Meerjarig onderzoek naar slibaanwas

Water/Bodem
Bodembeheer 
‹ Terug naar overzicht
Geplaatst op:
Zeven waterschappen hebben in 2016 besloten een meerjarig onderzoek op te starten om inzicht te krijgen in slibaanwas. Voor waterschappen is het steeds wenselijker over nauwkeurige aanwascijfers te beschikken waarmee de baggerplanning meer risicogestuurd kan worden uitgevoerd.

Het onderzoek Inzicht in BaggerAanwas (kortweg IBA) slaat een andere richting in ten opzichte van eerdere baggeraanwasonderzoeken. Bij deze studie zijn watergangen getypeerd aan de hand van omgevingsfactoren. Bij 135 meetlocaties hebben veldwerkers op exact dezelfde locatie, in tot nu toe drie aansluitende meetjaren profielen ingemeten. Deze metingen zijn grotendeels handmatig uitgevoerd (peilstok) en deels met een singlebeam sonarbootje. De resultaten van deze drie meetrondes zijn verwerkt en geanalyseerd.

Opzet onderzoek

De 135 meetlocaties zijn ingedeeld in 21 type watergangen (strata) aan de hand van omgevingsfactoren waterbreedte, aanwezigheid van bomen, grondgebruik, bodemtype en peilbeheer. Per meetlocatie zijn gemiddeld twintig dwarsprofielen om de 10 meter afstand geplaatst. De meetafstand binnen een dwarsprofiel is hoofdzakelijk 0,5 m.

In totaal zijn per meetronde bijna 2.500 dwarsprofielen handmatig ingemeten. Tevens zijn vijftien locaties elektronisch gemeten met een speciaal ontworpen singlebeam sonarbootje om te bepalen of ook op deze manier de aanwas kan worden bepaald.

Samenwerking en uitvoering

De uitvoerende partijen voor het inwinnen van de meetdata is een samenwerking tussen Niebeek Milieumanagement, Ingenieursbureau Land, Van der Helm Milieubeheer en Delta Marking. Voor de beoordeling van de kwaliteit van de inwinning en dataverwerking zijn Tijhuis Ingenieurs en Hussem Consultancy ingehuurd. Zij doen ook de projectbegeleiding en data-analyse. 

Voor de uitvoering van de peilwerkzaamheden en de verwerking van de meetdata is een meetprotocol opgesteld. Het verkrijgen van betrouwbare meetdata is het uitgangspunt waarbij de omgevingsfactoren jaarlijks (opnieuw) worden beoordeeld. Storende factoren die van invloed kunnen zijn op de meting worden uitgesloten door o.a. te werken met dezelfde meetploeg en dezelfde periode van inmeten per meetlocatie. De borging van kwaliteit van de data vraagt een grote inspanning van de veldmedewerkers en dataspecialisten. De tussentijdse controles en registraties zijn veel groter dan bij regulier peilwerk.

Actuele waterlijn

In dit onderzoek wordt de meting van het slib gerelateerd aan de actuele waterlijn. Daarbij is het van belang dat het waterpeil continu wordt gemonitord en variaties in het waterpeil (door o.a. afvoer, of opstuwing door wind) worden gekwantificeerd. Dit vindt plaats door vastlegging van het waterpeil bij elk profiel ten opzichte van een locatiespecifiek vast punt. Vanwege ‘drift’ is alleen het gebruik van rtk-GPS onvoldoende om het waterpeil bij elk profiel te meten. Drift is een langzaam veranderende fout in de hoogte van 5 à 6 centimeter of meer. Hoe groot het effect van drift van rtk-GPS op een waterpeil is, kan alleen worden bepaald door ook het waterpeil bij een vast punt te meten. Met hulpbaken tussen de profielen is gemeten of de waterlijn tijdens een meting daadwerkelijk wijzigt of schijnbaar is gewijzigd door optreden van ‘drift’. In het geval van een daadwerkelijke wijziging van het waterpeil moet de peildata worden gecorrigeerd, maar in het geval ‘drift’ niet.

Door goede samenwerking tussen de uitvoerende partijen en de opdrachtgevers heeft dit geresulteerd in een dataset met hoge kwaliteit. De constante verbetering en het meedenken als projectteam met de opdrachtgever(s) en de samenwerking met collega-bedrijven zijn als positief ervaren.

Analysemethode

De slibaanwas is berekend aan de hand van een Python-model in ArcGIS. Dit model vergelijkt de hoogte bovenkant slib van meetjaar 1 (referentiejaar) met de hoogte van meetjaren 2 en 3. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een vast kader van 60 procent van de profielbreedte en 0,5 m onder het referentieprofiel van meetjaar 1. Ter controle gaat het model na of de profielen binnen een bepaalde afstand zijn genomen en of geen grote afwijkingen in de gemeten breedten zijn. Wanneer de profielen voldoen wordt de slibaanwas tussen de meetjaren berekend. Hierbij worden beide taludzones (20 procent vanaf beide oeverzijdes) niet meegenomen vanwege het feit dat metingen in de taludzone mogelijk een grotere meetfout met zich mee brengen. Daarnaast hebben kleine veranderingen in profielbreedten, door bijvoorbeeld een ander waterpeil, geen invloed op de bepaalde slibaanwas. Het onderstaande figuur illustreert de werking van het model.

Resultaten

Analyse van de data laat duidelijk zien dat slibaanwas wordt gemeten. Tussen meetjaar 1 en 3 wordt gemiddeld, over alle 135 meetlocaties samen, totaal 2,7 cm aanwas gemeten. De 15 meetlocaties van de elektronische meetmethode laten een gemiddelde slibaanwas zien van 3,7 cm. Bij vergelijking van de resultaten van de vijftien locaties die zowel handmatig als elektronisch zijn ingemeten, is een nagenoeg gelijk beeld te zien: gemiddeld 4,0 cm aanwas volgens de handmatige meetmethode. De slibaanwascijfers laten zien dat beide meetmethoden geschikt zijn voor het bepalen van een slibaanwastrend tussen 3 meetjaren.

De verschillen tussen de meetlocatie-specifieke aanwascijfers zijn aanzienlijk. Zo wordt voor één locatie gemiddeld 11,4 cm slibaanwas en voor een andere locatie gemiddeld 7,4 cm erosie gemeten. Deze verschillen uiten zich ook in de verschillende strata. Het doel van het onderzoek is om een specifiek aanwascijfer te bepalen voor een combinatie van omgevingsfactoren (stratum), maar tot op heden zijn deze verschillen niet significant. Desondanks lijken de omgevingsfactoren wel invloed te hebben. Zo wordt bijvoorbeeld in bredere watergangen gemiddeld minder slibaanwas gemeten. Dat nog geen harde conclusies kunnen worden getrokken, blijkt ook uit de jaarlijkse cijfers. Het slibaanwascijfer dat is bepaald tussen de eerste 2 meetjaren blijkt geen goede schatter voor het slibaanwascijfer tussen meetjaar 2 en 3. 

Discussiepunten

De analysemethode gaat uit van de aanname dat de slibaanwas op de meetlocaties enkel wordt beïnvloed door de vooraf gekozen omgevingsfactoren. Tijdens de analysefase bleek dat deze aanname niet altijd juist is. Door het gedetailleerd vastleggen van de omgevingsfactoren per jaar en met luchtfoto’s zijn afwijkingen in omgevingsfactoren en externe invloeden gelokaliseerd. Meetdata waarbij sprake was van externe verstoringen kunnen hierdoor opgespoord en verwijderd worden waardoor het resultaat aanzienlijk verbetert.

De verwachting is dat lokale kleine verstoringen minder invloed hebben op het slibaanwascijfer indien extra meetronden worden uitgevoerd. Aan de andere kant wordt de kans dat een watergang wordt verstoord steeds groter. Daarnaast tellen de jaaromstandigheden relatief zwaar mee. Het jaar 2018 werd gekenmerkt door een droge zomer en dit zal naar verwachting invloed hebben gehad op slibaanwas. De cijfers laten zien dat in dat jaar (meetjaar 2 en 3) gemiddeld beduidend minder slibaanwas is gemeten.

Uitdagingen en verwachtingen

Aangezien de resultaten uit de eerste 3 meetjaren aantonen dat de gehanteerde meet- en analysemethoden geschikt zijn voor het bepalen van slibaanwas en omdat er verschillen ontstaan tussen de verschillende combinaties van omgevingsfactoren is het project met 2 jaar verlengd. De uitdagingen voor komende jaren is het zo betrouwbaar mogelijk houden van de data met zo min mogelijk overige invloeden en verstoringen op de slibaanwas. Hiervoor wordt nauw samengewerkt met de waterschappen en worden meetlocaties nauwkeurig gedocumenteerd. Door het toevoegen van meetjaren kan een betrouwbaarder en nauwkeuriger slibaanwascijfer worden bepaald en is de verwachting dat de verschillen tussen de strata groter en significant zullen worden. Het onderzoek geeft niet alleen inzicht in slibaanwas, maar biedt ook kansen voor verschillende meettechnieken en het bestuderen van de dynamiek in en rond verschillende typen watergangen. Met dit onderzoek kunnen de waterschappen over locatiespecifieke aanwascijfers beschikken en komt de risicogestuurde baggerplanning dichterbij.

Menno Verpak is waterbodemadviseur bij Tijhuis Ingenieurs; Roger de Crook is adviseur monitoring waterkwantiteit en slibaanwas bij Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden; Alex Schroer is projectleider bij Niebeek Milieumanagement. Meegeholpen hebben Gijs te Brake (Ingenieursbureau Land), Alice Buijs (Hoogheemraadschap van Schieland en de Krimpenerwaard), Hans Hussem (zelfstandig adviseur), Alex Riemens (VanderHelm Milieubeheer), Andrew Devlin (Delta Marking) en Ronald Vossebelt (Niebeek Milieumanagement).