WINDPARK OOSTPOLDERDIJK MEMO WATERVEILIGHEID - …€¦ · waterveiligheid c.q. de standzekerheid...
Transcript of WINDPARK OOSTPOLDERDIJK MEMO WATERVEILIGHEID - …€¦ · waterveiligheid c.q. de standzekerheid...
WINDPARK OOSTPOLDERDIJK
MEMO WATERVEILIGHEID - SAMENVATTING RWE INNOGY WINDPOWER NETHERLANDS BV
12 MEI 2016
WINDPARK OOSTPOLDERDIJK
MEMO WATERVEILIGHEID - SAMENVATTING
2
Contactpersonen
IR. R.H.C. (ROLAND)
HOIJINCK Senior adviseur
T +31 627061260
M +31 627061260
Arcadis Nederland B.V.
Postbus 4205
3006 AE Rotterdam
Nederland
WINDPARK OOSTPOLDERDIJK
MEMO WATERVEILIGHEID - SAMENVATTING
3
INHOUDSOPGAVE
1 AANLEIDING, DOEL EN AANPAK 4
1.1 Aanleiding en doel 4
1.2 Voorgenomen activiteit 4
1.3 Onderzoeksmethodiek 5
1.4 Dijkversterking, veiligheidseisen en referentie ontwerp 6
1.4.1 Dijkversterking Eemshaven – Delfzijl 6
1.4.2 Veiligheidseisen 7
1.4.3 Referentieontwerp 7
1.5 Onderzoeksresultaten en effectbeoordeling 7
1.5.1 Ondergrondse invloed 7
1.5.2 Bovengrondse calamiteiten 9
1.6 Conclusies en advies 12
WINDPARK OOSTPOLDERDIJK
MEMO WATERVEILIGHEID - SAMENVATTING
4
1 AANLEIDING, DOEL EN AANPAK
1.1 Aanleiding en doel
Op dit moment wordt door Waterschap Noorderzijlvest de aanbesteding van de versterking van de dijk
tussen Delfzijl en Eemshaven voorbereid. RWE heeft het voornemen om op een gedeelte van deze dijk, te
weten op de Oostpolderdijk nabij de Eemshaven, een drietal windturbines te plaatsen. Insteek is dat dit
voornemen als een zogenaamde koppelkans wordt meegenomen in het dijkversterkingsproject.
Voorwaarde van het waterschap is dat de turbines geen significante nadelige invloed mogen hebben op de
waterveiligheid c.q. de standzekerheid van de dijk.
In dat kader is onderzocht of het project Oostpolderdijk gerealiseerd kan worden binnen de door het
waterschap gestelde randvoorwaarden ten aanzien van de waterveiligheid. Dit betekent dat als gevolg van
de koppelkans de standzekerheid van de waterkering niet in gevaar komt. In dat kader heeft het waterschap
het Expertise Netwerk Waterveiligheid (ENW) om advies gevraagd. Door ENW is gesteld dat de additionele
faalkans van de windturbines op de directe faalmechanismen van de dijk verwaarloosbaar klein moet zijn.
Om de invloed van de windturbines op de waterveiligheid te kunnen beoordelen moet op verzoek van het
waterschap het nieuwe ontwerpinstrumentarium in acht worden genomen.
1.2 Voorgenomen activiteit
Onderstaande beschrijving van de voorgenomen activiteit is overgenomen uit de Notitie Reikwijdte en
Detailniveau Dijkversterking Eemshaven-Delfzijl (2015).
De voorgenomen activiteiten betreffen de bouw en aanleg van het windpark (drie windturbines) inclusief de
daarbij behorende infrastructuur (hoofdzakelijk de bouwwegen, opstelplaatsen en kabels die windturbines
onderling ondergronds verbinden) en aansluitend de verdere exploitatie hiervan.
De exploitatie heeft een permanent karakter (24-uurs bedrijfsvoering) en wordt voor deze turbines beoogd
voor een periode van 20 jaar. Bij de realisatie van windpark Oostpolderdijk wordt de solitaire windturbine bij
Spijk (850 kW) geamoveerd.
Afbeelding 1 Windpark Oostpolderdijk
WP - Oostpolderdijk
WINDPARK OOSTPOLDERDIJK
MEMO WATERVEILIGHEID - SAMENVATTING
5
1.3 Onderzoeksmethodiek
Op dit moment treft Waterschap Noorderzijlvest de voorbereidingen voor de aanbesteding van de
versterking van de dijk tussen Delfzijl-Eemshaven. In de verkenningsfase van dit project is de plaatsing van
windturbines langs de Oostpolderdijk geïdentificeerd als zogenaamde “koppelkans”: de plaatsing van
windturbines kan mogelijk worden gecombineerd met de dijkversterking. RWE is als exploitant van bedoelde
windturbines betrokken bij het verder ontwikkelen van deze koppelkans.
Het waterschap stelt als harde randvoorwaarde voor deze koppelkans dat de standzekerheid van de
waterkering niet in gevaar komt door de installatie, exploitatie en ontmanteling van de turbines. De focus van
onderhavig onderzoek ligt met name bij de exploitatie. De verwachting is dat de installatie én de
ontmanteling met de bekende expertise binnen de gestelde randvoorwaarden vanuit waterveiligheid kan
worden gerealiseerd. Het waterschap heeft het Expertise Netwerk Waterveiligheid (ENW) om advies
gevraagd. Door ENW is vervolgens gesteld dat de additionele faalkans van de windturbines per direct (tot
overstroming leidend) faalmechanisme van de dijk verwaarloosbaar klein moet zijn.
Verder speelt op dit moment de ontwikkeling van een nieuw ontwerpinstrumentarium (OI2014) en wettelijk
toetsinstrumentarium (WTI2017) voor primaire waterkeringen met de nieuwste veiligheidsnormen op basis
van overstromingskansen. Op verzoek van het waterschap is daar nu reeds mee gerekend.
In opdracht van RWE is onderzoek uitgevoerd naar de verdere invulling van de koppelkans, waarbij
verschillende sporen zijn gevolgd. Voor een schematische weergave van het onderzoek wordt verwezen
naar onderstaande figuur.
Afbeelding 2 Schematische weergave veiligheidsonderzoek windturbines
In de haalbaarheidsstudie [januari 2015] is een verkennend, technisch gericht onderzoek uitgevoerd naar de
invloed van de windturbines op de waterveiligheid, waarbij onder meer de volgende aspecten zijn
behandeld:
• Interpretatie van de meetresultaten aan een 6 MW turbine in de Eemshaven en extrapolatie daarvan naar
ontwerpcondities.
• De verwekingsgevoeligheid van de ondergrond langs de Oostpolderdijk, vooral als gevolg van de
trillingen vanuit een windturbine.
• De gevoeligheid van het dijklichaam voor trillingen vanuit de windturbine.
• Een eerste, globale beoordeling van de faalkansen als gevolg van faalincidenten vanuit de turbines zoals
bladbreuk of mastbreuk.
WINDPARK OOSTPOLDERDIJK
MEMO WATERVEILIGHEID - SAMENVATTING
6
In de haalbaarheidsstudie is geconcludeerd dat er een risico op verweking bestaat als gevolg van de
turbines, maar ook dat de plaatsing van windturbines binnen de randvoorwaarden van veiligheid kan passen.
Op het moment dat de haalbaarheidsstudie werd uitgevoerd bevond het dijkversterkingsproject Eemshaven-
Delfzijl zich in de fase “schetsontwerp” waardoor er niet of slechts beperkt gebruik kon worden gemaakt van
de inzichten vanuit het dijkversterkingsproject.
1.4 Dijkversterking, veiligheidseisen en referentie ontwerp
De dijk tussen Eemshaven – Delfzijl moet na de versterking voldoen aan de nieuwste inzichten op het
gebied van waterveiligheid, zoals de nieuwe normering en het OntwerpInstrumentarium 2014 (gebruikt is
OI2014v3 van juli 2015) en aardbevingen. In de onderstaande paragrafen worden de dijkversterking met de
bijbehorende aardbevingsproblematiek en de specifieke veiligheidseisen van het OI2014 nader toegelicht.
1.4.1 Dijkversterking Eemshaven – Delfzijl
De te versterken dijk tussen Eemshaven en Delfzijl ligt in het Groningse gebied waarin aardbevingen
optreden als gevolg van gaswinning. Dit leidt ertoe dat, naast belastingen vanuit water (hoogwater, extreme
neerslag), bij het ontwerp van de dijk ook rekening moet worden gehouden met trillingen als gevolg van een
aardbeving. Deze trillingen hebben potentieel de volgende nadelige invloed op de stabiliteit van de dijk:
• Verweking: losgepakte zand- en siltlagen kunnen verweken door de trillingen: bij dit mechanisme verliest
de grond een groot deel van zijn schuifsterkte als gevolg van wateroverspanningen, waardoor de
stabiliteit afneemt.
• Versnellingen: er ontstaat een extra belasting op het grondlichaam door de versnellingen.
Bij de dijkversterking moet uiteraard met beide aspecten rekening worden gehouden.
Verweking
Op hoofdlijnen zijn er drie opties om het risico op verweking te minimaliseren danwel de effecten van
verweking te beperken:
1. Voorkomen dat verweking optreedt of de mate waarin dit optreedt verkleinen (beheersen). Dit kan
bijvoorbeeld door de gevoelige grondlagen te verdichten of door ontlastbronnen te plaatsen die
wateroverspanningen, die ontstaan als gevolg van trillingen door aardbevingen en/of windturbines, snel
kunnen afvoeren.
2. Mitigeren door het zodanig vergroten van de stabiliteit van het dijklichaam dat de dijk ook stabiel is als er
verweking optreedt.
3. Mitigeren door het aanbrengen van een grondkerende constructie die de functie van het dijklichaam
overneemt als de (onder)grond verweekt.
Versnellingen
De trillingen leiden tot een extra aandrijvende kracht op het grondlichaam. De dijk dient voldoende weerstand te kunnen
bieden aan deze extra aandrijvende kracht. De maatregelen hiervoor zijn niet principieel anders dan bij een reguliere
dijkversterking.
Maatregelen
De dijkversterking wordt aanbesteed als Design & Construct contract waarbij de aannemer verantwoordelijk is voor het
detailontwerp. De keuze voor de oplossingsrichting van de versterking ligt hierdoor nog niet vast. Naar het zich laat
aanzien zal bij de verdere uitwerking van de versterking, de keuze gaan tussen:
(a) het oplossen van de verwekingsproblematiek;
(b) een versterking door middel van het plaatsen van een kistdam.
In dit rapport is aangenomen dat wordt gekozen voor optie (a), waarvoor een referentie-ontwerp voor
de windturbines is onderzocht.
WINDPARK OOSTPOLDERDIJK
MEMO WATERVEILIGHEID - SAMENVATTING
7
Indien uiteindelijk toch voor de andere optie wordt gekozen is dat niet nadelig voor de conclusies ten aanzien
van waterveiligheid van dit rapport. In dat geval kan bij optie (b) nog een optimalisatie worden bereikt
bijvoorbeeld door de kistdam te integreren met het stabiliteitsscherm voor de windturbines.
1.4.2 Veiligheidseisen
De ontwerpeisen vanuit waterveiligheid worden (op aangeven van het waterschap) bepaald op basis van het
“nieuwe” ontwerpinstrumentarium (OI2014v3).
De windturbines in de Oostpolderdijk vallen net zoals gebouwen, bomen en pijpleidingen onder de categorie
niet-waterkerende objecten (NWO’s). Het Expertise Netwerk Waterveiligheid (ENW) heeft gesteld dat de
bijdrage van de NWO’s aan de faalkans per dijkfaalmechanisme verwaarloosbaar klein moet zijn. Deze eis is
als volgt geïnterpreteerd: de additionele faalkans van de windturbine(s) mag maximaal bedragen:
• Eis 1: 1% van de toelaatbare faalkans per doorsnede per direct faalmechanisme van de dijk.
• Eis 2: Maximaal 10% van de toelaatbare faalkans op dijktrajectniveau voor alle niet-waterkerende
objecten tezamen. Oftewel: de totale kansbijdrage van alle windturbines, gesommeerd voor alle
faalmechanismen mag tezamen met de faalkansbijdrage van de overige NWO’s maximaal 10% van het
totale faalkansbudget bedragen (er blijft dan nog 20% over voor overige indirecte faalmechanismen).
1.4.3 Referentieontwerp
Gezien de wijze van aanbesteden van de dijkversterking (design & construct, contract waarbij de aannemer
verantwoordelijk is voor het detailontwerp) is in het haalbaarheidsonderzoek gekozen voor het uitwerken van
een zogenaamd referentie-ontwerp van de maatregelen ter plekke van de windturbines. Er is daarbij
uitgegaan dat:
• de windturbine wordt op de binnenberm van de dijk geplaatst;
• er een stabiliteitsscherm wordt geplaatst tussen de turbine en de kruin van de dijk.
Afbeelding 3 Principeschets referentieontwerp
1.5 Onderzoeksresultaten en effectbeoordeling
De drie windturbines die zijn voorzien langs de Oostpolderdijk, kunnen op de volgende manieren een
negatieve invloed hebben op de waterveiligheid van de dijk:
• Via ondergrondse invloed, zoals trillingen of falen van de constructie.
• Via bovengrondse calamiteiten waarbij er een onderdeel van de turbine faalt en op de dijk landt.
1.5.1 Ondergrondse invloed
Met betrekking tot de ondergrondse invloed wordt onderscheid gemaakt in:
1. De invloed van trillingen op de macrostabiliteit:
a. verweking;
b. toename belasting;
2. De aanwezigheid van een niet-waterkerend object dat kan falen.
3. De invloed van (belastingen bij) aanleg, onderhoud en demontage.
4. De invloed op piping / heave en grondwaterstroming.
WINDPARK OOSTPOLDERDIJK
MEMO WATERVEILIGHEID - SAMENVATTING
8
Deze effecten kunnen optreden ten gevolge van de aanwezigheid van de windturbines alleen, maar ook in
combinatie met aardbevingen.
Ad. 1 Invloed van trillingen op de macrostabiliteit
Verweking
In eerdergenoemde haalbaarheidsstudie is vastgesteld dat het risico op verweking niet kan worden
uitgesloten. De versnellingen van de trillingen als gevolg van aardbevingen zijn echter veel groter dan die
vanuit de windturbine, eveneens verschilt de frequentie-inhoud. Daarentegen heeft een aardbeving veel
minder belastingcycli dan een windturbine.
Het projectteam voor de dijkversterking heeft aangegeven dat bij de dijkversterking alle benodigde
maatregelen worden getroffen om verweking als gevolg van aardbevingen te voorkomen. Dit betekent dat
daarmee ook het effect van verweking als gevolg van de windturbines kan worden beperkt. De vraag is
vervolgens: welke maatregelen worden in het kader van de dijkversterking genomen ten aanzien van de
aardbevingsproblematiek?
Op dit moment is (nog) geen keuze gemaakt voor de wijze van dijkversterking ter hoogte van Oostpolderdijk
maar aannemelijk is dat wordt gekozen voor al in de praktijk toegepaste technieken zoals grondverdichting
of ontlastbronnen. Indien met dergelijke maatregelen het verwekingsrisico geheel wordt weggenomen, leidt
dat ook tot een afname van de invloed van de trillingen vanuit de windturbines.
Indien het verwekingsrisico niet geheel wordt weggenomen speelt de impact van trillingen van de
windturbine op verweking nog steeds een rol. De voor de dijkversterking genoemde verwekingsmaatregelen
moeten dan worden uitgebreid in de invloedzone van de trillingen (rondom de turbine). Zoals eerder
genoemd, is het resultaat voor de windturbines hierbij afhankelijk van de uiteindelijke keuze van de
aannemer voor de wijze van dijkversterking.
In beginsel kunnen nadat de verwekingsproblematiek is opgelost, in de directe omgeving rond de turbine
beperkt wateroverspanningen optreden als gevolg van de dynamische belasting van de turbinefundering. Uit
metingen aan windturbines in de Eemshaven is gebleken dat de grootte van deze wateroverspanningen zeer
beperkt is (<1 kPa). Deze wateroverspanningen zijn direct na aanleg van de turbine naar verwachting
beperkt hoger. Het verdient daarom aanbeveling om deze te monitoren en indien nodig beheersmaatregelen
te treffen, bijvoorbeeld door middel van ontlastbronnen.
Versnellingen door trillingen
De versnellingen in de ondergrond zijn bepaald aan de hand van metingen (Fugro) en de vervolganalyse
daarvan. In de rapportage “Ondergrondse invloed” [februari 2016] is de stabiliteit van de waterkering
beoordeeld, rekening houdende met de invloed van deze versnellingen. Uitgangspunt daarbij is dat het
samenvallen met een aardbeving daar slechts een beperkte bijdrage aan geeft aangezien de versnellingen
bij windturbines kleiner zijn dan bij aardbevingen.
Er is hierbij veiligheidshalve uitgegaan van een conservatieve insteek (quasi-statische modellering) ten
aanzien van de versnellingen in berekeningen. Er is tevens een gevoeligheidsanalyse uitgevoerd met een
factor 2 hogere versnellingen dan uit de metingen volgt. Hieruit volgt dat het aanbrengen van een
stabiliteitsscherm voldoende effectief is om de afname van de macrostabiliteit als gevolg van de
versnellingen te compenseren. Daarbij dient wel te worden opgemerkt dat door de aanwezigheid van de
damwand reflectie van de trillingen in de richting van de windturbine kan optreden en de trillingen dus lokaal
hoger kunnen zijn. Als dit al optreedt, dan is de verwachting dat dit uitsluitend een lokaal effect is zonder
invloed op de totale macrostabiliteit, en dat dit niet leidt tot een hogere additionele faalkans van de
waterkering.
Ad. 2 Aanwezigheid van een niet-waterkerend object
De windturbines en bijbehorende objecten zijn niet-waterkerende objecten in het dijkprofiel en falen daarvan
kan leiden tot schade aan de waterkering. Door het aanbrengen van een stabiliteitsscherm wordt dit
ondervangen, het scherm verhoogt de stabiliteit, maar zorgt ook voor een functiescheiding tussen
waterkering en windturbine: het stabiliteitsscherm is gedimensioneerd met een restprofiel dat onder de
betonnen funderingsconstructie van de turbine doorloopt. De aanwezigheid van de turbine is dan niet van
belang voor het waarborgen van de waterveiligheid c.q. de sterkte van de waterkering.
WINDPARK OOSTPOLDERDIJK
MEMO WATERVEILIGHEID - SAMENVATTING
9
Ad. 3 Invloed van (belastingen bij) aanleg, onderhoud en demontage;
Bouwverkeer (voor de turbines)
Tijdens de realisatie van de turbines kunnen grote bovenbelastingen op de binnenberm optreden,
bijvoorbeeld kraanbelastingen tijdens het plaatsen van de rotorbladen. In de huidige fase wordt het
stabiliteitsscherm gedimensioneerd op een (gedeeltelijk) afgeschoven binnenberm (restprofiel) in combinatie
met hoogwater. In de praktijk zal voor de installatiefase rekening worden gehouden met het
hoogwaterseizoen en zal er bij calamiteiten tijdens de uitvoering geen gevaar voor overstromingen zijn. Om
die reden is in deze fase niet nader ingegaan op deze belastingen. In het detailontwerp zal wel
gecontroleerd moeten worden of er voor deze belastingen speciale voorzieningen nodig zijn
In de bouwfase kunnen trillingen ontstaan door het aanbrengen van de palen, maar ook door andere
installatiewerkzaamheden. Hoewel deze trillingen niet buiten beschouwing gelaten mogen worden, zijn ze
van korte duur en relatief goed te beheersen en eventueel zelfs (bijna) volledig te vermijden:
• De turbines kunnen worden opgebouwd rekening houdend met het stormseizoen, waardoor er voldoende
tijd is om de waterkerende functie te herstellen in geval van problemen.
• Er kan gebruik worden gemaakt van een trillingsarm of trillingsvrij paalsysteem, of van ontlastbronnen om
accumulatie van wateroverspanningen te voorkomen.
Daarnaast zijn deze trillingen kortdurend en is de trillingsbron direct uit te schakelen als zich problemen
voordoen.
Hetzelfde geldt voor de damwanden van het stabiliteitsscherm: ook die kunnen door middel van een
trillingsvrije techniek worden aangebracht (afhankelijk van de wijze van dijkverzwaren zijn wel specifieke
maatregelen nodig om de planken tot de vereiste diepte te kunnen aanbrengen).
Ad. 4 Invloed op piping / heave en grondwaterstroming.
De windturbine wordt in het referentie-ontwerp op palen gefundeerd en die fundering wordt dynamisch belast
waardoor de funderingspalen afwisselend op trek en druk en horizontaal in verschillende richtingen worden
belast. Hierdoor kan er een kwelweg langs de palen ontstaan. Dit risico kan worden ondervangen door een
kwelscherm rond de fundering aan te brengen, met een zodanige lengte dat geen heave kan optreden.
Het stabiliteitsscherm kan daar vanwege de extra verticale kwelweglengte een positieve bijdrage aan
leveren. Bij de beoordeling van het faalmechanisme piping / heave dient dit in het kader van het ontwerp nog
nader te worden uitgewerkt.
Effectenbeoordeling
De ondergrondse invloed wordt gecompenseerd door het plaatsen van een stabiliteitsscherm tussen de
windturbine en de kruin van de dijk. In het kort komt de oplossing op het volgende neer:
De reguliere geometrie van de dijk voldoet na versterking aan alle eisen ten aanzien van
(hoogwater)veiligheid en ter plaatse van de windturbines wordt de dijk nog extra versterkt met een
stabiliteitsscherm. Dit stabiliteitsscherm zorgt ervoor dat de faalkans van macrostabiliteit kleiner of gelijk is
aan de faalkans van een doorsnede zonder invloed van de windturbines. Daarnaast zorgt het scherm voor
een functiescheiding tussen turbine en waterkering. Doordat het scherm wordt gedimensioneerd op een
restprofiel (zonder turbinefundering) wordt voorkomen dat de turbinefundering onderdeel wordt van de
waterkering. Een belangrijk uitgangspunt hierbij is dat de verwekingsproblematiek binnen het reguliere
dijkversterkingsproject wordt opgelost.
1.5.2 Bovengrondse calamiteiten
Faalscenario’s
De beoordeling van bovengrondse calamiteiten vindt plaats met behulp van het Handboek Risicozonering
Windturbines [Ref. 7]. Het Handboek maakt onderscheid tussen de volgende faalscenario’s:
• Bladbreuk:
− Bij nominaal toerental.
− Bij overtoeren.
• Mastbreuk.
• Gondelval.
• Vallen van kleine onderdelen en vallend ijs bij stilstand (bij ijsvorming wordt de turbine automatisch
stilgezet).
WINDPARK OOSTPOLDERDIJK
MEMO WATERVEILIGHEID - SAMENVATTING
10
Gevolgen voor waterveiligheid
De gevolgen van een bovengrondse faalincident voor de waterveiligheid hangen sterk af van de locatie waar
het gefaalde object landt. Om dit inzichtelijk te maken, is de dijk verdeeld in zones. Ook zijn in deze figuur de
gebieden weergegeven waarvoor een bepaald faalmechanisme geldt:
• STBK: Beschadiging bekleding en erosie: buitentalud zone (A) en (B).
• STBU: Macrostabiliteit buitentalud: buitentalud zone (A) en (B) en kruin (C).
• HT: Overloop en golfoverslag: kruin (C) en binnentalud (D).
• STBI: Macrostabiliteit binnenwaarts: kruin (C), binnentalud (D) en binnenberm (E).
Afbeelding 4 Dwarsprofiel van de dijk met indeling in zones en functionele onderdelen
WINDPARK OOSTPOLDERDIJK
MEMO WATERVEILIGHEID - SAMENVATTING
11
Met behulp van bovenstaand figuur kunnen vervolgens de gevolgen van de bovengrondse faalincidenten
worden gekoppeld aan de faalmechanismen van de dijk. Deze koppeling is gebaseerd op een engineering
judgement beschouwing (Arcadis, Deltares en NRG).
Zone Piping & Opbarsten
Bekleding & Erosie
Golfoploop & Overslag
Macrostabiliteit binnenwaarts
Macrostabiliteit buitenwaarts
A Geen Gat in bekleding Geen Geen
Afname weerstand-
biedende kracht door
krater of shockwave /
wateroverspanningen
als gevolg van impact
B Geen Gat in bekleding Geen Geen
Toename aandrijvende
kracht door extra
gewicht
C Geen Geen
Lokale afname van
kerende hoogte door
inslagkrater
Toename aandrijvende
kracht door extra gewicht
Toename aandrijvende
kracht door extra
gewicht
D Geen Geen
Lokale afname van
kerende hoogte door
inslagkrater
Toename aandrijvende
kracht door extra gewicht Geen
E Geen Geen Geen
Afname weerstand-
biedende kracht door
krater of shockwave /
wateroverspanningen als
gevolg van impact
Geen
Tabel 1 Invloed van bovengrondse faalincidenten op waterveiligheid per zone.
WINDPARK OOSTPOLDERDIJK
MEMO WATERVEILIGHEID - SAMENVATTING
12
Effectbeoordeling
De invloed van bovengrondse faalincidenten is beoordeeld als bijdrage aan de autonome faalfrequentie. Als
toetscriterium wordt daarbij gehanteerd dat de additionele faalkans als gevolg van de turbines niet meer mag
bedragen dan:
• 1% van de toelaatbare faalkans op doorsnedeniveau per direct faalmechanisme per windturbine.
• 10% van de toelaatbare faalkans op dijktrajectniveau voor alle niet-waterkerende objecten tezamen,
oftewel: de totale kansbijdrage van alle NWO’s, inclusief windturbines, gesommeerd voor alle
faalmechanismen.
Zoals in onderstaande tabel is te zien blijkt dat aan deze criteria wordt voldaan. :
• De maximale toename per faalmechanisme per turbine bedraagt 0,80% (Golfoverslag) wat kleiner is dan
1% en dus voldoet.
• De totale toename voor drie turbines bedraagt 3,4%, wat kleiner is dan 10% (er resteert nog 6,6% voor
de overige NWO’s) en dus voldoet.
Faalmechanisme
Additionele faalkans [% van autonome faalkans zonder
turbines] 1 turbine 3 turbines
Golfoverslag (HT) 0,80% 2,4%
Erosie/schade bekleding (STBK) 0,22% 0,66%
Macro-instabiliteit binnenwaarts (STBI) 0,072% 0,22%
Macro-instabiliteit buitenwaarts (STBU) 0,010% 0,029%
Totaal: 1,1 % 3,4%
Tabel 2
1.6 Conclusies en advies
De drie windturbines die zijn voorzien langs de Oostpolderdijk kunnen op de volgende manieren een
negatieve invloed hebben op de waterveiligheid van de dijk:
• Ondergronds, bijvoorbeeld door trillingen of falen van de constructie.
• Bovengronds, bijvoorbeeld door calamiteiten waarbij er een onderdeel van de turbine faalt en op de dijk
landt.
Ondergrondse invloed
De ondergrondse invloed wordt voor het referentie-ontwerp gecompenseerd door het plaatsen van een
stabiliteitsscherm tussen de windturbine en de kruin van de dijk. In het kort komt de oplossing op het
volgende neer:
De reguliere geometrie van de dijk voldoet na versterking aan alle eisen ten aanzien van
(hoogwater)veiligheid en ter plaatse van de windturbines wordt de dijk nog extra versterkt met een
stabiliteitsscherm. Dit stabiliteitsscherm zorgt ervoor dat de kans op afschuiving binnenwaarts kleiner is dan
de kans op afschuiving van een doorsnede zonder invloed van de windturbines. Daarnaast zorgt het scherm
voor een functiescheiding tussen turbine en waterkering. Doordat het scherm wordt gedimensioneerd op een
restprofiel (zonder turbinefundering), wordt voorkomen dat de turbinefundering onderdeel wordt van de
waterkering.
Een belangrijk uitgangspunt hierbij is dat de verwekingsproblematiek binnen het reguliere
dijkversterkingsproject wordt opgelost. Indien het verwekingsrisico wordt beheerst in plaats van
weggenomen, kunnen trillingen van de windturbine nog steeds een rol spelen bij verweking. In dat geval
dienen derhalve rond de turbines aanvullende maatregelen te worden getroffen (bijvoorbeeld verdichting of
ontlastbronnen).
Voor piping / heave geldt dat op basis van een kwalitatieve beschouwing aan de eis wordt voldaan.
WINDPARK OOSTPOLDERDIJK
MEMO WATERVEILIGHEID - SAMENVATTING
13
Bovengrondse invloed
Bij de bepaling van de faalkansen als gevolg van bovengrondse faalincidenten is uitgegaan van
conservatieve treffrequenties van vallende objecten. De invloed van bovengrondse faalincidenten is
beoordeeld als bijdrage aan de autonome faalfrequentie. Als toetscriterium wordt daarbij gehanteerd dat de
additionele faalkans als gevolg van de turbines niet meer mag bedragen dan:
• 1% van de toelaatbare faalkans op doorsnedeniveau per direct faalmechanisme per windturbine.
• 10% van de toelaatbare faalkans op dijktrajectniveau voor alle niet-waterkerende objecten tezamen,
oftewel: de totale kansbijdrage van alle windturbines, gesommeerd voor alle faalmechanismen.
Aan deze criteria wordt voldaan. Overigens is deze kansbijdrage gebaseerd op de faalfrequenties uit het
Handboek Risicozonering Windturbines die conservatief zijn voor moderne turbines, oftewel de kansbijdrage
kan worden beschouwd als een veilige bovengrensbenadering.
Hiermee is aangetoond dat het, uitgaande van het referentie-ontwerp, in principe haalbaar is om bij plaatsing
van drie windturbines te voldoen aan de gestelde eisen vanuit waterveiligheid. Varianten op het referentie-
ontwerp zijn denkbaar en dienen in de design & construct fase verder uitgewerkt en geanalyseerd te worden.
Hiertoe dient bekend te zijn op welke wijze de aannemer de kering ter hoogte van Oostpolderdijk zal gaan
versterken.
Aandachtspunten
Enkele aandachtspunten voor het detailontwerp (naast de reguliere detaillering van de constructie):
• De damwand moet aantoonbaar stabiel en sterk genoeg zijn om de belastingen door een aardbeving te
kunnen weerstaan.
• De impact op de grondwaterstroming. Mogelijk moeten enkele planken worden weggelaten om teveel
opstuwing te voorkomen, bijvoorbeeld een openingspercentage van 20%.
• De aansluiting van de diverse constructies op de bekleding van de dijk moet voldoende robuust worden
ontworpen.
• Rond de fundering van de turbine moeten kwelschermen of een vergelijkbare oplossing worden
geplaatst.
• Waarschijnlijk zijn de trillingen bij stilstaande turbine niet maatgevend; dit moet nog wel bij het ontwerp
worden geverifieerd.
De aanbrengbaarheid van de damwanden van het stabiliteitsscherm is impliciet meegenomen door een
zwaarder profiel te kiezen dan strikt noodzakelijk op basis van sterkte. In verband met geluid (Natura 2000
Eems) en met de ongunstige invloed van trillingen en waterspanningen op de dijk, worden de schermen
indien nodig aangebracht door middel van drukken. In de volgende fase moet de haalbaarheid hiervan
nauwkeuriger worden bepaald. Eventueel kan er als alternatieve oplossing ook worden gekozen voor een
palenwand of een diepwand.
Verder kan het aangehouden restprofiel eventueel nog geoptimaliseerd worden.
De ruimtelijke inpassing en stabiliteit van de taluds tussen fundering/opstelplaats en de watergang moet nog
verder worden uitgewerkt. Als er onvoldoende ruimte beschikbaar is om taluds met voldoende flauwe helling
aan te leggen, kan gebruik worden gemaakt van gewapende grond (geotextielen). Ook voor de fundering
van de kraanopstelplaats zijn mogelijk aanvullende maatregelen vereist om voldoende draagvermogen en
stijfheid te waarborgen.
WINDPARK OOSTPOLDERDIJK
MEMO WATERVEILIGHEID - SAMENVATTING
14
Arcadis Nederland B.V.
Postbus 4205
3006 AE Rotterdam
Nederland
+31 (0)88 4261 261
www.arcadis.com
Projectnummer: B02047.000077.0900
Onze referentie: 078944111 B