Toekomstige Veiligheidsopgave Voor Harde Keringen in Het Waddengebied

Toekomstige

veiligheidsopgave voor harde

keringen in het Waddengebied

Toekomstige veiligheidsopgave

voor harde keringen in het

Waddengebied

1206239-000

Deltares, 2013

A.J. Smale

B. Hoonhout

DeltaresTitelToekomstige veiligheidsopgave voor harde keringen in het Waddengebied

OpdrachtgeverDeltaprogrammaWaddengebied

Project1206239-000

Kenmerk Pagina's1206239-000-ZKS-0009 39

TrefwoordenDeltaprogramma, Waddengebied, Veiligheidsopgave, Hydra-K, Randvoorwaarden

SamenvattingIn 2008 is door de commissie Veerman een advies geschreven ten aanzien van het in kaartbrengen van de lange termijn waterveiligheid en zoetwatervoorziening, wat geleid heeft tothet Nationaal Waterplan. Ten behoeve van het in kaart brengen van de lange termijnwaterveiligheid en zoetwatervoorziening en het genereren van mitigerende maatregelen, iseen tweede Deltaprogramma opgestart onder leiding van de Deltacommissaris. Eenonderdeel van het Deltaprogramma is het deelprogramma Waddengebied.

In het kader van het Deltaprogramma Waddengebied is in voorliggend rapport detoekomstige veiligheidsopgave in beeld gebracht. Hiervoor is allereerst een overzichtgegenereerd van mogelijke (klimaat-)scenario's voor verschillende zichtjaren (2050 en 2100).Voor 14 van deze scenario's is vervolgens de verandering in benodigde kruinhoogte en/ofsterkte van de bekledingen (gedefinieerd als de toekomstige veiligheidsopgave) bepaald. .

De resultaten van de berekeningen laten zien dat de extra benodigde kruinhoogte voor dedijken opgebouwd is uit een deel zeespiegelstijging en een deel toename van de golfconditiesals gevolg van de zeespiegelstijging (of toename van de waterdiepte). De extra benodigdekruinhoogte varieert ruimtelijk. Dijkvakken gelegen achter zeegaten, dus gedomineerd doorgolfaanval, zijn gevoeliger voor een toename van de zeespiegel, terwijl beschutte locatiesminder gevoelig zijn. Voor bekledingen geldt een vergelijkbaar beeld.

Doorvertaling van de extra benodigde kruinhoogte naar kosten, op basis van kostenfunctiesvan WV21, laat zien dat sprake is van significante kosten (als gevolg van de extra benodigdekruinhoogte) als gevolg van zeespiegelstijging. Indien rekening wordt gehouden met deaanwezigheid van overhoogte nemen de kosten significant af: de aanwezige overhoogte lijktop dit moment dusdanig groot te zijn dat hiermee een groot deel van de extra benodigdekruinhoogte kan worden opgevangen.

ReferentiesBO-11-015-012 Deltaprogramma Waddengebied

4 dec.. 2013 A.J. Smale J. GroeneweVersie Datum Auteur Paraaf Review

B. Hoonhout

Statusdefinitief

Toekomstige veiligheidsopgave voor harde keringen in het Waddengebied

1206239-000-ZKS-0009, Versie 4, 4 december 2013, definitief


i

Inhoud

1 Inleiding 1 1.1 Algemeen 1 1.2 Probleemstelling 1 1.3 Definitie toekomstige veiligheidsopgave en gemaakte keuzes 2 1.4 Leeswijzer 3

2 Aanpak 5 2.1 Inleiding 5 2.2 Berekeningswijze extra benodigde kruinhoogte/bekledingsterkte 5

2.2.1 Hydra-K 5 2.2.2 Toetspeilcorrectie 9 2.2.3 Zeespiegelstijging 10 2.2.4 Windstatistiek 10 2.2.5 Bodemgeometrie en topografie 10

2.3 Beschouwde (klimaat)scenarios 11 2.4 Berekeningswijze kosten versterkingsmaatregelen 13

2.4.1 Inleiding 13 2.4.2 Kostenfuncties per dijkvak 13 2.4.3 Berekening totale kosten per scenario 15

3 Toekomstige veiligheidsopgave 16 3.1 Algemene toelichting resultaten 16

3.1.1 Kaartbeelden 16 3.1.2 Histogrammen 16 3.1.3 Toelichting gebruik Google Earth presentatie 17

3.2 Klimaatscenarios 17 3.2.1 Zeespiegelstijging 0,15 meter 17 3.2.2 Zeespiegelstijging 0,35 meter 21 3.2.3 Zeespiegelstijging 0,60 meter 23 3.2.4 Zeespiegelstijging 0,85 meter 24

3.3 Gevoeligheidsanalyses windklimaat 26 3.3.1 Toename windsnelheid met 5% en 10% 26 3.3.2 Verandering windrichting met 10 en 20 28

3.4 Autonome ontwikkeling en menselijke ingrepen 28 3.4.1 Relatieve zeespiegelstijging 1,10 meter en 1,35 meter 28 3.4.2 Zeespiegelstijging gecombineerd met toename golfcondities 30 3.4.3 Zeespiegelstijging met daling kruinhoogte 32

4 Kosten dijkversterkingen toekomstige veiligheidsopgave 33 4.1 Alle dijken nu exact op orde (geen overhoogte) 33 4.2 Rekening houdend met aanwezige overhoogte 34 4.3 Kosten dijkversterkingen voor zichtjaren 2050 en 2100 (Deltascenarios) 35 4.4 Onzekerheden in de kostenschattingen 35

5 Conclusies en aanbevelingen 37

6 Referenties 39

ii



Bijlage(n)

A Memo Rekenen met zeespiegelstijging met Hydra-K voor de Waddenzee A-1

B Memo Rekenen met toekomstige veranderingen in de Waddenzee in Hydra-K B-1



1 van 39

1 Inleiding

1.1 Algemeen

In 2008 is door de commissie Veerman een advies geschreven ten aanzien van het in kaart

brengen van de lange termijn waterveiligheid en zoetwatervoorziening, wat geleid heeft tot

het Nationaal Waterplan. Ten behoeve van het in kaart brengen van de lange termijn

waterveiligheid en zoetwatervoorziening en het genereren van mitigerende maatregelen, is

een tweede Deltaprogramma opgestart onder leiding van de Deltacommissaris. Een

onderdeel van het Deltaprogramma is het deelprogramma Waddengebied.

Binnen het deelprogramma Waddengebied zijn een drietal onderzoeksclusters gedefinieerd:

(i) veiligheidsopgave, (ii) veiligheidsstrategien, en (iii) monitoring en systeemkennis. Het

onderzoekscluster veiligheidsopgave kent vervolgens een aantal onderzoeken, waaronder de

huidige en toekomstige veiligheidsopgave.

Dit rapport heeft betrekking op de bepaling van de toekomstige veiligheidsopgave van het

Waddengebied ten gevolge van klimaatveranderingen. Dit memo is een vervolg op de

bepaling van de huidige veiligheidsopgave zoals gepresenteerd in Deltares (2012a).

1.2 Probleemstelling

Het Deltaprogramma Waddengebied wil graag inzicht in de toekomstige veiligheidsopgave.

De veiligheidsopgave is het tekort aan sterkte van de waterkeringen in het Waddengebied dat

mogelijk in de toekomst ontstaat ten gevolge van onder andere klimaatveranderingen. De

veiligheidsopgave kan bijvoorbeeld uitgedrukt worden in termen van toekomstig tekort aan

kruinhoogte en/of dikte van de steenbekleding. Het inzicht in de toekomstige

veiligheidsopgave wordt gebruikt voor het vormgeven van strategien die het tekort aan

sterkte moeten oplossen.

De toekomstige veiligheidsopgave is onder meer afhankelijk van toekomstige veranderingen

in het Waddengebied. Voorziene veranderingen voor dit gebied zijn:

Zeespiegelstijging (Deltascenarios)

Veranderingen in windklimaat (gevoeligheidsanalyse)

Lokale veranderingen in bodemgeometrie en topografie (bodemdaling, menselijke

ingrepen, etc.)

Voor de bepaling van de toekomstige veiligheidsopgave is een methode nodig die de

toekomstige veranderingen kan vertalen naar veranderingen in hydraulische belastingen op

de primaire keringen. De veranderingen in de hydraulische belastingen geven vervolgens

inzicht in de toekomstige veiligheidsopgave. De definitie van de toekomstige

veiligheidsopgave wordt toegelicht in de volgende paragraaf.



2 van 39

1.3 Definitie toekomstige veiligheidsopgave en gemaakte keuzes

In het kader van het Deltaprogramma wordt de toekomstige veiligheidsopgave gedefinieerd

als de extra benodigde kruinhoogte en extra benodigde dikte van bekledingen als gevolg van

zeespiegelstijging, windklimaatveranderingen, autonome ontwikkelingen en menselijke

ingrepen. Merk op dat de gehanteerde klimaatscenarios geen directe link hebben met de Deltascenarios. De link tussen klimaatscenarios en Deltascenarios wordt gemaakt bij de bepaling van de kosten. De extra benodigde kruinhoogte en/of dikte van bekledingen is

gedefinieerd als het verschil tussen de benodigde kruinhoogte zonder enige

klimaatverandering (de referentie) en de benodigde kruinhoogte met inachtneming van een

klimaatverandering.

De definitie van de veiligheidsopgave wordt in sterke mate bepaald door keuzes gemaakt in

het toepassen van het gehanteerde modelinstrumentarium voor de bepaling van de

toekomstige veiligheidsopgave. Voor de bepaling van de extra benodigde kruinhoogte en/of

dikte van bekledingen is gebruik gemaakt van een aangepaste versie van het probabilistische

toetsinstrument Hydra-K. De werking van Hydra-K en de doorgevoerde aanpassingen worden

beschreven in paragraaf 2.1.2. Voor de definitie van de toekomstige veiligheidsopgave is het

echter relevant om voorafgaand aan te geven welke aannames/keuzes gemaakt zijn bij de

bepaling van de toekomstige veiligheidsopgave. Deze keuzes worden onderstaand

toegelicht:

Kruinhoogte

Voor de bepaling van de toekomstige veiligheidsopgave uitgedrukt in additioneel

benodigde kruinhoogte wordt gebruik gemaakt van een overslagberekening. Deze

berekening hanteert voor iedere locatie hetzelfde profiel van de dijk (standaardprofiel uit

Hydra-K). Per locatie verschilt de orintatie van deze doorsnede ten opzichte van het

noorden, zodat het effect van schuin invallende golven wordt meegenomen. Verder wordt

een kritisch overslagdebiet van 1 l/s/m gehanteerd. Het feit dat enkele van deze keuzes

mogelijk afbreuk doen aan de werkelijkheid wordt gecompenseerd door het bepalen van

het verschil tussen de benodigde kruinhoogte zonder enige klimaatverandering (de

referentie) en de benodigde kruinhoogte met inachtneming van een klimaatverandering.

Dit verschil is de gehanteerde toekomstige veiligheidsopgave (voor kruinhoogte).

Eventuele verschillen met de werkelijke toekomstige veiligheidsopgave zijn van tweede

orde ten opzichte van de hier gehanteerde toekomstige veiligheidsopgave.

Bekleding

Voor bekleding geldt feitelijk een vergelijkbaar concept: allereerst wordt de benodigde

dikte van de bekleding bepaalt op basis van de referentiesituatie, waarna het verschil

bepaald wordt met de benodigde dikte in geval van klimaatverandering. Dit concept werkt

goed voor bekledingstype blokken, voor gras en asfalt moet echter een licht afwijkende

werkwijze worden gevolgd.



3 van 39

Voor asfalt geldt namelijk een zeer complexe definitie van de benodigde dikte. Om

praktische redenen is daarom voor asfalt gebruik gemaakt van een sterk vereenvoudigde

formulering voor de benodigde laagdikte voor asfalt zoals ook gehanteerd in Deltares

(2011c).Voor bekledingstype gras geldt dat hier (uiteraard) geen dikte voor kan wordt

bepaald. Het faalmechanisme is immers gebaseerd op verschillende klasses van

graskwaliteit en controleert of de aanwezige graskwaliteit voldoende is voor de

betreffende belasting. Op basis van het VTV 2006 is dan ook een relatie tussen belasting

en benodigde kwaliteit van de grasmat bepaald. De veiligheidsopgave is dan vervolgens

gedefinieerd als een verandering van de benodigde kwaliteitsklasse van de grasbekleding

(verschil tussen referentiesituatie en situatie met klimaatverandering).

1.4 Leeswijzer

In hoofdstuk 2 wordt de aanpak van de bepaling van de toekomstige veiligheidsopgave

beschreven. In hoofdstuk 3 worden de resultaten van de berekeningen gepresenteerd. Deze

resultaten worden in Hoofdstuk 4 omgezet naar kosten. Het rapport sluit af met conclusies en

aanbevelingen in Hoofdstuk 5.



5 van 39

2 Aanpak

2.1 Inleiding

De berekeningswijze is reeds beschreven in Deltares (2012b), Deltares (2012c) en Deltares

(2012d). Het eerste memo beschrijft een inventarisatie van de mogelijke toekomstige

veranderingen in het Waddengebied (Deltares, 2012b). Het tweede memo beschrijft een

inventarisatie van de mogelijkheden van Hydra-K (Deltares, 2012c) met betrekking tot

toekomstige veranderingen. In Deltares (2012d) worden de beide memos gecombineerd, waardoor duidelijk wordt hoe specifieke (klimaat)scenarios doorgerekend kunnen worden.

In de volgende paragrafen worden de werking van Hydra-K en de belangrijkste

uitgangspunten en aannames nader toegelicht.

2.2 Berekeningswijze extra benodigde kruinhoogte/bekledingsterkte

2.2.1 Hydra-K

Het probabilistische model Hydra-K berekent de kans op falen van waterkeringen langs de

Nederlandse kust. Er zijn verschillende mechanismen die het bezwijken van keringen kunnen

veroorzaken, zoals golfoploop/overslag, instabiliteit van de dijkbekleding of instabiliteit van

het dijklichaam. Voor de meeste van deze faalmechanismen is in Hydra-K een

betrouwbaarheidsfunctie Z gemplementeerd die de sterkte van de kering vergelijkt met de

hydraulische belasting. De belasting is een functie van de belastingvariabelen en als Z



6 van 39

Figuur 2.1 Illustratie kansverdeling wind en waterstand

2 De tweedimensionale kansverdeling gepresenteerd in Figuur 2.1 kan worden vertaald

naar een twee-dimensionale verdeling geldig voor een locatie aan de teen van een dijk:

een gegeven combinatie van offshore windsnelheid en waterstand leidt tot een

combinatie van nearshore windsnelheid en waterstand. Figuur 2.1 wordt dan

getransformeerd naar Figuur 2.2 (ze lijken op het oog exact gelijk, maar hebben

verschillende variabelen op de x-as staan). Opgemerkt wordt dat hierbij wordt uitgegaan

van de piekwaterstand binnen een storm. Het stormverloop en faseverschuiving tussen

windsnelheid en waterstand worden buiten beschouwing gelaten.

Figuur 2.2 Illustratie kansverdeling windsnelheid en nearshore waterstand

3 Vervolgens kan de windsnelheid en nearshore waterstand (per windrichting) worden

vertaald naar nearshore golfhoogte, -periode en richting. Dit leidt dan tot een vertaling van Figuur 2.1 en Figuur 2.2 naar Figuur 2.3. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van een

opzoektabel waarin de voor gegeven windsnelheid, windrichting en waterstand de

bijbehorende nearshore golfcondities (golfhoogte, -periode en richting) opgenomen zijn. Door de vertaling van windsnelheid naar golfhoogte en golfperiode wordt nog een

extra variabele gentroduceerd, waardoor er feitelijk sprake is van een

meerdimensionale verdeling. Omwille van dit voorbeeld worden hier echter enkele

tweedimensionale afbeeldingen gepresenteerd. Ook hier gaat het om de condities

behorende bij de piekwaterstand binnen de storm.

Win

dsn

elh

eid

Offshore waterstand

Win

dsn

elh

eid

Nearshore waterstand



7 van 39

Figuur 2.3 Illustratie kansverdelingen a) nearshore waterstand en golfhoogte, b) nearshore waterstand en

golfperiode

4 Als nu gekeken wordt naar een belastinggeval, hier wordt golfoverslag als voorbeeld

genomen, dan kunnen in Figuur 2.3 lijnen (faalgrenzen) worden getrokken van gelijke

belasting (lees golfoverslag). Figuur 2.4 geeft een voorbeeld weer van een isolijn

waarvoor geldt dat er sprake is van 1 l/s/m overslag (met op de achtergrond nog steeds

de kansverdeling van waterstand en golfhoogte). Het gebied rechtsboven de faalgrens

is het faalgebied: Z



8 van 39

Figuur 2.5 Illustratie bepaling illustratiepunt op faalgrens

In de beschrijving hierboven is uitgegaan van een geparametriseerde tweedimensionale

kansverdeling voor wind en waterstand. In Hydra-K wordt echter gewerkt met simultane

waarnemingen van waterstanden, windsnelheden en windrichtingen van een groot aantal

stormen. De isolijnen in de kansdichtheidsplots van Figuur 2.1 tot en met Figuur 2.5 worden

daarmee vervangen door observaties. Deze observaties vallen echter niet in het extreme

bereik. Ze zijn namelijk gemeten in een periode van minder dan 30 jaar. Om dat te illustreren

zijn ze weergegeven in de linkeronderhoek van Figuur 2.6.

Figuur 2.6 Illustratie van geobserveerde en opgeschaalde stormen

Om de observaties te kunnen gebruiken voor de probabilistische berekening worden de

observaties opgeschaald in intensiteit conform de methode de Haan (hogere windsnelheden en bijbehorende waterstanden) en krijgen dan een kleinere kans van voorkomen. Hierdoor

worden kunstmatige observaties verkregen welke rondom de verwachte faalgrens zullen

liggen. Deze opschaling gaat onder behoud van de geobserveerde correlaties tussen

windsnelheid, windrichting en waterstand. Dit behoud van correlatie geldt overigens alleen in

een wiskundig getransformeerde ruimte, de correlatie tussen werkelijke waterstanden en

windsnelheden kan wel enigszins veranderen. Opgemerkt wordt dat de schaling afhankelijk is

van de gehanteerde overschrijdingsfrequentie.

Go

lfh

oo

gte

waterstand

Z=0 Z>0,

niet falen

Z



9 van 39

In plaats van het nemen van de integraal voor het bepalen van de faalkans, kan nu

eenvoudig het aantal opgeschaalde stormen worden geteld in het faalgebied (Z



10 van 39

Figuur 2.7 De twee door Hydra-K berekende illustratiepunten. Illustratiepunt 1 is berekend met vrij te kiezen

waterstand. Illustratiepunt 2 is gebaseerd op bestaande toetspeilen.

2.2.3 Zeespiegelstijging

In Hydra-K kan een uniforme zeespiegelstijging worden opgegeven. Als gevolg van de

toetspeilcorrectie komt het effect van de op te leggen zeespiegelstijging per definitie niet tot

uiting in de door Hydra-K uitgerekende waterstand. Om het effect van zeespiegelstijging op

een realistische manier te kunnen onderzoeken zal of de toetspeilcorrectie uitgezet moeten

worden of de toetspeilen aangepast. De wijze waarop de toetspeilcorrectie is uitgezet en de

controle op de juiste werking van Hydra-K na de-activatie van de toetspeilcorrectie is

beschreven in Deltares (2012c en d), welke als bijlage zijn opgenomen in deze rapportage.

2.2.4 Windstatistiek

Windsnelheid is een variabele die invoer is voor Hydra-K. De windsnelheid wordt ingevoerd in

termen van overschrijdingsfrequentielijnen voor verschillende richtingssectoren. Deze

gegevens zijn voor een aantal meetlocaties bekend in Hydra-K. Voor het Waddengebied is

alleen de meetlocatie Terschelling-West relevant.

2.2.5 Bodemgeometrie en topografie

De bodemgeometrie van de Waddenzee is geen onderdeel van Hydra-K, maar is impliciet

opgenomen in de SWAN productieberekeningen die Hydra-K gebruikt. Voor een groot aantal

combinaties van windsnelheid, windrichting en waterstand zijn SWAN berekeningen gemaakt.

Hydra-K gebruikt interpolatie tussen de resultaten van deze berekeningen voor het bepalen

van de hydraulische condities aan de teen van de dijk. De dijk zelf is beschreven door middel

van een dwarsprofiel. Alle dwarsprofielen samen vormen de topografische invoer voor

Hydra-K.

Via de dwarsprofielen kan de topografie in Hydra-K relatief eenvoudig aangepast worden.

Door het gebruik van de SWAN productieberekeningen geldt dat niet voor de

bodemgeometrie. Voor het bepalen van de veiligheidsopgave zijn echter slechts de effecten

van de verandering in de bodemgeometrie op de hydraulische randvoorwaarden van belang.

Deze effecten kunnen wel meegenomen worden in een berekening met Hydra-K.

faalgrensw

indsnelh

eid

waterstand

illustratiepunt 1

illustratiepunt 2

toets

peil



11 van 39

2.3 Beschouwde (klimaat)scenarios

In Deltares (2012b) is een overzicht gepresenteerd van de mogelijke toekomstige (klimaat)

scenarios voor het Waddengebied. Hierin zijn meegenomen (i) de Deltascenarios, zie Deltares (2011a), (ii) windklimaatscenarios (als gevoeligheidsanalyse) en (iii) autonome ontwikkelingen en toekomstige menselijke ingrepen. In Deltares (2012e) is een selectie

gemaakt van door te rekenen scenarios in het kader van de verkenning van de toekomstige veiligheidsopgave voor het Waddengebied. De selectie is dusdanig dat met een beperkt

aantal berekeningen de hoekpunten van de toekomstige veiligheidsopgave in beeld gebracht

kunnen worden. De scenarios zijn samengevat in Tabel 2.1. De toekomstige veiligheidsopgave zoals gepresenteerd in dit rapport is gebaseerd op de scenarios zoals gepresenteerd in deze tabel. Merk op dat het gehanteerde referentiejaar 2017 is, volgend uit

het referentiejaar voor Hydra-K 3.6.5: er bestaat geen direct verband tussen de

doorgerekende klimaatscenarios en de Deltascenarios. In paragraaf 4.3 wordt een vertaling gemaakt naar de Deltascenarios, waarbij de kosten voor de specifieke zichtjaren 2050 en 2100 (met 0,15; 0,35 en 0,85 meter zeespiegelstijging ten opzichte van 1990, respectievelijk

0,08; 0,28 en 0,78 meter zeespiegelstijging ten opzichte van 2017) zijn bepaald.

Categorie Nr

Wate

rsta

nd

Golfh

oogte

1

(Hm

0)

Golfp

erio

de

1

(Tm

-1,0)

Win

d-

richtin

g2

Win

d-

snelh

eid

Kru

inho

ogte

3

[m] [%] [%] [] [%] [m]

Referentie (2017) 0.00 0 0 0 0 0

Klim

aats

cenari

os

1 0.15

2 0.35

3 0.60

4 0.85

5 0.35 10

6 0.85 20

7 0.35 5

8 0.85 10

Auto

no

me

ontw

ikkelin

g4 9 1.10

10 1.35

11 0.35 10 10

12 0.85 20 50

13 0.35 -0.15

14 0.85 -0.30

Tabel 2.1 Scenarios doorgerekend met behulp van het flexibel rekeninstrument ten behoeve van de bepaling van

de toekomstige veiligheidsopgave

1 Met een toename van de golfhoogte/golfperiode wordt hier een toename van de offshore golfcondities bedoeld. De

invloed van deze toename op de golfcondities aan de teen van de dijk wordt vervolgens met behulp van Hydra-K in

beeld gebracht. De invloed van zeespiegelstijging op de golfcondities aan de teen van de dijk wordt door Hydra-K

bepaald. 2 Het betreft hier een verandering van de dominantie windrichting (meer zuidelijke richting), zie ook Deltares (2012b) 3 De verlaging van de kruinhoogte kan het gevolg zijn van zetting/klink, maar ook als gevolg van bodemdaling door

gaswinning. Voor een overzicht van de ontwikkelingen welke een kruinhoogteverlaging tot gevolg hebben wordt

verwezen naar Deltares (2012b). 4 De hier gehanteerde autonome ontwikkelingen zijn niet gelijk aan de autonome ontwikkelingen zoals beschreven in de

Deltascenarios



12 van 39



13 van 39

2.4 Berekeningswijze kosten versterkingsmaatregelen

2.4.1 Inleiding

Voor de bepaling van de kosten geassocieerd met de benodigde dijkversterkingen voor de

verschillende scenarios wordt gebruik gemaakt van de systematiek ontwikkeld in het kader van het Deltaprogramma. De in het kader van het Deltaprogramma ontwikkelde systematiek

is beschreven in Deltares (2011b) en wordt in de volgende paragraaf beknopt toegelicht.

Vervolgens wordt in de laatste paragraaf van dit hoofdstuk de berekening van de totale

kosten per scenario toegelicht.

2.4.2 Kostenfuncties per dijkvak

In Deltares (2011b) zijn per dijkvak (WV21-indeling) kostenfuncties afgeleid. Deze

kostenfuncties gaan uit van een extra benodigde kruinhoogte en resulteren, in combinatie

met dijkvak specifieke cofficinten, in een bedrag benodigd voor het uitvoeren van de

versterkingsmaatregel. Dit bedrag is gebaseerd op prijspeil 2009.

Bij de totstandkoming van de kostenfuncties (dijkvak specifieke cofficinten) is rekening

gehouden met een aantal belangrijke kenmerken zoals: aard en afmetingen van de kering,

hydraulische belasting in relatie tot faalmechanismen en omgevingskenmerken (bijvoorbeeld

de bebouwingsituatie en de aanwezigheid van bestaande infrastructuur).

Voor wat betreft de bepaling van de kosten van maatregelen voor dijken is onderscheid

gemaakt tussen maatregelen voor de dijkversterking zelf (verhoging en verzwaring van het

dijklichaam) en maatregelen die betrekking hebben op de bekleding van het buitentalud. Voor

de dijkversterking zijn zowel grond- als constructieve maatregelen aan de orde.

Bij de bepaling van benodigde maatregelen voor de aanpassing van keringen is rekening

gehouden met verschillende faalmechanismen. Dit zijn de kritische factoren die van

toepassing zijn voor het falen van de kering. De beschouwde faalmechanismen zijn:

De kerende hoogte van de kering in relatie tot het mechanisme overloop/overslag (aan te

duiden als KH) Het optreden van opbarsten/piping als gevolg van het optredend verval in waterstand

over de kering en/of beperkingen in de beschikbare kwelweglengte (aan te duiden als

OP) De macrostabiliteit (standzekerheid) van de kering met name door het mogelijke

afschuiven van (delen van) het binnentalud (aan te duiden als MS) De sterkte en stabiliteit van de bekleding van het buitentalud (aan te duiden als BB)

Overige faalmechanismen worden als minder dominant beschouwd, of spelen slechts zeer

lokaal een rol. De veronderstelling is dat meenemen van deze faalmechanismen niet tot

significant extra kosten zouden leiden in de raming.

Door voor ieder dijkvak de benodigde maatregelen als functie van de toename van de

hydraulische belasting (en dus bijvoorbeeld benodigde kruinhoogte) te bepalen en deze

vervolgens te ramen kan een afbeelding gegenereerd worden zoals weergegeven in Figuur

2.8.



14 van 39

Figuur 2.8 Voorbeeld trajectkostenfunctie traject 8-1-3, kosten (in MEUR excl. BTW) als functie van toename

benodigde kruinhoogte dh

De exponentile functie waarmee de kostenfunctie is vormgegeven, is in Deltares (2011b) als

volgt gedefinieerd (rode lijn in Figuur 2.8):

( )( , ) ( ) u WI u W C b u e

waarin: I investeringskosten [M exclusief BTW] u dijkverhoging [cm]

W som van eerdere dijkverhogingen [cm]

C vaste kosten van investeringen uitgaande van de actuele dijkhoogte [M] b variabele kosten van de investeringen uitgaande van de actuele dijkhoogte

[M/cm] schaalparameter van dijkverhogingen [1/cm]

De in het kader van Deltares (2011b) afgeleide cofficinten en in deze studie gehanteerde

cofficinten voor de exponentiele functie zijn opgenomen in Appendix G van Deltares

(2011b).

De bovenstaande exponentile functie met geassocieerde cofficinten per dijkvak wordt

vervolgens gebruikt om de extra benodigde kruinhoogte om te zetten naar kosten. Voor een

gedetailleerde toelichting op de afleiding van de kostenfuncties wordt verwezen naar Deltares

(2011b).

0 50 100 150 200 250 3000

20

40

60

80

100

120

140

160

dh [cm]

koste

n [

M (

ex.

BT

W)]

Totale investeringskosten traject 8-1-3

Exponentieel:

C: 13.93 M

b: 0.3486 M/cm

: 0.00095

Kwadratisch:

C: 13.14 M

b: 0.3769 M/cm

a: 0.00031 M/cm2

Kostenramingen niet gebruikt in fit

Discrete kostenramingen

Kwadratische kostencurve

Exponentile kostencurve



15 van 39

2.4.3 Berekening totale kosten per scenario

De totale kosten per scenario worden bepaald door per locatie de extra benodigde

kruinhoogte te bepalen. Deze extra benodigde kruinhoogte wordt vervolgens gemiddeld over

het gehele dijkvak (er zitten meerdere locaties in n dijkvak). Deze gemiddelde extra

benodigde kruinhoogte dient als input voor de kostenfunctie. Vervolgens worden de kosten

van alle dijkvakken in het Waddengebied gesommeerd om te komen tot een kostenoverzicht

per scenario.

Bij de kostenbepaling worden twee berekeningen uitgevoerd: (i) de dijken zijn allemaal exact

op sterkte en iedere centimeter zeespiegelstijging leidt tot een toename van de benodigde

kruinhoogte en dus versterking en (ii) er is overhoogte aanwezig in de dijken waardoor een

toename van het belastingniveau niet noodzakelijkerwijs leidt tot een

dijkversterkingsmaatregel.

Voor de eerste berekening wordt eenvoudig het belastingniveau voor de toekomstige situatie

bepaald en verminderd met het huidige belastingniveau. Deze resulterende netto verandering

van het belastingniveau geldt dan als extra benodigde kruinhoogte (u in de exponentiele vergelijking). Verder wordt dan aangenomen dat er nog geen eerder dijkverhogingen hebben

plaatsgevonden.

Voor de tweede berekening wordt de uit de eerste berekening volgende extra benodigde

kruinhoogte verminderd met de reeds aanwezige overhoogte (zoals beschikbaar in WV21).

Dit leidt in geval van overhoogte tot een kleinere ingreep en dus een lagere waarde van u in de exponentile verdeling. Om rekening te houden met het feit dat de omvang (volume van

de dijk groter is dan noodzakelijk dient voor W de overhoogte te worden gehanteerd.

Opgemerkt wordt dat de kostenberekening gedaan wordt op basis van extra benodigde

kruinhoogte en niet op basis van extra benodigde sterkte van de bekleding. Dit is een valide

aanpak vanwege het feit dat de verandering van de extra benodigde sterkte van de bekleding

sterk gerelateerd is aan de extra benodigde kruinhoogte. In geval van hogere waterstanden

dient de bovenzijde van de bekledingslaag tot een grotere hoogte te worden opgetrokken en

wel met dezelfde hoogte als de kruinhoogteverhoging.



16 van 39

3 Toekomstige veiligheidsopgave

3.1 Algemene toelichting resultaten

3.1.1 Kaartbeelden

De resultaten van de berekeningen van de toekomstige veiligheidsopgave beslaan een groot

aantal locaties, faalmechanismen en scenarios. Teneinde deze informatie overzichtelijk te kunnen presenteren zijn er twee typen afbeeldingen opgesteld. De eerste presentatiewijze

van de resultaten betreft ruimtelijke kaarten per faalmechanisme en per scenario. Hierin is in

een kaart weergegeven wat de toekomstige veiligheidsopgave is.

Het betreft hierbij altijd het verschil tussen de referentiesituatie (benodigde kruinhoogte

zonder klimaatverandering) en het beschouwde scenario voor het betreffende

faalmechanisme. Merk op dat voor deze aanpak is aangenomen dat voor alle locaties alle

faalmechanismen gelden. Dit betekent dat hoewel een dijk wellicht geen asfaltbekleding

heeft, deze wel doorgerekend en gepresenteerd met een asfaltbekleding. De informatie

beschikbaar voor deze studie maakt het niet mogelijk om dergelijke variaties in

dijkbekledingen mee te nemen in de presentie.

Voor het faalmechanisme overslag geldt dat de extra benodigde kruinhoogte wordt

gepresenteerd. Voor asfalt en betonblokken wordt de benodigde extra dikte van de bekleding

gepresenteerd, voor grasbekleding de verwachtte verandering van de benodigde

kwaliteitsklasse van het gras. In aanvulling hierop wordt voor betonblokken ook de relatieve

toename van de benodigde steenbekleding gepresenteerd.

Na een eerste inspectie en discussie aangaande de resulterende toekomstige

veiligheidsopgave is door DP Waddengebied aangegeven dat het wenselijk is om de

berekende extra benodigde kruinhoogte te vergelijken met de geassocieerde

zeespiegelstijging. Een dergelijke vergelijking geeft aan op welke locaties de invloed van de

zeespiegelstijging op de golfcondities groot is en daarmee leidt tot een extra bijdrage aan de

extra benodigde kruinhoogte.

Specifiek voor de gevoeligheidsanalyses aangaande windklimaatveranderingen is eveneens

een additionele plot gemaakt waarbij het effect van enkel de windklimaatveranderingen in

beeld is gebracht. In deze gevallen is het verschil gepresenteerd tussen de betreffende

gevoeligheidsberekening (met zowel windklimaatverandering als zeespiegelstijging) en de

geassocieerde berekening met enkel zeespiegelstijging (maar inclusief het effect van

zeespiegelstijging op de golfcondities).

3.1.2 Histogrammen

Naast de weergave van de toekomstige veiligheidsopgave in de vorm van kaartbeelden is de

toekomstige veiligheidsopgave ook gepresenteerd in de vorm van histogrammen. Deze

histogrammen presenteren het aantal kilometers met een specifieke toename van de

benodigde kruinhoogte voor het hele Waddengebied en individuele dijksecties. In deze plots

is eveneens de gehanteerde zeespiegelstijging gepresenteerd zodat inzichtelijk wordt welke

bijdrage aan de toekomstige veiligheidsopgave rechtstreeks volgt uit de zeespiegelstijging en

welk deel volgt uit afgeleiden van de zeespiegelstijging (zoals golfcondities). Vergelijkbare

afbeeldingen zijn beschikbaar voor de faalmechanismen gerelateerd aan bekledingen, zoals

ook voor de kaartbeelden is gedaan (zie paragraaf 3.1.1).



17 van 39

3.1.3 Toelichting gebruik Google Earth presentatie

De in de voorgaande sectie beschreven kaartbeelden en histogrammen zijn samengevoegd

in een zogenaamde KMZ-file voor Google Earth. Met behulp van dit bestand kan interactief

door de resultaten worden gebladerd. Hiervoor moet Google Earth (of de ArcGIS equivalent)

worden gebruikt. Lees vervolgens de meegeleverde KMZ-file in door de volgende

handelingen uit te voeren: Open Google Earth-> Bestand-> Openen... -> Kies meegeleverde

KMZ_file.

Na het inladen van de betreffende gegevens kan geklikt worden op de + naast het label Veiligheidsopgave Waddengebied. Door te klikken op de + van de verschillende scenarios welke nu zijn verschenen kan uiteindelijk Figuur 3.1 worden verkregen. Door bijvoorbeeld

kruinhoogte ten opzichte van referentiesituatie aan te vinken wordt de kaart met de resultaten voor klimaatscenario 0,15 meter zeespiegelstijging geactiveerd. Een klik op de blauwe tekst kruinhoogte ten opzichte van referentiesituatie resulteert in een separaat scherm waarin de histogrammen van betreffende scenario worden gepresenteerd, zowel voor

het hele Waddengebied als voor de individuele dijksecties.

Figuur 3.1 Screenshot Google Earth met scenarios

3.2 Klimaatscenarios

3.2.1 Zeespiegelstijging 0,15 meter

Met behulp van de aanpak beschreven in Hoofdstuk 2 is voor het eerste scenario zoals

gepresenteerd in 2.3, Zeespiegelstijging 0,15 meter, bepaald wat de verandering van de

benodigde kruinhoogte zal zijn. Dit zal in veel gevallen in ieder geval 0,15 meter bedragen,

maar op veel locaties zal dit meer zijn vanwege de invloed van een hogere waterstand op de

golfcondities. Daar de kruinhoogte wordt bepaald door zowel de waterstand als de golfhoogte

(via golfoverslag) zal de toename van de benodigde kruinhoogte meer bedragen dan de

zeespiegelstijging alleen.



18 van 39

In Figuur 3.2 is weergegeven wat de benodigde extra kruinhoogte zal zijn in geval van een

zeespiegelstijging van 0,15 meter. In de figuur is te zien dat voor de meeste locaties geldt dat

er in de orde van 0,2 meter extra kruinhoogte is. Met name voor de Groningse kust geldt dat

de zeespiegelstijging leidt tot grotere benodigde kruinhoogten (meer gele kleur van de

punten): hier is orde 0,3 meter extra kruinhoogte benodigd.

Figuur 3.2 Toename benodigde kruinhoogte bij zeespiegelstijging van 0,15 meter

De berekende benodigde extra kruinhoogte is eveneens gepresenteerd in een histogram, zie

Figuur 3.3. Hierin is het aantal kilometers dijk met een specifieke toename van de

kruinhoogte af te lezen. De zeespiegelstijging behorende bij dit scenario is weergegeven met

een verticale stippellijn. Uit deze afbeelding is duidelijk af te leiden dat de extra benodigde

kruinhoogte voor 40 kilometer dijk meer bedraagt dan enkel de zeespiegelstijging (> 0.15

meter). Dit wordt, zoals eerder reeds aangegeven, veroorzaakt door de invloed van de

zeespiegelstijging op de golfcondities.

In totaal geldt voor dit scenario dat sprake is van een extra benodigde kruinhoogte van orde

0,2 meter voor circa 250 kilometer dijk in het Waddengebied. Circa 50 kilometer dijk heeft een

extra benodigde kruinhoogte van orde 0,3 meter.



19 van 39

Figuur 3.3 Histogram toename benodigde kruinhoogte bij zeespiegelstijging van 0,15 meter met de aanname dat

de kruinhoogte nu juist voldoende is (dus zonder rekening te houden met overhoogte)..

Histogrammen zoals Figuur 3.3 zijn beschikbaar voor zowel het hele Waddengebied, als voor

individuele dijkvakken zoals gehanteerd binnen VNK. Voor deze histogrammen wordt

verwezen naar de bij dit rapport behorende Google Earth KMZ-file. In Figuur 3.4 zijn de

dijkvakken van noord Groningen (dijkvakken genaamd dijkvak 6-2-1-1 en 6-2-1-2)

gepresenteerd, waarvoor de toename van de kruinhoogte orde 0,3 meter is.

Figuur 3.4 Histogram dijkvakken 6-2-1-1 en dijkvak 6-2-1-2



20 van 39

Zeespiegelstijging heeft niet alleen invloed op de benodigde kruinhoogte, maar ook op de

benodigde sterkte van de bekledingen op de dijk. In het kader van deze studie is gekeken

naar de verandering van de benodigde sterkte van bekledingen. Hierbij is voor ieder dijkvak

gekeken naar de verandering van de benodigde sterkte, aangenomen dat de bekleding

volledig bestaat uit een van de types asfalt, blokken of gras. In werkelijkheid zal de

dijkbekleding bestaan uit een combinatie van een of twee van deze bekledingstypen. Het

vaststellen van de daadwerkelijke bekleding per dijksectie bleek binnen dit project echter niet

mogelijk.

In Figuur 3.5 zijn de histogrammen van de benodigde verandering van de bekleding

gepresenteerd indien sprake is van een zeespiegelstijging van 0,15 meter. Te zien is dat er

voor asfalt geldt dat er geen sprake is van een toename van de benodigde dikte. Dit wordt

veroorzaakt door de gevoeligheid van de asfaltbekleding voor een verandering van de

golfcondities.

Voor het overgrote deel van de dijken geldt dat er nauwelijks sprake is van een verandering

van de benodigde klasse van graskwaliteit. Slechts een beperkt aantal kilometers krijgt te

maken met een strengere eis voor de benodigde graskwaliteit (+1 of +2 klassen), er zijn zelfs

vakken waar sprake is van een versoepeling van de benodigde graskwaliteit. De grootste

veranderingen zijn te zien bij de betonblokken. Dit is conform verwachting omdat de

benodigde dikte van de betonblokken sterk afhangt van de golfcondities: zowel

veranderingen in golfperiode als hoek van golfaanval worden bij betonblokken meegenomen.

Voor orde 40 kilometer waterkering geldt dat (indien alles uitgevoerd zou zijn met

betonblokken) sprake is van een toename van de benodigde dikte van de bekleding met 0,1

meter of meer. Dit komt overeen met een toename van orde 20% of meer zoals te zien is in

de figuur met de relatieve toename van de dikte van de betonblokken.



21 van 39

Figuur 3.5 Extra benodigde dikte bekleding bij zeespiegelstijging van 0,15 meter: a) asfalt, b) gras, c)

betonblokken (absoluut) en d) betonblokken relatief

Daarnaast kan een zeespiegelstijging effect hebben op de hoogte waarover een specifieke

bekleding toegepast moet worden. Deze verandering van hoogte wordt gelijk verondersteld

aan de toename van de benodigde kruinhoogte. De totale verandering van de benodigde

bekleding bestaat dan ook enerzijds uit een verandering van de benodigde dikte en

anderzijds uit een toename van de hoogte waarover de bekleding toegepast moet worden

(gepresenteerd aan het begin van deze sectie).


Net als voor het scenario gepresenteerd in voorgaande paragraaf is voor het scenario met

een zeespiegelstijging van 0,35 meter de toekomstige veiligheidsopgave in beeld gebracht.

De toekomstige veiligheidsopgave gerelateerd aan kruinhoogte en bekledingen is

weergegeven in Figuur 3.6.

Figuur 3.6 laat zien dat de extra benodigde kruinhoogte in geval van een zeespiegelstijging

van 0,35 meter gemiddeld 0,5 meter bedraagt. Er is verder sprake van een beperkte

verandering van de benodigde asfaltdiktes. Voor betonblokken geldt dat er sprake is van

zowel een toe- als afname van de benodigde dikte van de betonblokken. De afname van de

benodigde dikte van betonblokken treedt voornamelijk op langs bij de Waddenzeezijde van

de eilanden (zie Figuur 3.7) en in het Eems-Dollard gebied (gebieden waar sprake is van

afwaaiing onder maatgevende omstandigheden en waar zeespiegelstijging dus beperkte

effecten heeft).

a) b)

c) d)



22 van 39

Voor de grasbekleding geldt dat er slechts een beperkt aantal locaties zijn waar een

verandering van de benodigde kwaliteitsklasse van gras optreedt. Merk op dat een

verschuiving van +3 grasklassen (dus 3 klassen betere grasbekleding) feitelijk inhoudt dat

een grasbekleding niet meer toereikend is: er zijn immers maar drie klassen voor kwaliteit

grasbekleding.

Figuur 3.6 Toekomstige veiligheidsopgave scenario zeespiegelstijging 0,35 meter: a) extra benodigde kruinhoogte,

b) extra benodigde dikte asfaltlaag, c) extra benodigde dikte betonblokken en d) verandering van

benodigde graskwaliteitsklasse

a) b)

c) d)



23 van 39

Figuur 3.7 Klimaatscenario zeespiegelstijging 0,35 meter; relatieve toename benodigde dikte betonblokken


De toekomstige veiligheidsopgave in geval van een zeespiegelstijging van 0,6 meter is

weergegeven in Figuur 3.8. Uit deze figuur is op te maken dat de extra benodigde

kruinhoogte gemiddeld orde 1 meter bedraagt en dat voor de bekleding betonblokken geldt

dat de extra benodigde dikte gemiddeld orde 0,1 meter bedraagt. Zowel voor de asfalt

bekleding als voor de gras bekleding geldt dat het aantal locaties waarvoor extra benodigde

dikte/kwaliteitsklasse nodig is beperkt is.



24 van 39





Indien sprake is van een zeespiegelstijging van 0,85 meter dient rekening te worden

gehouden met extra benodigde kruinhoogte en bekledingsdikte/kwaliteitsklasse zoals

weergegeven in Figuur 3.9. De extra benodigde kruinhoogte voor dit scenario ligt (afhankelijk

van de locatie) tussen de 1,0 en 1,5 meter met uitschieters tot 2,0 meter. Net als voor de

voorgaande scenarios geldt dat deze extra benodigde kruinhoogte het grootst is langs de Groningse kust, zoals te zien in Figuur 3.10.

a) b)

c) d)



25 van 39




Figuur 3.10 Klimaatscenario zeespiegelstijging 0,85 meter; ruimtelijke verdeling extra benodigde kruinhoogte

a) b)

c) d)



26 van 39

3.3 Gevoeligheidsanalyses windklimaat

3.3.1 Toename windsnelheid met 5% en 10%

Naast berekeningen voor de vastgestelde Deltascenarios zijn ook berekeningen uitgevoerd om de gevoeligheid van de toekomstige veiligheidsopgave voor eventuele veranderingen in

het windklimaat in beeld te brengen. Omwille van de beperking van het aantal berekeningen

zijn de gevoeligheidsberekeningen voor windklimaatveranderingen uitgevoerd met

inachtneming van een zeespiegelstijging. In het geval van een toename van de windsnelheid

met 5% is een combinatie gemaakt met een zeespiegelstijging van 0,35 meter. De

gevoeligheid van de toekomstige veiligheidsopgave ten gevolge van een toename van het

windsnelheid in combinatie met een zeespiegelstijging van 0,35 meter zijn weergegeven in

Figuur 3.11.

Figuur 3.11 Toekomstige veiligheidsopgave scenario toename windsnelheid met 5% in combinatie met

zeespiegelstijging 0,35 meter: a) extra benodigde kruinhoogte, b) extra benodigde dikte asfaltlaag, c)

extra benodigde dikte betonblokken en d) verandering van benodigde graskwaliteitsklasse

Teneinde het effect van enkel de verandering van windklimaat in beeld te brengen is voor de

extra benodigde kruinhoogte het verschil bepaald tussen het beschouwde scenario en het

geassocieerde scenario met enkel zeespiegelstijging. Het resultaat is geplot in Figuur 3.12.

a) b)

c) d)



27 van 39


zeespiegelstijging 0,35 meter: verschil in extra benodigde kruinhoogte ten opzichte ven scenario met

enkel 0,35 meter zeespiegelstijging.

Net als voor een verandering van windsnelheid met 5% is ook voor een verandering van de

windsnelheid met 10% het effect op de extra benodigde kruinhoogte bepaald in combinatie

met een zeespiegelstijging van 0,85 meter. Figuur 3.13 toont het verschil tussen de extra

benodigde kruinhoogte voor dit scenario en de extra benodigde kruinhoogte voor het

geassocieerde zeespiegelstijging scenario. De afbeelding laat zien dat een toename van de

windsnelheid met 10% gemiddeld tot een toename van de benodigde kruinhoogte leidt van

0,1-0,2 meter. Lokaal kunnen toenames van de benodigde kruinhoogte voorkomen tot 0,4

meter. Dit laatste is vooral aan de orde voor dijkvakken nabij Eemshaven, welke niet worden

afgeschermd door de Waddeneilanden.

Het effect van een verandering in de windsnelheid leidt tot niet verwaarloosbare

veranderingen in de extra benodigde kruinhoogte. Indien een verandering van windsnelheid

realistisch wordt gevonden dient dit te worden meegenomen in de bepaling van de

toekomstige veiligheidsopgave.


zeespiegelstijging 0,85 meter: verschil in extra benodigde kruinhoogte ten opzichte ven scenario met

enkel 0,85 meter zeespiegelstijging.



28 van 39

3.3.2 Verandering windrichting met 10 en 20

Naast veranderingen van het windsnelheid zijn ook veranderingen in windrichting nader

onderzocht. Ook hiervoor geldt, net als voor de veranderingen in het windsnelheid dat deze

veranderingen zijn doorgerekend in combinatie met zeespiegelstijgingsscenarios. De verandering van windrichting met 10 is gecombineerd met een zeespiegelstijging van 0,35

meter, de verandering van de windrichting met 20 is gecombineerd met een

zeespiegelstijging van 0,85 meter.

De gevoeligheid van de extra benodigde kruinhoogte voor veranderingen in windrichting zijn

bepaald door het verschil te bepalen tussen de hier gepresenteerde scenarios en de geassocieerde zeespiegelstijgingen. Het resulterende verschil in benodigde kruinhoogte is

gepresenteerd in Figuur 3.14. In de afbeeldingen is te zien dat een verandering van

windrichting slechts tot beperkte veranderingen leidt van de benodigde kruinhoogte. Pas bij

een verandering van 20 is voor een groot aantal locaties sprake van een extra benodigde

kruinhoogte van 0,2 meter of meer.

Figuur 3.14 Toekomstige veiligheidsopgave scenario verandering windrichting in combinatie met zeespiegelstijging,

verschil in extra benodigde kruinhoogte ten opzichte ven scenario met enkel zeespiegelstijging: a)

verandering windrichting 10 en b) verandering windrichting 20

3.4 Autonome ontwikkeling en menselijke ingrepen

3.4.1 Relatieve zeespiegelstijging 1,10 meter en 1,35 meter

Naast een mogelijke stijging van de zeespiegel als gevolg van klimaatveranderingen kunnen

er ook veranderingen optreden in de bodemligging van de Waddenzee. Mogelijke oorzaken

hiervan kunnen zijn het verdrinken van de Waddenzee en grootschalige bodemdaling als gevolg van gaswinning. In Deltares (2012b) zijn deze scenarios nader beschreven en vervolgens is in Deltares (2012e) een voorstel gedaan voor de door te rekenen scenarios gerelateerd aan deze veranderingen, waarvan de effecten op de toekomstige

veiligheidsopgave in deze sectie zijn beschreven. Het betreft relatieve zeespiegelstijgingen

van 1,10 en 1,35 meter, welke een combinatie van uniforme bodemdaling en

zeespiegelstijging representeren.

Figuur 3.15 toont de toekomstige veiligheidsopgave indien sprake is van een relatieve

zeespiegelstijging van 1,10 meter. Dit leidt gemiddeld tot een extra benodigde kruinhoogte

van orde 1,5 meter, terwijl voor sommige locaties zelfs een extra kruinhoogte van orde 2,25

tot 2,5 meter benodigd is. Vooral dijksecties gelegen nabij en ten zuiden van zeegaten

hebben deze extra kruinhoogte nodig, zie ook Figuur 3.16.

a) b)



29 van 39

Figuur 3.15 Toekomstige veiligheidsopgave scenario relatieve zeespiegelstijging 1,10 meter: a) extra benodigde

kruinhoogte, b) extra benodigde dikte asfaltlaag, c) extra benodigde dikte betonblokken en d)

verandering van benodigde graskwaliteitsklasse

Figuur 3.16 Klimaatscenario relatieve zeespiegelstijging 1,10 meter; ruimtelijke verdeling extra benodigde

kruinhoogte

a) b)

c) d)



30 van 39

Een vergelijkbaar beeld is te zien voor het scenario met een relatieve zeespiegelstijging van

1,35 meter, zie Figuur 3.17. De gemiddelde extra benodigde kruinhoogte loopt op tot orde 2,0

meter, terwijl er ook locaties zijn waarvoor een extra kruihoogte van orde 3,0 meter

noodzakelijk lijkt.

Figuur 3.17 Toekomstige veiligheidsopgave scenario relatieve zeespiegelstijging 1,35 meter: a) extra benodigde

kruinhoogte, b) extra benodigde dikte asfaltlaag, c) extra benodigde dikte betonblokken en d)

verandering van benodigde graskwaliteitsklasse

3.4.2 Zeespiegelstijging gecombineerd met toename golfcondities

Naast het optreden van zeespiegelstijging als gevolg van klimaatveranderingen is het ook

denkbaar dat er sprake is van een toename van de golfcondities aan de teen van de dijk,.

Deze toename kan het gevolg zijn van onder andere morfologische veranderingen

(verdiepingen) in de Waddenzee, maar geeft ook inzicht in de invloed van onzekerheden

rondom de berekende golfcondities opgenomen in het rekeninstrument. Zoals aangegeven in

Deltares (2012e) wordt dan ook gerekend met een toename van de golfhoogte en periode

aan de teen van de dijk met Hm0+10%/Tp+10% en Hm0+20%/Tp+50% met respectievelijk

zeespiegelstijgingen van 0,35 en 0,85 meter.

a) b)

c) d)



31 van 39

Figuur 3.18 toont de extra benodigde kruinhoogte voor beide gevallen. Vergelijking met de

resultaten voor alleen de zeespiegelstijging laat zien dat er behoorlijk grote verschillen

optreden. Dit is te verwachten omdat de golfcondities een belangrijke bijdrage leveren aan de

totaal benodigde kruinhoogte. Verandering van de golfcondities leidt dan ook tot een forse

toename van de extra benodigde kruinhoogte.

Figuur 3.18 Toekomstige veiligheidsopgave scenario verandering golfklimaat in combinatie met zeespiegelstijging,

verschil in extra benodigde kruinhoogte ten opzichte ven scenario met enkel zeespiegelstijging: a)

toename golfhoogte 10% golfperiode 10% en b) toename golfhoogte 20% golfperiode 50%

Figuur 3.19 toont de ruimtelijke verdeling van deze extra benodigde kruinhoogte voor het

eerste (10%/10%) scenario. De extra benodigde kruinhoogte neemt toe op die locaties waar

golfhoogte in de referentiesituatie een grote bijdrage levert aan de kruinhoogte: bijvoorbeeld

achter zeegaten of locaties waar sprake is van grote strijklengtes.

Figuur 3.19 Klimaatscenario toename golfcondities met 10% en zeespiegelstijging 0,35 meter; ruimtelijke verdeling

extra benodigde kruinhoogte

a) b)



32 van 39

3.4.3 Zeespiegelstijging met daling kruinhoogte

De laatste twee doorgerekende scenarios betreffen scenarios met een combinatie van zeespiegelstijging en kruinhoogteverlaging. Er is gerekend met zeespiegelstijgingen van 0,35

en 0,85 meter in combinatie met respectievelijk 0,15 en 0,30 meter kruinhoogteverlaging. De

effecten van deze combinaties op de extra benodigde kruinhoogte zijn gelijk aan de extra

benodigde gepresenteerd in Figuur 3.6 en Figuur 3.9 met daarbij opgeteld respectievelijk

0,15 en 0,30 meter.



33 van 39

4 Kosten dijkversterkingen toekomstige veiligheidsopgave

4.1 Alle dijken nu exact op orde (geen overhoogte)

Op basis van de extra benodigde kruinhoogte zoals gepresenteerd in Hoofdstuk 3 en de

kostenfuncties zoals afgeleid voor de dijkvakken in het Waddengebied (zie paragraaf2.4) kan

een schatting worden gemaakt van de te verwachten kosten voor dijkversterking in geval van

de onderzochte scenarios. Hierbij is het uitgangspunt dat de dijken allen op dit moment exact in orde zijn, zowel wat betreft kruinhoogte als bekledingen. Omdat een extra kruinhoogte het

gevolg is van zwaardere hydraulische belastingen is in de kostenfuncties ook rekening

gehouden met extra benodigde aanpassingen naar aanleiding van macrostabiliteit en

bekledingen (zie ook paragraaf 0). Met de aanname dat zowel kruinhoogte als bekledingen

initieel exact op orde zijn kan worden volstaan met het bepalen van de kosten op basis van

enkel de toename van de benodigde kruinhoogte.

In Tabel 4.1 worden de berekende kosten voor de dijkversterkingsmaatregelen

gepresenteerd per scenario. De tabel laat zien dat, volgens verwachting, de kosten toenemen

met de toename van de zeespiegelstijging. Verder is te zien dat een eventuele verandering

van het windklimaat niet leidt tot een significante verandering van de kosten:

zeespiegelstijging domineert de kosten.

Tabel 4.1 laat verder zien dat de kosten voor benodigde dijkversterkingen sterk toenemen

indien sprake is van zwaardere golfaanval op de dijken (hetzij het gevolg van het verdiepen

van de Waddenzee, hetzij door toename golfdoordringing door de zeegaten).

Categorie Nr

Wa

ters

tand

Go

lfh

oo

gte

(Hm

0)

Go

lfp

erio

de

(Tm

-1,0

)

Win

d-

rich

tin

g

Win

d-

sn

elh

eid

Kru

in-

ho

og

te

Ko

ste

n

(excl. B

TW

)

[m] [%] [%] [] [%] [m] [MEur]

Referentie 0.00 0 0 0 0 0

Klim

aa

tsce

na

rios

1 0.15 400

2 0.35 650

3 0.60 950

4 0.85 1300

5 0.35 10 650

6 0.85 20 1300

7 0.35 5 650

8 0.85 10 1350

Au

tono

me

on

twik

ke

ling 9 1.10 1700

10 1.35 2100

11 0.35 10 10 1000

12 0.85 20 50 3750

13 0.35 -0.15 850

14 0.85 -0.30 1700

Tabel 4.1 Geschatte kosten voor de dijkversterkingen voor de beschouwde scenarios met als aanname dat de

dijken nu exact op orde zijn



34 van 39

4.2 Rekening houdend met aanwezige overhoogte

De bepaling van de kosten, zoals bovenstaand omschreven en gepresenteerd, is herhaald

met de inachtneming van de reeds aanwezige overhoogte gehanteerd in het kader van het

project WV21. De aanwezige overhoogte in het Waddengebied volgens deze informatie

bedraagt gemiddeld meer dan 1,0 meter, wat een significant effect heeft op de daadwerkelijk

extra benodigde kruinhoogte en dus kosten voor dijkversterkingsmaatregelen.

In Tabel 4.2 zijn de geschatte kosten voor dijkversterkingsmaatregelen gepresenteerd met

inachtneming van de reeds aanwezige overhoogte. Hierbij moet worden opgemerkt dat ervan

wordt uitgegaan de bekleding op de dijken een oversterkte heeft welke tenminste

gelijkwaardig is aan de overhoogte van de betreffende dijken. Dit uitgangspunt gaat er feitelijk

van uit dat de dijkvakken afgekeurd op bekleding in de derde toetsronde eerst op orde

worden gemaakt. Verder wordt in deze studie uitgegaan van een standaard profiel, welke

afwijkt van de werkelijke profielen. Dit laatste heeft mogelijk een effect op de kosten, maar is

naar verwachting een tweede orde effect.

Een vergelijking tussen Tabel 4.1 en Tabel 4.2 laat zien dat de kosten significant afnemen als

gevolg van het in rekening brengen van de aanwezige overhoogte. De relatieve verschillen

tussen de scenarios blijven gelijk.

Categorie Nr

Wa

ters

tand

Go

lfh

oo

gte

(Hm

0)

Go

lfp

erio

de

(Tm

-1,0

)

Win

d-

rich

tin

g

Win

d-

sn

elh

eid

Kru

in-

ho

og

te

Ko

ste

n

(excl. B

TW

)

[m] [%] [%] [] [%] [m] [Meur]

Referentie 0.00 0 0 0 0 0

Klim

aa

tsce

na

rios

1 0.15 50

2 0.35 100

3 0.60 250

4 0.85 350

5 0.35 10 100

6 0.85 20 350

7 0.35 5 100

8 0.85 10 350

Au

tono

me

on

twik

ke

ling 9 1.10 600

10 1.35 850

11 0.35 10 10 200

12 0.85 20 50 1950

13 0.35 -0.15 200

14 0.85 -0.30 600

Tabel 4.2 Geschatte kosten voor de dijkversterkingen voor de beschouwde scenarios met inachtneming van de

aanwezige overhoogte



35 van 39

4.3 Kosten dijkversterkingen voor zichtjaren 2050 en 2100 (Deltascenarios)

De kosten voor de dijkversterkingen zoals gepresenteerd in paragraaf 4.1 en paragraaf 4.2

zijn van toepassing voor verschillende scenarios. Voor de Deltascenarios geldt dat deze uit gaan van een zeespiegelstijging ten opzichte van het jaar 1990. Dit betekent feitelijk dat de

gepresenteerde kosten in voorgaande secties gecorrigeerd dienen te worden voor de reeds

opgenomen zeespiegelstijging van 0,07 meter in Hydra-K.

Door nu de benodigde kruinhoogte per scenario te verminderen met 0,07 meter worden de

kosten voor de benodigde dijkversterkingen voor de Deltascenarios benaderd. Deze benadering is enigszins conservatief omdat het de invloed van de 0,07 meter op de

golfcondities niet in beschouwing neemt. De mate van conservatisme valt echter ruimschoots

binnen de nauwkeurigheidsband van de uitgevoerde berekeningen en is daarmee als niet

significant bestempeld.

In Tabel 4.3 zijn de resulterende kosten voor de dijkversterkingen gepresenteerd voor de

zichtjaren 2050 en 2100, alsmede de klimaatveranderingen matig en snel.

Klimaatverandering Kosten dijkversterking

indien dijken op orde

zijn, excl. BTW [Meur]

Kosten

dijkversterking

Inclusief overhoogte,

excl. BTW [Meur]

2050 Matig 350 50

Snel 600 100

2100 Matig 600 100

Snel 1200 400

Tabel 4.3 Overzicht investeringskosten voor klimaatscenarios matige en snelle klimaatverandering voor

zichtjaren 2050 en 2100

4.4 Onzekerheden in de kostenschattingen

In Deltares (2011b) is onderzocht wat de bandbreedtes rondom de kostenfuncties kunnen

zijn. Bij de bepaling van deze bandbreedtes is rekening gehouden met een groot aantal

bronnen van onzekerheid (bijvoorbeeld aanwezige oversterkte, geometrische afmetingen

aanwezige dijk, etc.), welke vervolgens middels een Monte Carlo-analyse zijn vertaald naar

onzekerheden in de kosten voor dijkversterking. Hierbij is uitgegaan van een dijkversterking

met een verhoging van 1 decimeringshoogte. De resulterende variatie leidt tot een landelijke

10% ondergrens welke circa 15% lager ligt dan de verwachtingswaarde (zie tabel 8.12 in

Deltares (2011b)). De 10% bovengrens ligt landelijk orde 50% hoger dan de

verwachtingswaarde. Voor de in dit hoofdstuk gepresenteerde kosten geldt dan ook dat deze

15% lager of 50% hoger kunnen uitvallen als gevolg van de onzekerheden in de bepaling van

de kostenfuncties.



37 van 39

5 Conclusies en aanbevelingen

In het kader van het Deltaprogramma Waddengebied is de toekomstige veiligheidsopgave in

beeld gebracht. Hiervoor is allereerst een overzicht gegenereerd van mogelijke

(klimaat-)scenarios. Voor 14 van deze scenarios is vervolgens de verandering in benodigde kruinhoogte en/of sterkte van de bekledingen berekend voor het verkrijgen van inzicht in de

toekomstige veiligheidsopgave.

Voor de bepaling van deze toekomstige veiligheidsopgave is gebruik gemaakt van een

aangepaste versie van het modelinstrumentarium (Hydra-K) dat gebruikt wordt voor de

bepaling van de hydraulische randvoorwaarden voor de primaire waterkeringen. Hiermee is

voor alle locaties gelegen in het Waddengebied per (klimaat-) scenario de verandering van

het belastingniveau bepaald. De resultaten van de berekeningen zijn gepresenteerd in

kaartbladen (beschikbaar via Google Earth) en histogrammen per dijkvak en voor het gehele

Waddengebied.

De resultaten van de berekeningen laten zien dat de extra benodigde kruinhoogte voor de

dijken opgebouwd is uit een deel zeespiegelstijging en een deel toename van de golfcondities

als gevolg van de zeespiegelstijging (of toename van de waterdiepte). De extra benodigde

kruinhoogte varieert ruimtelijk. Dijkvakken gelegen achter zeegaten, dus gedomineerd door

golfaanval, zijn gevoeliger voor een toename van de zeespiegel, terwijl beschutte locaties

minder gevoelig zijn. Voor dijkvakken gelegen achter dijkvakken kan dit betekenen dat de

extra benodigde kruinhoogte tot twee maal de zeespiegelstijging bedraagt.

Voor dijkbekledingen geldt dat deze enerzijds verzwaard moeten worden (met name

betonblokken) en anderzijds hoger opgetrokken moeten worden. De verhoging van de

dijkbekledingen is gelijk aan de extra benodigde kruinhoogte omdat deze hoogte een functie

is van de golfoploop, waarop ook de extra kruinhoogte is gebaseerd.

Doorvertaling van de extra benodigde kruinhoogte (en daarmee bekleding) naar kosten, op

basis van kostenfuncties van WV21, laat zien dat sprake is van significante kosten (als

gevolg van de extra benodigde kruinhoogte) als gevolg van zeespiegelstijging.

De gevoeligheid van deze kosten voor veranderingen van het windklimaat zijn beperkter.

Indien rekening wordt gehouden met de aanwezigheid van overhoogte nemen de kosten

significant af: de aanwezige overhoogte lijkt op dit moment dusdanig groot te zijn dat hiermee

een groot deel van de extra benodigde kruinhoogte kan worden opgevangen. Voor de vier

hoekpunten (2 per zichtjaar 2050/2100) zijn de geschatte kosten gepresenteerd in Tabel 5.1.

Klimaatverandering Kosten dijkversterking

indien dijken op orde

zijn, excl. BTW [Meur]

Kosten dijkversterking

Inclusief overhoogte,

excl. BTW [Meur]

2050 Matig 350 50

Snel 600 100

2100 Matig 600 100

Snel 1200 400

Tabel 5.1 Overzicht investeringskosten voor klimaatscenarios matige en snelle klimaatverandering voor

zichtjaren 2050 en 2100



38 van 39

De kans op meerdere calamiteiten bij verschillende dijkvakken binnen n dijkring neemt toe

naarmate er meer kruinhoogten precies op de benodigde kruinhoogte komen te liggen. De

mogelijke consequenties hiervan zijn in dit rapport buiten beschouwing gelaten.

De in deze studie afgeleide toekomstige veiligheidsopgave en geassocieerde kosten zijn

bepaald met behulp van de meest recente informatie. Echter, de aanwezige informatie

aangaande overhoogte van de dijken is relatief grofstoffelijk en de oversterkte van de

bekleding is niet aanwezig in bruikbaar formaat. Aanbevolen wordt om in de volgende

verdiepingsslag de kosten met inbegrip van de overhoogte/sterkte nader uit te werken met

nog nader aan te vullen informatie over de overhoogte/oversterkte.



39 van 39

6 Referenties

Deltares (2011a). Deltascenario's. Verkenning van mogelijke fysieke en sociaaleconomische

ontwikkelingen in de 21ste eeuw op basis van KNMI06 en WLO-scenarios, voor gebruik in het Deltaprogramma 2011 2012. Deltares rapport 1204151.002. W Bruggeman, M. Haasnoot, S. Hommes, A. te Linde, R. van der Brugge. April 2011.

Deltares (2011b). Kosten van maatregelen. Informatie ten behoeve van het project

Waterveiligheid 21e eeuw. Deltares rapport 1204144-003-ZWS-0001. P. de Grave en G.

Baarse. Maart 2011.

Deltares (2011c). Aangepaste Q-variant binnen Hydra-K. Verloop golfcondities,

belastingfuncties en externe testronde. Deltares rapport 1204143-002-HYE-0029. A.J. Smale

en J. Beckers. Augustus 2011.

Deltares (2012a). Huidige veiligheidsopgave Waddengebied. Deltares Memo 1205299-000-

ZKS-0017. A.J. Smale. Maart 2012.

Deltares (2012b). Klimaatscenarios, autonome ontwikkelingen en menselijke ingrepen in het Waddengebied. Deltares, memo 1205299-000-ZKS-0022.

Deltares (2012c). Rekenen met Zeespiegelstijging met Hydra-K voor de Waddenzee.

Deltares, memo 1205299-000-ZKS-0021.

Deltares (2012d). Rekenen met toekomstige veranderingen in de Waddenzee in Hydra-K.

Deltares Memo 1205299-000-ZKS-0023. B, Hoonhout. Maart 2012.

Deltares (2012e). Voorstel rekenscenarios ten behoeve van verkenning toekomstige veiligheidsopgave. Deltares memo 1206239-000-ZKS-0001. B. Hoonhout. April 2012.

HKV (2012). Hydra-K versie 3.6.5, Functionele documentatie productieversie WTI-2011. HKV

rapport PR1564. J.W. Stijnen, B.I. Thonus, F.L.M. Diermanse, C.P.M. Geerse, R.P. Nicolai.

Februari 2012.



A-1

A Memo Rekenen met zeespiegelstijging met Hydra-K voor de Waddenzee

Memo Aan DP Waddengebied Datum 30 januari 2012

Kenmerk 1205299-000-ZKS-0021

Aantal pagina's 19

Van Bas Hoonhout

Doorkiesnummer +31 (0)88 33 58 052

E-mail bas.hoonhout @deltares.nl

Onderwerp Rekenen met Zeespiegelstijging met Hydra-K voor de Waddenzee

1 Inleiding

Het Deltaprogramma Waddengebied wil graag inzicht in de toekomstige veiligheidsopgave. De veiligheidsopgave is de inspanning die nodig is om de waterkeringen in het Waddengebied aan de norm te laten voldoen. De veiligheidsopgave wordt uitgedrukt in termen van toekomstig tekort aan kruinhoogte en/of dikte van de steenbekleding. Het inzicht in de veiligheidsopgave heeft als doel om de toekomstige veiligheidsopgave te kunnen combineren met de inspanningen die verricht worden ten behoeve van de bestaande veiligheidsopgave.

Een mogelijkheid om de toekomstige veiligheidsopgave voor het Waddengebied te bepalen is aan de hand van een serie berekeningen met het probabilistische model Hydra-K. Hydra-K zal hiervoor ook een aantal effecten van mogelijke toekomstige veranderingen moeten kunnen kwantificeren. Op dit moment lijken de volgende aspecten van belang:

x Zeespiegelstijging x Veranderingen in windklimaat x Lokale veranderingen in bodemgeometrie (bodemdaling, menselijke ingrepen, etc.)

Dit memo beschrijft een korte inventarisatie van de geschiktheid van Hydra-K voor het kwantificeren van de gevolgen voor de veiligheidsopgave in het Waddengebied.

2 Modelomschrijving

Hydra-K is een probabilistisch veiligheidsmodel voor de Nederlandse kust. Het model berekent voor verschillende faalmechanismen, zoals golfoploop en -overslag en stabiliteit van bekledingen, de kruinhoogte of steendikte die nodig is om de waterkering aan een gegeven faalfrequentie te laten voldoen. Dit wordt de ontwerpberekening genoemd. Ook berekent het model een representatieve hydraulische belasting bij deze faalfrequentie in de vorm van een illustratiepunt.

Datum 30 januari 2012

Ons kenmerk 1205299-000-ZKS-0021

Pagina 2/19

2.1 Toetspeilcorrectie Voor het berekenen van de faalfrequentie gebruikt Hydra-K de methode De Haan. Bij deze methode wordt een gemeten verzameling stormen opgeschaald naar normatief niveau. De methode is uitgebreid met een zogenaamde toetspeilcorrectie.

In het kader van HR2006 is ervoor gekozen om de waterstand in de ontwerpberekening en de berekende illustratiepunten aan te laten sluiten bij de toetspeilen. Toetspeilen zijn belangrijke randvoorwaarden in praktijktoepassingen. De oorspronkelijk berekende waterstand wordt met deze correctie zodanig verschoven dat de maatgevende waterstand samenvalt met het toetspeil. Voor de illustratiepunten vindt deze verschuiving plaats langs de faalgrens. Deze verschuiving is grafisch weergegeven in Figuur 2.1. In deze figuur is illustratiepunt 1 (IP1) gebaseerd op de initieel berekende waterstand en illustratiepunt 2 (IP2) gebaseerd op het toetspeil. Omdat de waterstand van groot belang is voor de veiligheid, is de toetspeilcorrectie een belangrijk uitgangspunt van het model.

faalgrens

win

dsne

lhei

d

waterstand

illustratiepunt 1

illustratiepunt 2

toetspeil

Figuur 2.1 De twee door Hydra-K berekende illustratiepunten. Illustratiepunt 1 is berekend met vrij te kiezen

waterstand. Illustratiepunt 2 is gebaseerd op bestaande toetspeilen.

2.2 Zeespiegelstijging Een uniforme zeespiegelstijging kan opgegeven worden in het bestand hydra_k.ini dat de globale configuratie van Hydra-K bevat. Als gevolg van de toetspeilcorrectie komt het effect van de op te leggen zeespiegelstijging per definitie niet tot uiting in de door Hydra-K uitgerekende waterstand. Om het effect van zeespiegelstijging op een realistische manier te kunnen onderzoeken zal de toetspeilcorrectie uitgezet moeten worden.

2.3 Windstatistiek Windsnelheid en richting zijn twee van de variabelen die invoer zijn van Hydra-K. De probabilistische verdelingen voor de windsnelheid in termen van overschrijdingsfrequentielijnen voor verschillende richtingssectoren zijn opgeslagen in een aantal bestanden met de extensie .e30. Ieder bestand correspondeert met een meetlocatie. Voor het Waddengebied is alleen de meetlocatie Terschelling-West relevant.

2.4 Bathymetrie en topografie De bathymetrie van de Waddenzee is geen onderdeel van Hydra-K, maar is impliciet opgenomen in de SWAN productieberekeningen die Hydra-K gebruikt. Voor een groot aantal randvoorwaarden in termen van windsnelheid, windrichting en waterstand zijn SWAN berekeningen gemaakt. Hydra-K gebruikt interpolatie tussen de resultaten van deze



Pagina 3/19

berekeningen voor het bepalen van de condities aan de teen van de dijk. De dijk zelf is beschreven door middel van een dwarsprofiel. Alle dwarsprofielen samen vormen de topografische invoer voor Hydra-K.

Via de dwarsprofielen kan de topografie in Hydra-K relatief eenvoudig aangepast worden. Door het gebruik van de SWAN productieberekeningen geldt dat niet voor de bathymetrie. Voor het bepalen van de veiligheidsopgave zijn echter slechts de effecten van de verandering in de bathymetrie op de hydraulische randvoorwaarden van belang. Deze effecten kunnen wel meegenomen worden in een berekening met Hydra-K. Er worden twee soorten primaire effecten op de hydraulische randvoorwaarden onderscheiden:

x Verandering van de waterstand x Verandering van de golfcondities

Een verandering van de waterstand kan in Hydra-K ingevoerd worden als een (relatieve) zeespiegelstijging. Een verandering van de golfcondities kan meegenomen worden door de database met SWAN resultaten aan te passen. De vertaling van een bodemverandering naar een primair effect wordt in sectie 6 van dit memo toegelicht.

3 Modelaanpassingen

Er is geen instelling voor het uitzetten van de toetspeilcorrectie in Hydra-K. De code moet hiervoor aangepast worden.

De code van Hydra-K is nagelopen op het voorkomen van de tekst dToetspeil. Deze variabele, of beter gezegd de variabele correctieRVB.dToetspeil, bevat het verschil tussen de oorspronkelijk berekende waterstand in het illustratiepunt IP1 en het geldende toetspeil. Dit verschil wordt gebruikt voor de toetspeilcorrectie.

Op alle locaties waar de variabele dToetspeil voorkomt is ervoor gezorgd dat de variabele een waarde nul heeft. De toetspeilcorrectie is hiermee effectief uitgezet. Dit is op zes plekken gedaan.

Voor de illustratiepunten werkt de correctie iets anders. Er worden twee illustratiepunten bepaald. Bij n illustratiepunt (IP2) is de waterstand gegeven, namelijk het toetspeil, bij de andere (IP1) is de waterstand een vrije stochast. Beide illustratiepunten zijn onderdeel van de uitvoer van Hydra-K. De code hoeft daarom hiervoor niet aangepast te worden.

4 Het effect van toetspeilcorrectie en zeespiegelstijging

Er zijn een aantal batch berekeningen voor het hele Waddengebied gemaakt, om te inventariseren hoe de zeespiegelstijging die in Hydra-K opgegeven kan worden de resultaten benvloedt. Voor de berekeningen is de WTI versie van Hydra-K gebruikt (versie 3.6.3). In eerste instantie is er alleen naar golfoverslag gekeken. Er zijn vier soorten berekeningen gemaakt:

1. Berekening zonder zeespiegelstijging en met toetspeilcorrectie

2. Berekening zonder zeespiegelstijging en zonder toetspeilcorrectie

3. Berekening met 0,35m zeespiegelstijging en zonder toetspeilcorrectie



Pagina 4/19

4. Berekening met 0,85m zeespiegelstijging en zonder toetspeilcorrectie

4.1 Resultaten In Figuur 4.1 is een overzicht gegeven van de doorgerekende locaties. Figuur 4.2 geeft de waterstand bij de normfrequentie volgens de marginale statistiek. In deze en volgende figuren corresponderen de letters op de horizontale as met de letters in Figuur 4.1. Figuur 4.3 geeft de toename van deze waterstand bij het inschakelen van de toetspeilcorrectie, oftwel het toetspeil zelf, of het opleggen van een zeespiegelstijging. Dit is dus de toename van de rode en blauwe lijnen ten opzichte van de groene lijn in Figuur 4.2.

Met name in Figuur 4.3 is goed te zien dat de zeespiegelstijging simpelweg resulteert in een uniforme ophoging van de waterstand bij de normfrequentie (marginale statistiek). Dit is volgens verwachting en ook de bedoeling. De toetspeilcorrectie geeft een minder uniforme ophoging. De correctie is gemiddeld 13cm in het Waddengebied.

Figuur 4.4 en Figuur 4.5 tonen vergelijkbare plots, maar dan van de benodigde kruinhoogte. Dit is dus inclusief het resultaat van de golfoverslag berekening, waarbij uitgegaan wordt van een kritisch overslagdebiet van 1 l/s/m. Met name uit Figuur 4.5 valt op te maken dat de verhoging van de benodigde kruinhoogte niet uniform is en tevens groter dan de uniforme zeespiegelstijging. Dit laatste kan verklaard worden uit het feit dat op veel locaties met toenemende waterdiepte ook de golfbelasting toeneemt. De niet-uniformiteit valt ook te verklaren uit het effect van de golven, dat mede gestuurd wordt door de orintatie en locatie van het dijkvak. Ook het dijkprofiel speelt hier mogelijk een rol.

De waterstand in de illustratiepunten vertoont een vergelijkbaar gedrag als gevolg van zeespiegelstijging als de waterstand bij de normfrequentie uit de marginale statistiek (Figuur 4.6). Er is alleen iets meer scatter te zien. Voor deze vergelijking is voor berekening #1 het illustratiepunt met toetspeilcorrectie (IP2) gebruikt en voor de overige berekeningen het illustratiepunt zonder toetspeilcorrectie (IP1).



Pagina 5/19

Figuur 4.1 Doorgerekende dijkvakken in het Waddengebied. De letters corresponderen met de letters op de horizontale as van Figuur 4.2 tot en met Figuur 4.6 en Error! Reference source not found. tot en met Error! Reference source not found..

A B C D E3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7

7.5

8

locatie

wat

erst

and

[m+N

AP

]

referencereference (mean = 5.04)zeesp000zeesp000 (mean = 4.90)zeesp035zeesp035 (mean = 5.25)zeesp085zeesp085 (mean = 5.75)

Figuur 4.2 Maatgevende waterstand voor alle dijkvakken in het Waddengebied (marginale statistiek): zonder

zeespiegelstijging en toetspeilcorrectie (groen), met toetspeilcorrectie (rood) en met zeespiegelstijging van 35cm of 85cm (blauw).

A B C D E-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

locatie

vers

chil

wat

erst

and

t.o.v

. ber

eken

ing

#3 [m

]

referencereference (mean = 0.13)zeesp035zeesp035 (mean = 0.35)zeesp085zeesp085 (mean = 0.85)



Pagina 6/19

Figuur 4.3 Toename waterstand ten opzichte van berekening zonder zeespiegelstijging en toetspeilcorrectie voor alle dijkvakken in het Waddengebied (marginale statistiek: met toetspeilcorrectie (rood) en met zeespiegelstijging van 35cm of 85cm (blauw).

A B C D E3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

locatie

krui

nhoo

gte

[m+N

AP

]

referencereference (mean = 7.05)zeesp000zeesp000 (mean = 6.87)zeesp035zeesp035 (mean = 7.37)zeesp085zeesp085 (mean = 8.09)

Figuur 4.4 Benodigde kruinhoogte voor alle dijkvakken in het Waddengebied voor het faalmechanisme

golfoverslag: zonder zeespiegelstijging en toetspeilcorrectie (groen), met toetspeilcorrectie (rood) en met zeespiegelstijging van 35cm of 85cm (blauw).



Pagina 7/19

A B C D E-0.5

0

0.5

1

1.5

2

locatie

vers

chil

krui

nhoo

gte

t.o.v

. ber

eken

ing

#3 [m

]


Figuur 4.5 Toename benodigde kruinhoogte ten opzichte van berekening zonder zeespiegelstijging en

toetspeilcorrectie voor alle dijkvakken in het Waddengebied voor het faalmechanisme golfoverslag: met toetspeilcorrectie (rood) en met zeespiegelstijging van 35cm of 85cm (blauw).

A B C D E-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

locatie

vers

chil

wat

erst

and

t.o.v

. ber

eken

ing

#3 [m

]


Figuur 4.6 Toename waterstand in illustratiepunt ten opzichte van berekening zonder zeespiegelstijging en

toetspeilcorrectie voor alle dijkvakken in het Waddengebied: met toetspeilcorrectie (rood) en met zeespiegelstijging van 35cm of 85cm (blauw).



Pagina 8/19

4.2 Conclusies Het opleggen van een zeespiegelstijging in Hydra-K lijkt te werken zoals verwacht. De absolute waarden van de waterstand en kruinhoogte zijn echter lastig te vergelijken met de resultaten van berekening #1. Dit komt door de toetspeilcorrectie die in deze berekening wel is gebruikt en in de berekeningen met zeespiegelstijging niet (verschil tussen IP1 en IP2). De waterstanden zijn daardoor per definitie gemiddeld 13cm lager dan in berekening #1 en lokaal zelfs meer dan 30cm. Voor de kruinhoogtes zijn de afwijkingen gemiddeld 26cm.

Voor het inventariseren van de toekomstige veiligheidsopgave, met als doel deze te combineren met de huidige veiligheidsopgave, is een relatie met de toetspeilen wel gewenst. Voor deze inventarisatie zijn de absolute waarden van berekening #2 tot en met #4 daarom niet bruikbaar. Wel kan op basis van berekeningen #2 tot en met #4 een relatief effect van de zeespiegelstijging op de waterstand in IP1 bepaald worden. Dit relatieve effect kan vervolgens opgeteld worden bij het resultaat van de laatste toetsronde of een andere referentieberekening. Deze aanpak lijkt voor de gestelde vraag en in de huidige situatie een voldoende betrouwbare en praktische oplossing.

5 Het effect van wijzigingen in de windstatistiek

Voor de inventarisatie van de toekomstige veiligheidsopgave zal rekening gehouden moeten worden met wijzigingen in het windklimaat. Wijzigingen in het windklimaat kunnen in Hydra-K doorgevoerd worden in de bestanden met windstatistiek. De realisaties van de windsnelheid en richting zullen redelijkerwijs wel binnen het bereik van de SWAN productieberekeningen moeten blijven, d.w.z. niet hoger dan orde 40m/s.

Voor deze inventarisatie is een functie geschreven die de bestaande windstatistiek uit Hydra-K aanpast op basis van factoren per richtingssector. Figuur 5.1 toont een voorbeeld van deze factoren. Deze factoren maken dat de windsnelheid voor de west en zuidwestelijke richting 20% toenemen en die voor de noord en noordwestelijke r

Toekomstige Veiligheidsopgave Voor Harde Keringen in Het Waddengebied

Documents

Transcript of Toekomstige Veiligheidsopgave Voor Harde Keringen in Het Waddengebied