Morfologie van de Midden-Waal zonder en met baggeren: Toetsing van voorspellingsmethoden met ArcView

De rivier de Waal is voor Nederland de belangrijkste verbindingsroute in het goederenvervoer over water. De verwachting is, dat in de toekomst zowel het aantal scheepvaartbewegingen als de getransporteerde vracht per schip aanzienlijk zullen toenemen. Om de veiligheid en vlotheid van het transport te kunnen blijven garanderen is het Waalproject in het leven geroepen. De doelstelling van het Waalproject is het verruimen van de vaargeul: het verbreden van 150 meter naar 170 meter en het verdiepen van 2,50 meter naar 2,80 meter bij de overeengekomen lage rivierstand, die gemiddeld 5% van het jaar wordt onderschreden. Deze verruiming kan worden gerealiseerd met behulp van constructieve maatregelen of door periodiek baggeren. De maatregel periodiek baggeren wordt voornamelijk op de Midden-Waal, tussen Nijmegen en Tiel, toegepast. De baggerwerkzaamheden op de Waal moeten worden uitgevoerd tussen de normaallijnen van de rivier, de denkbeeldige lijnen over de kribkoppen. Bovendien mag er geen netto onttrekking van sediment plaatsvinden. Dit heeft tot gevolg dat al het gebaggerde sediment elders in de rivier teruggestort moet worden. Ter voorbereiding en ondersteuning van de baggerwerkzaamheden wordt en beslissingsondersteunend systeem (BOS) opgesteld, waarin beleidsmakers verschillende baggerstrategieen kunnen beoordelen en met elkaar kunnen vergelijken. De voornaamste vragen hierbij zijn: wanneer moet waar, hoeveel gebaggerd worden en waar kan hoeveel teruggestort worden? Hiervoor moet onder meer op basis van bodempeilingen en aanvullende gegevens, zoals het voorspelde afvoerverloop, een voorspelling van de verandering van de bodemligging worden gedaan. Binnen dit afstudeeronderzoek is onderzocht of bestaande voorspellingsmethoden de veranderingen in de bodemligging van de Midden-Waal kunnen voorspellen, zowel onder invloed van natuurlijke processen en scheepvaart als na het uitvoeren van baggerwerkzaamheden (herstel). De toetsing is uitgevoerd met behulp van ArcView op basis van 23 multi-beam bodempeilingen van de Midden-Waal, die verricht zijn op zes trajecten van elk twee kilometer lengte in de periode voor en na de grootschalige baggerwerkzaamheden in 1998 en 1999 (maart 1998 tot en met mei 2000). De uitgevoerde analyses voor de natuurlijke variaties in de bodemligging hebben bevestigd dat gedurende een periode van lage afvoeren de bodemligging van de rivier te splitsen valt in een stationaire, door de geometrie van de rivier opgedrongen bodemligging en vrije verschijnselen, met name beddingvormen, die zich hierover voortplanten. De opgedrongen bodemligging wordt waarschijnlijk mede bepaald door het voorafgaande hoogwater. Tijdens een hoogwater is het sedimenttransport het grootst, waardoor morfologische processen relatief snel verlopen en onder andere het dwarsverhang in de bochten, de hoogte van de bochtovergangen en de bodemligging rond constructies (kribben) zich aanpassen aan de afvoer. De opgedrongen bodemligging is binnen dit onderzoek gelijkgesteld aan de gemiddelde bodemligging uit twaalf jaarlijkse dwarspeilingen. De uitwijkingen Noord van de rivieras zijn hoger dan Zuid van de rivieras, ongeacht of een bocht naar rechts, een bocht naar links of een bochtovergang wordt beschouwd. Dit wordt veroorzaakt door de overwegend geladen scheepvaart langs de zuidoever en ongeladen scheepvaart langs de noordoever. De analyses van het herstel van de bodemligging na het uitvoeren van baggerwerkzaamheden tonen aan dat bij het herstel zowel translatieprocessen als relaxatieprocessen een rol spelen. Zolang de afvoer na de baggerwerkzaamheden laag blijft treedt weinig herstel op. Een gemiddeld hoogwater versterkt het herstel aanzienlijk, maar heeft geen volledig herstel tot het evenwicht tot gevolg. Rond locaties met een vernauwing van het winterbed verstoort een hoogwater het herstel ingrijpend, waardoor voorspelling van het herstel op deze plaatsen zeer lastig is. Het eerste herstel treedt op aan het begin van de ondiepe binnenbochten. Aanzandingen groeien in dwarsrichting aan vanaf de rand van de gebaggerde geul in de richting van de rivieras. Bij een gemiddeld hoogwater is het effect van de baggerwerkzaamheden na een jaar verdwenen. Binnen de vaargeul treden dan beperkingen in de binnenbochten op tot over de rivieras.Hydraulic EngineeringCivil Engineering and Geoscience