergolven Uit tabel 3-5 is gebleken dat in het geval van de opgeschaalde golf uit 1992 de kritische waterstand wordt overschreden als gevolg van een afvoer van 300 m3/s op de Vecht en een afvoer groter dan 145 m3/s op het Afwateringskanaal. Verder blijkt uit tabel 3-6 dat in het geval van de opgeschaalde golf uit 1992 de polders bij een afvoer van 300 m3/s op de Vecht effect hebben, ongeacht de afvoer op het Afwateringskanaal. Daarom zijn de geselecteerde afvoergolven op de Vecht opgeschaald tot een piekafvoer van 300 m3/s. Volgens de formule behorende bij de trendline in figuur 3-7 correspondeert een afvoer van 300 m3/s op de Vecht met een afvoer van 166 m3/s op het Afwateringskanaal. De golven op het Afwateringskanaal zijn daarom opgeschaald tot een piekafvoer van 166 m3/s. De afvoeren waartoe de hoogwatergolven op de Vecht en het Afwateringskanaal zijn opgeschaald, zijn echter veel groter dan de afvoerwaarden die ooit zijn gemeten. De hoogst gemeten afvoer op de Vecht is 210 m3/s en op het Afwateringskanaal 114 m3/s. De relatie die in figuur 3-7 is afgeleid tussen de piekafvoeren op de Vecht en het Afwateringskanaal is dus vooral voor de zeer extreme

30


afvoeren erg onzeker. Het is bijvoorbeeld de vraag of deze relatie lineair verondersteld kan worden. De herhalingstijd zoals deze in het huidig onderzoek is berekend voor een afvoer van 300 m3/s bedraagt 1/210 (zie figuur 3-3). De herhalingstijd van een afvoer van 166 m3/s op het Afwateringskanaal bedraagt ongeveer 1/170 (zie figuur 3-6). De verwachting is echter, dat de polders eens in de 100 jaar zullen moeten worden ingezet. Maar het is niet gezegd dat bij een afvoer van 300 m3/s de kritische waterstand pas wordt bereikt. De verwachting is dat bij deze afvoer de kritische waterstand met een aantal centimeters wordt overschreden. Tabel 3-4 laat zien dat de kritische waterstand ook bij een afvoer van 280 m3/s en 290 m3/s kan worden bereikt. Deze afvoeren hebben herhalingstijden van respectievelijk 1/120 en 1/160. Hetzelfde geldt voor de herhalingstijden die berekend zijn voor het Afwateringskanaal. In tabel 3-3 is te lezen dat de kritische afvoer al bij een afvoer op het Afwateringskanaal van 140 m3/s kan worden bereikt, of pas bij een afvoer van 185 m3/s op het Afwateringskanaal. Deze afvoeren hebben bij benadering een herhalingstijd van respectievelijk 1/57 en 1/400. Een klein verschil tussen de afvoeren kan dus een groot verschil in de herhalingstijden betekenen. De waterstand benedenstrooms van stuw De Haandrik die wordt veroorzaakt door een afvoer op de Vecht met een herhalingstijd van 1/100 (272 m3/s) in combinatie met een afvoer op het Afwateringskanaal met een herhalingstijd van 1/100 (154 m3/s), bedraagt ongeveer 10,51 m +NAP. Deze waterstand benadert nog lang niet de kritische waterstand zoals deze door het waterschap wordt aangehouden (10,61 m +NAP op de Vecht, benedenstrooms van stuw de Haandrik). Een reden hiervoor kan zijn dat in het model voor elke berekening steeds dezelfde afvoeren zijn ingevoerd voor de zijtakken benedenstrooms van het punt waar het Afwateringskanaal uitmondt in de Vecht (paragraaf 3.5.2). Verwacht mag worden dat deze afvoeren zullen toenemen, naarmate de afvoer op de Vecht toeneemt. Bij grotere afvoeren van de zijstromen zal ook de waterstand op de Vecht, benedenstrooms van stuw De Haandrik, als gevolg van opstuwing hoger zijn. In dat geval zal de kritische afvoer al bij een lagere afvoer op de Vecht en het Afwateringskanaal worden bereikt. Met als gevolg dat de herhalingstijd van deze afvoer lager zal zijn (een lagere afvoer kan immers eerder worden verwacht). Bovendien laten de figuren 3-6 en 3-3 zien dat de fit van de Gumbelverdeling te wensen overlaat. Er zit daarom ook een onnauwkeurigheid in de herhalingstijden.

31

4 Optimaliseringsresultaten 4.1 Inleiding Hoewel de afvoergolven op het Afwateringskanaal en de Vecht tot dezelfde piekafvoeren zijn opgeschaald (respectievelijk 166 m3/s en 300 m3/s), bestaan bij de meeste golven (op zowel de Vecht als het Afwateringskanaal) grote verschillen tussen de waterstandontwikkeling en de afvoergolf. De verschillen worden veroorzaakt door opstuwingseffecten. Omdat de wisselwerking tussen het afvoerverloop en de waterstandontwikkeling invloed heeft op de wijze waarop de retentiegebieden moeten worden ingezet, worden eerst de effecten van opstuwing op zowel de Vecht als het Afwateringskanaal toegelicht. Vervolgens wordt het effect van verschillende inlaatstrategieën weergegeven. Tot slot wordt voor een aantal golven de optimaliseringsresultaten besproken en wordt aangegeven hoe deze resultaten moeten worden geïnterpreteerd met het oog op de onzekerheden. 4.2 Effecten opstuwing op Afwateringskanaal en Vecht De opgeschaalde golven zijn als bovenstroomse randvoorwaarden ingevoerd in het model. De piekafvoer op het Afwateringskanaal treedt in de praktijk vaak één etmaal eerder op dan de piekafvoer op de Vecht [Kruidhof, 2003]. Alle golven zijn daarom zodanig in het model ingevoerd, dat de piekafvoer op het Afwateringskanaal een dag eerder optreedt dan de piekafvoer op de Vecht. Vervolgens is het model gerund zonder de inzet van de retentiegebieden. 4.2.1 Effecten opstuwing op het Afwateringskanaal De hoogste maximale waterstand die optreedt op het Afwateringskanaal ter hoogte van het inlaatwerk van de polder Noord Meene bedraagt 10,83 m +NAP (7-daagse golf) en de laagste maximale waterstand op dit punt bedraagt 10,54 m +NAP (2-daagse golf). Het verschil bedraagt maar liefst 19 cm en wordt veroorzaakt door opstuwing als gevolg van de afvoergolf op de Vecht. Om de effecten van opstuwing op het Afwateringskanaal te illustreren, zijn in figuur 4-1 de waterstandontwikkeling en het afvoerverloop van de 2-daagse golf weergegeven en in figuur 4-2 de waterstandontwikkeling en het afvoerverloop van de 7-daagse golf. Op de x-as is het aantal uren ten opzichte van de maximale waterstand (uitgaande van de originele situatie) weergegeven (deze treedt op t=0 op). Op de linker y-as staat het debiet uitgezet en op de rechter y-as de waterstand.

32

Inzet Noord en Zuid Meene Optimaliseringsresultaten

2-Daagse golf Afwateringskanaal

60

80

100

120

140

160

180

-50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35

Uren t.o.v. hmax Afwateringskanaal

Deb

iet [

m3/

s]

9,509,609,709,809,9010,0010,1010,2010,3010,4010,5010,6010,70

Wat

erst

and

[m +

NA

P]

Debiet

Waterstand

Figuur 4-1: Waterstandontwikkeling en afvoerverloop 2-daagse golf

(Afwateringskanaal, ter hoogte van inlaatwerk Noord Meene)


140

145

150

155

160

165

170

-50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35


Deb

iet [

m3/

s]

10,20

10,30

10,40

10,50

10,60

10,70

10,80

10,90

Wat

erst

and

[m +

NA

P]

Debiet

Waterstand



Als gevolg van opstuwing is de maximale waterstand ter hoogte van het inlaatwerk van de polder Noord Meene bij de 7-daagse golf veel hoger dan bij de 2-daagse golf. Bij de 2-daagse golf treedt de maximale waterstand op het Afwateringskanaal ter hoogte van het inlaatwerk van de polder Noord Meene ongeveer gelijktijdig op met de afvoerpiek. De vorm van de waterstandontwikkeling komt bij de 2-daagse golf vrij goed overeen met de vorm van het afvoerverloop. Bij de 7-daagse golf lijken de waterstandontwikkeling en het afvoerverloop echter helemaal niet op elkaar. De waterstand (op het Afwateringskanaal ter hoogte van het inlaatwerk Noord Meene) is nog vrij hoog, terwijl de afvoer alweer daalt. Bij de meeste golven is de opstuwing op het Afwateringskanaal goed te zien aan het feit dat de waterstandontwikkeling geenszins op het afvoerverloop lijkt. Als gevolg van de afvoergolf op de Vecht blijft de waterstand op het Afwateringskanaal nog vrij hoog, terwijl de afvoer al weer is gedaald (zie voor het afvoerverloop en de waterstandontwikkeling van de overige golven op het Afwateringskanaal bijlage VIII).

33


2.2.2 Effecten opstuwing op de Vecht Ook de waterstand op de Vecht is onderhevig aan opstuwing als gevolg van de afvoergolf op het Afwateringskanaal. De hoogste maximale waterstand die optreedt op de Vecht (benedenstrooms van stuw De Haandrik), bedraagt 10,70 m +NAP (7-daagse golf) en de laagste maximale waterstand bedraagt op dit punt 10,57 m +NAP (2-daagse golf). Dit is een verschil van 13 cm. Om de effecten van opstuwing op de Vecht te illustreren, zijn in figuur 4-3 de waterstandontwikkeling en het afvoerverloop van de 2-daagse en in figuur 4-4 van de 7-daagse golf weergegeven. Wederom is op de x-as het aantal uren ten opzichte van de maximale waterstand (uitgaande van de originele situatie) weergegeven. Deze treedt op t=0 op. Op de linker y-as het debiet uitgezet en op de rechter y-as de waterstand.

2-Daagse golf Vecht

200210220230240250260270280290300310

-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Uren t.o.v. hmax Vecht

Deb

iet [

m3/

s]

10

10,1

10,2

10,3

10,4

10,5

10,6

Wat

erst

and

[ m +

NA

P]

Debiet

Waterstand


(benedenstrooms van stuw De Haandrik)

7-Daagse golf Vecht

230

240

250

260

270

280

290

300

-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45


Deb

iet [

m3/

s]

10,2

10,3

10,4

10,5

10,6

10,7

10,8

Wat

erst

and

[m +

NA

P]

Debiet

Waterstand


(benedenstrooms van stuw De Haandrik)

34


Als gevolg van opstuwing, is de maximale waterstand bij de 7-daagse golf veel hoger dan bij de 2-daagse golf. De kritische waterstand op de Vecht (10,61 m +NAP op de Vecht, benedenstrooms van stuw De Haandrik) wordt bij de 2-daagse golf niet eens overschreden. Bij een aantal golven is de opstuwing op de Vecht als gevolg van de afvoergolf op het Afwateringskanaal dusdanig, dat de waterstandontwikkeling geenszins op het afvoerverloop lijkt. Bij de meeste golven is de waterstand al vrij hoog, terwijl het debiet nog laag is (zie voor de waterstandontwikkeling en het afvoerverloop van de overige golven op de Vecht bijlage IX). 4.2.3 Conclusie effecten opstuwing De waterstandontwikkeling op de Vecht en het Afwateringskanaal wordt in grote mate door opstuwing als gevolg van afvoergolven op respectievelijk het Afwateringskanaal en de Vecht beïnvloed. De afvoergolven zijn zodanig in het model ingevoerd, dat de piekafvoer op het Afwateringskanaal een dag eerder optreedt dan de piekafvoer op de Vecht. Hierdoor is de waterstand op het Afwateringskanaal na het bereiken van de maximale waterstand bij de meeste golven nog vrij hoog, terwijl de afvoer alweer is gedaald. Het opstuwingseffect is bij de Vecht juist tegenovergesteld: de waterstand is al vrij hoog, terwijl het debiet nog laag is. Er blijkt geen eenduidige Q-h relatie te bestaan. Bij het inzetten van de retentiegebieden is daarom de waterstand maatgevend en niet de afvoer (de golven in dit onderzoek zijn immers tot dezelfde afvoer opgeschaald, en bij de 2-daagse golf wordt de kritische waterstand niet overschreden). De afvoer blijft wel bepalend voor de effectiviteit van de retentiegebieden. Uit modelresultaten is verder gebleken dat bij alle golven de maximale waterstand op het Afwateringskanaal hoger is dan op de Vecht. Het verschil tussen de maximale waterstand op het Afwateringskanaal en op de Vecht varieert van 12 cm tot 14 cm. In de praktijk is het echter nog nooit voorgekomen dat de waterstand op het Afwateringskanaal hoger is dan de waterstand op de Vecht. Op basis van ervaringen uit het verleden verwacht men niet dat dit in de toekomst wel het geval zal zijn. Er wordt vanuit gegaan dat het water dat afkomstig is uit het Afwateringskanaal tijdig zal zijn afgevoerd [persoonlijke bron: dhr. Kronenberg en dhr. Filius]. Wanneer de hoogwatersituatie uit 1998 met behulp van het model wordt doorgerekend, laten de resultaten een maximale waterstand van 9,94 m +NAP op het Afwateringskanaal zien en een maximale waterstand van 10,13 m +NAP op de Vecht. Dit is in overeenstemming met de ervaringen bij het waterschap. Het is dus de vraag of het lineaire verband dat wordt verondersteld tussen de piekafvoeren op de Vecht en het Afwateringskanaal (zie figuur 3-7) wel helemaal juist is. De afvoer op de Vecht is tot een afvoer opgeschaald welke nog nooit is gemeten. Het is dus zeer onzeker welke afvoer op het Afwateringskanaal redelijkerwijs verwacht mag worden bij een afvoer van 300 m3/s op de Vecht. Wel moet worden opgemerkt dat het systeem in zo’n extreme hoogwatersituatie wellicht anders reageert dan in hoogwatersituaties die tot nu toe zijn opgetreden. Hierdoor zou het kunnen dat er sprake is van een dusdanige opstuwing (als gevolg van de afvoergolf op de Vecht), dat de afvoergolf afkomstig uit het Afwateringskanaal niet tijdig kan worden afgevoerd. Het gevolg zou kunnen zijn dat de waterstand op het Afwateringskanaal te maken krijgt met een enorme opstuwing, waardoor de waterstand die op het Afwateringskanaal optreedt, hoger is dan de waterstand op de Vecht. 4.3 Inlaatstrategieën De inzet van de retentiegebieden kan door middel van twee variabelen worden gestuurd: het tijdstip waarop de polders worden ingezet en de tijdsduur tussen het openen van de schuiven. De effecten die deze variabelen hebben op de maximale waterstand die optreedt na inzet van de retentiegebieden worden geïllustreerd aan de hand van de figuren 4-5 en 4-6.

35


In figuur 4-5 is weergegeven wat het effect is van het tijdstip waarop de polder wordt ingezet. De duur tussen het openen van de schuiven is voor elke situatie gelijk (10 uur). De waterstand is die berekend op de Vecht, benedenstrooms van stuw De Haandrik.

10,3

10,35

10,4

10,45

10,5

10,55

10,6

10,65

10,7

-50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30

Uren t.o.v. hmax

Wat

erst

and

[m +

NA

P]

Originele golfVroeg inzettenTijdig inzettenLaat inzetten

Figuur 4-5: Effecten van het tijdstip waarop Zuid Meene wordt ingezet

(Vecht, benedenstrooms van stuw De Haandrik, 11-daagse golf)

Wanneer het retentiegebied vroeg wordt ingezet (in dit geval 36 uur voor hmax), loopt deze vroegtijdig vol en vindt er alsnog een forse waterstandstijging plaats. Wordt de polder laat ingezet (in dit geval 10 uur voor hmax), dan is de maximale waterstand als gevolg van de inzet van de polder gelijk aan de waterstand die optreedt op het moment dat de polder wordt ingezet. De polder heeft wel effect, maar wordt in dit geval niet ten volle benut. De duur tussen het openen van de schuiven blijkt in dit geval niet uit te maken (alle inlaatstrategieën leiden op dit tijdstip tot dezelfde maximale waterstand). De ideale situatie ontstaat wanneer de polder niet te vroeg, maar ook niet te laat wordt ingezet (bij deze golf is dat 28 uur voor hmax). De polder heeft in dit geval het meeste effect en de maximale waterstand die in deze situatie optreedt is veel lager dan in de overige twee situaties. Behalve het tijdstip waarop de polder kan worden ingezet, kan ook de duur tussen het openen van de schuiven worden gevarieerd. Zodoende kan het debiet waarmee het water wordt ingelaten enigszins worden gestuurd. Telkens wanneer een extra schuif wordt geopend, zal het debiet trapsgewijs toenemen. In figuur 4-6 is het effect weergegeven van de snelheid waarmee het water wordt ingelaten. Het tijdstip waarop de polder wordt ingezet is voor elke situatie gelijk (28 uur voor het moment waarop de maximale waterstand optreedt). Met verticale streepjes is aangegeven op welk tijdstip de schuiven zijn geopend. Bij de strategie waarbij de schuiven 5 uur na elkaar worden geopend, worden alle vier de schuiven geopend. Bij de strategie waarbij de schuiven 15 uur na elkaar worden geopend, worden 3 schuiven geopend. Het openen van de vierde schuif is niet meer nodig. Bij de strategie waarbij de tijdsduur tussen het openen van de schuiven 25 uur bedraagt, worden slechts 2 schuiven geopend. Bij deze laatst genoemde strategie is het openen van de derde en vierde schuif niet meer noodzakelijk.

36


10,3

10,35

10,4

10,45

10,5

10,55

10,6

10,65

10,7

-50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30

Uren t.o.v. hmax

Wat

erst

and

[m +

NA

P]

Originele golf5 uur tussen openen schuiven15 uur tussen openen schuiven25 uur tussen openen schuiven

Figuur 4-6: Effecten van de manier waarop het water Zuid Meene wordt ingelaten

(Vecht, benedenstrooms van stuw De Haandrik, 11-daagse golf)

Wanneer de schuiven snel na elkaar worden geopend (5 uur), stroomt de polder snel vol, waardoor alsnog een forse waterstandstijging plaatsvindt. Wanneer de tijdsduur tussen het openen van de schuiven langer is (in dit geval 25 uur), kan de maximale waterstand die optreedt na de inzet van de polder worden veroorzaakt door een te laag inlaatdebiet (dit is afhankelijk van de aanwas van de golf). De ideale situatie ontstaat wanneer de waterstandontwikkeling zo geleidelijk mogelijk verloopt. Bij deze golf is dat in de situatie waarbij de schuiven 15 uur na elkaar worden geopend. Het verschil tussen de inlaatstrategie waarbij de schuiven 15 uur na elkaar worden geopend en de strategie waarbij de schuiven 25 na elkaar worden geopend, is bij deze golf nihil (slechts 1 cm). Het te vroeg inzetten van het retentiegebied of het te snel inlaten van water, kan tot het vroegtijdig vollopen van de polder leiden. Dit scenario moet worden voorkomen, omdat in sommige gevallen de maximale waterstand die optreedt mét inzet van het retentiegebied gelijk is aan de waterstand die op zou treden zonder inzet van het retentiegebied. Het retentiegebied heeft in een dergelijke situatie geen enkel effect. Wanneer een polder laat wordt ingezet, maakt het niet meer uit hoe snel de schuiven na elkaar worden geopend. In een dergelijk geval leidt elke inlaatstrategie tot dezelfde maximale waterstand, i.e. de waterstand bij het openen. Het retentiegebied heeft het meeste effect, wanneer hij niet te vroeg maar ook niet te laat wordt ingezet. Bovendien moet het water niet te snel, maar ook niet te langzaam worden ingelaten. Het is per golf echter zeer verschillend welke strategie tot de laagste maximale waterstand leidt. Bij een smalle piek moet het water bijvoorbeeld sneller worden ingelaten dan bij een brede piek. Omdat het water bij een smalle piek sneller moet worden ingelaten, moet het retentiegebied later worden ingezet (anders is het risico op het vroegtijdig vollopen van de polder te groot). Omdat het volume van de afvoergolf op de Vecht groter is dan de afvoergolf op het Afwateringskanaal (de afvoergolf op de Vecht is opgeschaald tot een piekafvoer van 300 m3/s en de afvoergolf op het Afwateringskanaal tot een piekafvoer van 166 m3/s), moet het water in de polder Zuid Meene minder snel worden ingelaten dan in de polder Noord Meene. Om met het retentiegebied een zo laag mogelijke maximale waterstand te bewerkstelligen, is het dus van belang de juiste combinatie te bepalen tussen het tijdstip waarop hij moet worden ingezet en de tijdsduur tussen het openen van de schuiven.

37


4.4 Resultaten inzet retentiegebieden Om te kunnen bepalen welke strategie tot de laagste maximale waterstand leidt, is een aantal verschillende strategieën doorgerekend. Deze strategieën verschillen onderling in het tijdstip waarop de polders worden ingezet en de tijdsduur tussen het openen van de schuiven. Voor de polder Noord Meene zijn 5 verschillende tijdsduren tussen het openen van de schuiven doorgerekend: 0 uur (de schuiven worden tegelijkertijd geopend), 4 uur, 8 uur, 12 uur en 16 uur. Voor de polder Zuid Meene zijn de volgende tijdsperioden tussen het openen van de schuiven doorgerekend: 5 uur, 10 uur, 15 uur, 20 uur en 25 uur. Het tijdstip waarop de polders Noord en Zuid Meene zijn ingezet, is met 3 uur gevarieerd. De schuif met de laagste drempel is telkens het eerste geopend. Uit modelresultaten is namelijk gebleken dat wanneer een schuif zonder verlaagde drempel als eerste wordt geopend, het water niet snel genoeg wordt ingelaten. Hierdoor kan (afhankelijk van de aanwas van de golf) alsnog een forse waterstandstijging worden veroorzaakt. In dit onderzoek is verondersteld dat de polder Noord Meene optimaal wordt ingezet, wanneer de waterstand op het Afwateringskanaal ter hoogte van het inlaatwerk van de polder Noord Meene zo laag mogelijk is. De polder Zuid Meene is bij het bepalen van de optimale inzet van de polder Noord Meene niet ingezet (het wel of niet inzetten van de polder Zuid Meene heeft bij de golven die in dit onderzoek zijn geanalyseerd vrijwel geen effect op de waterstand op het Afwateringskanaal, omdat de piekafvoer op het Afwateringskanaal eerder optreedt dan op de Vecht). Nadat de optimale inzet voor de polder Noord Meene is bepaald, is de optimale inzet voor de polder Zuid Meene bepaald. Bij het bepalen van de optimale inzet van de polder Zuid Meene, is de polder Noord Meene optimaal ingezet. De polder Zuid Meene wordt optimaal ingezet, wanneer de waterstand op de Vecht (benedenstrooms van stuw De Haandrik), zo laag mogelijk is. Voor vijf golven is de optimale inzet bepaald. De waterstand werd bij de 2-daagse golf niet overschreden, voor deze golf is dan ook geen optimale inzet bepaald. 4.4.1 Inzet Noord Meene Voor 5 golven is de optimale inzet bepaald van het retentiegebied Noord Meene. De daling van de maximale waterstand als gevolg van de inzet van de polder Noord Meene was bij de 5-daagse golf het grootst: 26 cm. Bij de 7-daagse golf was de daling het kleinst, slechts 4 cm. De 5- en de 7-daagse golf zullen daarom in deze paragraaf worden besproken. De resultaten van de overige golven zijn opgenomen in bijlage VIII. De optimaliseringsresultaten voor de 7-daagse golf worden in figuur 4-7 weergegeven. De maximale waterstand zonder inzet van de polder bedraagt 10,83 m +NAP.

38


Inlaatstrategieën 7-daagse golf Noord Meene

10,78

10,79

10,8

10,81

10,82

10,83

10,84

-23 -20 -17 -14 -11 -8 -5Moment van inzet

[uren voor maximale waterstand]

Wat

erst

and

[m +

NA

P]

0 uur

4 uur

8 uur

12 uur

16 uur

Figuur 4-7: Inlaatstrategieën Noord Meene, 7-daagse golf

(Waterstand Afwateringskanaal ter hoogte van inlaatwerk Noord Meene)

De strategieën verschillen in het inlaatdebiet en het moment van inzet. De verschillende lijnen stellen verschillende inlaatdebieten voor. Zo geeft de grafiek van ‘0 uur’ de strategie weer waarbij de schuiven tegelijkertijd worden geopend en de grafiek van ‘16 uur’ de strategie waarbij de schuiven 16 uur na elkaar worden geopend. Naarmate de schuiven sneller na elkaar worden geopend, wordt het water sneller ingelaten. Op de x-as staat aangegeven op welk moment de polder bij een bepaalde strategie wordt ingezet, ten opzichte van het aantal uren tot de maximale waterstand (uitgaande van de originele situatie). Het punt (-20; 10,8) op de lijn ‘16 uur’ geeft aan dat als gevolg van de strategie waarbij de schuiven 16 uur na elkaar worden geopend en waarbij de eerste schuif 20 uur voor de maximale waterstand wordt geopend, de maximale waterstand 10,8 m +NAP bedraagt. Bijna elke strategie leidt tot een daling van de maximale waterstand. Alleen het te vroeg en te laat inzetten van het retentiegebied Noord Meene leidt tot dezelfde waterstand als wanneer de polder niet zou zijn ingezet. De grootste daling van de maximale waterstand is slechts 4 centimeter. De kritische waterstand op het Afwateringskanaal bedraagt 10,45 m +NAP, de inzet van het retentiegebied Noord Meene heeft bij deze golf geen soelaas meer kunnen bieden. In figuur 4-8 is voor 3 strategieën het waterstandverloop weergegeven.

39


Inzet Noord Meene 7-Daagse golf

10,410,45

10,510,55

10,610,6510,7

10,7510,8

10,8510,9

-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30


Wat

erst

and

[m +

NA

P]

Originele golfVroegOptimaalLaat



Bij de eerste strategie (de paarse lijn), wordt de polder te vroeg ingezet. De schuiven zijn in deze situatie tegelijkertijd geopend, de eerste schuif wordt 23 uur voor hmax geopend en de maximale waterstand bedraagt na inzet van de polder 10,83 m +NAP (gelijk aan de maximale waterstand zonder de inzet van de polder). Het inzetten van de polder heeft in dit geval dus geen zin gehad. De tweede strategie (de gele lijn) leidt tot de optimale inzet. De schuiven worden 16 uur na elkaar geopend, de eerste schuif wordt 17 uur voor hmax geopend en de maximale waterstand bedraagt na inzet 10,79 m +NAP. Bij de derde strategie (de lichtblauwe lijn) wordt de polder te laat ingezet. Het maakt bij deze strategie niet uit welke tijdsduur tussen het openen van de schuiven zit, als de polder pas 8 uur voor hmax wordt ingezet, bedraagt de maximale waterstand na inzet van de polders 10,82 m +NAP. In figuur 4-9 zijn de inlaatstrategieën voor de 5-daagse golf weergegeven. De maximale waterstand zonder inzet van het retentiegebied Noord Meene bedraagt 10,80 m +NAP.


10,5210,5410,5610,5810,6

10,6210,6410,6610,6810,7

10,72

-23 -20 -17 -14 -11 -8 -5 -2

Moment van inzet [uren voor maximale waterstand]

Wat

erst

and

[m +

NA

P]

0 uur

4 uur

8 uur

12 uur

16 uur



40


Ook nu leiden alle weergegeven strategieën tot een waterstanddaling. De grootste waterstanddaling bedraagt maar liefst 26 cm. Desondanks wordt bij alle strategieën de kritische waterstand op het Afwateringskanaal (van 10,45 m +NAP) nog overschreden. En in figuur 4-10 het waterstandverloop voor drie verschillende strategieën.

Inzet Noord Meene 5-daagse golf

9,60

9,80

10,00

10,20

10,40

10,60

10,80

11,00

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30


Wat

erst

and

[m +

NA

P]




De paarse lijn stelt de strategie voor waarbij de polder vroeg wordt ingezet. De schuiven zijn in deze situatie tegelijkertijd geopend, de eerste schuif wordt 14 uur voor hmax geopend en de maximale waterstand bedraagt na inzet van de polder 10,68 m +NAP. De tweede strategie (weergegeven door de gele lijn) leidt tot een goed resultaat. De schuiven worden 4 uur na elkaar geopend, de eerste schuif wordt 11 uur voor hmax geopend en de maximale waterstand bedraagt na inzet 10,54 m +NAP. Bij de derde strategie (de lichtblauwe lijn) wordt de polder laat ingezet. Het maakt bij deze strategie niet uit wat de tijdsduur tussen het openen van de schuiven is, als de polder pas 2 uur voor hmax wordt ingezet, zal elke strategie tot dezelfde hmax leiden (namelijk de waterstand die op dat moment optreedt: 10,66 m +NAP). Figuur 4-10 laat een heel ander verloop zien dan figuur 4-8. In 20 uur tijd stijgt de waterstand bij de 5-daagse golf van 9,66 tot 10,77 m +NAP (een stijging van 1 meter en 11 cm), terwijl de waterstand bij de 7-daagse golf in 20 uur tijd van 10,75 m tot 10,85 m +NAP stijgt (een stijging van 10 cm). Het afvoeren het waterstandverloop is bij de 5-daagse golf veel steiler dan bij de 7-daagse golf. Dit veroorzaakt het grote verschil in effectiviteit van de polder Noord Meene. Omdat de afvoergolf van de 5-daagse golf steiler is en korter duurt, is deze makkelijker op te vangen en is de daling van de maximale waterstand groter dan bij de 7-daagse golf. 4.4.2 Inzet Zuid Meene Bij het berekenen van de optimale inzet van de polder Zuid Meene is het retentiegebied Noord Meene optimaal ingezet. Ook voor de polder Zuid Meene zijn 5 afvoergolven doorgerekend. De grootste daling van de maximale waterstand op de Vecht als gevolg van de inzet van de polders Noord en Zuid Meene treedt op bij de 5-daagse golf, namelijk 16 cm. De daling van de maximale waterstand is bij de 7-daagse golf het kleinst: slechts 7 cm. De 5- en de 7-daagse golf zullen daarom worden besproken. De resultaten van de overige golven zijn opgenomen in bijlage IX.

41


In figuur 4-11 zijn de resultaten van de verschillende inlaatstrategieën weergegeven voor de 7-daagse golf. De maximale waterstand zonder de inzet van de retentiegebieden bedraagt 10,70 m +NAP.

Inlaatstrategieën 7-daagse golfZuid Meene

10,6210,6310,6410,6510,66

10,6710,6810,6910,7

10,71

-22 -19 -16 -13 -10 -7 -4 -1 2 5

Moment van inzetten [uren voor maximale waterstand]

Wat

erst

and

[m +

NA

P]

5 uur

10 uur

15 uur

20 uur

25 uur

Figuur 4-11: Inlaatstrategieën Zuid Meene in combinatie met inzet Noord Meene

(7-daagse golf, waterstand Vecht, benedenstrooms stuw De Haandrik)

Hoewel alle inlaatstrategieën een waterstanddaling tot gevolg hebben, wordt de kritische waterstand op de Vecht (10,61 m +NAP, benedenstrooms van stuw De Haandrik) bij alle strategieën overschreden. De grootste waterstanddaling bedraagt slechts 7 cm. In figuur 4-12 zijn voor drie inlaatstrategieën het waterstandverloop weergegeven.

Inzet Zuid Meene 7-daagse golf

10,310,3510,4

10,4510,5

10,5510,6

10,6510,7

10,7510,8

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60


Wat

erst

and

[m +

NA

P]




In figuur 4-12 is het effect van de polder Noord Meene duidelijk te zien. Vanaf t=-19 is de waterstand als gevolg van de inzet van de polder Noord Meene een paar centimeter gedaald. Dit is goed te zien bij de gele en de lichtblauwe lijn (optimale en late inzet), waarbij de polder Zuid Meene later wordt ingezet dan t=19. De paarse lijn geeft een strategie weer waarbij de polder

42


vroeg is ingezet (22 uur voor hmax) en waarbij de schuiven 5 uur na elkaar worden geopend. Resultaat is het vroegtijdig vollopen van de polder, waardoor de waterstand op de Vecht alsnog fors stijgt (de waterstand bedraagt na inzet van het retentiegebied 10,70 m +NAP, deze strategie heeft dus geen zin). De lichtblauwe lijn geeft een strategie weer waarbij de polder laat wordt ingezet (1 uur voor hmax). De maximale waterstand die optreedt is 10,64 m +NAP (ongeacht hoe snel de schuiven na elkaar worden geopend). De gele lijn leidt tot het beste resultaat (de maximale waterstand dit optreedt is 10,63 m +NAP), de polder wordt 7 uur voor hmax ingezet en de tijdsduur tussen het openen van de schuiven bedraagt 25 uur. In figuur 4-13 zijn de verschillende inlaatstrategieën weergegeven voor de 5-daagse golf. De maximale waterstand zonder inzet van de retentiegebieden bedraagt 10,66 m +NAP.

Inlaatstrategieën 5-daagse golf Zuid Meene

10,4910,5

10,5110,5210,5310,5410,5510,5610,5710,58

-22 -19 -16 -13 -10 -7 -4 -1


Wat

erst

and

[m +

NA

P]

5 uur

10 uur

15 uur

20 uur

25 uur



Alle weergegeven inlaatstrategieën leiden tot een waterstanddaling van hmax tot onder de kritische waterstand. De grootste waterstanddaling bedraagt 16 cm. In figuur 4-14 zijn voor 3 inlaatstrategieën het waterstandverloop weergegeven.

43


Inzet Zuid Meene5-daagse golf

10,1

10,2

10,3

10,4

10,5

10,6

10,7

-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35


Wat

erst

and

[m +

NA

P]




De paarse lijn stelt wederom de strategie voor waarbij de polder vroeg wordt ingezet (in dit geval 20 uur voor de maximale waterstand). Als gevolg van deze strategie bedraagt hmax 10,57 m +NAP. De gele lijn geeft de inlaatstrategie weer waarbij het beste resultaat wordt geboekt (de eerste schuif wordt 8 uur voor de maximale waterstand geopend en de andere schuiven worden 15 uur na elkaar geopend), hmax bedraagt 10,50 m +NAP. De blauwe lijn laat zien wat er gebeurt als de polder laat (4 uur voor hmax) wordt ingezet. Alle strategieën leiden in dit geval tot hetzelfde resultaat: een waterstand van 10,56 m +NAP. Zuid Meene is veel effectiever bij de 5-daagse golf dan bij de 7-daagse golf. Evenals in het geval van Noord Meene geldt ook nu dat zowel de waterstandontwikkeling als het afvoerverloop bij de 5-daagse golf veel steiler verloopt dan bij de 7-daagse golf. Dit verklaart het verschil in de effectiviteit van het retentiegebied Zuid Meene. De 5-daagse golf is steiler en de afvoergolf duurt minder lang, het afvoervolume is daarom kleiner en kan makkelijker worden opgevangen. Daarom is de daling van de maximale waterstand bij de 5-daagse golf groter dan bij de 7-daagse golf. 4.5 Conclusie optimaliseringsresultaten Het snel inlaten van water (door de schuiven snel achter elkaar te openen) leidt bij het retentiegebied Noord Meene tot betere resultaten dan bij Zuid Meene. Ook is de waterstanddaling op het Afwateringskanaal als gevolg van de inzet van Noord Meene groter dan de waterstanddaling op de Vecht die wordt bewerkstelligd door de inzet van Zuid Meene. Dit wordt verklaard doordat het volume van de afvoergolf op het Afwateringskanaal kleiner is dan het volume van de afvoergolf op de Vecht (de afvoergolf op het Afwateringskanaal is opgeschaald tot een piekafvoer van 166 m3/s en op de Vecht tot een piekafvoer van 300 m3/s). Uit modelresultaten van dit onderzoek is gebleken dat wanneer het retentiegebied Zuid Meene optimaal wordt ingezet, dit geen effect heeft op de waterstand op het Afwateringskanaal. Het optimaal inzetten van het retentiegebied Noord Meene bleek echter wel effect te hebben op de waterstand op de Vecht (deze werd met enkele centimeters verlaagd als gevolg van de inzet van Noord Meene). Dit kan als volgt worden verklaard: in dit onderzoek zijn de randvoorwaarden zo in het model ingevoerd dat de piekafvoer op het Afwateringskanaal een dag eerder optreedt dan de piekafvoer op de Vecht. Omdat beide polders optimaal zijn ingezet, is de polder Zuid Meene telkens later ingezet dan de polder Noord Meene. Op het moment dat de polder Zuid Meene is ingezet, is de afvoergolf op het Afwateringskanaal al afgevoerd.

44


Hoewel de waterstand op het Afwateringskanaal niet maatgevend is voor de inzet van de retentiegebieden, is wel het effect van de inzet van de polder Noord Meene op de waterstand op het Afwateringskanaal bepaald. Uit de modelresultaten is gebleken dat kritische waterstand op het Afwateringskanaal (10,45 m +NAP) ondanks de inzet van de polder Noord Meene, bij alle golven wordt overschreden. De inzet van de polder Zuid Meene kan de opstuwingseffecten echter verminderen, waardoor in sommige gevallen de kritische waterstand op het Afwateringskanaal niet wordt overschreden. Van de zes golven die zijn doorgerekend, bleek de kritische waterstand op de Vecht (benedenstrooms van stuw De Haandrik) alleen bij de 2-daagse golf niet te worden overschreden. Voor de overige vijf is getracht de optimale inzet te bepalen. Bij vier golven bleek de inzet van de retentiegebieden Noord en Zuid Meene te leiden tot een daling van de maximale waterstand tot onder de kritische waterstand op de Vecht (benedenstrooms van stuw De Haandrik). Er zijn bij deze golven meerdere strategieën te onderscheiden die tot een daling van de maximale waterstand tot onder de kritische waterstand leiden. Bij slechts één golf, de 7-daagse golf, blijken de retentiegebieden geen soelaas meer te bieden en wordt de maximale waterstand voor alle strategieën overschreden. Als gevolg van opstuwingseffecten verschillen de waterstandontwikkeling en het afvoerverloop per golf van elkaar. Hierdoor zijn de inlaatstrategieën die een daling van de maximale waterstand tot onder de kritische waterstand bewerkstelligen, per golf zeer verschillend. Een inlaatstrategie die bij de ene golf de maximale waterstand tot onder de kritische waterstand doet dalen, kan bij een andere golf juist weinig tot geen effect hebben. Bij de meeste onderzochte golven is er wel een inlaatstrategie aan te wijzen die tot de laagste maximale waterstand leidt. Maar er bestaan vaak meerdere inlaatstrategieën die ofwel tot dezelfde laagste maximale waterstand leiden (zie bijvoorbeeld figuur 4-11) of die een maximale waterstand bewerkstelligen welke slechts enkele centimeters is verwijderd van de laagste maximale waterstand (zie bijvoorbeeld figuur 4-9). Voor het bepalen van de optimale inzet moet rekening gehouden worden met de onzekerheden van het model. Voorbeelden daarvan zijn onzekerheden in de hydraulische ruwheid, de bodemhoogte van het zomerbed en de uiterwaarden en het bodemverhang. Bovendien is het model 1-dimensionaal, terwijl bij de instroom van het water in de retentiegebieden ruimtelijke (ofwel 2-dimensionale) effecten een grote rol spelen. Al deze onzekerheden leiden ertoe dat de waterstand niet tot op de centimeter nauwkeurig kan worden berekend. In de modelresultaten zal daarom altijd een onzekerheid van een aantal centimeters zitten. Omdat de verschillende inlaatstrategieën slechts een aantal centimeters van elkaar verschillen, is het niet realistische een optimum te bepalen. De onzekerheid is daarvoor te groot. Omdat het in theorie al niet mogelijk is de optimale inzet te bepalen, zal het in de praktijk niet haalbaar zijn de retentiegebieden Noord en Zuid Meene optimaal in te zetten. Daarom wordt in hoofdstuk 5 een praktische richtlijn beschreven voor de manier waarop de polders Noord en Zuid Meene het beste kunnen worden ingezet worden ingezet tijdens extreme hoogwatersituaties.

45

5 Inzet Noord en Zuid Meene in praktijk 5.1 Praktijksituatie hoogwater Vecht Na de hoogwaters in 1993, 1995 en 1998 heeft de overheid het opstellen van een hoogwaterbestrijdingsplan verplicht gesteld. Daarom heeft het waterschap Velt en Vecht in 2003 een hoogwaterbestrijdingsplan opgesteld voor haar beheersgebied. In dit hoogwaterbestrijdingsplan staat beschreven hoe gehandeld moet worden tijdens hoogwater. De volgende scenario’s worden gehanteerd bij het beoordelen van een optredende situatie:

• Normaal Water Hoog NWH Fase 1; • Hoog Water HW Fase 2; • Extreem Hoog Water EHW Fase 3; • (Dreigende) ramp Fase 4.

De overgang van het ene naar het andere scenario is afhankelijk van het overschrijden van bijbehorende randvoorwaarden op essentiële locaties binnen het beheersgebied van het waterschap Velt en Vecht. Tevens is het bij de beoordeling van de toestand van het watersysteem van belang wat er in de voorafgaande periode aan neerslag is gevallen en wat de neerslagverwachtingen voor de komende periode zijn. Op basis hiervan zijn randvoorwaarden opgesteld om te beoordelen in welke fase het watersysteem zich bevindt en naar welke fase het zich zal ontwikkelen. Ook de situatie in aanliggende gebieden is van belang, waarbij vooral de situatie op de (Duitse) Vecht essentieel is, maar ook de benedenstroomse situatie langs de Vecht en de afvoermogelijkheden naar het IJsselmeer (welke kunnen worden beperkt door opwaaiing). In onderstaande tabel zijn de randvoorwaarden bij een aantal van de essentiële meetpunten voor het beoordelen van de toestand van het watersysteem opgenomen (zie voor de volledige tabel van de fasering hoogwater bijlage X).

Randvoorwaarden

NW

Fase 0

Streefpeilen

NWH

Fase 1

Alertfase

dijkbewaking

HW

Fase 2

Beperkte

dijkbewaking

EHW

Fase 3

Permanente

dijkbewaking

Ramp

Fase 4

Permanente

dijkbewaking

Toestand bodem Onverzadigd Verzadigd Verzadigd Verzadigd Verzadigd

Afvoer Toenemend Hoog Hoog Extreem Extreem

Verwachte neerslag voor een

etmaal

> 30 mm > 50 mm ?? ??

10-daagse neerslagsom > 100 mm >100 mm ?? ??

Waterstand Afwateringskanaal

(Drenthse Stuw beneden)

9,10 m +NAP > 9,10 m

+NAP

> 9,20 m

+NAP

> 9,8 m +NAP ??

Waterstand Overijsselse Vecht

(Stuw De Haandrik beneden)

7,10 m +NAP > 9,60 m

+NAP

>10,20 m

+NAP

> 10,30 m

+NAP

>10,61 m

+NAP

Tabel 5-1: Fasering hoogwater

[bron: Hoogwaterbestrijdingsplan Velt en Vecht, 2003]

De inzet van de retentiepolders Noord en Zuid Meene zal pas worden overwogen wanneer een ramp dreigt. De verwachting is dat de polders pas worden ingezet wanneer een waterstand van 10,61 m +NAP op de Vecht, direct benedenstrooms van stuw De Haandrik dreigt te worden overschreden [mondeling bron: dhr. Kronenberg en dhr. Filius, waterschap Velt en Vecht].

46

Inzet Noord en Zuid Meene Inzet Noord en Zuid Meene in praktijk

Formeel gezien zijn op basis van waterschapswetten het dagelijks bestuur of de dijkgraaf het bevoegd gezag dat kan beslissen dit noodretentiegebied daadwerkelijk in te zetten. In de praktijk zal het noodretentiegebied in overleg met de burgemeester van de gemeente Hardenberg worden ingezet. Op grond van de Rampenwet kan de burgemeester eventueel een bevel geven tot het al dan niet inzetten van het noodretentiegebied. Er dient dan wel sprake te zijn van een dreigende ramp of zwaar ongeval overeenkomstig de Rampenwet [Hoogwaterbestrijdingsplan Velt en Vecht, 2003]. De inzet van de polders zal pas als allerlaatste redmiddel worden overwogen, als alle andere maatregelen geen soelaas meer bieden. 5.2 Richtlijn inzet Noord en Zuid Meene in praktijk In de praktijk zal het niet haalbaar zijn de retentiegebieden Noord en Zuid Meene optimaal in te zetten (zie paragraaf 4.4). In hoofdstuk 4 is gebleken dat door middel van meerdere strategieën kan worden voorkomen dat de kritische waterstand wordt overschreden. Hoewel niet al deze strategieën tot de laagste maximale waterstand leiden, wordt met het voorkomen van het overschrijden van de kritische waterstand wel een overstroming afgewend. Het doel van het inzetten van de retentiegebieden is het voorkomen van een overstroming als gevolg van een te hoge waterstand op de Vecht. Zolang de kritische waterstand niet wordt overschreden, wordt aan deze doelstelling voldaan. 5.2.1 Inzet Zuid Meene Uit de modelberekeningen is gebleken dat bij 4 van de 5 geanalyseerde golven de kritische waterstand van 10,61 m +NAP op de Vecht (benedenstrooms van stuw De Haandrik) niet wordt overschreden, wanneer het retentiegebied Zuid Meene wordt ingezet op het moment dat een waterstand optreedt van 10,60 m +NAP (zie figuur 5-1). Bovendien blijkt het bij geen van de vier golven uit te maken hoe snel het water wordt ingelaten. Alle strategieën leiden tot dezelfde maximale waterstand: 10,60 m +NAP.

10,3

10,35

10,4

10,45

10,5

10,55

10,6

10,65

10,7

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40

Uren t.o.v. hmax

Wat

erst

and

m +

NA

P

Origineel verloopInzet Zuid Meene

Figuur 5-1: Inzet Zuid Meene op moment dat hkrit optreedt


Aanbevolen wordt de polder Zuid Meene pas in te zetten als de kritische waterstand op de Vecht dreigt te worden overschreden, bij een waterstand van 10,60 m +NAP, benedenstrooms van stuw De Haandrik. Zodoende wordt voorkomen dat dit retentiegebied tevergeefs of te vroeg worden ingezet. De schuif met de laagste drempel moet als eerste worden geopend, omdat modelresultaten laten zien dat het openen van deze schuif een onmiddellijke waterstanddaling tot gevolg heeft. Aangezien uit de modelresultaten is gebleken dat de snelheid waarmee het water

47


wordt ingelaten bij deze strategie niets uitmaakt, kunnen de schuiven meteen na elkaar worden geopend. 5.2.2 Inzet Noord Meene De manier waarop de polder Noord Meene in de praktijk moet worden ingezet hangt af van het feit of de kritische waterstand op het Afwateringskanaal wel of niet dreigt te worden overschreden. Als dit wel het geval is, moet de polder worden ingezet, ongeacht het wel of niet overschrijden van de kritische waterstand op de Vecht. Met de inzet van de polder Noord Meene kan zodoende worden voorkomen dat het stedelijk gebied van Coevorden onder water komt te staan. Bij alle golven die in dit onderzoek zijn geanalyseerd, wordt de kritische afvoer, ondanks de inzet van het retentiegebied Noord Meene, overschreden. Over het algemeen blijkt de strategie waarbij het retentiegebied 8 uur voor de maximale waterstand wordt ingezet en de schuiven 4 uur na elkaar worden geopend, tot goede resultaten te leiden. Wordt de kritische waterstand op het Afwateringskanaal niet overschreden, dan zal de polder Noord Meene ongeveer gelijktijdig met de polder Zuid Meene moeten worden ingezet (dus op het moment dat de kritische waterstand op de Vecht dreigt te worden overschreden). Uit praktische overwegingen zal een eerdere inzet van de polder Noord Meene niet worden geaccepteerd (er is dan immers geen sprake van een dreigend rampscenario). Als de polder Noord tegelijkertijd met het retentiegebied Zuid Meene wordt ingezet, zullen de opstuwingseffecten (veroorzaakt door de afvoergolf op het Afwateringskanaal) worden verminderd. 5.3 Onzekerheden besluitvormingsproces 5.3.1 Voorbereidingstijd De inzet van de retentiepolders Noord en Zuid Meene vergt 48 uur voorbereidingstijd. 48 uur voor inundatie worden de bewoners en betrokken instanties ingelicht. 36 uur voor inundatie zal worden begonnen met de voorbereidingen voor de stremming van het spoor, de N34 en de wegen rondom de polders Noord en Zuid Meene. In deze fase zullen tevens de kades het Afwateringskanaal worden ontgraven om het mogelijk te maken de schuiven met behulp van kranen uit de kades te hijsen. Alle voorzieningen zullen in deze fase nog eens worden gecontroleerd. Tot slot zullen 6 uur voor inundatie het spoor en de wegen daadwerkelijk worden gestremd. In bijlage XI is een draaiboek opgenomen van de activiteiten die in de verschillende fasen moeten worden uitgevoerd. De beslissing tot de inzet van de retentiegebieden moet 48 uur voor inundatie worden genomen. In tabel 5-2 is per golf weergegeven wat de waterstand op de Vecht is, 48 uur voor een waterstand van 10,61 m +NAP. Omdat de retentiegebieden bij de 7-daagse golf geen effect hebben, wordt deze buiten beschouwing gelaten.

Soort golf Waterstand

3-daagse golf 9,80 m +NAP 4-daagse golf 9,17 m +NAP 5-daagse golf 9,59 m +NAP 11-daagse golf 9,88 m +NAP

Tabel 5-2: Waterstand 48 u voor hkrit

(Vecht, benedenstrooms van stuw De Haandrik)

Hoewel de kritische waterstand nog lang niet is bereikt (het verschil met de kritische waterstand varieert van 0,73 m tot 1,44 m), moet de beslissing tot inzet van de polders wel al worden genomen (ter vergelijking: modelresultaten hebben laten zien dat de waterstand in 1998 op de Vecht, benedenstrooms van stuw De Haandrik 10,13 m +NAP bedraagt). Op basis van weersvoorspellingen zal de waterstandontwikkeling voor een periode van twee dagen moeten

48


worden voorspeld. Het zal vrijwel onmogelijk zijn de waterstandontwikkeling en het afvoerverloop over een periode van 2 dagen nauwkeurig genoeg te voorspellen. Het feit dat de beslissing tot inundatie erg vroeg moet worden genomen (48 uur voor de kritische waterstand op de Vecht, benedenstrooms van stuw De Haandrik) en dat de waterstandontwikkeling en het afvoerverloop vanwege de onzekerheid in de weervoorspellingen niet erg nauwkeurig kan worden voorspeld, brengt de grootste onzekerheid in het besluitvormingsproces met zich mee. 5.3.2 Overschrijding kritische waterstand Afwateringskanaal Uit de resultaten van dit onderzoek is gebleken dat de kritische waterstand op het Afwateringskanaal al veel eerder wordt bereikt dan de kritische waterstand op de Vecht. Hoewel dit in het verleden nog nooit is voorgekomen, moet wel rekening worden gehouden met dit scenario. Het systeem kan in een dergelijke extreme situatie anders reageren dan het tot nu toe heeft gedaan. Om te voorkomen dat het stedelijk gebied van Coevorden onder water loopt, moet het retentiegebied Noord Meene worden ingezet (onafhankelijk van het feit of de kritische waterstand op de Vecht dreigt te worden overschreden). De resultaten van dit onderzoek hebben laten zien dat bij alle golven de kritische waterstand werd overschreden, ondanks de inzet van de polder Noord Meene. De inzet van Noord Meene alleen is niet voldoende gebleken. De inzet van het retentiegebied Zuid Meene kan in een dergelijk geval uitkomst bieden. Inzet van Zuid Meene kan de opstuwingseffecten als gevolg van de afvoergolf op de Vecht verminderen, waardoor een overschrijding van de kritische waterstand op het Afwateringskanaal kan worden voorkomen. Het zou echter kunnen dat overschrijding van de kritische waterstand op de Vecht ook nog mogelijk is. In dat geval moeten prioriteiten worden gesteld en moet een afweging worden gemaakt waar de te verwachten maatschappelijke schade het grootst is. Deze afweging zal de nodige onzekerheden met zich meebrengen. 5.4 Effecten verwachte klimaatverandering Omdat de Vecht een regenrivier is, is de neerslag die in het stroomgebied valt, bepalend voor het afvoerpatroon. Neerslagvoorspellingen zijn daarom erg belangrijk bij het voorspellen van een hoogwatergolf. Wanneer in de toekomst langdurigere en intensievere neerslag zal optreden, zullen hogere afvoeren het gevolg zijn. In deze paragraaf is gekeken wat de effecten van de verwachte klimaatveranderingen zullen zijn op de afvoer binnen het stroomgebied Vecht-Zwarte Water. 5.4.1 Verwachte klimaatverandering binnen stroomgebied Vecht In bijlage XII worden de effecten van de klimaatverandering weergegeven, zoals deze door het KNMI worden verwacht. Bij het opstellen van de stroomgebiedsvisies is op landelijk niveau de afspraak gemaakt uit te gaan van het middenscenario voor klimaatontwikkeling, zoals deze door de Commissie Waterbeheer 21e eeuw is opgesteld. In tabel 5-3 is weergegeven hoe de huidige situatie in het stroomgebied van de Overijsselse Vecht er uit ziet en wat de effecten van het middenscenario zullen zijn in 2010 en 2050.

Middenscenario Grootheden Huidige situatie 2003

2010 2050

Temperatuur (°C) + 1°C + 2°C

Neerslag jaar (mm) 700-900 721-927 (+3%) 742-954 (+6%)

Neerslag zomer (mm) 350-475 353-480 (1%) 357-484 (+2%)

Neerslag winter (mm) 350-425 371-501 (+6%) 392-476 (+12%)

Neerslag intensiteit buien + 10% + 20%

Verdamping (mm) 620-720 645-749 (+4%) 670-778 (+8%)

Zeespiegelstijging (cm) +25 +60

Tabel 5-3: Effecten middenscenario klimaatontwikkeling voor het stroomgebied Vecht-Zwarte Water

[Bron: Commissie Waterbeheer 21e eeuw, 2003]

49


De grootste toename in de afvoer zal worden veroorzaakt door een toename van de netto neerslag. De verwachting is dat in hooggelegen Nederland de toename van de afvoer evenredig zal zijn aan de toename van de neerslag [Veraart, 2001]. Op basis van deze klimaatveranderingen kunnen hogere afvoeren dus vaker worden verwacht. Maar ook de zeespiegelstijging zal hogere waterstanden veroorzaken. Als gevolg van de zeespiegelstijging zal ook het IJsselmeerpeil stijgen, waardoor de afvoermogelijkheden op het IJsselmeer steeds beperkter zullen worden [Stroomgebiedsvisie Vecht-Zwarte Water, 2003]. 5.4.2 Effecten klimaatverandering op herhalingstijden afvoer Omdat de afvoer vanuit Duitsland op de Vecht bepalend is voor de waterstand op het Nederlandse gedeelte van de Vecht, is voor de effecten van de verwachte klimaatverandering op de herhalingstijden van de afvoer, alleen naar de afvoer bij de stuw bij Emlichheim gekeken. In 2010 wordt verwacht dat de neerslag in de winter met 6% zal toenemen, in 2050 is de verwachte toename van de neerslag 12%. Aangenomen is dat de toename van de afvoer evenredig is aan de toename van de neerslag. De afvoeren zullen in 2010 dus met 6% en in 2050 met 12% toenemen. Verder is aangenomen dat de herhalingstijden van de toegenomen afvoer hetzelfde zullen blijven. De afvoer die in de huidige situatie eens in de 100 jaar zal voorkomen, zal in de toekomst met 6% zijn toegenomen (en deze toegenomen afvoer zal dan nog steeds een kans van 1/100 hebben). In tabel 5-4 zijn de effecten van de klimaatsverandering op het debiet in het stroomgebied Vecht-Zwarte Water weergegeven.

Huidige situatie 2010 (middenscenario) 2050 (middenscenario)

Kans van voorkomen

[1/jaar]

Debiet Emlichheim

[m3/s]

Debiet Emlichheim

[m3/s]

Debiet Emlichheim

[m3/s]

1/45 241 255 270

1/51 246 261 276

1/56 250 265 280

1/63 254 269 284

1/73 259 275 290

1/79 263 279 295

1/90 268 284 300

1/98 271 287 304

1/111 276 293 309

1/127 281 298 315

1/140 285 302 319

1/157 289 306 324

1/174 293 311 440

1/194 297 315 333

1/210 300 318 336

Tabel 5-4: Effecten middenscenario op herhalingstijden afvoer (voor 2010 en 2050)

In de eerste twee kolommen staat weergegeven wat in de huidige situatie de herhalingstijden van bepaalde debieten zijn. De debieten die tot de kritische waterstand op de Vecht (benedenstrooms van stuw De Haandrik) leiden, zijn weergegeven in een oranje cel. De kritische waterstand blijkt bij sommige geanalyseerde golven al op te treden bij een debiet van 277 m3/s. In de derde kolom (middenscenario 2010) staat weergegeven wat de afvoer bedraagt na een toename van 6% en in de vierde kolom (middenscenario 2050) staat weergegeven wat de afvoer bedraagt na een toename van 12%. In de derde en vierde kolom is door middel van oranje cellen weergegeven welke debieten tot de kritische waterstand op de Vecht, benedenstrooms van stuw De Haandrik

50


kunnen leiden (verondersteld is dat in de toekomst de kritische waterstand door hetzelfde debiet als in de huidige situatie wordt veroorzaakt, i.e. 277 m3/s). Op basis van deze analyse is de kans dat de kritische waterstand in 2010 wordt overschreden 1/74. In 2050 neemt deze kans toe tot 1/52. Bij 4 van de 5 onderzochte golven zijn de retentiegebieden voldoende effectief en wordt de kritische waterstand na inzet van de polders niet overschreden. De afvoergolf op de Vecht is opgeschaald tot een afvoer van 300 m3/s. Als gevolg van deze afvoer wordt de kritische waterstand (van 10,61 m +NAP) bij de meeste geanalyseerde golven met enkele centimeters overschreden. Deze afvoer is dus vrij ruim gekozen. De kans op hoge afvoeren neemt in de toekomst toe. Op basis van klimaatveranderingen is de kans op een afvoer van 300 m3/s in 2010 toegenomen tot 1/140 en in 2050 tot 1/90. Hoewel de retentiegebieden vaker moeten worden ingezet dan het uitgangspunt was (er wordt vanuit gegaan dat de retentiegebieden eens in de 100 jaar zullen moeten worden ingezet), kunnen zij in de toekomst wel een afvoer opvangen met een kas van voorkomen van 1/90. Aangezien de Gumbelverdeling geen goede fit liet zien op de gemeten afvoerwaarden (figuur 3-3), is de onzekerheid van de berekende herhalingstijden groot. Vooral de nauwkeurigheid van de berekende herhalingstijden van afvoeren die nog nooit zijn voorgekomen, laat te wensen over. De betrekkelijkheid van de berekende herhalingstijden moet daarom in het achterhoofd worden gehouden.

51

6 Conclusies en aanbevelingen 6.1 Conclusies De retentiegebieden Noord Meene (gelegen langs het Afwateringskanaal) en Zuid Meene (gelegen langs de Vecht) zijn in 2000 in opdracht van het waterschap Velt en Vecht zodanig ingericht dat zij tijdens extreem hoogwater op de Overijsselse Vecht het overtollige water kunnen opvangen. Maatgevend voor de inzet van de retentiegebieden is de waterstand op de Vecht, benedenstrooms van stuw De Haandrik, met de inzet van de retentiegebieden moet worden voorkomen dat de kritische waterstand op de Vecht (10,61 m +NAP, benedenstrooms van stuw De Haandrik) wordt overschreden. Als definitie voor de optimale inzet is in dit onderzoek gebruikt: de laagst mogelijke waterstand op de Vecht, benedenstrooms van stuw De Haandrik. Selectie en opschaling van de historische hoogwatergolven Uit analyse van de hoogwatergolven op de Vecht en het Afwateringskanaal is gebleken dat de hoogwatergolf uit 1992 voor zowel de Vecht als het Afwateringskanaal een karakteristieke golf is. Op basis van deze karakteristieke golf is berekend dat de kritische waterstand op de Vecht benedenstrooms van stuw De Haandrik wordt overschreden bij een afvoer van 300 m3/s op de Vecht (ongeacht de afvoer op het Afwateringskanaal). De retentiegebieden kunnen maar een bepaalde hoeveelheid water opvangen. Wanneer de afvoer op de Vecht meer dan 330 m3/s bedraagt, hebben de polders geen effect meer en wordt de kritische waterstand overschreden ondanks de inzet van de retentiegebieden. Op basis van de duur van het aantal dagen dat een afvoer op de Vecht van 100 m3/s wordt overschreden, zijn zes historische hoogwatergolven geselecteerd. Omdat de duur van het hoogwater correleert met de piekafvoer, verschilt dit zestal golven qua vorm en piekafvoer. Zodoende zijn zes uiteenlopende golven opgeschaald. Voor de hoogwatergolven op het Afwateringskanaal zijn hoogwatergolven geselecteerd die in dezelfde periode zijn opgetreden. De afvoergolven zijn zodanig opgeschaald dat zij de kritische waterstand op de Vecht overschrijden en dat de polders effect hebben. De afvoergolf op de Vecht is opgeschaald tot een piekafvoer van 300 m3/s bij Emlichheim en de afvoergolf op het Afwateringskanaal tot een piekafvoer van 166 m3/s bij de Drenthse Stuw. De opgeschaalde golven zijn in het model ingevoerd en voor elk van de golven is de optimale inzet van de polders Noord en Zuid Meene bepaald. Analyse optimaliseringsresultaten De inzet van de polders kan worden gestuurd door middel van het tijdstip van inzetten en de manier waarop het water wordt ingelaten. De snelheid waarmee het water wordt ingelaten kan worden gestuurd door de tijd tussen het openen van de schuiven te variëren. Als gevolg van de opstuwingseffecten verschillen de opgeschaalde hoogwatergolven in hun waterstandontwikkeling en afvoerverloop. De inlaatstrategie die tot de laagste maximale waterstand leidt, verschilt daarom per golf. Bijna alle inlaatstrategieën leiden tot een waterstanddaling. De verschillen tussen de inlaatstrategieën zijn bij de meeste golven maar een paar centimeter. Bij 4 van de 5 golven die in dit onderzoek zijn geanalyseerd, zijn er meerdere inlaatstrategieën die de maximale waterstand tot onder de kritische waterstand laten dalen. Het model kent een aantal onzekerheden, zoals onzekerheden in de hydraulische ruwheid en de bodemhoogte van het zomerbed. Bovendien is het model 1-dimensionaal, terwijl de 2-dimensionale effecten bij de inlaat van het water in de retentiegebieden een grote rol spelen. Deze onzekerheden leiden ertoe dat de waterstand niet tot op de centimeter nauwkeurig kan worden berekend. Het bepalen van een optimum is daarom niet realistisch. Aangezien het in theorie al niet realistisch is een optimum te bepalen, zal het in de praktijk niet haalbaar zijn de retentiegebieden optimaal in te zetten.

52

Inzet Noord en Zuid Meene Conclusies en aanbevelingen

Richtlijn inzet retentiegebieden Noord en Zuid Meene tijdens extreem hoogwater In de praktijk neemt bovendien de burgemeester van Hardenberg het besluit tot de inzet van de retentiegebieden. Dit besluit zal pas worden genomen indien een ramp dreigt, wat betekent dat de polders pas zullen worden ingezet, wanneer de kritische waterstand op de Vecht dreigt te worden overschreden. Daarom wordt aanbevolen de polder Zuid Meene pas in te zetten op het moment dat de kritische waterstand dreigt te worden overschreden, bij een waterstand van 10,60 m +NAP, benedenstrooms van stuw De Haandrik. De snelheid waarmee het water wordt ingelaten, heeft in dit geval geen effect op de uiteindelijke waterstand. De schuiven kunnen dus direct na elkaar worden geopend. De schuif met de laagste drempel moet het eerst worden geopend, omdat modelresultaten laten zien dat het openen van deze schuif tot een directe waterstanddaling leidt. De inzet van de polder Noord Meene zal afhangen van het feit of de kritische waterstand op het Afwateringskanaal wel of niet wordt overschreden. Bij alle golven die in dit onderzoek zijn geanalyseerd, wordt de kritische waterstand overschreden (de waterstand op het Afwateringskanaal is zelfs hoger dan de waterstand op de Vecht). In dit geval moet de polder Noord Meene worden ingezet, ongeacht de waterstand op de Vecht. Zodoende wordt namelijk voorkomen dat de stad Coevorden onder water komt te staan. Aanbevolen wordt af te wachten tot de kritische waterstand dreigt te worden overschreden, alvorens de polder in te zetten. Op basis van ervaring wordt het echter vrij onwaarschijnlijk geacht dat de kritische waterstand op het Afwateringskanaal zal worden overschreden wanneer de kritische waterstand op de Vecht optreedt. Als de kritische waterstand op de Vecht dreigt te worden overschreden, maar de kritische waterstand op het Afwateringskanaal niet, dan wordt aanbevolen de polder Noord Meene tegelijkertijd met de polder Zuid Meene in te zetten (bij een waterstand van 10,61 m +NAP, benedenstrooms van stuw De Haandrik), om zo opstuwingseffecten te verminderen. Onzekerheden besluitvormingsproces De beslissing tot het inzetten van de retentiegebieden moet 48 uur voor inundatie worden genomen. De waterstandontwikkeling zal moeten worden bepaald aan de hand van weersvoorspellingen. Deze weersvoorspellingen zijn over een periode van 48 uur echter niet nauwkeurig genoeg. De grootste onzekerheid binnen het besluitvormingsproces is daarom voorspelling van de waterstandontwikkeling over 48 uur. Mocht in de praktijk de kritische waterstand op het Afwateringskanaal eerder worden overschreden dan de kritische waterstand op de Vecht, dan moet Noord Meene worden ingezet. Bij de golven in dit onderzoek wordt de kritische waterstand op het Afwateringskanaal ondanks de inzet van Noord Meene overschreden. Door het inzetten van Zuid Meene kunnen opstuwingseffecten worden verminderd en kan voorkomen worden dat de kritische waterstand wordt overschreden. Als echter alsnog de kritische waterstand op de Vecht kan worden overschreden moet een afweging worden gemaakt waar de maatschappelijke schade het grootst is en welk gebied prioriteit heeft. Toekomstverwachtingen Uit dit onderzoek is gebleken dat de retentiegebieden bij 4 van de 5 onderzochte golven effectief waren bij een afvoer van 300 m3/s op de Vecht. Op basis van de herhalingstijden die in dit onderzoek zijn berekend, kan geconcludeerd worden dat de retentiegebieden in 2050 (rekening houdend met de klimaatverandering) een afvoer op kunnen vangen met een kans van voorkomen van 1/90. Wat betreft waterstandverlagende maatregelen staan de retentiegebieden Noord en Zuid Meene niet op zichzelf. Op het moment van schrijven wordt onderzoek gedaan naar rivierverruimende een retentiegebied langs de Vecht bij Ommen. Als gevolg van rivierruimende maatregelen zal de kritische waterstand pas bij een hogere afvoer optreden. De retentiegebieden zullen dan ook pas bij een hogere afvoer moeten worden ingezet.

53

Inzet Noord en Zuid Meene Conclusies en aanbevelingen

6.2 Aanbevelingen De voorbereidingstijd van 48 uur is te lang. De waterstand kan in sommige gevallen gedurende deze tijd met maar liefst 1,5 m stijgen. Een voldoende nauwkeurige voorspelling van de waterstandontwikkeling en het afvoerverloop zal niet haalbaar zijn. Aanbevolen wordt om te onderzoeken of de voorbereidingstijd kan worden ingekort, waardoor de voorspelling met meer zekerheid kan worden gedaan. Bovendien moet een hoogwatervoorspellingsmodel worden gebruikt om de waterstandontwikkeling en het afvoerverloop zo nauwkeurig mogelijk te voorspellen. Daarom wordt tevens de ontwikkeling van een betrouwbaar hoogwatervoorspellingsmodel aanbevolen. Daarnaast moet worden onderzocht of het mogelijk is verder bovenstrooms van de stuw bij Emlichheim op de Vecht een referentie te hanteren voor de eventuele inzet van de polders Noord en Zuid Meene. Als een betrouwbare referentie verder bovenstrooms van de stuw bij Emlichheim kan worden gevonden, biedt dit meer tijd om beslissingen te nemen. In dit onderzoek is een lineaire relatie tussen de piekafvoer op het Afwateringskanaal en de Vecht verondersteld. Deze veronderstelling is echter een punt van discussie. Een nader onderzoek naar deze relatie wordt aanbevolen, omdat het Afwateringskanaal van grote invloed is op de waterstand op de Vecht. Resultaten van dit onderzoek laten zien dat de waterstand op het Afwateringskanaal hoger kunnen zijn dan op de Vecht. Op basis van jarenlange ervaring wordt dit echter niet waarschijnlijk geacht. Als het wel mogelijk blijkt te zijn, treden op het Afwateringskanaal eerder problemen op dan op de Vecht. De problemen op het Afwateringskanaal kunnen verstrekkende gevolgen hebben, de stad Coevorden kan door een te hoge waterstand onder water lopen. Er moet daarom worden onderzocht of het mogelijk is dat de kritische waterstand op het Afwateringskanaal eerder optreedt dan de kritische waterstand op de Vecht, en welke gevolgen dit heeft voor de manier waarop de polders moeten worden ingezet. De kritische waterstand op de Vecht (benedenstrooms van stuw De Haandrik) is in een dergelijke situatie immers niet meer maatgevend voor de inzet van de retentiegebieden. De betrouwbaarheid van sommige meetgegevens laat te wensen over. Vooral tijdens hoogwater wordt niet erg nauwkeurig geregistreerd (de meetgegevens van de afvoer bij de Drenthse Stuw laten bijvoorbeeld te wensen over). Daarom dient het aanbeveling deze registraties zo nauwkeurig mogelijk te uit te voeren, opdat betrouwbare meetgegevens worden verkregen. Naarmate er meer en betrouwbaardere gegevens over hoogwatersituaties zijn, kunnen betrouwbare voorspellingen worden gedaan wat betreft extreme situaties. De herhalingstijden kunnen dan met een grotere nauwkeurigheid worden berekend. Betrouwbare meetgegevens zijn tevens van groot belang voor de kalibratie van een hoogwatervoorspellingsmodel. Op dit moment wordt er onderzoek gedaan naar meerdere waterstandverlagende maatregelen langs de gehele Overijsselse Vecht. Als deze maatregelen in de toekomst worden uitgevoerd, zullen de retentiegebieden pas bij hogere afvoeren worden ingezet (de kritische waterstand van 10,61 m +NAP zal dan immers pas bij hogere afvoeren optreden). Het afvoervolume van de hoogwatergolf zal dan toenemen. Een nieuw onderzoek naar de effectiviteit van de retentiegebieden wordt daarom aanbevolen.

54

Literatuur Referenties Arcadis, Grensoverschrijdend Instrumentarium Overijsselse Vecht, SOBEK modellering. Apeldoorn: Waterschap Velt en Vecht, juni 2000. Draaiboek Hoogwater Noord-Overijssel/Zuid Drenthe. Provincie Drenthe en Provincie Overijssel, 1996. Hezewijk, Van, et al., Beheersplan Vecht, Tweede interimrapport, Permanente Nederlands-Duitse Grenswatercomissie Subcommissies Vecht en Dinkel, oktober 1997. (a) Janssens, M.H.M., Frequentieonderzoek afvoer Overijsselse Vecht, deel 1: Station Emlichheim. Lelystad: RIZA, 1990. (b) Janssens, M.H.M., Naar een hoogwatermodel Vecht, Deel 1: Systeembeschrijving. Lelystad: RIZA, 1990. (c) Janssens, M.H.M., Naar een hoogwatermodel Vecht, Deel 4: Modellering van het deelstroomgebied ‘het afwateringskanaal’. Lelystad: RIZA, 1990. Kruidhof, T.M., Een beslissingsondersteunend systeem voor het stroomgebied Vecht-Zwarte Water. Enschede: Provincie Overijssel, 2003. Lochem, G. Van, G.J. Warmelink, Hoogwaterbestrijdingsplan. Coevorden: Velt en Vecht, 2003. Parmet, B.W.A.H. et al., Analyse van de maatgevende afvoer van de Maas te Borgharen; Onderzoek in het kader van het randvoorwaardenboek 2001. Arnhem: RIZA, 2001. Provinciaal Omgevingsplan, Assen: Provincie Drenthe, 1998. Shaw, E. M., Hydrology in Practice (third edition), Cheltenham, december 1992. Veraart, J.A., Klimaatverandering en Nederlandse waterstystemen: gevolgen, aanpassingsmogelijkheden en interacties. Wageningen: NMP Impactproject, 2001. Wauben, M.F.E., Berekeningen Overijsselse Vecht, Ontwikkeling Vechtvisie; Fase 1. Lelystad: HKVlijn in water, juli 1997. Waterbeheerplan 2002 – 2005; Water beheren, ruimte creëren. Almelo: Waterschap Regge en Dinkel, 2001. Waterbeheerplan 2002 – 2006. Coevoerden: Waterschap Velt en Vecht, 2001. Waterbeheersplan 2003 – 2005. Zwolle: Waterschap Groot Salland, 2002. Waterhuishoudingsplan Overijssel 2000+; Plannen voor ruimte, water en milieu. Provincie Overijssel, Zwolle 2001. WB21-Stroomgebiedsvisie Vecht-Zwarte Water; Een ruimtelijke uitwerking van het waterbeheer in het stroomgebied Vecht-Zwarte Water. 2003.

55

Overig geraadpleegde literatuur Dam van, D.S., Retentie langs de Maas: mogelijk of onmogelijk, een onderzoek naar de technische haalbaarheid van het tijdelijk bergen van water. Februari 1999. Janssens, M.H.M., Naar een hoogwatermodel Vecht, Deel 2: Gegevensanalyse. Lelystad: RIZA, 1990. Janssens, M.H.M., Naar een hoogwatermodel Vecht, Deel 3: Modellering. Lelystad: RIZA, 1990. Klunhaar, B.J., E.A.M. van Os, Wie niet waagt, die (niet?) wint; Een beslissingsstrategie voor het openen van retentiebekkens bij hoogwater. Enschede: Universiteit Twente, december 1999. Linsley, R. K., et al., Water-Resources Engineering (fourth edition) Mc Graw-Hill, Inc., Singapore, 1992. Parmet, B.W.A.H. et al., Analyse van de maatgevende afvoer van de Rijn te Lobith; Onderzoek in het kader van het randvoorwaardenboek 2001. Arnhem: RIZA, 2001. Termes, A.P.P., J. Udo, SOBEK-River model Overijsselsche Vecht. Lelystad: HKVLijn in Water, 2000. Websites Website 1 http://www.euroharp.org/map/img/n-g.htm (18/8/03) Website 2 http://www.knmi.nl (18/8/03) Website 3 http://www.veltenvecht.nl (20/06/03) Website 4 http://www.overijssel.nl (20/6/03) Website 5 http://www.prv-overijssel.nl (20/6/03) Website 6 http://www.drenthe.nl (7/7/03) Website 7 http://www.reggeendinkel.nl (15/7/03) Website 8 http://www.wgs.nl (15/7/03) Website 9 http://www.reest-wieden.nl (15/7/03) Website 10 http://www.waterland.net (31/7/03) Website 11 http://www.dow.wau.nl/msa/nopimpact/natuur/factsheet_water.htm (25/9/03) Website 12 http://www.riza.nl (25/9/03) Folders Beersma, J.J., B.J.J.M van den Hurk en G.P. Können. Weer en water in de 21e eeuw. De Bilt: KNMI, 2001. Waterschap Velt en Vecht, Retentiegebieden Noord en Zuid Meene. Persbericht Uitvoering Noodretentie Noord en Zuid Meene afgerond. Coevorden: Waterschap Velt en Vecht.

56

Bijlagen

Bijlage I GIOV model 58

Bijlage II Formules SOBEK 62

Bijlage III Analyse afvoergolven Emlichheim en Drenthse stuw 64

Bijlage IV Berekening correlatiecoëfficiënt 63

Bijlage V Berekening herhalingstijden Emlichheim en Drenthse Stuw 70

Bijlage VI Herhalingstijden onderzoek RIZA 77

Bijlage VII Geselecteerde hoogwatergolven 79

Bijlage VIII Inlaatstrategieën Noord Meene 80

Bijlage IX Inlaatstrategieën Zuid Meene 83

Bijlage X Fasering hoogwater 86

Bijlage XI Draaiboek inzet retentiepolders 88

Bijlage XII Effecten klimaatverandering 92

57

BIJLAGE I GIOV Model Inleiding Het doel van het GIOV (Grensoverschrijdend Instrumentarium Overijsselse Vecht) project was ‘het ontwikkelen van een instrumentarium dat gebruikt kan worden voor het uitwerken van een samenhangend geheel van maatregelen, zodat de veiligheid van het wonen, werken en recreëren langs de Vecht gegarandeerd is’ [ARCADIS, 2000]. In opdracht van het waterschap Velt en Vecht heeft ARCADIS een dergelijk instrumentarium ontwikkeld: het GIOV model. Met het GIOV model wordt inzicht verkregen in de waterstanden tijdens hoogwater en de mogelijkheden om deze te reduceren. Op basis van ontwikkelingen binnen het Nederlandse waterbeheer is destijds gekozen om SOBEK als model voor het GIOV te gebruiken. De keuze voor SOBEK was met name gebaseerd op het feit dat SOBEK is opgebouwd uit een groot aantal modulen die aan elkaar gekoppeld kunnen worden, om zodoende hydrologische componenten mee te kunnen nemen (Channel Flow, Rainfall Runoff, waterkwaliteit, Real Time Control en koppeling met grondwatermodellen). Binnen de verschillende SOBEK versies is gekozen voor SOBEK Lowland (de voorloper van de huidige SOBEK Rural), omdat het in SOBEK Lowland mogelijk is het hele stroomgebied te modelleren. Het model is hiermee geschikt voor regionale vraagstukken en kan gebruikt worden voor het hele stroomgebied van de Vecht. Het GIOV model Er is met SOBEK Lowland een model opgesteld voor het gehele stroomgebied van de Vecht, bovenstrooms van Vechterweerd. Het model bestaat uit een module die de relatie tussen neerslag en afvoer simuleert (de Rainfall Runoff module) en een hydraulisch oppervlaktewatermodel (de Channel Flow module). In het GIOV model zijn de CF en RR modules in serie aan elkaar gekoppeld, dat wil zeggen dat er geen sprake is van interactie. Eerst worden de afvoeren uit de RR-gebieden berekend, welke vervolgens input zijn voor het hydraulische model.

58

Bijlage I GIOV Model

Modelschematisatie In figuur I-1 is de schematisatie van het GIOV model weergegeven (Zwolle is ter oriëntatie weergegeven, maar vormt geen onderdeel van het model):

Figuur I-1: Schematisatie GIOV model

Het hydraulische model is aan de benedenstroomse en bovenstroomse zijde begrensd. Aan deze locaties worden bepaalde randvoorwaarden opgelegd. Daarnaast bevinden zich in het oppervlaktewatermodel randvoorwaarden in de vorm van berekende afvoeren uit het neerslag-afvoermodel (Rainfall Runoff).

Randvoorwaarde Watergang Locatie

Bovenstrooms Hoogeveense Vaart Ericasluis

Bovenstrooms Picardiëkanaal Grens Duitsland

Bovenstrooms Dommers Kanaal Amsterdamseveld

Bovenstrooms Vechte Oorsprong

Bovenstrooms Steinfurter Aa Oorsprong

Bovenstrooms Dinkel Oorsprong

Bovenstrooms Bornse beek Hengelo

Bovenstrooms Kanaal Almelo Nordhorn Nordhorn

Bovenstrooms Regge Nabij Twentekanaal

Bovenstrooms Twentekanaal Enschede

Benedenstrooms Hoogeveense Vaart Noordse sluis

Benedenstrooms Vecht Vechterweerd

Benedenstrooms Overijssels kanaal Stuw Hancate, Regge

Benedenstrooms Twentekanaal Stuw Eefde

Tabel I-1: Randvoorwaarden Channel Flow model

59


De knooppunten in het model met een bovenstroomse randvoorwaarde zijn gemodelleerd met een variabel peil zonder instroming. Veelal ligt op of nabij dit knooppunt een neerslag-afvoer gebied, waaraan het debiet als randvoorwaarde is opgelegd. Indien dit niet het geval is, vindt er geen voeding plaats. Het traject doet in dit geval echter wel mee aan de berging in het oppervlaktewater. Rainfall Runoff module De Rainfall Runoff module vormt het neerslag-afvoer model. Het model beschrijft de waterbalans van een stroomgebied met een tijdsafhankelijke en variabele invoer van neerslag en een tijdsafhankelijke en variabele invoer van verdamping en afvoer. De module bevat de gebiedskenmerken van elk stroomgebied, waarmee een afvoerverloop wordt berekend uit het neerslagoverschot. De Rainfall Runoff module is gekoppeld aan de Channel Flow module met behulp van Rainfall Runoff knooppunten. Deze voeden de Channel Flow module. De belangrijkste gegevens voor het modelleren van de Rainfall Runoff zijn bodemtype, landgebruik, maaiveldhoogten, neerslag en verdamping. Channel Flow module De hydraulische berekeningen van de watergangen worden uitgevoerd met de Channel Flow module. Het Channel Flow modelnetwerk bevat een schematisatie van de belangrijkste waterlopen in het gebied. De belangrijkste gegevens voor het modelleren van de Channel Flow zijn dwarsprofielen, kunstwerken, gemaalgegevens en verdeelwerken. Het niveau waarop de gegevens zijn verzameld is gebaseerd op de mate waarin een watergang bijdraagt aan de totale afvoer van het gebied. Kalibratie en verificatie Het model is mede ontwikkeld om inzicht te geven in de ruimtelijke consequenties van de bescherming tegen hoogwater. Om de effectiviteit van de retentiegebieden Noord en Zuid Meene te kunnen bepalen, was de kalibratie van beide modelonderdelen destijds daarom in eerste instantie gericht op de hoogwaterperiode van oktober en november 1998. Hierdoor is het model met name geschikt voor hoogwatersituaties. De modelonderdelen zijn geverifieerd op de afvoeren in 1997 en 1998. De RR module liet in eerste instantie een te hoge afvoer zien. Dit werd voornamelijk veroorzaakt door het feit dat er in de RR module slechts een beperkte onverzadigde zone aanwezig is. In het model komt bijna alle neerslag meteen tot afvoer, terwijl in werkelijkheid een deel van de neerslag wordt geborgen om vervolgens als basisafvoer het gebied te verlaten. Bij de kalibratie is geprobeerd de gemeten en berekende maximale piekafvoer zo goed mogelijk op elkaar af te stemmen, om zo de gemeten maximale waterstanden zo goed mogelijk te kunnen simuleren. Het overschatte deel zit na de kalibratie voornamelijk in het staartgedeelte, in het model duurt de afvoergebeurtenis dus langer dan in werkelijkheid. De resultaten van de kalibratie van de CF module waren redelijk. De grootste verschillen traden op bij de overgang van een extreem droge periode naar een extreem natte periode (wat voornamelijk werd veroorzaakt door een beperkte onverzadigde zone). Tekortkomingen GIOV model Door de beperkingen van de onverzadigde zone in de RR module, wordt het afvoervolume tijdens een neerslaggebeurtenis overschat. In het model wordt alle neerslag meteen tot afvoer gebracht, terwijl in werkelijkheid een deel van de neerslag zal worden geborgen, om later als basisafvoer afgevoerd te worden. Omdat de basisafvoer wordt onderschat, is het model niet geschikt voor waterkwaliteitsberekeningen, deze zijn namelijk met name gericht op het voorspellen van de waterkwaliteit in droge perioden.

60


Binnen het totale stroomgebied zijn weinig meetstuwen aanwezig en het is niet duidelijk of de waargenomen extreme afvoeren betrouwbaar zijn. Het is dus de vraag of de kalibratie voldoende overeenkomstig de werkelijkheid heeft plaatsgevonden. . Het model is geverifieerd op de afvoer van 1997 en 1998, ook hier is het de vraag hoe betrouwbaar de metingen van de hoogwaterafvoeren in ’98 zijn geweest, bovendien is de dichtheid aan metingen niet hoog. De Rainfall Runoff module in Duitsland heeft veel minder gegevens dan de Rainfall Runoff module in Nederland. Bovendien is voor de modellering van het Duitse deel gebruikt gemaakt van analoge gegevens, het basisniveau van gegevens is voor het gebied dus niet uniform. Het GIOV model is in juni 2000 ontwikkeld en is op het moment van schrijven nog niet verder ontwikkeld.

61

Bijlage II Formules SOBEK In SOBEK worden voor 1-dimensionale stromingen de 1-dimensionale bewegingsvergelijking en de 1-dimensionale continuïteitsvergelijking opgelost. De 1-dimensionale bewegingsvergelijking ziet er als volgt uit :

02

2

=−+∂∂⋅⋅+⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

∂∂

+∂∂

w

wif

ff

f

WRACQgQ

xhAg

AQ

xtQ

ρτ

Hierin is: Q Afvoer [m3/s] t Tijd [s] x Afstand [m] Af Nat oppervlak [m2] g Zwaartekrachtversnelling (9,81 m/s2) h Waterstand [m] C Chézy coëfficiënt [m½/s] R Hydraulische straal [m] Wf Watervoerende breedte [m] τwi Schuifspanning a.g.v. wind [N/m2] ρw Dichtheid water (normaalgesproken 1000 kg/m3) De eerste term beschrijft de traagheid, de tweede term de convectie, de derde term de helling van het wateroppervlak, de vierde term de bodemfrictie en de vijfde term beschrijft de windfrictie. De 1-dimenstionale continuïteitsvergelijking ziet er als volgt uit:

latf q

xQ

tA

=∂∂

+∂

∂

Hierin is: Af Nat oppervlak [m2] t Tijd [s] Q Debiet [m3/s] x Afstand [m] qlat laterale afvoer per meter lengte [m2/s]

62

Bijlage III Analyse hoogwatergolven Emlichheim en Drenthse Stuw

Emlichheim In onderstaande figuur staat de afvoer ter hoogte van de stuw Emlichheim weergegeven:

Afvoer Emlichheim '71-'02

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Jaartal

Afv

oer [

m3/

s]

Figuur III-1: Afvoerreeks Emlichheim 1971 tot 2003

Om een analyse te kunnen maken van de historische golven, is gekeken naar afvoeren van boven de 100 m3/s. In de 33 jaren die zijn beschouwd, zijn deze golven slechts in 19 jaren opgetreden. Wel bleken af en toe in één jaar meerdere hoogwatergolven met een afvoer van 100 m3/s of meer voor te komen. In totaal bleken 28 hoogwatergolven een afvoer van 100 m3/s of meer te hebben. Zo kan het ook voorkomen dat één hoogwatergolf meerdere pieken heeft van een afvoer van 100 m3/s of meer. Pieken zijn onafhankelijk verondersteld wanneer deze 10 dagen of meer uit elkaar liggen [(a) Janssens, 1990]. De duur van de afvoergolf is bepaald aan de hand van het aantal dagen dat de afvoergolf 40 m3/s overschrijdt. Er bleken 13 golven die 10 dagen of korter duurden, 9 afvoergolven die tussen de 10 en 15 dagen duurden en 6 die langer dan 15 dagen duurden. De golven die langer dan 15 dagen duurden (de langste golf duurde 34 dagen, in december ’93), vertoonden in vrijwel alle gevallen (op één golf met een duur van 16 dagen na) meerdere pieken van boven de 100 m3/s. Uit analyse blijkt dat naarmate de golven langer duren, ze minder op elkaar lijken. Golven die korter dan 13 dagen duren, blijken vrij veel op elkaar te lijken. Golven die langer duren dan 13 dagen hebben in vrijwel alle gevallen meerdere piekafvoeren van boven de 100 m3/s, waardoor ze geenszins op elkaar lijken. Verder blijkt het tijdstip van de piekafvoer het meest bepalend voor de vorm van de golf. Indirect is het tijdstip van de piekafvoer gerelateerd aan de duur van de golf. Bij langdurige golven treedt de piekafvoer later op dan bij de kortere golven.

63


In figuur II-2 t/m II-6 zijn de afvoergolven ter hoogte van Emlichheim weergegeven. Deze golven zijn gerangschikt naar het tijdstip waarop de piekafvoer optreedt. De duur van de golven is niet altijd gelijk, maar duidelijk is te zien dat de vorm van de golf vooral door het tijdstip van de piekafvoer bepaald wordt, waardoor de vorm van een golf van 10 dagen erg veel op de vorm van een golf van 8 dagen kan lijken.

0

20

40

60

80

100

120

140

1 2 3 4 5 6 7

Dagen

Afv

oer [

m3/

s]

Januari '84December '88Maart '92Maart '99Januari '02

Figuur III-2: Afvoergolven Emlichheim, piekafvoer 4e dag

40

60

80

100

120

140

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Dagen

Afv

oer [

m3/

s]

December '74Maart '79Januari '81Januari '88Januari '91November '94


64


20

40

60

80

100

120

140

160

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1

Dagen

Afv

oer [

m3/

s]

0

Januari '95Maart '98


0

20

40

60

80

100

120

140

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Dagen

Afv

oer [

m3/

s]

Februari '84Januari '80


65


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Dagen

Afv

oer [

m3/

s]Januari '94Februari '02

Figuur III-6: Afvoergolven Emlichheim, piekafvoer 9e dag Drenthse Stuw In onderstaande figuur staan de afvoeren ter hoogte van de Drenthse Stuw weergegeven.

Afvoer Drentse Stuw '78-'02

0102030405060708090

100110120

78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 96 97 98 99 00 01 02

Jaartal

Afv

oer [

m3/

s]

Figuur III-7: Afvoerreeks Drenthse Stuw 1978 tot 2003

Voor de analyse van de hoogwatergolven ter hoogte van de Drenthse stuw is gekeken naar afvoergolven met een afvoer groter dan 60 m3/s. De duur van de golf is bepaald aan de hand van het aantal dagen dat de golf de 20 m3/s overschreed. In het geval van Emlichheim bleek dat de golven vrij veel op elkaar leken. Ook hier bleek dat de vorm van de afvoergolf voornamelijk wordt bepaald door het tijdstip van de piekafvoer. Slechts 1 golf kende meerdere piekafvoeren van boven de 60 m3/s, waardoor z’n vorm uniek bleek. In de figuren III-8 t/m III-10 zijn verschillende afvoergolven weergegeven, per figuur zijn de afvoergolven gerangschikt naar het tijdstip van de piekafvoer.

66


10

20

30

40

50

60

70

80

1 2 3 4

Dagen

Afv

oer [

m3/

s]September '93Februari '95

Figuur III-8: Afvoergolven Drenthse stuw, piekafvoer 2e dag

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6

Dagen

Afv

oer [

m3/

s]

Maart '79Maart '92Januari '93

Figuur III-9: Afvoergolven Drenthse stuw, piekafvoer 3e dag

67


0

20

40

60

80

100

1 2 3 4 5 6 7 8

Dagen

Afv

oer [

m3/

s]Februari '84Oktober '93Oktober '98

Figuur III-10: Afvoergolven Drenthse Stuw, piekafvoer 5e dag

Alleen in figuur III-8 valt de afvoergolf uit oktober ’98 uit de toon, deze lijkt niet op de afvoergolven uit ’84 en ’93.

68

Bijlage IV Berekening correlatiecoëfficiënt Een correlatiecoëfficiënt zegt iets over het verband tussen twee datareeksen. De correlatiecoëfficiënt kan variëren van -1 tot 1. Een verband is sterker naarmate de coëfficiënt het getal 1 of -1 dichter nadert. Een positieve correlatiecoëfficiënt geeft aan dat positieve waarden van beide reeksen samengaan en dat negatieve waarden van beide reeksen samengaan. Een negatieve correlatiecoëfficiënt geeft aan dat hoge waarden van de ene reeks samengaan met lage waarden van de andere reeks en dat lage waarden van de ene reeks samengaan met hoge waarde van de andere reeks. De correlatiecoëfficiënt wordt als volgt berekend:

)()(),(),(

YVarXVarYXCovYX

⋅=ρ

Waarin: Cov (X,Y) Covariantie tussen de reeksen X en Y (maat voor samenhang tussen twee reeksen) Var (X) Variantie van de reeks X (maat voor de spreiding rond een centrale waarde) Var (Y) Variantie van de reeks Y (maat voor de spreiding rond een centrale waarde) De covariantie wordt als volgt berekend:

∑=

−−=n

iyx yx

nYXCov

111 ))((1),( µµ

En de variantie wordt als volgt berekend:

( ))1(

)(22

−

−= ∑ ∑

nnxxn

XVar

Waarin: N: grootte van de reeks [-] µX: gemiddelde van reeks X µY: gemiddelde van reeks Y

69

Bijlage V Berekening herhalingstijden Inleiding In deze bijlage is beschreven hoe de berekening van de herhalingstijden van de afvoeren bij Emlichheim en de Drenthse Stuw heeft plaatsgevonden. Allereerst wordt de methode uiteengezet aan de hand van de afvoerreeks te Emlichheim, vervolgens worden de resultaten voor de Drenthse stuw weergegeven in een tabel. Om tot een analyse van extremen te komen kan gebruik worden gemaakt van twee datasets. Een dataset met daarin de jaarlijkse maxima en een set met daarin waarden die een drempelwaarde overschrijden (de zogenaamde ‘Peaks Over Threshold’ (POT)). De serie met de jaarlijkse maxima en de POT serie vormen verschillende verdelingen, maar voor herhalingstijden van meer dan 10 jaar zijn de verschillen minimaal en is het gebruikelijk de serie met daarin de jaarlijkse maxima te analyseren. Omdat dit onderzoek is gericht op extreme situaties is gekozen de analyse uit te voeren voor de jaarlijkse maxima. Om iets over de herhalingstijden te zeggen moet gebruik worden gemaakt van een bepaalde verdeling. Er zijn in de theorie een aantal verdelingen voorhanden (Gumbel, Generalized Extreme Value, Pearson III, log Pearson III, gamma en de Generalized Pareto). Iedere verdeling heeft zijn eigen zogenaamde verdelingsparameters, die worden geschat met een aantal schattingsmethoden. Uit een eerder frequentieonderzoek voor de stuw bij Emlichheim dat in 1990 is uitgevoerd door het RIZA blijkt dat uit bovenstaande verdelingen de Gumbelverdeling de voorkeur verdient [(a) Janssens, 1990]. Op basis van de resultaten van dit onderzoek is gekozen om de herhalingstijden te berekenen op basis van de Gumbelverdeling. Emlichheim De ingewonnen gegevens van de stuw bij Emlichheim worden verwerkt tot maanden jaarlijsten waarin de dagwaarden voor de waterstand en de afvoer staan vermeld. Deze lijsten zijn beschikbaar vanaf november 1960. Vanaf 1 juli 1950 wordt voor het eerst vermeld, dat gebruik gemaakt is van de afvoertabel van 1950. Vanaf 1955 tot en met 1964 wordt voortdurend op andere afvoertabellen overgeschakeld, soms maar voor enkele maanden. Op 1 november 1964 wordt echter op een afvoertabel overgeschakeld, die met enkele uitzonderingen daargelaten, gebruikt wordt tot 30 juni 1980. Na de aanleg van het meetstation en de verlaging van het nulpunt wordt een nieuwe afvoertabel afgeleid, die geldig is vanaf 1 augustus 1981. De invloed van de verschillende afvoertabellen op de kwaliteit van de afvoerreeksen is moeilijk te achterhalen. Er is uitgegaan van het advies van StAWA te meppen: “Voor 1960 zijn de Q/H relaties zeer onbetrouwbaar. Gebruik van afvoerreeksen voor 1960 wordt afgeraden.” Frequentieberekeningen van het station Emlichheim door het StAWA Meppen worden gebaseerd op reeksen vanaf 1960 [(a) Janssens, 1990]. Onafhankelijkheid Statistisch gezien is het van belang dat de pieken onafhankelijk van elkaar zijn. Om te voorkomen dat de pieken aan elkaar gerelateerd zijn, is voor het bepalen van de jaarmaxima uitgegaan van het Duitse hydrologische jaar (welke loopt van 1 november t/m 31 oktober van het volgende jaar). In onderstaande scatterdiagram zijn de xi uitgezet tegen de xi+1, waarbij i de volgorde van optreden weergeeft. Als de punten zeer verspreid liggen is er sprake van onafhankelijkheid, wanneer de punten daarentegen op een rechte lijn liggen, zijn de waarden afhankelijk. Tevens is de correlatiecoëfficiënt berekend.

70

Bijlage V Berekening herhalingstijden

Scatterdiagram Jaarmaxima Emlichheim 1961-2002

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250

Q(i) [m3/s]

Q(i+

1) [m

3/s]

Correlatiecoëff iciënt: 0,156

Figuur V-1: Scatterdiagram van de jaarmaxima te Emlichheim van 1961 t/m 2002

De correlatiecoëfficiënt blijkt 0,16 te zijn, dit betekent dat er vrijwel geen sprake is van correlatie tussen de jaarmaxima. De opvolgende waarden in de reeks mogen worden beschouwd als onderling onafhankelijk. De maximale dagelijkse afvoeren zijn voor de jaren 1970 t/m 2002 geleverd door de provincie Overijssel en het RIZA. Verder zijn de gegevens over de dagelijkse afvoer van 1960 t/m 1969 gehaald uit ‘frequentieonderzoek afvoer Overijsselse Vecht’. Wanneer een oneindig lange periode beschouwd zou worden, zou in theorie elke afvoer een keer op kunnen treden. Daarom geldt [Shaw, 1992]:

∫∞

=0

1)( dQQp

De kans dat een jaarlijks maximum, Q, tussen twee waarden, a en b, ligt, is:

∫=b

a

dQQpP )(

Voor een gegeven waarde, X, is de kans dat een jaarlijks maximum deze waarde bereikt of overschrijdt (Q ≥ X):

∫∞

=X

dQQpXP )()(

Als F(X) de kans voorstelt dat Q<X, dan geldt:

∫=X

dQQpXF0

)()(

71


dus:

)(1)( XFXP −=

Als X r keer optreedt of wordt overschreden in N jaren, geldt:

NrXP /)( =

Voor de herhalingstijd van X geldt echter:

rNXT /)( =

Dus:

)(1)(XT

XP =

Hieruit volgt:

)(11

)(1)(

XFXPXT

−==

en:

)(1)()(

XTXTXF −

=

Dus als T(X)=100 jaar, dan is P(X)=0,01 en F(X)=0,99. De jaarlijkse maxima worden aflopend gerangschikt. Deze waarden krijgen allemaal een rangnummer. Vervolgens wordt de kans van overschrijden, P(X), berekend voor elke waarde X, volgens een zogenaamde ‘plotting position’ formule (Deze formule is afgeleid omdat de formule r/N niet voldoet, wanneer N niet voldoende groot is). In dit onderzoek is de ‘plotting position’ formule van Gringorten gebruikt, deze luidt als volgt:

12,044,0)(

+−

=NrXP

Hierin is r het rangnummer en N het aantal beschouwde data. De Gringorten waarden kunnen in een Gumbelplot worden uitgezet tegen de waarden van X. Hierbij valt op dat vooral de extreme waarden uitschieters zijn. Dit komt doordat het afvoeren zijn die vaak in een relatief korte periode van data zijn opgenomen, terwijl ze een grotere herhalingstijd hadden. De vergelijking van de Gumbel extreme waarden verdeling wordt gegeven door:

72


[ ])(exp)( aXbeXF −−−=

F(X) is de kans dat een jaarlijks maximum Q ≤ X, zoals in het voorgaande is gedefinieerd. A en b zijn parameters die zijn gerelateerd aan de momenten van de populatie van Q waarden. Het eerste moment (het gemiddelde) wordt gedefinieerd door µQ en het tweede moment (de variatie) door σQ

2, de parameters a en b worden dan als volgt berekend:

6Q

Q

b

ba

σπ

γµ

=

−=

In bovenstaande vergelijkingen hebben µQ en σQ

2 betrekking op de hele statistische populatie van afvoeren ter hoogte van het meetstation; met een eindige sample kunnen ze slechts worden geschat door middel van de momenten van de dataset. Dus:

∑

∑

=

=

−−

==

==

N

iiQQ

N

iiQ

QQN

s

QN

Q

1

222

1

)(1

1ˆ

1ˆ

σ

µ

Het dakje op µ en σ betekent dat het schatters zijn. De waarden voor Qµ̂ en bedragen voor de

Vecht respectievelijk 120,2 m

2ˆQσ3/s en 48,4 m3/s, terwijl a = 98,41 en b = 0,027. De formule van de

lijn waarmee de gemeten data worden gefit, luidt dan als volgt:

[ ])41,98(038,0exp)( −−−= XeXF

Herhalingstijden Deze formule kan worden gebruikt om een schatting te geven van de herhalingstijd van een bepaalde piekafvoer. Echter, bij het extrapoleren buiten de limieten van deze data is voorzichtigheid geboden. Om toch iets te kunnen zeggen over extreme piekafvoeren, zijn de betrouwbaarheidsgrenzen berekend. Wanneer F(X) bekend is, is P(X)=1-F(X) bekend en kan de herhalingstijd T(X)=1/P(X) worden berekend. De omgekeerde procedure, de schatting van een jaarlijks maximum voor een gegeven herhalingstijd, kan als volgt worden berekend:

[ ]

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

−=

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ −−=−−

−=− −−

1)()(lnln1

)(1)(lnln)1(

)(1)(exp )(

XTXT

baX

XTXTXb

XTXTe aXb

73


Wanneer de parameters a en b worden vervangen door het gemiddelde van de dataset Q en de

standaardafwijking sQ als schatters van de populatie waarden µQ en σQ, dan kan X als volgt worden bepaald:

Q

Q

Q

sTKQ

sXT

XTQ

XTXTs

QX

)(

1)()(lnln6

1)()(lnln

6ˆ

+=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

+−=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

−=

γπ

πγ

Waarin:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

+−=1)(

)(lnln6)(XT

XTTK γπ

K(T) is een factor voor de frequentie. Alhoewel deze parameter niet afhankelijk is van de parameters van de kansverdeling, is K(T) specifiek voor de Gumbel Type 1 verdeling. Betrouwbaarheidsgrenzen Omdat sommige herhalingstijden buiten de limieten van de dataset vallen, worden ook de betrouwbaarheidsgrenzen berekend. Allereerst wordt de standaardfout van de schatting van een piekafvoer (X) berekend, in termen van de herhalingstijd (T). De uitdrukking voor de standaardfout is afhankelijk van de kansverdeling die wordt gebruikt. Voor de Gumbel verdeling wordt hij gegeven door:

[ ]21

2))((10,1)(14,11)ˆ( TKTKN

sXSE Q ++=

Waar N het aantal jaarlijkse maxima is in de dataset. Vervolgens worden de boven- en ondergrens van het 95% betrouwbaarheidsinterval berekend voor een selectie van herhalingstijden en

geschatte waarden van uit: X̂

)ˆ(ˆ, XSEtX ⋅+ να (bovengrens)

)ˆ(ˆ, XSEtX ⋅− να (ondergrens)

Hierin zijn tα,ν de waarden van de t-verdeling welke wordt verkregen uit standaard statistische tabellen, met α de vereiste betrouwbaarheidsgrenzen en ν het aantal vrijheidsgraden. In onderstaande tabel zijn de geschatte waarden van X met de bijbehorende betrouwbaarheidsinterval weergegeven:

Herhalingstijd Grootheden

10 20 30 50 100 250 500 750 1000 1250

X̂ [m3/s] 183 210 226 246 272 307 333 348 359 367

)ˆ(XSE [m3/s] 16 20 22 25 49 58 65 70 73 75

t5,41 · [m)ˆ(XSE 3/s] 26 33 37 42 49 58 65 70 73 75

Bovengrens [mX̂ 3/s] 209 244 263 288 321 365 398 418 432 4421

Ondergrens [mX̂ 3/s] 157 177 189 203 223 248 267 279 286 293

Tabel V-1: Frequentie tabel met extreme afvoeren voor stuw te Emlichheim

74


Drenthse Stuw In de afvoerreeks van de Drenthse stuw missen een aantal waarden:

Hydrologisch jaar

(1/11 t/m 31/10) Ontbrekende waarden Drenthse Stuw

1981 1/6-12/6

1982 9/11-27/12 4/1-2/2

1983 25/4-3/5 17/7-21/7 5/9-3/10

1984 5/12-31/12 1/1-4/1 26/3-9/4 9/7-7/8

1985 6/8-13/8 7/10-9/12

1986 24/6-25/11

1987 6/2-7/4

1988 1/1/88

1989 19/8-21/9

1990 8/9-6/10

1994 1/1-13/1

1995 25/7-30/8

1996 24/5-28/5 19/6-20/6 2/7-3/7 16/9-23/9

1997 1/11-5/11 16/12-31/12 1/1-25/1 1/5 1/8 1/9

1/2 1/3 1/4 1/5 1/6 20/7-1/7 1998

1/8 1/9 1/10 1/11 1/12

31/1 28/2 31/3 30/4 31/5 30/6 1999

31/7 31/8 6/9 13/9

2000 30/11-

30/12 12/9-16/9

2001 31/12 1/1

Tabel V-2: Data van missende afvoerreeksen Drenthse Stuw

De afvoerreeksen uit de jaartallen 1980, 1991, 1992, 1993 waren compleet en van de jaartallen 1989 en 1995 ontbraken alleen waarden van het zomerseizoen. Van de jaartallen 1988, en 2001 ontbraken slechts een paar dagen. Voor deze jaartallen zijn de data van de jaarlijkse maxima met elkaar vergeleken, de resultaten zijn in onderstaande tabel samengevat:

Stuw 1980 1988 1989 1991 1992 1993 1995 2001

Drenthse stuw 6/2/80 27/1/88 20/12/88 3/1/91 14/3/92 4/10/93 2/2/95 7/2/01

Emlichheim 6/2/80 27/1/88 22/12/88 5/1/91 15/3/92 7/10/93 1/1/95 7/2/01

Tabel V-3: Data van de jaarlijkse maxima ter hoogte van Emlichheim en de Drenthse Stuw

In bovenstaande tabel is te zien dat de maxima bij de stuw bij Emlichheim en de Drenthse Stuw op ongeveer dezelfde dagen voorkomen, de piekafvoer wordt ter hoogte van de Drenthse stuw vaak iets eerder bereikt dan ter hoogte van Emlichheim. In 1995 echter vallen de maxima niet samen. Maar na nadere analyse van deze waarden blijkt dat de er in dit jaar 2 hoogwaters zijn opgetreden en dat het ene hoogwater het jaarmaximum bij Emlichheim heeft veroorzaakt en het andere hoogwater het jaarmaximum bij de Drenthse stuw. De data waarop beide hoogwaters op zijn getreden, blijken uiteindelijk wel weer overeen te komen. Het jaarmaximum bij de stuw bij Emlichheim op 1 januari 1995 correspondeert met een maximum bij de Drenthse stuw op 30 december 1994. Het jaarmaximum dat op 2 februari bij de Drenthse Stuw is gemeten correspondeert met een maximum bij Emlichheim op 31 januari 1995.

75


Op deze manier zijn de piekafvoeren die zich voordeden ter hoogte van de Drenthse stuw vergeleken met de data waarop de piekafvoeren optraden ter hoogte van Emlichheim. Wanneer deze overeenkwamen, is aangenomen dat het jaarmaximum klopte. Wanneer de data niet overeenkwamen zijn de waarden voor het desbetreffende jaar nader onderzocht. Soms bleek dat er meerdere hoogwaters waren opgetreden en als gevolg daarvan de jaarmaxima op verschillende data optraden. Ook als dit het geval was, is er van uitgegaan dat het jaarmaximum klopte (dit is niet vaak gebeurd, alleen in de jaren 1983, 1985, 1994 en 1995). Tot slot bleek dat van de jaartallen 1982 en 2000 de data absoluut niet overeen kwamen. De data waarop bij Emlichheim de piekafvoeren voorkwamen, ontbraken bij deze reeksen. Vandaar dat deze jaarmaxima niet zijn mee genomen bij de berekening van de herhalingstijd. Er was nog een probleem bij het bepalen van de herhalingstijd van de afvoeren ter hoogte van de Drenthse Stuw. Wanneer er sprake is van extreme afvoer, wordt een gedeelte van de afvoer via een bypass omgeleid. De gemeten afvoer is dus lager dan de in werkelijkheid opgetreden afvoer. Toch zijn wel de herhalingstijden berekend. Bij het verwerken van de gegevens moet de onnauwkeurigheid van de meetreeks in het achterhoofd worden gehouden en daarom zullen deze resultaten slechts indicatief worden gebruikt. Nu de jaarmaxima bekend zijn, zijn de herhalingstijden op precies dezelfde wijze als bij de stuw te Emlichheim berekend. De correlatiecoëfficiënt van de opeenvolgende maxima blijkt voor de Drenthse Stuw 0,05. Deze mogen dus onafhankelijk verondersteld worden. In onderstaande tabel staat het resultaat van de Gumbelberekening.

Herhalingstijd Grootheden

3 5 7 10 30 50 100 250 500 750 1000 1250

X̂ [m3/s] 66 80 89 98 125 137 154 175 192 201 208 214

)ˆ(XSE [m3/s] 8 10 12 14 19 22 25 30 34 36 38 39

t5,41 [m2/s] 13 17 20 23 32 37 43 51 57 60 63 65

Bovengrens X̂[m3/s]

79 97 109 121 157 174 196 226 249 262 271 279

Ondergrens X̂[m3/s]

53 63 69 75 92 100 111 125 135 141 145 149

Tabel V-4: Frequentie tabel met extreme afvoeren voor Drenthse Stuw

76

Bijlage VI Herhalingstijden onderzoek RIZA In een eerder frequentieonderzoek naar de afvoer van de Overijsselse Vecht bij Emlichheim zijn de herhalingstijden van afvoeren berekend. In onderstaande tabel zijn de resultaten van dit onderzoek en van het onderzoek dat destijds door het RIZA in 1990 is uitgevoerd, weergegeven.

Herhalingstijd [jaren] Frequentietabel

2 10 20 50 100 200 1000

Afvoeren zoals door RIZA

bepaald [m3/s] 111 192 223 263 293 322 367

Afvoeren zoals in huidig

onderzoek bepaald [m3/s] 112 183 210 246 272 298 359

Tabel VI-1: Frequentietabel met vergelijking resultaten RIZA

Bij lage afvoeren blijken de herhalingstijden redelijk overeen te komen. Voor hogere afvoeren echter heeft het RIZA lagere herhalingstijden berekend. Op basis van het onderzoek van het RIZA kunnen hogere afvoerwaarden dus eerder worden verwacht dan op basis van dit onderzoek. Het verschil in de berekening van de afvoeren wordt verklaard door de standaardafwijking van de afvoerwaarden (De standaardafwijking is een maat voor de afwijking van de gemiddelde afvoer). De herhalingstijden worden namelijk als volgt berekend:

QsTKQTQ ×+= )()(ˆ

Hierin is:

)(ˆ TQ de geschatte afvoer bij een bepaalde herhalingstijd [m3/s]

Q de gemiddelde afvoer [m3/s]

K(T) een frequentiefactor [-] sQ de standaardafwijking [m3/s] De frequentiefactor wordt als volgt berekend:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

+−=1)(

)(lnln6)(XT

XTTK γπ

Waarin: γ 05,5772 [-] T(X) Herhalingstijd [jaren] Voor een gegeven herhalingstijd T(X), zal de waarde van K(T) altijd hetzelfde zijn (T(X) is immers de enige variabele). Het verschil wordt daarom veroorzaakt door ofwel een verschil in de gemiddelde afvoer ofwel door een verschil in de standaardafwijking. De gemiddelde afvoer blijkt in de loop der jaren iets te zijn toegenomen. Deze was tijdens de berekeningen van het RIZA 117 m3/s en bedraagt in het huidig onderzoek 120 m3/s. De standaardafwijking blijkt te zijn afgenomen. De afname van de standaardafwijking blijkt verantwoordelijk voor het feit dat de herhalingstijden voor dezelfde afvoer minder groot is geworden (de helling van de lijn die de berekende afvoeren voorstelt, zie bijvoorbeeld figuur 3-3, is kleiner geworden).

77

Bijlage VI Herhalingstijden onderzoek RIZA

Bij een herhalingstijd van 2 jaar zijn de afvoeren die in het huidig onderzoek zijn bepaald groter dan de afvoeren zoals ze destijds door het RIZA zijn bepaald. Dit wordt verklaard doordat de gemiddelde afvoer in de loop der tijd groter is geworden. De lijn begint als het ware hoger, maar loopt minder steil. De berekende herhalingstijd van een bepaald debiet is dus geen vast gegeven en kan in de loop der tijd veranderen. Wanneer in de nabije toekomst een extreem hoge afvoer zal optreden, zal dit een hogere standaardafwijking tot gevolg hebben. Hierdoor zullen de herhalingstijden van afvoeren lager zijn dan nu het geval is (hogere afvoeren kunnen dan eerder worden verwacht).

78

Bijlage VII Geselecteerde hoogwatergolven In figuur VII-1 zijn de grafieken van de geselecteerde afvoergolven op de Vecht weergegeven, in figuur VII-2 de grafieken van de geselecteerde afvoergolven op het Afwateringskanaal. In beide grafieken treden de piekafvoeren op dag 0 op.

Geselecteerde hoogwatergolven Vecht

50

75

100

125

150

175

200

225

-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Dagen

Afv

oer [

m3/

s]

2 dagen3 dagen4 dagen5 dagen7 dagen11 dagen

Figuur VII-1: Geselecteerde hoogwatergolven (Vecht)

Geselecteerde hoogwatergolven Afwateringskanaal

40

50

60

70

80

90

100

110

120

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5

Dagen

Afv

oer [

m3/

s]

2-daagse golf3-daagse golf4-daagse golf5-daagse golf7-daagse golf11-daagse golf

Figuur VII-2: Geselecteerde hoogwatergolven Afwateringskanaal

79

Bijlage VIII Inlaatstrategieën Noord Meene In deze bijlage zijn de inlaatstrategieën voor de polder Noord Meene weergegeven van de golven die niet in het hoofdrapport zijn besproken.


120125

130135

140145

150155

160165

170

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

Uren

Deb

iet [

m3/

s]

10,3

10,4

10,5

10,6

10,7

10,8

10,9

11

Wat

erst

and

[m +

NA

P]

Debiet

Waterstand

Figuur VIII-1: Waterstandontwikkeling en afvoerverloop, 3-daagse golf



10,64

10,66

10,68

10,7

10,72

10,74

10,76

10,78

10,8

-17 -14 -11 -8 -5 -2


Deb

iet [

m3/

s]

0 uur

4 uur

8 uur

12 uur

16 uur

Figuur VIII-2: Inlaatstrategieën Noord Meene, 5-daagse golf

(Waterstand Afwateringskanaal, ter hoogte van inlaatwerk Noord Meene)

80

Bijlage VIII Inlaatstrategieën Noord Meene


120125130135140145

150155160165170

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20Uren

Deb

iet [

m3/

s]

10,30

10,40

10,50

10,60

10,70

10,80

10,90

Wat

erst

and

[m +

NA

P]

Debiet

Waterstand




10,6510,6610,6710,6810,6910,7

10,7110,7210,7310,7410,75

-17 -14 -11 -8 -5 -2


Deb

iet [

m3/

s]

0 uur

4 uur

8 uur

12 uur

16 uur



81

Bijlage VIII Inlaatstrategieën Noord Meene


140

145

150

155

160

165

170

-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

Uren

Deb

iet [

m3/

s]

10,50

10,55

10,60

10,65

10,70

10,75

10,80

10,85

10,90

Wat

erst

and

[m +

NAP]

Debiet

Waterstand




10,6710,6810,6910,7

10,7110,7210,7310,7410,7510,7610,7710,78

-20 -17 -14 -11 -8 -5


Wat

erst

and

[m +

NA

P]

0 uur

4 uur

8 uur

12 uur

16 uur



82

Bijlage IX Inlaatstrategieën Zuid Meene In deze bijlage zijn de inlaatstrategieën weergegeven voor de polder Zuid Meene van de golven die niet in het rapport zijn besproken.

3-Daagse golf Vecht

250255260265270275280285290295300

-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30

Uren

Deb

iet [

m3/

s]

10,4

10,45

10,5

10,55

10,6

10,65

10,7

Wat

erst

and

[m +

NA

P]

Debiet

Waterstand

Figuur IX-1: Waterstandontwikkeling en afvoerverloop, 3-daagse golf



10,55

10,56

10,57

10,58

10,59

10,6

10,61

10,62

10,63

-22 -19 -16 -13 -10 -7 -4


Wat

erst

and

[m +

NA

P]

5 uur

10 uur

15 uur

20 uur

25 uur

Figuur IX-2: Inlaatstrategieën Zuid Meene, in combinatie met Noord Meene, 3-daagse golf

(Waterstand Vecht, benedenstrooms van stuw De Haandrik)

83

Bijlage IX Inlaatstrategieën Zuid Meene

4-Daagse golf Vecht

200210220230240250260270280290300

-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Uren

Deb

iet [

m3/

s]

10,2

10,3

10,4

10,5

10,6

10,7

10,8

Wat

erst

and

[m +

NA

P]

Debiet

Waterstand



Inlaatstrategieën 4-daagse golfZuid Meene

10,52

10,54

10,56

10,58

10,6

10,62

10,64

-28 -25 -22 -19 -16 -13 -10 -7 -4 -1 2


Wat

erst

and

[m +

NA

P]

5 uur

10 uur

15 uur

20 uur

25 uur



84

Bijlage IX Inlaatstrategieën Zuid Meene

11-Daagse golf Vecht

250255260265270275280285290295300

-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45


Deb

iet [

m3/

s]

10,3

10,35

10,4

10,45

10,5

10,55

10,6

10,65

10,7

Wat

erst

and

[m +

NA

P]

Debiet

Waterstand




10,5410,5510,5610,5710,5810,5910,6

10,6110,6210,6310,6410,65

-34 -31 -28 -25 -22 -19 -16 -13 -10 -7Moment van inzet

[uren voor maximale waterstand]

Wat

erst

and

[m +

NA

P]

5 uur

10 uur

15 uur

20 uur

25 uur



85

Bijlage X Fasering hoogwater

NW

Fase 0

Streefpeilen

NWH Fase 1

Alertfase

dijkbewaking

HW Fase 2

Beperkte

dijkbewaking

EHW Fase 3

Permanente

dijkbewaking

Ramp Fase 4

Permanente

dijkbewaking

Omstandigheden bodem Onverzadigd Verzadigd Verzadigd Verzadigd Verzadigd

afvoer Toenemend Hoog Hoog Extreem Extreem

Neerslagverwachting Etmaal > 30 mm > 50 mm ?? ??

10-daagse neerslagsom >100 mm > 100 mm ?? ??

Waterstanden Tuinbouw Centrum Erica Afvoerstuw TCE ?? > +12,25 m > +12,45 > +12,60 Sluis Dommers kanaal ?? > + 14,20 > +14,35 > + 14,50 Bladderswijk Gemaal Oranjedorp +17,70 >+17,90 >+18,10 >+18,30 6e pand Verlengde

Hoogeveense Vaart

Gemaal Zwartemeer +15,80 >+16,00 >+16,15 >+16,30 5e pand Verlengde

Hoogeveense Vaart

Noordscheschut +12,95 >+13,10 >+13,25 >+13,40 Gemaal Muzels +12,95 >+13,10 >+13,25 >+13,40 Ericasluis +12,95 >+13,10 >+13,25 >+13,40 Stieltjeskanaal Gemaal Weijerswold +9,10 >+9,80 >+10,10 >+10,50 Afwateringskanaal Drentse Stuw boven +9,10 >+9,20 >+9,60 >+10,00 Drentse Stuw beneden +9,10 >+9,10 >+9,20 >+9,80 Tabel X-1: Fasering Hoogwater beheersgebied waterschap Velt en Vecht

86

Bijlage X Fasering hoogwater

Waterstanden NW

Fase 0

Streefpeilen

NWH Fase 1

Alertfase

dijkbewaking

HW Fase 2

Beperkte

dijkbewaking

EHW Fase 3

Permanente

dijkbewaking

Ramp Fase 4

Permanente

dijkbewaking

Kanaal Almelo - De Haandrik Aflaatwerk MVK +9,10 >+9,20 >+9,30 >+9,40 Haandriksluis +9,10 >+9,20 >+9,30 >+9,40 Ommerkanaal Stuw Glashutte boven +5,50 >+5,70 >+5,85 >+6,00 Overijsselsche Vecht Neuenhaus ?? >+15,00 >+16,00 >+16,50 Stuw De Haandrik beneden +7,10 >+9,60 >+12,20 >+10,30 Brug Ommen +2,65 >+3,50 >+4,50 >+5,40 Mond Vecht -0,40 >+1,00 >+1,30 >+1,60 Meppelerdiep Galgenkampbrug <+0,50 >+0,70 >+0,90 >+1,00 Inzet pompen Meppelerdiep Pompen Zedemuden 0-1 2 (>4 uur) 2-3 3 (+) Tabel X-1: Fasering Hoogwater beheersgebied waterschap Velt en Vecht (vervolg)

87

Bijlage XI Draaiboek inzet retentiepolders 48 uur voor aanvang inundatie Omschrijving Activiteit

Inlichten bewoners en instanties Informeren bewoners en instanties

Toe te passen materialen Paraatheid van: zand, rijplaten,

markeringspalen, pompen met toebehoren,

materieel, verkeersborden en belettering

Tabel XI-1: activiteiten 48 uur voor inundatie

[bron: Waterschap Velt en Vecht]

36 uur voor aanvang inundatie

Omschrijving Activiteit

Tijdelijke kering middels big bags - Check aanwezigheid:

Rudolf van Coevordenweg big bags 35 st.

folie 130 m2

zandzakken 80 stuks

reserveren hulpmiddelen aanvoer en vulling

Tijdelijke kering middels big bags - Check aanwezigheid:

Marsweg big bags 30 st.

folie 120 m2

zandzakken 70 stuks


Coupures -schotbalken- - Check aanwezigheid:

coupure A schotbalken 8 stuks + hijsvoorziening

folie 220 m2

zandzakken 110 stuks



coupure B schotbalken 12 stuks

folie 220 m2




coupure spoorbrug schotbalken 22 stuks + hijsvoorziening

folie 220 m2



Tabel XI-2: Activiteiten 36 uur voor inundatie


88

Bijlage XI Draaiboek inzet retentiepolders



Mestkelders - Check of kelders voldoende zijn gevuld

tot 0,40 m - vloerpeil Afvoer kwelwater - Check pompen totaal 25 pompen

reserveren hulpmiddelen aanvoer pompen ed

aan- en afvoerleidingen

brandstof

Tijdelijke kering middels zandzakken - Check aanwezigheid:

in- en uitritten erf De Meene 2 en 4a zandzakken 600 stuks

150 st De Meene 4a en 450 st De Meene 2


Rijplaten ten behoeve van ontsluiting - Reserveren rijplaten

ontsluiting erf De Meene 4a rijplaten 107 stuks (afm. 6,0 x 1,30 m)

reserveren hulpmiddelen aanvoer en leggen

ontsluitingsweg naar N34 - Reserveren rijplaten

rijplaten 26 stuks (afm. 6,0 x 1,30 m)

reserveren hulpmiddelen aanvoer en leggen

zand t.b.v. tijdelijke dam 30 m2

bereikbaarheid coupure spoorbrug - Reserveren rijplaten

rijplaten 86 stuks (afm. 6,0 x 1,30 m)

Afsluiten faunapassage Rijksweg N34 - Reserveren:

km-paal 41,2 klei of leemhoudende grond totaal 15 m3

folie dik ca. 1 mm, afm 6 x 6 m

hulpmiddelen aanvoer en vulling

Gronddam t.b.v. onsluiting kavelpad - Reserveren:

zand totaal 20 m3

hulpmiddelen aanvoer en vulling

Afsluiters - Check:

controleren op goede werking

Watergangen, duikers, stuwen - Check:

en keringen werking stuwen

verstoppingen duikers

stabiliteit kaden

Aanbrengen geleiders - Check aanwezigheid:

Accentuering weg De Haandrik jalons rood/wit gemarkeerd, totaal 50 stuks

grondboor diam. 0,07 m

Afsluiting Rijksweg N34 - Wegafzettingen/omleidingsroutes

- Verkeersvoorzieningenbedrijf opdracht geven

paraatheid

Tabel XI-2: Activiteiten 36 uur voor inundatie (vervolg)

89




Afsluiten wegen rondom Noord en Zuid

Meene

- Wegafzettingen/omleidingsroutes

verkeersvoorzieningenbedrijf opdracht geven

paraatheid

Stremming spoortraject Hardenberg - - Paraatheid vervangend busvervoer in overleg

Coevorden met de NS

Water in- en uitlaat - Reserveren:

HGM (35 ton) bijv. Kobelco SK 330 LCDA

- Check aanwezigheid:

hulpmiddelen hijsvoorzieningen

Tabel XI-2: Activiteiten 36 uur voor inundatie (vervolg)



Tijdelijke kering middels big bags - Opbouwen voorziening

Rudolf van Coevordenweg

Tijdelijke kering middels big bags - Opbouwen voorziening

Marsweg

Coupures -schotbalken- - Opbouwen voorziening (als laatste)

coupure A

Coupures -schotbalken- - Opbouwen voorziening

coupure B

Coupures -schotbalken- - Afbouwen + controle voorziening

coupure spoorbrug

Mestkelders - Controle voorziening

Afvoer kwelwater - Controle voorziening

Tijdelijke kering middels zandzakken - Plaatsen van de zandzakken

in- en uitritten erf De Meene 2 en 4a

Tijdelijke kering middels zandzakken - Plaatsen van de zandzakken

in- en uitritten erf De Meene 2 en 4a

Tabel XI-3: Activiteiten 12 uur voor aanvang inundatie


90




Rijplaten ten behoeve van ontsluiting - Controle voorziening

ontsluiting erf De Meene 4a

ontsluitingsweg naar N34 - Controle voorziening

bereikbaarheid coupure spoorbrug - Controle voorziening

km-paal 41,2

Gronddam t.b.v. onsluiting kavelpad - Controle voorziening

Afsluiters - Controle voorziening

Watergangen, duikers, stuwen - Controle voorziening

en keringen

Aanbrengen geleiders - Controle voorziening

Accentuering weg De Haandrik

Afsluiting Rijksweg N34 - Geen werkzaamheden in dit tijdvak

Stremming spoortraject Hardenberg - - Geen werkzaamheden in dit tijdvak

Coevorden

Afsluiten wegen rondom Noord en Zuid - Geen werkzaamheden in dit tijdvak

Meene

Water in- en uitlaat - Ontgraven kade aan Vecht en Kanaal zijde

- Aanbrengen loopbruggen

Tabel XI-3: Activiteiten 12 uur voor inundate (vervolg)



Afsluiting Rijksweg N34 - Afsluiten Rijksweg N34

Stremming spoortraject Hardenberg - - Stremmen spoorvak Hardenberg - Coevorden

Coevorden door de NS

Afsluiten wegen rondom Noord en Zuid - Afsluiten wegen naar retentiepolder

Meene Noord en Zuid Meene

Tabel XI-4: Activiteiten 6 uur voor inundatie


91

Bijlage XII Effecten Klimaatverandering Volgens klimaatwetenschappers zal de invloed van de mens op het klimaat toenemen. Ze verwachten dat hierdoor de wereldtemperatuur met 1 tot 6 °C zal stijgen. Meer en heviger neerslag zal dan het gevolg zijn. De zeespiegel zal wereldwijd stijgen met 10 tot 90 cm. In Nederland heeft dat verstrekkende gevolgen voor de waterhuishouding. Het waterbeleid voor de 21e eeuw wordt daarom nu al afgestemd op het toekomstige klimaat. In figuur XI-1 is de gemiddelde jaarlijkse hoeveelheid neerslag in Nederland (gemiddeld over de periode 1971-2000) weergegeven.

Figuur XII-1: Gemiddelde jaarlijkse hoeveelheid neerslag 1971-2000

[bron: website 2]

Het probleem onderschrijvend van de mogelijke wereldwijde klimaatveranderingen, hebben het World Meteorogical Organization (WMO) en het United Nations Environmental Programme (UNEP) in 1988 het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) opgericht. In 2001 heeft het IPCC een overzichtsrapport gepubliceerd, waarin de laatste wetenschappelijke inzichten in klimaatverandering worden samengevat. Het IPCC acht de kans op meer perioden met intensieve neerslag (vooral ’s winters) en een toegenomen kans op overstromingen zeer waarschijnlijk (66% – 90% kans). Op basis van het derde IPCC rapport heeft het KNMI een drietal klimaatscenario's ontwikkeld voor het Nederlandse klimaat in het jaar 2100 [website 2]. In tabel XII-1 zijn deze klimaatscenario’s weergegeven.

92

Bijlage XII Effecten klimaatverandering

Lage schatting Centrale schatting Hoge schatting

Temperatuur + 1 °C + 2 °C + 4 tot 6 °C

Gemiddelde zomerneerslag + 1 % + 2 % + 4 %

Zomerverdamping + 4 % + 8 % + 16 %

Gemiddelde winterneerslag + 6 % + 12 % + 25 %

Jaarlijks maximum van de 10-daagse

winterneerslagsom in Nederland + 10 % + 20 % + 40 %

Herhalingstijd van 10-daagse som die nu

eens per 100 jaar voorkomt (≥ 140 mm) 47 jaar 25 jaar 9 jaar

Zeespiegelstijging + 20 cm + 60 cm + 110 cm

Tabel XII-1: KNMI klimaatscenario’s voor Nederland in 2100

[bron: website 2]

Het jaarlijks maximum van de tiendaagse neerslagsom geeft een indruk van de hevigheid van extreme neerslag. De herhalingstijd van de tiendaagse winterneerslagsom geeft een indruk van de kans op extreme neerslag. De zeespiegelstijging is hier gecorrigeerd voor naijleffecten en de Nederlandse bodemdaling.

93

Inzet retentiegebieden Noord Meene en Zuid Meene€¦ · retentiegebieden Noord en Zuid Meene...

Documents

Transcript of Inzet retentiegebieden Noord Meene en Zuid Meene€¦ · retentiegebieden Noord en Zuid Meene...