header

maandag, 09 april 2018 11:30

Als het getij verloopt, verzet Dordrecht de bakens

In Dordrecht is de mogelijkheid onderzocht om twee stuwen in binnenstedelijk getijdenwater te verwijderen. Het leverde een bijzonder en multidisciplinair onderzoek op waarin een uitzonderlijke combinatie van factoren maatgevend bleek te zijn. En een verrassende uitkomst: de stuwen zijn overbodig.

Aan de Thuredrith, een rivier in het stroomgebied van de Merwede, ontstond in de elfde eeuw een nederzetting die uitgroeide tot de stad Dordrecht. Hoewel tegenwoordig de meeste bebouwing in het gebied van de zeventiende eeuw of recenter dateert, is de oorspronkelijke loop van de Thuredrith nog aanwezig en vormt deze thans de Voorstraatshaven en de Wijnhaven. In de late Middeleeuwen was de waterstructuur, die dwars door de Dordtse binnenstad loopt, van meer dan alleen lokale betekenis voor handel en visserij. Alle voorname markten van de stad waren via de Voorstraatshaven bereikbaar.
Vanaf de achttiende eeuw echter veranderen de voordelen van de Voorstraatshaven voor de handel steeds meer in nadelen voor de aanwonende Dordtenaren. De betekenis voor de scheepvaart nam af door de ingebruikname van grote havens aan de randen van de stad en de oude haven werd minder goed bereikbaar voor getuigde schepen door de realisatie van de spoorbrug over de Oude Maas. De oude haven slibde langzaam dicht waardoor deze tijdens laagwater niet meer te gebruiken was als bluswatervoorziening, een essentiële functie in het dichtbebouwde stedelijke gebied. Daarnaast verzamelde de watergang vuil van de rivier en bovendien van de Dordtenaren zelf, die de haven als open riool gebruikten. De logische gevolgen waren stankoverlast, plaagdieren en slechte beeldkwaliteit.

Twee stuwen
Om deze problemen het hoofd te bieden werd in 1939 ruim de helft van de haven afgesloten met behulp van twee onderwaterdammen om daarmee een minimumpeil te reguleren. Het droogvallen van de haven was hiermee verleden tijd, evenals de vrije doorvaart. Omdat zich rond de dammen echter veel drijfvuil ophoopte werden deze in 1959 vervangen door twee stuwen, die het peil in het winterseizoen op 0,50 m +NAP en daarbuiten op 0,50 m -NAP reguleerden. De situatie is sindsdien min of meer in stand gebleven, uitgezonderd de vloedschotten die in 1995 zijn vervangen door pneumatisch bediende kleppen.
Hoewel de oorspronkelijke motivatie om de stuwen te bouwen waarschijnlijk niet meer actueel was, werd algemeen aangenomen dat de stuwen wel een functie hadden inzake de veiligheid van de hoofdwaterkering. De langs de Voorstraatshaven gelegen Voorstraat maakt namelijk deel uit van de dijkring van Dordrecht en is met name kwetsbaar omdat het de laagste waterkering aan getijdenwater van Nederland betreft. In het toetsscenario ‘Val na hoogwater’ zouden de stuwen het debiet van de ebstroom kunnen beperken en zo kunnen bijdragen aan de stabiliteit van de waterkering. Anderzijds begonnen de beheerskosten, een gedeeld belang van de gemeente Dordrecht en het Waterschap Hollandse Delta, door veroudering van de constructies toe te nemen. Het drempelpeil van de neergelaten stuwen wordt sinds de afsluiting van het Haringvliet in 1971 niet meer bereikt, maar daar tegenover staat dat de waterkering in het algemeen sinds de hoogwaterstanden midden jaren negentig op zwaardere criteria wordt getoetst, scheepvaartverkeer met een extreme waterverplaatsing op de Oude Maas voor lokale stromingen zorgt en in de nabije toekomst de getijslag bij Dordrecht in enige mate zal vergroten door de inwerkingtreding van het Kierbesluit.

Onderzoeksopzet
De situatie was voor de gemeente Dordrecht, het Waterschap Hollandse Delta en het Ingenieursbureau Drechtsteden aanleiding om – door correlatie van al deze factoren – te onderzoeken of in de huidige situatie nog een noodzaak bestaat om de stuwen in stand te houden. Verder diende bepaald te worden welke civieltechnische maatregelen nodig zouden zijn om de veiligheid van de waterkering na het verwijderen van de stuwen op hetzelfde peil te houden en de haven toegankelijker te maken voor pleziervaart.
Uitgaande van deze doelstelling initieerde het Ingenieursbureau Drechtsteden de volgende onderzoeksopzet: bepalen uitgangspunten en randvoorwaarden en uitvoeren archiefinventarisatie; bepalen van de stroomsnelheid langs de bodem van de haven door middel van stromingsmodellen voor de huidige en toekomstige situaties en bepalen morfologische veranderingen (plaatselijke ontgrondingen en sedimentatie) als gevolg van de gevonden stroomsnelheden. Vervolgens de opbouw van een dataset grondwaterstanden in de waterkering door middel van peilbuizen met dataloggers en ten slotte review bestaande toetsing waterkering aan de hand van de verkregen informatie.
Svašek Hydraulics is ingeschakeld om te onderzoeken of stroomsnelheden in de havens – na verwijdering van de stuwen – tot gevaarlijke situaties of ernstige erosie kunnen leiden. De stroming door de Voorstraatshaven wordt primair veroorzaakt door een verschil in waterstand – verhang – tussen de twee verbindingen met de Oude Maas. De verhangen zijn onderzocht op basis van het Rijn-Maasmond (RMM)-model van Rijkswaterstaat en bleken het grootst tijdens springtij in combinatie met een hoge rivierafvoer. Het Kierbesluit bleek voor de stroming in Dordrecht weinig invloed te hebben, ook stormen en lage afvoer situatie bleken niet maatgevend.
Het RMM-model heeft een te grove resolutie – zelfs in geval van een lokale verfijning – om de Voorstraatshaven te simuleren. Daarom is een FINEL-detailmodel van de haven en de naastgelegen Oude Maas opgezet. FINEL is het softwarepakket van Svašek Hydraulics voor de bepaling van stromingen, transport van sediment en bodemveranderingen dat is gebaseerd op de finite element method (eindige elementen methode). Een van de grote voordelen van dit model is het ongestructureerde rooster (‘flexible mesh’), waarmee het rooster vrijelijk kan worden verfijnd. De Voorstraatshaven meet op zijn smalst slechts 7 m; daarbij zijn ook brug- en overkluizingspijlers in het rooster opgenomen. Dit alles is mogelijk door van een resolutie van 50 m in de rivier terug te gaan naar cellen met zijden van 1,20 m in de haven.
Het model wordt aangestuurd door waterstanden uit het RMM-model. De stuwen – in de huidige situatie – zijn gesimuleerd als overlaten.

Beperkte stroomsnelheden
De modellering laat zien dat na verwijdering van de stuwen de getij- en afvoergedreven stroomsnelheden in de havens beperkt zullen blijven. Onder extreme condities wordt slechts een beperkte erosie van losse, dunne sliblagen verwacht. Ook zullen stromingen in de Oude Maas niet negatief (voor de scheepvaart) worden beïnvloed door de meestromende stadshavens.
Gedurende het project is ook de invloed van passerende schepen in beeld gekomen. Zesbaksduwstellen varen volcontinu erts van Rotterdam naar Düsseldorf voor de staalindustrie. Deze schepen passeren Dordrecht in beladen toestand met een snelheid van maximaal 7 knopen. Met het FINEL-model kunnen ook effecten van door schepen gegenereerde golven worden gesimuleerd. De waterstandseffecten daarvan zijn al voor diverse projecten (Buitenvoorhaven Terneuzen, Noordzeekanaal) succesvol gevalideerd met veldmetingen. Uiteindelijk blijken het (ook) bij Dordrecht schepen te zijn die voor de maatgevende condities zorgen wat betreft kortdurende stroomsnelheden. Dit kan op kritische locaties tot verhoogde erosie van de sliblagen leiden. Op basis van de resultaten zijn lokaal preventieve bodembescherming en monitoring van peilgegevens geadviseerd.

Waterveiligheid
De Voorstraatshaven is, behalve een waterweg, ook bepalend voor de randvoorwaarden voor de toetsing van de naastgelegen waterkering, die de laagste aan getijdenwater in Nederland is. De stuwen hebben dus ook een directe invloed op de veiligheid van deze waterkering Daarnaast zijn de grondwaterstanden in de waterkering en Voorstraatshaven een belangrijk uitgangspunt voor de toetsing.
Om meer inzicht in het verloop van de grondwaterstand in de dijk te krijgen is door Fugro een meetnet van 27 peilbuizen en waterstandsloggers opgezet. Omdat vooral de buitenwaartse stabiliteit van de waterkering beïnvloed wordt door het verwijderen van de stuwen, zijn de peilbuizen in de kruin van de dijk, bij doorgangen van de Voorstraat naar de Voorstraatshaven tussen de huizen en op kades langs de haven geplaatst. Vanaf december 2016 hebben alle peilbuizen gedurende een periode van zes maanden realtime met een interval van tien minuten gemeten.
Na afloop van de meetperiode zijn de metingen geanalyseerd en vertaald naar randvoorwaarden voor de toetsing van de maatgevende scenario’s voor de buitenwaartse stabiliteit van de kering. Daarbij heeft Fugro op basis van de officiële veiligheidstoetsing van de primaire waterkering, die zij in 2013 in opdracht van WSHD heeft uitgevoerd, een aangescherpte beoordeling uitgevoerd. Hierin zijn tevens historische bronnen omtrent funderingen, damwanden en andere constructies verwerkt.
Op basis van de peilbuismetingen zijn relaties gelegd tussen de grondwaterstand, buitenwaterstand en neerslag. Uit de metingen bleek dat de grondwaterstand onder de kruin van de kering vooral wordt beïnvloed door neerslag en de peilbuizen dicht langs de Voorstraatshaven door de buitenwaterstand. In de metingen was geen eenduidig beeld te zien voor het gehele traject van de Voorstraat, wat verklaard kan worden door de variabele bodemopbouw en invloed van de bebouwing langs de Voorstraat. Daarom zijn de metingen per dwarsprofiel vertaald naar de maatgevende grondwaterstanden voor de toetsing van de waterkering. Hiermee zijn de berekeningen van de voorgaande veiligheidstoetsing aangescherpt.

Drie scenario’s
Voor de toetsing van de buitenwaartse stabiliteit zijn drie scenario’s beschouwd: val na hoogwater, extreme neerslag en 1/10 jaar laagwater. Voor alle situaties ligt de maatgevende waterstand in de Voorstraatshaven echter boven het drempelniveau van de stuwen op 0,50 m -NAP. Het verwijderen van de stuwen is daarom dus niet van invloed op het veiligheidsoordeel van de waterkering. Alleen in het geval van extreem laagwater met een kans van voorkomen kleiner dan 1/10 jaar zakt het peil in de Voorstraatshaven onder het huidige drempelniveau. De veiligheid van de waterkering neemt in deze situatie af ten opzichte van de huidige situatie. Om dit te voorkomen dienen, als het peil onder de 0,50 m -NAP zakt, maatregelen getroffen worden zoals het plaatsen van schotbalken of een tijdelijke drempel.
Naast het verwijderen van de stuwen hebben ook het voornemen de Voorstraatshaven te baggeren tot een beheerde constructiediepte en de overstap naar nieuwe rekenmethoden conform het Wettelijk Beoordelingsinstrumentarium (WBI2017) invloed op de toetsing van de waterkering. Voor beide is in de toetsing een gevoeligheidsanalyse uitgevoerd. Het plaatselijke negatieve effect van verdieping kan opgelost worden door bestorting aan te brengen op de waterbodem. Berekeningen met standaard waarden van de CSSM sterkteparameters laten significant lagere stabiliteitsfactoren zien. Hieruit blijkt dat voor een volledige toetsing van de waterkering conform het WBI2017 vooral inzicht in de ongedraineerde sterkteparameters van groot belang is. Mede gezien de complexe bodemopbouw en historie van de dijk op de Voorstraat is dus gedegen onderzoek nodig voor de toekomstige toetsing van de waterkering volgens de nieuwe norm. Dit laatste staat echter los van het al dan niet verwijderen van de stuwen.

Geleidewerken
Naast aanpassingen die de veiligheid van de waterkering betreffen, is ook een aantal voorzieningen geadviseerd die gericht zijn op het voorkomen van schade door de soms onervaren watersporters. Zo worden onder kunstwerken, waar de berekende stroomsnelheid kortstondig twee knopen kan bedragen, geleidewerken aangebracht.
Het onderzoek naar de noodzaak van de stuwen is besloten met een duidelijke conclusie: De stuwen hebben op zichzelf geen invloed op de veiligheid van de waterkering en kunnen, na enige kleine aanpassingen aan de vaarweg, worden verwijderd. Na het verwachte bestuurlijk akkoord op de aanpassingen, kunnen deze worden gerealiseerd. De kosten voor beheer en onderhoud van de stuwen zullen dan wegvallen en de Voorstraatshaven kan weer in z’n oude glorie worden hersteld, als openbaar vaarwater door het hart van de historische binnenstad.

Bas van Leeuwen is project engineer bij Svašek Hydraulics; Milan Hinborch is consultant waterbouw bij Fugro Nederland en Hans Hilgers is senior projectingenieur bij Ingenieursbureau Drechtsteden.

Laat een reactie achter

Zorg ervoor dat u de verplichte (*) velden invult waar dit is aangegeven. HTML code is niet toegestaan.

Zoeken

Direct met ons in contact?

Adverteren in ons blad of op de website? 
Neem contact op met Frank van Gils
tel.: 06-53 88 82 66
e-mail: f.gils@bdu.nl

Een artikelidee voor de redactie?
Neem contact op met Teus Molenaar
tel.: 06-51578447
e-mail: tmlandenwater@gmail.com 

Advertenties