Invloed van klimaatverandering op zoet-zout overgangen en kustwateren

(1)

Invloed van klimaatverandering op

zoet-zout overgangen en kustwateren

Verslag Workshop

(2)

WL

delft hydraulics

OPDRACHTGEVER :

DGRijkswaterstaat, Rijksinstituut voor Kust en Zee/RIKZ Postbus 20907

2500 EX DEN HAAG

TITEL :

Invloed klimaatverandering op zout-zoet overgangen en kustwateren

SAMENVATTING:

Door RIKZ en RIZA wordt momenteel het programma Waterverkenningen (WVK) uitgevoerd in opdracht van het hoofdkantoor van Rijkswaterstaat. Binnen dit WVK programma vindt een kustzone verkenning plaats, waarin aandacht wordt besteed aan ontwikkelingen rond de kustzone om inzicht te krijgen in de bandbreedte waarbinnen het beleid zich kan ontwikkelen. Ontwikkelingen in de toekomst die herijking van het beleid voor de kustzone

noodzakelijk maken zijn: •

Intensiever ruimtegebruik in de kustzone •

(Autonome) ontwikkelingen rond het watersysteem

Binnen de kustzone verkenning is de behoefte gerezen om een verkennende studie te doen naar de effecten van twee aspecten die te maken hebben met ontwikkelingen rond het watersysteem : een veranderende rivierafvoer door klimaatverandering, en het herstel van zoet-zout overgangen op verschillende locaties in Nederland. In het kader van deze verkennende studie heeft een workshop plaats gevonden op 10 februari 2000.

De centrale vraag tijdens de workshop was : moet de overheid zich zorgen maken over de mogelijke ontwikkelingen en

zo ja, welke aspecten zullen nader onderzocht moeten worden?

Dit rapport is een samenvatting van de discussies die gehouden zijn . Tevens zijn conclusies en aanbevelingen vermeld voor nader onderzoek.

REFERENTIES:

VER. AUTEUR DATUM OPMERK . REVIEW GOEDKEURT

0 H . van Pagee

" \ april 2000 N .V. Villars l11) T . Schilperoort 1 H . van Pagee

. frv juli 2000 N .V. Villars ' V T. Schilperoort

k

l ; 6

PROJECTNUMMER: Z2793

TREFWOORDEN : klimaatverandering, rivierafvoer, zout-zoetovergangen, kustwateren

INHOUD : TEKST 18 TABELLEN -- FIGUREN -- APPENDICES 3

STATUS : qVOORLOPIG q CONCEPT

(3)

Invloed klimaatverandering op zoet-zout overgangen en kustwateren Z2793 juli 2000

Inhoud

1 Inleiding 1-1 2 Algemeen 2-1 3 Rivier afvoer 3-1 3 .1

Grotere fluctuaties in de afvoer 3-1

3 .2

Hoge afvoerpieken 3-2

3 .3

Lagere afvoer in de zomer 3-3

3 .4

Veranderingen in de kustrivier 3-4

4

Overige meteorologische aspecten 4-1

4 .1 Stormen 4-1 4 .2 Temperatuur 4-1 5 Slib 5-1 5 .1

Toename slibbelasting vanuit zee 5-1

5 .2

Slib randvoorwaarde voor de Waddenzee verandert 5-1 5 .3

Invloed slib op algengroei 5-2

6 Conclusies en onderzoeksvragen 6-1

Appendices

A

Programma en presentielijst

B

Achtergrondinformatie

C

Introducties

wL Idelft hydraulics

(4)

Invloed klimaatverandering op zoet-zout overgangen en kustwateren Z2793

I

Inleiding

Door RIKZ en RIZA wordt momenteel het programma Waterverkenningen (WVK) uitgevoerd in opdracht van het hoofdkantoor van Rijkswaterstaat . Binnen dit WVK programma vindt een kustzone verkenning plaats, waarin aandacht wordt besteed aan ontwikkelingen rond de kustzone om inzicht te krijgen in de bandbreedte waarbinnen het beleid zich kan ontwikkelen . Ontwikkelingen in de toekomst die herijking van het beleid voor de kustzone noodzakelijk maken zijn:

• Intensiever ruimtegebruik in de kustzone

• (Autonome) ontwikkelingen rond het watersysteem

Binnen de kustzone verkenning is de behoefte gerezen om een verkennende studie te doen naar de effecten van twee aspecten die te maken hebben met ontwikkelingen rond het watersysteem : een veranderende rivierafvoer door klimaatverandering, en het herstel van zoet-zout overgangen op verschillende locaties in Nederland . De centrale vraag tijdens de workshop was : moet de overheid zich zorgen maken over de mogelijke ontwikkelingen en zo ja, welke aspecten zullen nader onderzocht moeten worden?

In het kader van deze verkennende studie heeft een workshop plaats gevonden op 10 februari 2000 . Het programma van de workshop is weergegeven in Bijlage A, samen met de lijst van deelnemers . Ter ondersteuning van de discussies tijdens de workshop is een hoeveelheid materiaal verzameld en toegezonden zoals bijgesloten in Bijlage B . Daarnaast zijn er korte presentaties gehouden en is er tijdens de lunch een aantal animaties vertoond van gemodelleerde zoetwaterverspreiding onder verschillende, van de huidige situatie afwijkende, condities.

De discussies hebben plaats gevonden in twee subgroepen in de morgen (fysica en ecologie/waterkwaliteit) en twee in de middag (Kust/Wadden en Delta/Rijnmond) en zijn plenair terug gerapporteerd . In dit rapport zijn de overwegingen zoals naar voren gekomen tijdens de discussies en de plenaire terugmelding, naar onderwerp gerubriceerd . Tot slot is aangegeven welke suggesties in de discussies naar voren zijn gekomen voor nader onderzoek.

juli2000

(5)

2 Algemeen

In zijn algemeenheid bestaat er nog geen helder beeld over de mate van omvang van de te verwachten veranderingen ten gevolge van klimaatwijzigingen . Deze zal op verschillende terreinen ook niet gelijk zijn . Tijdens de discussies is onderscheid gemaakt naar 3 mogelijke vormen van veranderingen:

1. Graduele veranderingen

Graduele veranderingen zijn veranderingen die niet een kwalitatief ander beeld laten ontstaan, maar bestaan uit een geringe verschuiving van fysische grootheden en fenomenen dan wel concentratieniveaus of het voorkomen van ecologische soorten. 2. Ingrijpende veranderingen

Ingrijpende veranderingen kunnen beginnen met graduele veranderingen maar kunnen in de tijd een dusdanige grootte of omvang krijgen, dat van een kwalitatief ander gedrag van het systeem kan worden gesproken.

3. Omslagen

Omslagen zijn structurele veranderingen in het systeem die niet eenvoudig kunnen worden hersteld.

Als gevolg van instabiliteiten kan op zeker moment een grens worden overschreden en ontstaat een omslag . In feite wordt hiermee een niet-continue overgang van graduele veranderingen naar ingrijpende veranderingen voorzien . Binnen dit soort veranderingen is nog weer onderscheid te maken tussen reversibele en irreversibele omslagen . Het uitsterven van een species is bijvoorbeeld een irreversibele omslag . De vermindering van de ooievaar- en reigerstand enkele decennia terug, is reversibel gebleken.

Niet voor alle aspecten hoeven de veranderingen even ingrijpend te zijn . Met name op ecologisch terrein is het goed mogelijk dat een bepaalde soort zich nog lange tijd kan handhaven, maar plotseling verdwijnt . Ook op fysisch terrein is er onderscheid te maken tussen een graduele verschuiving van zout-zoet overgangen dan wel het volledig uitspoelen van de brak water massa.

In zijn algemeenheid zullen graduele veranderingen met grotere stelligheid kunnen worden gekwantificeerd dan ingrijpende veranderingen of omslagen. Dat komt omdat bij ingrijpen-de veraningrijpen-deringen in het systeem, het huidige systeemgedrag niet meer maatgevend kan zijn voor het toekomstige gedrag . Dat maakt het niet mogelijk om met de huidige waarnemingen aan het systeem uitspraken over de ingrijpende veranderingen te onderbouwen . Het risico van ingrijpende veranderingen of omslagen kan echter al tot voorzichtigheid en nadere beschouwing manen. Hierbij moet overigens opgemerkt worden dat een ingrijpend veran-derde situatie niet per definitie een minder wenselijke situatie hoeft te zijn.

Het type veranderingen dat op kan treden zal ook mede bepalend zijn voor de mogelijk-heden die de mens heeft tot bijsturen.

wLIdelft hydraulics

(6)

Invloed klimaatverandering op zoet-zout overgangen en kustwateren

Z2793

juli 2000

Zo kan het zijn dat er beleidskeuzen gemaakt moeten worden van het soort:

• veiligheid versus natuur

• landbouw versus ecologisch herstel • visserij versus ecologisch herstel Hierbij spelen vragen als:

• In welke mate zijn wij bereid overlast te accepteren? • Zijn functies te verplaatsen?

• Moet het beleid gericht zijn op tegengaan van verandering of op meegaan met de verandering naar een nieuwe acceptabele situatie (mee- of tegen koppelen)?

WL Idelft hydraulics

(7)

Invloed klimaatverandering op zoet-zout overgangen en kustwateren 22793 juli 2000

3 Rivier afvoer

3 .1 Grotere fluctuaties in de afvoer

De Rijn voert momenteel een vrij constant debiet . Dit komt doordat het zomerse smeltwater uit de alpen een compensatie vormt voor de debietreductie die voortkomt uit verminderde zomerse regenval in de lager gelegen delen van het stroomgebied . Dit houdt overigens niet in dat momenteel geen afvoergolven voor zouden komen . Zowel door aanhoudende regenval als door excessief smelten van sneeuw en ijs is het mogelijk dat de Rijn een afvoergolf verwerkt. Voor de toekomst wordt echter verwacht dat de frequentie en de hoogte van de pieken, met name in het regenrijke najaar, toe zullen nemen . Verder wordt verwacht dat het minimale afvoer in de zomerperiode zal afnemen . Dit profiel vertoont gelijkenis met de huidige afvoer van de Maas en de Schelde, die weinig debiet in de zomer voeren en regenpieken vertonen in najaar en winter . Voor de Maas zijn overigens smelt-waterpieken niet ongebruikelijk.

De frequentie en hoogte van pieken in najaar en winter alsmede de lagere debieten in de zomer komen nog apart aan de orde . Het feit echter dat seizoensmatige fluctuaties groter worden heeft ook gevolgen voor locaties met zoet-zout overgangen . In najaar en winter zal de locatie van deze overgang meer zeewaarts en in de zomer meer landinwaarts liggen . Dit houdt in dat lokaal de situatie sterk kan veranderen, maar dat op niveau van het volledige estuarium de verandering beperkt blijft tot het verschuiven van de zoet-zout overgang die van groot belang is voor de productie en de biodiversiteit.

Voor vissen en andere mobiele waterbewoners zal het nog wel mogelijk zijn met deze fluctuaties mee te migreren. Voor bewoners van de bodem zal dat veel minder goed mogelijk zijn . Het is dus niet uitgesloten dat een gebied ontstaat in estuaria dat voor bepaalde soorten van bodemleven niet geschikt meer is. Van de Haringvlietmonding is bekend dat, in tijden van grote afvoer, ook aan de bodem zo weinig zout aanwezig is dat de kokkelpopulatie ter plaatse niet overleeft . Als de frequentie van voorkomen van dit verschijnsel toeneemt zal de locatie permanent ongeschikt kunnen worden voor kokkels. Een en ander is met name van belang waar getracht wordt meer natuurlijke zoet-zout

overgangen tot stand te brengen . Wanneer de locatie van deze overgangen sterke seizoensmatige fluctuaties vertoont, zullen deze gebieden met name voor bepaalde sessiele organismen ongeschikt kunnen zijn.

De monding van het Haringvliet is genoemd als voorbeeld waar dit verschijnsel kan optreden. Omdat het zoutgehalte in de Waddenzee vooral wordt bepaald door de uitlaat van zoet water via de Afsluitdijk, kan ook de Waddenzee een geprononceerder seizoensritme in de zoutgehalten te zien geven, afhankelijk van het toekomstig uitlaatregime.

wLIdelft hydraulics

(8)

Z2793

-invloed opvoorkomen van plaagalgen

De indruk bestaat dat bepaalde flagellaten stratificatie nodig hebben in bepaalde initiële fasen van hun ontwikkelingsproces om tot bloei te komen. Met het meer seizoensmatig worden van de zoet-zout gradiënten, verandert de locatie van deze gradiënten, afhankelijk van de tijd van het jaar. Het is nog niet duidelijk of dit de kans op het creëren van gunstige

omstandigheden voor plaagalgen nu doet toenemen of afnemen.

3 .2 Hoge

afvoerpieken

De frequentie en hoogte van afvoerpieken zal naar verwachting toenemen. Op de indirecte gevolgen die het gevolg zijn van veranderingen in de aanvoer van stoffen zal nog nader in worden gegaan . Met betrekking tot de pieken zelf zijn drie belangrijke elementen in de discussie naar voren gekomen:

- meer zoet water voor de Zeeuwse Delta

Uit simulatieresultaten is de indruk verkregen dat water vanuit het Haringvliet, juist ook bij hoge debieten, een belangrijk zuidwaarts verspreidingspatroon , te zien geeft . De indruk bestaat dat dit patroon geprononceerder wordt bij hogere debieten . Het is nog onduidelijk of dit verschijnsel bevorderd is door de Maasvlakte . In het kader van de milieu effect studie voor de 2e Maasvlakte en het alternatieve beheer van de Haringvlietsluizen, lijkt het gewenst om ook te onderzoeken in welke mate het zuidwaarts transport van Rijn- en Maaswater door deze ingrepen wordt bevorderd en welke gevolgen dit bij veranderde rivier afvoeren kan hebben voor de kwaliteit van het water in de Voordelta en Oosterschelde. Over het algemeen verspreid het water dat via de Nieuwe Waterweg in zee stroomt nauwelijks zuidwaartse richting zodat vooral de verspreiding van het water uit het Haringvliet bepalend is voor de kwaliteit in de Voordelta.

- gevolgen voor stratificatie in open rivierarmen

In de discussies is genoemd dat een verhoogd zoet water debiet de stratificatie ter plaatse zou bevorderen . Dit zou een grotere zoute onderstroom teweeg brengen met grotere invoer van larven in het estuarium. Hierbij zijn vanuit hydraulisch oogpunt enige kanttekeningen te plaatsen. Door een hoger rivier debiet wordt de zoet-zout scheiding meer naar zee geduwd. Dit effect is groter aan het oppervlak dan aan de bodem . Hierdoor neemt de stratificatie toe. Het is echter niet correct aan te nemen dat een zoute onderlaag bij hoog rivierdebiet gemakkelijker of dieper een estuarium in zou kunnen dringen . Het is eerder zo dat een hoog rivierdebiet een eventuele stratificatie in de rivierarmen weg zal duwen naar zee . Op zee kan zich dan wel weer een geprononceerd twee lagen systeem ontwikkelen, waar dat bij lagere debieten afwezig of minder duidelijk aanwezig was.

In dit licht is ook in de discussie opgekomen dat de barrière voor trekvissen door verhoogde rivierdebieten zou kunnen zijn toegenomen . Ook dit is echter de vraag. Waar trekvissen aan

juli 2000

wLIdelft hydraulics

(9)

Z2793

juli 2000

het eind van hun trek super kritische stromende bergbeken kunnen bereiken mag men aannemen dat zij benedenstrooms de 1

a

2 m/s watersnelheden van een uitstromende rivier-mond goed kunnen overwinnen . Het is niet duidelijk hoezeer de hoeveelheid binnen-trekkende zalm, paling e.a . afhankelijk is van de mate waarin het zoete water zich in zee onderscheidt . Feit is wel dat bij grote piekdebieten deze pluim het duidelijkst is . Als gevolg van afvlakking van de afvoerpieken tijdens de verspreiding van de Rijn-pluim in de Noordzee lijkt vooral de eventuele verandering in de totale jaarafvoer van belang.

Aangezien wordt verwacht dat de afvoer als gevolg van klimaatveranderingen zal stijgen, zullen trekvissen de monding van de Rijn eenvoudiger kunnen vinden.

Er is geopperd het beleid te richten op het handhaven van de zoute onderlaag in estuaria en voor de Nederlandse kust . Dit heeft tot gevolg dat zeker stabilisatie in afvoer moet worden nagestreefd . Het is echter de vraag of de waterhuishouding van Nederland daarvoor voldoende bufferend vermogen heeft.

3 .3 Lagere afvoer in de zomer

In tegenstelling tot de hoge afvoerpieken, zijn lage afvoeren meer stationair, hebben een langere tijdschaal . Dit heeft tot gevolg dat de zoet-zout gradiënt voor langere tijd het estuarium in schuift, dan wel dat er voor langere tijd geen of weinig zoetwater wordt geloosd via uitlaatmiddelen.

- zout bij zoetwater innamepunten

Bij een aantal zoetwater innamepunten wordt het risico vergroot dat de punten voor kortere of langere tijd onbruikbaar zijn omdat het water ter plaatse te zout is . Dit grijpt zeer in op het beleid, omdat het gehalte aan de innamepunten op dit moment een belangrijke grootheid is bij optimalisering van waterverdeling. Deze waterverdeling is dus vrijwel zeker aan verandering onderhevig.

te weinig water voor bestrijding zoute kwel

Dit punt is gerelateerd aan het vorige punt . Wanneer men evenveel water als nu beschikbaar wil houden voor het bestrijden van zoute kwel, dan is er waarschijnlijk minder water beschikbaar voor hogere gronden en omgekeerd . En er is dan minder water beschikbaar voor het instandhouden van zoet zoutovergangen. Deze zoet-zout overgangen komen dan veel verder stroomopwaarts te liggen . De indruk bestaat dat een omvattende discussie over het huidige grondgebruik van laagliggende polders onvermijdelijk is, omdat de zoute kwel ook nu al oprukt. Wanneer geaccepteerd wordt dat `s winter veel hogere zoet water peilen worden gehandhaafd is er in de zomer meer zoet water beschikbaar. Wanneer dat niet geaccepteerd wordt zal rekening gehouden moeten worden met landbouwkundig gebruik en polderpeilbeheer in een overwegend zilte omgeving.

wLIdelft hydraulics

(10)

Z2793

juli 2000

-uitslag polderwater belangrijker

Met name in die gebieden waar de verversing van boezemwateren sterk zal teruglopen bij gewijzigde waterverdelingen, wordt de uitslag van polderwater voor de kwaliteit van de boezem steeds belangrijker.

- bij zeegaten verhoogde kans op stratificatie

Dit item is in de discussie naar voren gekomen . Vanuit hydraulisch oogpunt moet deze verwachting echter ontkend worden. Bij verminderd uitstroomdebiet komt de zoet-zout interface dieper landinwaarts te liggen . De verticale stratificatie wordt echter sterk vermin-derd en het gevolg zal eerder een dieper indringende horizontale gradiënt zijn dan indringen van een verticaal dichtheidsprofiel.

3 .4 Veranderingen in de kustrivier

De uitstroming van de Rijn langs de Nederlandse kust bestaat uit een aanliggende strook water die veel zoeter is dan de omringende zee . Deze pluim waaiert wel iets uit, maar blijft toch zo lang geconcentreerd, dat gesproken wordt van een kustrivier . Het zoetere water van deze kustrivier heeft de neiging in zeewaartse richting af te stromen door de (geringe) waterstandsverschillen t .g .v. de dichtheid. Deze stroming wordt van de onderzijde aange-vuld . Dit wordt de gravitatiecirculatie genoemd. Deze is heel gering omdat anders de kustrivier snel zou uitwaaieren. Hij is echter toch merkbaar en geeft aanleiding tot zwevend stof gehalten dichtbij de kust die hoger zijn dan op grond van zeeconcentraties en

rivier-concentraties alleen verwacht mag worden. De invloed van gelaagdheid op het kustwaartse transport zal mede afhangen van windinvloeden en waardoor niet zonder meer kan worden gesteld dat een hogere of lagere afvoer een toe - of afname van het kustwaartse transport zal veroorzaken.

- stoftransport

Het transport van opgeloste stoffen gaat door de veranderingen van de kustrivier meer een seizoensmatig verloop krijgen. Tijdens afvoerpieken ontstaat een zoet water bel . Deze wordt door de overwegend ZW wind meegenomen en zal betrekkelijk snel tot benoorden de Waddeneilanden komen . Tijdens het lage zomer debiet is de stratificatie veel geringer en zal

stof veeleer met diepte gemiddelde transportsnelheden noordwaarts worden verplaatst en is de looptijd naar het gebied benoorden de Waddeneilanden navenant langer.

Zowel de zoet water bellen als het verticaal gemengde transport in de zomer, zullen de zeegaten bij de Wadden passeren . Door het getij wordt water naar binnen en naar buiten gebracht. Omdat het zoet water gehalte in de Waddenzee beduidend meer bepaald wordt door de uitlaat uit het IJsselmeer dan door de gehalten voor de zeegaten, geldt ook voor opgeloste stoffen dat de uitlaat uit het IJsselmeer belangrijker zal zijn dan de gehalten in het zoete water voor de zeegaten . De lage gehalten van het zoute zeewater zelf werken hier verdunnend op.

wL1 delft hydraulics

(11)

Z2793

Juli 2000

De hogere rivierafvoer in de winter zal tot gevolg hebben dat de verblijftijd in de estuaria korter is waardoor de retentie van stoffen zal afnemen . Tezamen met de verhoogde uitspoeling van stoffen (o .a . nutriënten, pesticiden) zal dit resulteren in een verhoogde toevoer van stoffen naar het kustwater.

In de zomer zal bij verlaagde rivierafvoer de toevoer van stoffen juist afnemen . Vanwege de geringere verdunning is dit echter ongunstig voor de kwaliteit van het rivierwater en

daarmee voor de kwaliteit van het in het estuarium afgezette slib.

-transport van larven en zeedieren

Larven en zeedieren zullen gedeeltelijk met de genoemde stromingen meegevoerd worden en een gedrag kunnen vertonen wat lijkt op dat van zwevend stof (relatief hogere concentraties vlak onder de kust). Voor zover zij een eigen beweging hebben zullen zij zich hieraan kunnen onttrekken.

- morfologische gevolgen

De morfologische gevolgen van de zoetwater bellen en de veranderingen in de kustrivier worden over het algemeen nihil geacht . Dit komt doordat de morfologie van de kust voornamelijk bepaald wordt door het zandtransport . Hier is relatief veel energie voor nodig. De kleine verschillen in gravitatiecirculaties door veranderende kustrivieren worden te gering geacht om hierop significante invloed te hebben.

- verspreidingspatronen outfalls

Er bestaan enkele directe lozingen in de kustzone, met name van RWZI's van de aanpalende Hoogheemraadschappen . Door de veranderende gravitatiecirculatie kan het verspreidings-gedrag veranderen van de pluim uit de diffusor van deze installaties . Dit kan veranderde concentraties van met name bacteriën langs de badstranden tot gevolg hebben. Hoewel het gebruikelijk is dit soort pluimverspreiding te berekenen met daarvoor geëigende modellen, was geen der aanwezigen bekend met een recente exercitie op dit vlak voor de kust van Den Haag.

wtIdelft hydraulics

(12)

Invloed klimaatverandering op zoet-zout overgangen en kustwateren

Z2793

Juli 2000

4 Overige meteorologische aspecten

Hoewel de invloed van andere aspecten dan veranderende rivierdebieten niet direct in de discussie meegenomen zou worden, zijn er toch enkele gecombineerde effecten naar voren gekomen die wel van belang kunnen zijn.

4.I Stormen

Wanneer stormen vaker voorkomen, heeft dit gevolgen voor de windopzet enerzijds en het golfklimaat anderzijds . De windopzet is belangrijk voor de waterverdeling via open zeegaten, het golfklimaat is van belang in verband met de resuspensie van zand en slib.

- combinatie stormopzet en hoge rivierafvoer

Hoge piekdebieten van de rivieren in het najaar, kunnen in toenemende mate gepaard gaan met stormopzet van de Noordzee . Als dit moet leiden tot sluiting van de stormstuwen (Maeslandt en Haringvliet) ontstaat een probleem met de afwatering van het rivierwater . Dit type problemen in samenhang met de frequentie van voorkomen, kan aanleiding zijn tot het ontwerpen van nieuwe concepten rond berging en afwatering.

- storm geïnduceerde zwevend stof transporten

Door stormen in de Noordzee ontstaat een verhoogde resuspensie van slib . Wanneer dat samengaat met een hoog rivierdebiet, wordt zowel van rivierzijde als van zeezijde de slibbelasting tijdelijk verhoogd . Het mogelijk samenvallen van deze gebeurtenissen in de tijd zal het zwevend stof gehalte voor de kust en het zwevend stof bezwaar in havenmonden

een veel sterker geprononceerd verloop in de tijd kunnen geven dan nu het geval is.

4.2 Temperatuur

Mogelijke verandering in hoogte en fasering van de zeetemperatuur kan mede van invloed zijn op de kans van voorkomen van plaagalgen bloeien . Een heel ander aspect is dat bij strengere winters de broedval doorgaans groter is . Dit wordt met name toegeschreven aan het langer weg blijven van predatoren . Waar de gevolgen van veranderende rivierdebieten voor de ecologie meegenomen worden, kan overwogen worden ook de combinatie met dit temperatuureffect te beschouwen.

wL Idelft hydraulics

(13)

Invloed klimaatverandering op zoet-zout overgangen en kustwateren Z2793

5 Slib

De veranderende rivierdebieten, in samenhang met eventuele stormen op zee en een veranderde gravitatiecirculatie zullen invloed uitoefenen op het slibgehalte voor de kust. Dat wordt hier nader uitgewerkt.

5 . I

Toename

slibbelasting

vanuit

zee

De slibbelasting vanuit zee neemt toe . Dit komt enerzijds door een verwachte toename van het aantal storm events . Het is echter ook het gevolg van een toename van de eerder

genoemde gravitatiecirculatie . Hierdoor zal de concentratie van marien slib in de kustzone verder toe kunnen nemen.

Bij de invloed van stormen is al aangegeven dat de slibaanvoer vanuit zee en van de rivier meer in fase zullen raken.

De functie van een open Haringvliet voor het slib transport is nog niet duidelijk . De indruk bestaat dat het zal fungeren als een tijdelijke opslag bij lage debieten en een teruglevering bij hoge rivierdebieten . Deze functie zal aan verandering onderhevig zijn wanneer het

debietregime verandert . In welke zin is echter niet op voorhand te zeggen.

5 .2 Slib randvoorwaarde voor de Waddenzee verandert

De veranderingen in de slibconcentratie die verwacht mogen worden bij de zeegaten van de Waddenzee zullen invloed kunnen hebben op het slibgedrag in de Waddenzee . Over de aard van die invloed kunnen twee verschillende typen gedachten worden genoteerd.

- verhoudingsgewijze transporten

In dit model functioneert de Waddenzee zo dat een bepaald percentage van het per getij binnenkomend slib wordt achter gehouden en de rest weer uitstroomt. Dit hoeft nog niet tot dichtslibbing te leiden wanneer de netto instroming onder normale omstandigheden wordt gecompenseerd door netto uitstromingen onder stormomstandigheden.

Een verdubbeling van het slibgehalte in de zeegaten zal dan ongeveer leiden tot een verdubbeling van het slibgehalte in de Waddenzee en het morfologisch gedrag zal niet sterk veranderen . Vanwege de invloed op het onderwaterlichtklimaat kunnen deze veranderingen wel gevolgen hebben voor de primaire productie.

- autonoom gedragWaddenzee

Wanneer het slibgehalte in de Waddenzee bepaald wordt door interne processen in de Waddenzee en niet zozeer door de gehalten in de zeegaten, ontstaat een ander model. Bij verdubbeling van het gehalte in de zeegaten zal een tweemaal zo grote vracht tijdens vloed

lull 2000

wLIdelft hydraulics

(14)

Z2793

naar binnen stromen . Omdat het gehalte in de Waddenzee niet sterk verandert zal de uitstroming van slib niet belangrijk veranderen en ontstaat een verhoging van de netto import van slib. Deze verhoging zal doorgaan totdat de Waddenzee in een toestand is gekomen waarbij de gehalten bepaald door interne processen ook tweemaal zo hoog zijn geworden en er een nieuwe balans ontstaat . In dit model zal de ecologie niet belangrijk veranderen in eerste instantie . Het hangt er echter van af hoe de Waddenzee zich zal transformeren, wat de uiteindelijke ecologische gevolgen zullen zijn.

5 .3 Invloed slib op algengroei

De invloed van klimaatverandering op slibtransporten en gehalten staat niet op zichzelf. Door veranderende slibgehalten, verandert ook het doorzicht van het water en daarmee de primaire productie die ter plaatse mogelijk is.

Er moet rekening mee gehouden worden dat verder op zee de primaire productie nutriënt gelimiteerd is. Als in de kustzone of in de Waddenzee minder primaire productie plaats vindt door een verhoogd slibgehalte, kan dit leiden tot verplaatsing van primaire productie wanneer de overgebleven nutriënten aankomen in helderder water.

De productiviteit van de complete kustzone kan dus gelijk blijven, terwijl onderdelen belangrijke veranderingen kunnen ondergaan . Hierbij moet ook nog aangetekend worden dat met name voor de bloei van plaagalgen de geschiktheid in plaats en tijd een belangrijke rol speelt . Wanneer de fasering in tijd en locatie van voor algengroei geschikte opstandig-heden verandert, kan dit ook gevolgen hebben voor de soorten die op kunnen komen .

lull 2000

WL Idelft hydraulics

(15)

6 Conclusies en onderzoeksvragen

Zoals genoemd in de inleiding was de centrale vraagstelling voor de workshop als volgt gesteld:

Moet de overheid zich zorgen maken over de mogelijke ontwikkelingen omtrent de invloed van klimaatveranderingen op zoet-zout overgangen en kustwateren en zo ja, welke aspecten zullen nader onderzocht moeten worden?

Op basis van deze vraagstelling wordt hieronder een korte opsomming gegeven van de belangrijkste zorgpunten en gesignaleerde onderzoeksvragen.

- zorgpunten:

De grotere rivier afvoeren in de winter leiden tot ondermeer de volgende zorgpunten: 1) Een sterke (tijdelijke) verzoeting van de estuaria en het nabije kustwater (o .a Voordelta),

waardoor sterfte kan optreden onder de benthische organismen die geen lage zout gehalten kunnen verdragen (o .a . kokkels).

2) Een hoge afvoer van Rijn en Maas betekent dat meer water via de Haringvlietsluizen zal worden geloosd waardoor het zoete water meer zuidelijk wordt ingebracht . Door de asymmetrie van het getij in de Voordelta kan dit water vrij ver zuidelijk in de Zeeuwse Delta doordringen.

3) Hogere rivierafvoeren resulteren in een hogere uitspoeling en toevoer van stoffen (nutriënten, pesticiden e .d .) naar de estuaria en de kustwateren, waardoor de waterkwali-teit kan verslechteren.

4) Hogere rivierafvoeren kunnen langs de Hollandse en Waddenkust resulteren in een versterkte stratificatie in het voorjaar die tezamen met de hogere nutriënten concentraties kan leiden tot een verhoogd risico van plaagalgen en of zuurstofarmoede in de diepere waterlagen.

De verlaagde rivier afvoeren in de zomer resulteren in ondermeer de volgende zorgpunten: 5) Een geringere beschikbaarheid van zoet water voor de bestrijding van de verzilting in

gebieden met zoute kwel.

6) Een sterkere zoutindringing in de estuaria, waardoor ook het gecontroleerd herstel van zoet zout gradiënten wordt bemoeilijkt (beheer Haringvliet sluizen versus

drink-watervoorziening)

7) Een verlaging van de troebelheid in de ondiepe kustzone waardoor de algengroei minder door licht zal worden beperkt.

Veranderingen in rivierafvoer in combinatie met veranderingen in het windregime (o .a. hogere stormfrequentie), temperatuur en zeespiegelstijging resulteren in ondermeer de volgende aanvullende zorgpunten:

wLIdelft hydraulics

(16)

Z2793

Jul]2000

8) Een grotere variabiliteit in de winter waardoor verhoogde stresscondities voor biota kunnen ontstaan.

9) Een hogere mate van zoutindringing door de combinatie van zeespiegelstijging en geringere rivierafvoer.

10)Een grotere mate van verzilting in gebieden met zoute kwel door verhoogde verdamping en verminderde beschikbaarheid van zoet water voor doorspoeling gedurende de zomer-periode.

11)Een verhoogde mate van slibtransport en toevoer en afzet van slib in havens tijdens perioden met hoge afvoer en storm condities

In aanvulling op de bovengenoemde zorgpunten kan worden opgemerkt dat de gevolgen van veranderde rivier afvoer op de morfologie van de kustzone en estuaria als gering worden ingeschat . Dit is echter niet het geval als andere klimaaatveranderingen zoals hogere storm-frequentie en/of zeespiegelstijging in beschouwing worden genomen.

- onderzoeksvragen:

Tijdens de discussie zijn een aantal punten genoemd waarop nader onderzoek van belang kan zijn. Die punten worden hieronder genoemd, zonder dat in de discussie een

uitge-sproken ordening van volgtijdelijkheid of prioriteit naar voren is gekomen.

a) Wat gaat er nu echt gebeuren met de rivierafvoer?

b) Wat is er te zeggen over de combinatie van stormen, temperatuurstijging, zeespiegel rijzing en veranderde rivierafvoer en de fasering van effecten binnen het jaar?

c) Is er een preciezere studie te maken over de relatie tussen rivierafvoer en verdeling over de zeegaten en de omvang en verspreiding van de zoet water bel voor de kust?

d) Is er meer kwantitatiefs te zeggen over het slibgedrag in de mondingen, mede in het licht van de fasering tussen rivierafvoer en stormen op zee?

e) Is er meer kwantitatiefs te zeggen over het veranderde slibtransport ten gevolge van een veranderde kustrivier?

f) Hoe bepaalt het slibgehalte aan de zeegaten het slibgedrag in de Waddenzee . Is de in-en uitstroom ein-en procin-entueel proces of ein-en proces van tonnages?

g) Welke invloed kan het veranderde slibgedrag hebben op de wateren bodem kwaliteit en de biologische beschikbaarheid van contaminanten?

h) Wat zijn de buffermogelijkheden tegen zoute kwel?

i) Welke alternatieven zijn er, in het licht van de zoute kwel, voor het huidig beleid rond de bewaking van het polderpeil?

j) Hoe kunnen nieuwe concepten met betrekking tot afwatering van hoge debieten er uit zien in het licht van combinaties van deze debieten met stormopzet situaties?

k) Wat zijn de consequenties van een bepaalde gewenste zoet/zout verdeling in de Waddenzee voor de waterverdeling binnen Nederland?

1) Op welke wijze beïnvloedt de veranderde fysica en slib samen met de lokaal veranderde verhouding in N :P :Si de kans op voorkomen van toxische algen?

m) Op welke wijze verandert de kustrivier de verspreiding van lozingspluimen?

n) In hoeverre kunnen criteria voor bijvoorbeeld zoutgehalten of gelaagdheid worden geformuleerd die bepalend zijn voor structurele omslagen in het functioneren van het ecosysteem?

wt delft hydraulics

(17)

Z2793

juli 2000

o) Onderzoek ook extreme situaties . De gemiddelde situaties waar modellen vaak voor gemaakt zijn, zijn niet altijd interessant.

p) Wat is de relatie tussen schelpdiervoorkomen en zoutverdeling (inclusief de zoutvaria-biliteit)?

wLIdelft hydraulics

(18)

Invloed klimaatverandering op zoet-zout overgangen en kustwateren Z2793

A

Programma en presentielijst

juli2000 WL' delft hydraulics

(19)

Invloed klimaatverandering op zoet-zout overgangen en kustwateren Z2793 juli 2000

A

Programma en presentielijst

Workshop

Verkenning effecten van door de klimatologie veranderde

rivierafvoeren

op de kustzone en op de zoutindringing

9 .00 - 9 .30 Ontvangst en koffie

9 .30 - 9 .45 Welkom en inleiding doel workshop

9 .45 - 10 .30 Resultaat voorbereidend onderzoek naar discipline (met voorlopig) Hans van Pagee :

Zout-zoet grenzen Han Winterwerp :

Slib, zwevend stof morfologie Hans Los :

Plaag algen en ecologie 10 .30 - 11 .00 Plenaire discussie voorbereidend onderzoek

11 .00 - 12 .00 Subgroep discussie discipline gericht met voorlopig :

koffie (thee)

Fysische aspecten

Chemische en Biologische aspecten 12 .00 - 12 .30 Plenaire terugmelding subgroep discussie

12 .30 - 13 .30 Lunch

13 .30 - 14 .30 Subgroep groep discussie gebieds gericht met voorlopig: Gevolgen voor Deltagebied

Gevolgen voor Rijnmond en Hollandse kust Gevolgen voor Waddengebied

Gevolgen voor zoute kwelgebieden 14 .30 - 15 .00 Plenaire terugmelding subgroep discussie

thee (koffie)

15 .00 - 16 .00 Afrondende plenaire discussie 16 .00

Sluiting

(20)

Z2793 juli 2000 Invloed klimaatverandering op zoet-zout overgangen en kustwateren

RIKZ afd. AB Noordzee

Kortenaerkade 1, 2518 AX Den Haag IBN-DLO

Postbus 167, 1790 AD Den Burg RIZA afd . WS Landelijke zaken

Maerlant 16, Postbus 17, 8200 AA Lelystad RIZA afd . WS Transport van stoffen

Van Leeuwenhoekweg 20, 3316 AV Dordrecht

RIZA afd . WS Transport van stoffen Van Leeuwenhoekweg 20, 3316 AV Dordrecht

WL Delft Hydraulics, afd . MCI

Rotterdamseweg 185, Postbus 177, 2600 MII Delft

WL Delft Hydraulics, afd . ZWS Rotterdamseweg 185, Postbus 177, 2600 MH Delft

RIKZ afd . . OS Chemie

Kortenearkade 1, 2518 AX Den Haag WL I Delft Hydraulics, afd . ZWS

Rotterdamseweg 185, Postbus 177, 2600 MH Delft

Directie ZuidHolland

Afd .Watersysteemkennis, Postbus 556, 3000 AN Rotterdam

RIKZ, afd . IT Hydro-Instrumentatie Kortenaerkade 1, 2518 AX Den Haag RIKZ, afd. OS Chemie

Kortenaerkade 1, 2518 AX Den Haag RIKZ, afd. OS Chemie

Kortenaerkade 1, 2518 AX Den Haag RIVO-DLO

Postbus 77, 4400 AB Yerseke WL IDelft Hydraulics, afd . MCM

Rotterdamseweg 185, Postbus 177, 2600 MH Delft

WL IDelft Hydraulics, afd . MCM

Rotterdamseweg 185, postbus 177, 2600 MH Delft

NIOZ

Postbus 59, 1790 AB Den Burg WL IDelft Hydraulics, afd . MCM

Rotterdamseweg 185, postbus 177, 2600 MH Delft

RIKZ

Kortenearkade 1, 2518 AX Den Haag

Presentielijst

Drs . H .W. Balfoort (Hans) Dr. N . Dankers (Norbert) Mw. M . Hobbelen (Margreet) Dr . Ir . P .T.G .A . Jacobs (Pieter) Drs. F . de Jager (Folkert) Drs . M . Karelse (Max) Dr . F . Klijn (Frans) Dr . T .M. de Kok (Johan) Drs . F .J. Los (Hans) Mw . Ir . E .J . Ooms (Hanneke) Drs . R .M . Salden (Roger) Ir . H .L .A . Sonneveldt (Rik) Mw . Drs . S . Stolwijk (Sofie) Drs . A.C . Smaal (Aad) Ir . L. Postma (Leo)

Ir . J .A . van Pagee (Hans)

Dr . ir H . Ridderinkhof (Herman) Dr . Ir . J.C . Winterwerp (Han)

Drs . K .J . Wulffraat (Kees)

(21)

B

Achtergrondinformatie

wt 1 delft hydraulics

(22)

Kustzoneverkenning : effecten van (klimatologisch) veranderde

rivierafvoeren

1 . Introductie

Door RIKZ en RIZA wordt momenteel het programma Waterverkenningen (WVK) uitgevoerd in opdracht van het hoofdkantoor van Rijkswaterstaat . Binnen dit WVK programma vindt een kustzoneverkenning plaats, waarin extreme ontwikkelingen rond de kustzone worden verkend om inzicht te krijgen in de bandbreedte waarbinnen het beleid zich kan ontwikkelen . Ontwikkelingen in de toekomst die herijking van het beleid voor de kustzone noodzakelijk maken zijn:

• Intensiever ruimtegebruik in de kustzone

• (Autonome) ontwikkelingen rond het watersysteem.

Binnen de kustzoneverkenning is nu de behoefte gerezen om een verkennende studie te doen naar de effecten van twee aspecten die te maken hebben met ontwikkelingen rond het watersysteem : een veranderende rivierafvoer door klimaatverandering, en het herstel van zoet-zout overgangen op verschillende locaties in Nederland.

Klimaatverandering heeft naar verwachting tot gevolg dat de Rijn steeds meer het karakter van een regenrivier krijgt. Dat betekent een toenemende onzekerheid in de aanvoer van water . In winter en voorjaar zullen hogere rivierafvoeren optreden ; in de zomer juist lagere . Deze ontwikkeling heeft invloed op transportfenomenen in de kustzone (bv . het sedimenttransport en de verdeling van stoffen). Daarnaast zijn er een groot aantal projecten waarin onderzoek wordt gedaan naar het herstel van zoet/zout overgangen langs de Nederlandse kust, zoals bijvoorbeeld het Haringvliet, de Afsluitdijk, het Lauwersmeer, en de Eems/Dollard . Door beide ontwikkelingen zal de zoet-zout dynamiek groter worden.

Gezien de korte doorlooptijd is er voor gekozen om de studie toe te spitsen op de volgende vragen: 1. Wat is de invloed van een verandering in rivierafvoeren door klimaatverandering op het

sedimenttransport in de kustzone en daarmee op de kustmorfologie?

2. Wat is de invloed van een verandering in rivierafvoeren gecombineerd met het herstel van zoet-zout overgangen op de verdeling van zoet water in de kustzone (zoet waterbellen) en daarmee op de ecologie?

3. Wat is de invloed van een verandering in rivierafvoeren gecombineerd met het herstel van zoet-zout gradiënten op het transport en de verdeling van contaminanten in de kustzone?

De effecten van andere gevolgen van klimaatverandering zoals een toename van stormen en zeespiegelstijging zullen niet worden bestudeerd . Alleen de effecten in de kustzone (inclusief Voordelta en Waddenzee) worden meegenomen en niet de effecten op de zoutindringing in het zoete water.

Het is in deze studie, mede gezien het karakter van de Waterverkenningen, nadrukkelijk niet de bedoeling om zeer gedetailleerde modelberekeningen te doen, maar wel om de bandbreedte te verkennen van mogelijke effecten bij een extreem scenario .

(23)

Uitgangspunten verandering klimaat

Meerneuslag. meerin winter, minder inzomer

Meerafvoerpiekenindawinter

- Lagerdebiet gedurendedezomer (-8 tot 20 %)

Kentallen klimaatsverandering

20SO XInnut,sn.1*1. 3nr N50

.71prIeWl +IC erfixiew w%

I .n.en3ag +3 % .nphlt.de 2 5 col .1% mine.: e:I Pm! mrrytaod +12.5 .31 .topoe .6f. auloond +273 .n ~smemcen H.% .1.ontre.p.xin +4. 9% 5,. -wánmwmler +10% Invloedoprivier Run-off

- niceraccumulatieop land inzomer, snellere grotere

runoff in winter

(24)

(25)

2. Zoet-zout overgangen

Zoutgradient in Lengterichting

De wens vanuit milieu- en visserij is dat er in het kustgebied geleidelijke overgangen van een zout milieu aan de zeezijde naar een zoet milieu landinwaarts optreden . Dit betekent dat er sprake is van een kontinue overgang van zout naar zoet oftewel dat er een longitudinale zoutgradient aanwezig is. In de getijrivieren is deze kontinue overgang altijd aanwezig, in een vrij korte zeearm als de

Oosterschelde en in een mogelijk toekomstig overgangsgebied Waddenzee/IJsselmeer (voorbeeld Breezand Brak) zal de zoet grens niet bereikt worden maar kan er wel sprake zijn van een

geleidelijke overgang van een zout milieu aan de zeezijde naar een brak milieu landinwaarts.

Om deze zout-zoet overgangen in stand te houden is een afvoer van de zoet water naar zee nodig. Bij een heel grote afvoer kan de zout-zoet overgang verplaatst worden naar zeezijde van het gebied. Bij een heel lage afvoer verplaatst deze overgang zich landinwaarts . Dit laatste kan problemen opleveren als het gebied van de zout-zoet overgang de zoetwater inlaatstations bereikt.

In een afgesloten gebied geeft een grotere dan wel een kleinere zoet water toevoer een verkleining resp . vergroting van de zoutinhoud.

Zoutgradient in Vertikale Richting

In gebieden waar er zoutwater vanuit zee instroomt en zoet water naar zee afstroomt kan een vertikale gelaagdheid optreden . De grootte van een dergelijke vertikale zoutgradient is afhankelijk van de grootte van de getijdebieten en de afvoerdebieten . Is de getijstroming groot dan treden er geen zuurstofproblemen nabij de bodem op, in een afgesloten kanaal als het Noordzeekanaal kan deze gelaagdheid wel aanleiding geven tot het ontstaan van een zuurstofloze onderlaag . Vergroting van de zoetwater afvoer leidt in het algemeen tot een grotere gradient, verkleining tot een kleinere gradient.

NB Problemen t .g .v. van een vertikale dichtheidsgradient kunnen ook ontstaan door

temperatuurgelaagdheid, deze treedt veelal zomers op in diepe gebieden, waar weinig stroming aanwezig is.

Afgesloten zout-zoet gebieden

(26)

Het kanaal krijgt zout aangevoerd via de zeesluizen. Zoetwater afvoer wordt aangevoerd ter plaatse van de overgang naar het Amsterdam-Rijnkanaal of vanuit het IJsselmeer . Er is zowel in lengte als in vertikale richting een zoutgradient aanwezig.

Invloed veranderende rivierafvoer op de zoutverdeling in het Noordzeekanaal

Het Noordzeekanaal is gelaagd met een zoute onderlaag en een bovenlaag waarin een longitudinale zoutgradient optreedt onder invloed van het zoetwater doorspoeldebiet vanuit het amsterdam-rijnkanaal en het Markermeer.

Problemen kunnen optreden bij lage rivierafvoeren als er te weinig zoet water beschikbaar is om het kanaal door te spoelen . Het zoutgehalte kan dan zodanig stijgen in het oostelijk deel dat zout water het Amsterdam- Rijnkanaal en het Markermeer (via sluis) op dreigt te dringen

Een ander probleem is het lage zuurstofgehalte van het bodemwater in het oostelijk deel van het kanaal.

De (klimatologische) veranderende rivierafvoeren zullen op het Noordzeekanaal vooral leiden tot langere perioden van lage toevoerdebieten.

Verziltingsproblemen in de polders

Het probleem wordt beperkt tot de veranderingen van de verzilting van het polderwater t .g .v . zoute kwel en de veranderende aanvoer van zoet water . De invloed van een mogelijke zeespiegelrijzing en bodemdaling wordt niet in beschouwing genomen . Met deze restrikties zal de hoeveelheid zoute of brakke kwel nagenoeg hetzelfde blijven . Het zoutgehalte van het polderwater in zoute kwel gebieden wordt laag gehouden via het doorspoelen van de polderwateren met rivierwater . Omdat de jaarlijkse variatie in de zoute kwel nihil is, is ook de huidige benodigde hoeveelheid

doorspoelwater per maand constant. Orde 400 m3/s is momenteel nodig om het zoutbezwaar in de polders klein te houden . Deze hoeveelheid doorspoel water is alleen beschikbaar als de rivieren veel water afvoeren . Bij langdurige afvoeren kleiner dan 1000 m3/s zullen verschillende gebruiksfunktie van het rivierwater in de gevarenzone komen .

(27)

Bestaande toestand

▪ Voorde verziltingsproblematiek' is hoofdzakelijk brakke enlof zoute kwel naar de wortelzone of naarde

watergangen relevant

• Verzilting loopt deels via oppervlaktewater (blijft hier buiten beschouwing)

Bestaande toestand

• Inveel laaggelegen polders inWest-en Noord-Nederland wordt brak tot zout grondwater naar boven gepompt • [n de meeste beneden zeeniveau gelegen polders is een

dunne zoetwaterlens in de polder of +n de percelen zelf aanwezig

Elders is landbouw (nog) mogelijk vanuit hangwater

Bestaande toestand

~

~ ,

_

Kwelstroom van boezem (meet) naar droogmaken] en kwel vanuit (brakofzout) watervoerend pakket naar boven.

Bestaande toestand ~{ , ! „~G.. ..1... -i . .

~

w

!

H ~ • 1 _ I ' r• •,,1 j -~v _ ~.:~ :~-: :~t`rr~`• , ` ~ '~~ M x > ií l Si ~ rtr ~„~,• _

~..

_{_}

~~J~•,~f4 _ 2y ~~_,~ -~ W . .li_ti . . . . • i N 4wlw . n !.r ' ., .•'+++~+' +^c^~ ]v ..~.wnr.r~~~.y~IJ .~ ., st• .p'0 n Y.a~q+lsllG .t,rt •Gw .l+ ~ ~~~ •• .,-.rvy>•... t'>r.~.rerdam-, Bestaande toestand

Kwelstroom van rivier(- uiterwaard) naar polder (waard) . De kwaliteit van en mengverhouding tussen rivierwater en grondwater bepaalt het zoutbezwaar in de polder.

~...Wrr~+r . .r

(28)

.,•mn-xasr•~+arq on ..aMl ~ cera.ewaa .al .= on-ane.,n. -L.n .a.itin.q.yeti., on. se. i'fY rMara f. ~~ 5 ♦ =~jlJr"'3 ~' 1...~ ~^~ fy ~

f

iC .+' ~•r. ~~ r~•-~

i

4

q.::; ~~ L ~ ~ . . i _``e~S aw . . . .

e

~ 2, ' s I7rrand . ~cc,x.~+khe llr . a~M•In. . .rr

ó ~...

-anvr

..

o-r.v~, ~ .-{ I ~~ aa« .r..

a :.~.,.+

~a»+aa I

.

-~

.

a•

~e~ .

~

~''~ A b k .~ r+~ 1. •'±~ 1 Ll• ~ #• ~. t ^~X 1 N.;., ~ f ♦ , ~ ! !~ • I •

•n•e. h•+~ti*I.>Q. .•.54.tut tiNr+l ...l

.

Bestaandc toestand

Voorbeelden:

• In polder Mijdrecht (Groene I lart) : 1500 mg CI&L gemiddeld Plaatselijk wordt 3000 ntgL gemeten

1-lorstermeerpolder (hij Loosdrecht) : zowel zoete als zeer zoute kwel . Zoete kwel teruggeleid naar de plassen voor natuur - voor miljoenen guldens wateraanvoer vanuit het Gooimeer gerealiseerd voor de landbouw

in delen van Zeeland : 3000- 10 .000 tngCLL in het zomerhalfjaar lot zo'n 1300-11 .000 in het winterhalfjaar

~

I.aay polderpeil nmtcr) Ion aI i tau it ha .+alrnoerrnd pa kc1, her werksi mede de .luiai Indren 4!! .roarnwond!bet forsworn grondwaar /out.

Hong polderpad m®erO Info larauc +an mIaunatcr landeen oucrdruL in f .sisch paL.Ler1. maar er Lan anti mule kwel oprxcdcn (indien medial an natenoerend patile l btyït benam)

W I nter

(29)

Isverzilting een probleem? `Kwel : landbouw

De landbouw wenst over het algemeen zoet gronden

`De verziltingsproblematiek' moet vanuit Iandgebruiksfuncties worden bekeken :

• landbouw • • drinkwaterwinning/- bereiding • • natuur • De eisen/wensen van deze vragers verschillen

•

oppervlaktewater:

< 150 mg CI/L staat vrijwel alle vormen van akker- en tuinbouw toe

< 200 mg CI/L ; basiskwaliteitsnorm (vooral vanuit landbouwkundig perspectief)

< 300 mgCl/L : vollegrondsakkerbouw nog goed mogelijk > 800 mgCl/L : gewaskeuze sterk beperkt en vee heeft last

Kwel : drinkwaterwinning

• zeer lage zoutgehalten gewenst:

• < 100 mg CI/L : ruwwatemomi voor drinkwaterbereiding • 200 mg CIfL: wordt in praktijk geaccepteerd, voor

infiltratie

• nieuwe (membraan)technieken kunnen zout verwijderen (maar zijn duur)

`Deverziltingsproblematiek?'

• Of verzilting een probleem is hangt dus af van de invalshoek/perceptie

• Het probleem varieert aldus van - `geen probleem' (natuur), tot - `een belangrijk probleem' (landbouw)

Kwel : natuur

• Geen algemeen aanvaarde wens voor overal : variatie (diversiteit) in zoutgehalten gewenst

• Pleidooien voor `natuurlijke' zoutgehalten: levensgemeenschappen passen zich wel aan

• Verzilting is dan geen probleem, maar juist gewenst (maar is zoute kwel natuurlijk?)

• Hiertegenover : brakke systemen over het algemeen (zeerl) soortenarm

(30)

Stellingen: Kwel (1)

• Verzilting is een probleem dat zich vooral in het zomerhalf/aardoet voelen

• Verziltingvanmet name polders is voor sommige landgebruiksfunctiès een probleem, met name de landbouw

inal Marvarianten

• Verzilting is nietper seeen probleem voor natuur

'Stellingen: Kwel (2)

• Een lagere rivierafvoer in de zomer werkt door in de peilen van rivieren en boezems

• Dit leidtlocaaltot veranderingen in kweldrukken, maar

zowel afname als toename van(locale)kwel kunnen het

gevolg zijn

• De invloed van bodemdaling en zeespiegelstijging op kweldrukkenissignificant vele malen belangrijker dan de invloed van rivier-en boezempeilen

Stellingen : Kwel (3)

▪Er bestaat grote onzekerheid over de toekomstige neerslagoverschotten (variabiliteit is belangrijker dan gemiddelden): met name de frequentie en ernstvaatdroge zomers is een belangrijke variabele

▪Naarmate het neerslagoverschot van de winter voor een

groter deel zal zijn afgevoerd, zal het neerslagtekort in de zomer zich sterker doen voelen (zie volgende stelling)

• Er zal een grotere roep om de aanvoer van gebiedsvreemd water kunnen ontstaan als de neerslagoverschotten `onzekerder' worden

• De zoutgehalten in polderwateren zullen fors toenemen in perioden dat niet kan worden doorgespoeld bij gebrek aan beschikbaar oppervlaktewater (lees : bij lage rivierafvoer)

• De zoetwaterlenzen in percelen zullen dunner kunnen worden: hoeveel valt moeilijk te voorspellen, omdat dit afhankelijkisvande waterbalansen in de nieuwe situatie • Eenmaal met zout `opgeladen' bodemprofielen zijn

moeilijk weer uitte spoelen in diepgelegen kwelpolders

(31)

Te verwachten verandering

• kwelintensiteit is een functie van drukverschillen: deze veranderen

• 'zoutbezwaar' is functie van kwelintensitciten-kwalueir • die laatste verandert onder meer als gevolg van

waterbalansen (en dus kwelintensiteit)

Te veevachten verandering

▪ bodemdaling (met lagere polderpeilen) en zeespiegelrijzing (hogeredrinkin de watervoerende pakketten) kunnen de kwelintensiteit fors doen toenemen opregrrtnale schaal

• veranderde rivierafvoerenafpenkunnen leiden lot lagere waterstanden (lagere druk) in de rivieren en/of in daarmee in verbinding staande (boezem)wateren, dit heeft gevolgen oplocale schaal

▪ Als boezemwaleren in een droge zomer sterker dalen dan de (frealische) polderpeilen, dan zal dc localekwel van de boezem naar de polder afnemen

• Alsdepolderpeilen sterker dalen dandcpeileninde omringende boezems, dan zal delocerlekwel van de boezem naar de polder toenemen

• regionaal effect (optelsom van velelocaleeffecten) alleen langs grote aaneengesloten boezemstelsels• bijv.;

- langs de Lek (ligt boven Krfmpenerwaard) rond de droogmakerijen (Beemster,Haarlemmermeer e .d)

- langs IJsselmeer en Randmeren langs zuid-Hollandse en Zeeuwse wateren

(32)

• Zoutbezwaar is niet `het' probleem • Zoutgehalte is `het' probleem' • Ditisafhankelijk van waterbalansen

• Verschillende schalen: gebied (watervoerend pakket)

- polder (le watervoerend pakket, freatisch grondwater) - perceel (freatisch grondwater, bodemvocht)

• Verandering van klimaat: verschuiving tussen diverse posten op de waterbalans

• Neerslag kan toenemen (1-6%afh . jaargetijde) • Verdamping kan toenemen (gemiddeld 2%)

• In het zomerhalfjaarzal er een neerslagtekortkunnenzijn

• Aanvoer uit het hoofdsysteem (gebiedsvreemd water) kan, met nameinde zomer, moeilijk worden

Vergelijking met het droge 1976

• jaarneerslagoverschot 0 mm!

• de aanvoer van gebiedsvreemd water voor de landbouw was gestaakt omdat andere functies (drinkwaterinlaat langs rivieren, scheepvaart) prioriteit kregen

• Het isniet uitgeslotendat in de toekomst in zomers vaker een neerslagtekort zal kunnen ontstaan

• Voor de waterbalans van polders kan derelatieve_bijdrage

van kwel dan zeer groot worden

• (Jaar)gemiddelden zijn niet interessant, want: • eenmaal verzilt (verziekt?) freatisch grondwater kan

moeilijk weer worden verzoet (weinig reversibel)

• Nu ligt erinde meeste polders gedurende hetgehele jaar een zoetwaterlens 'in' ieder perceel (tussen de sloten)` • Bijeen neerslagtekort zal het `zoutfront' omhoog kunnen

schuiven

• Bij het `uitputten' van de zoetwaterlenzen neemt de' kans toe dat zout de wortelzone bereikt

Het probleem/deonderzoeksvraag kan worden geherformuleerd als:

• wat is de `langjarige jaarrond-balans' van wijzigende grondwaterstanden en wijzigende ligging van het zoutfront? Hoe hoog komthetzoutfront en hoe dun worden de zoetwaterlenzen?

• wat worden de Cl- concentraties (als gevolg van wijzigende balansen)van:

-het freatisch grondwater, - hetlewatervoerend pakket en - hetoppervlaktewater?

(33)

te'Verwachten verandering

• Aanvoervan gebiedsvreemd water dient niet alleenter

compensatievanabsolute watertekorten . - . ,

In Laag-Nederland daarentegen vaker om de zoutgehalten te verlagen:

door verdunning,

- door doorspoelen van verzilte polderwateren • M.a.w. : verzilting is een kwaliteitsprobleem dat vaak met

kwantiteitsmaatregelen wordt opgelost • Sterkere roep om doorspoeling te verwachten?

(34)

-) ,, ... . .) . ie, !'.! I .~K ~ -L~ ,. SaInrtelt,KUSTZME DI'XISLti '-"''\ ,-'-- ' .. . Jau Jaarhoek 95 :jaaresmkldrldea .' Hemd&Id 7,14,pirpAtn AlmWi.dsp DeL-Ptet;L08H har Atneer Labitb 1 1921 p .m Iwp owl 1951 19A Iwo i''GappWIdtp n"ptaWrJeP r113 ti

(35)

Oeblet OLST

.,.',

\v.-NJ

77o: 710, LS: 247 i9F ho! asw 0o

Ma7awoon, 77C. 770, 17o.ln low 0770 M.7 717o 7 .c har Abler Olsi 7.MnWrd.l :oroi:rnorn flLoWr4o) 73scoiddrJ4 (SlaoWrclo) Debet:EIJSDGS M3,'5 7 , L. . i

i:Te Lk, 7ot: 77..olfw 700. 7mn770: 77070ow. 7770 :P7, 77-17 MI 770:7Nun 7. Hs; J01r Ahoer Eijsdoe 7' Ntmio;om 0.770,0044 7joni'O,rdo Masiruoon .7157&07'7'drl oro 2

(36)

Algemeen

hogere afvoer resulteert m : ,

lagere salinitteitsgehaltenmde nabije kustzone verandering in watertemperatuur

meer kans op stratificatie (gelaagdheid) extra transport door densityshear

extra bodemtransport / oppervlaktetransport .

Stellingen: zoetwater (2)

Gevolgen voorDelta

hogere afvoer geeft voorde Westerschelde:

• verschuiving van zoutgradient naar het westen • meer kans op gelaagdheid (bodemtransport naar

binnen)

Stellingen : zoetwater (3)

Gevolgen voor Hollandse kustwater

hogere afvoer in resulteert

• sterkere gradienten in kustwater (accentuering kustrivier)

• meer gelaagdheid

• sneller transport langs de kust (densityshear)

• sterker kustwaarts transport langs de bodem (sediment, vislarven)

Gevolgen voor Hollandse kustwater

lagere afvoer resulteert in

• omgekeerde als bij hogere afvoer • minder mogelijkheden voor openstelling

Harinvlietsluizen

Gevolgen voorWaddenzee

• Saliniteit Waddenzee wordt vooral bepaald door lokale afwateringen (IJsselmeer, Lauwerszee)

• Grotersalniteitsverschil tussen Noordzee en Waddenzee geeft meer uitwisseling (bovenlaag uit /onderlaag in)

(37)

Getij rivieren

• Bij huidige regelprogramma HaringvIietsluizen komt geen zoutwater naar binnen;

• Met alternatief 'Stormvloedkering' (sluizen alleen dicht bij storm) komt een geleidelijk zout-zoet overgang; Plaats van de overgang verschuift met de grootte van de rivierafvoer,

• Bij heel rage rivierafvoer komt zout ver stroomopwaarts.

Getijrivieren ,--...n :, , ,,„., :.,-..,-, . . '.

• \

L.

-i

l i s L .. 1 . .;. Getijrivieren 1 4,

Invloed van de Rijnafvoer op de zoutgehalten bij de mond van de Hollandse IJssel en op bet splitsingspurtt Oude tvlaasISpia

(p dichtheid - 4/3 chloridegehalte)

(38)

Zecarmen - Oosterschelde Zeearmen - Oosterschelde

Longitudinale verdeling van hel maximale en minimale chloridegehaltt op de 0ostcrschnldein huidige situatie en in alternatieve situatie mei hogere zoelwalcrtocvotr

(39)

Stellingen : zout-zoet (1)

In een extreem droge zomer (vergelijkbaar metdievan1976), waarin gedurende lange tijd (orde maanden) de Rijnafvoer 800 m 3/s of lager blijft, zullen grote verziltingsproblemen het laag-gelegen deel van Nederland optreden. Verziltingvanmet name polders is voor sommige landgebruiksfuncties een probleem, met name de landbouw in al haar varianten.

Stellingen : zout-zoet

(2)

In een extreem droge zomer zal 80% van de Rijnafvoer nodig zijn om de zoutindringing op de Nieuwe Waterweg, de Nieuwe MaasenOude Maas te bestrijden.

Dit betekent datdeHaringvlietsluizen gestoten moeten worden!

Ad (2)

Uitgaande van het scenario zomer 1976 zullen de volgende verziltingsproblemen optreden:

- op de Nieuwe en Oude Maas

- zoutindringing Nieuwe Maas en Oude Maaswaterweg wordt te groot

- verzilting van de Hollandse IJssel en zoetwater inlaat Gouda - verzilting inlaat Bernisse op het Spui

Om de zoutindringing te bestrijden moet eenzogroot mogelijk deel van de rivierafvoer via de Nieuwe waterweg naar zee geleid worden. Dit betekent dat de

Haringvlietsluïzen gesloten moeten worden .

De resterende 20 % is helemaal nodig voor het peilbeheer op het IJssel- en Markermeer en in de vele polderwateren en de

reduktie van zoutindringing op het Amsterdam-Rijmkanaal vanuit het Noordzeekanaal.

Deze hoeveelheid zoet water is onvoldoende voor de bestrijding van de verzilting van de polders.

Ad (3)

Bij beperkingvan het doorspoeldebiet op het Noordzeekanaal

dreigt brakwater hetAmsterdam-Rijnkanaalopte stromen .

In een extreem droge zomer is er geen zoet water beschikbaar om de (herstelde of in de toekomst te herstellen) zout-zoet overgangen in Haringvliet, Oosterschelde en Breezand Diep te handhaven .

.

(40)

Vraag : zout-zoet (5)

Hoe erg is het voor de flora en fauna als gedurende enkele maanden (meestal inde zomer en nazomer) in de (herstelde of te herstellen) zout-zoet-overgangsgebieden deze geleidelijke longitudinale overgang verdwijnt?

,,Ad (4)

Als de Haringvlietsluizen gedurende een lange tijd gesloten blijven zaldelongitudinale zout-zoet overgang inde

bovenlaag in het binnen gebied verdwijnen en zal de gelaagdheid in het stagnante binnengebied kunnen leiden tot zuurstofproblemen in de diepe geulen .In deOosterschelde zal de` hoeveelheid in te laten zoet water tot het minimum beperkt moeten worden. De zout-brak overgang in dei Oosterschelde zaldannagenoeg geheel verdwijnen Ook in een mogelijk toekomstig Breezand-Brak gebied zal de hoeveelheid in te laten zoet water minimaalworden,zodat ook daar de geleidelijke zout-zoet overgang nagenoeg geheel zal verdwijnen .

Stellingen:zout-zoet (5)

Als de afvoervan deWesterschelde erg klein wordt zal het natuurgebiedSaeftinge gevuld worden met zeerbrak water.

(41)

2 . Slib, zwevend stof en morfologie

Fysische effecten:

• Breedte kustrivier is een functie van de rivierafvoer;

• Grotere aanvoer zoetwaterslib, en mogelijk andere verdeling over het jaar - concentratie en vracht nemen toe met rivierafvoer;

• Door andere stormcondities waarschijnlijk meer zeeslib op de Noordzee; • Veranderingen in reststroompatronen rondom herstel zout-zoetovergangen;

• Andere bufferwerking van zowel rivier- als zeeslib in Haringvlietmond door verandering in golfklimaat en ECO-regime;

• Veranderingen in gravitatie-circulatie door veranderingen in rivierafvoer en herstel zout-zoetovergangen;

Delta-gebied:

• Slibhuishouding in Wester- en Oosterschelde wordt momenteel minimaal door rivierafvoer bepaald, behalve troebelingsmaximum in Antwerpen - waarschijnlijk zeer geringe veranderingen door veranderingen in rivierafvoer.

• Wel mogelijk : meer slibimport door meer slib op Noordzee door veranderingen in golfklimaat. • Grote effecten te verwachten in Haringvlietmond:

verandering in verhouding rivieren zeeslib,

- veranderingen in absolute en reststroomsnelheden en gofklimaat waardoor ander erosie-en depositiepatroon zal ontstaan,

- verandering in bufferwerking Haringvlietmond door verandering in golfklimaat, verandering in geometrie voordelta en veranderingen in zoetwaterhuishouding (afvoer en spuiregime).

We weten momenteel erg weinig van functioneren Haringvlietmond en rol voor slibhuishouding langs Nederlandse kust, maar deze is waarschijnlijk erg belangrijk . Zie bijvoorbeeld de resultaten van de Maasvlakte 2 studie;

Noordelijk Deltabekken

We beperken ons tot westelijk deel Haringvliet en havengebied Rotterdam.

• Door openen Haringvlietsluizen zal door komvullingseffecten zeeslib het Haringvliet binnenkomen - door grotere getijwerking zullen oude sliblagen, met name in de oude geulen, eroderen.

• Door grotere pieken in de rivierafvoer zullen, zowel bij huidig beheer, als na herstel zout-zoetgradiënt de riviersnelheden op Hollands Diep en Haringvliet toenemen, waardoor oude sliblagen geërodeerd kunnen worden.

• Door openen Haringvlietsluizen verandert afvoerregime en gravitatie-circulatie in Maasmondgebied (Caland-Beerkanaal en Nieuwe Waterweg) . Dit heeft grote effecten op slibimport .

(42)

Gesloten Hollandse kust

De slibhuishouding in de Hollandse kustzone wordt gedomineerd door de kustrivier . Er zullen twee effecten van belang zijn:

• In de winter een bredere kustrivier door grotere Rijnafvoer . Bij gelijkblijvend slibaanbod gaat de slibconcentratie dan gemiddeld omlaag.

• In de zomer een smallere kustrivier door kleinere Rijnafvoer. Bij gelijkblijvend slibaanbod gaat de slibconcentratie dan gemiddeld omhoog.

• In de winter neemt slibaanbod waarschijnlijk toe, zowel het rivierslib (met rivierafvoer) als het marienslib (met golfklimaat).

• In de zomer neemt het rivierslibaanbod waarschijnlijk af, en blijft het zeeslibaanbod gelijk. Zonder verdere studies is niet aan te geven welke effecten belangrijker zijn.

Waddenzee en Dollardgebied

• De Waddenzee wordt gevoed met een fractie van de kustrivier en het daarin gesuspendeerde sediment . Ten gevolge van veranderingen in de kustrivier kan de slibimport in de Waddenzee zowel toe- als afnemen, dan wel dat verschuivingen in het seizoen optreden - er zijn momenteel geen gegevens beschikbaar om een uitspraak hierover te onderbouwen.

• Het (gedeeltelijk) openen van Afsluitdijk en Lauwersmeer zal effecten hebben op de bruto en resttransporten in de Waddenzee - slib zal waarschijnlijk makkelijker verder naar de kust kunnen getransporteerd.

• Door komvullingseffecten en gravitatie-circulatie zal slib het IJsselmeer, c .q . het Lauwersmeer binnenkomen, mogelijk ten koste van de slibbalans op de Waddenzee.

• Veranderingen in golfklimaat kunnen van invloed zijn op accumulatiegebieden in Waddenzee (plaat-geuluitwisseling, enz .)

• Zoet-watertoevoer naar de Dollard zal waarschijnlijk kleine hoeveelheden betreffen en daardoor slechts lokaal enig effect hebben (stromingspatroon, enige circulatie-effecten).

Kenmerken morfologie Nederlandse kust

De Nederlandse kust kenmerkt zich door een zeer grote hoeveelheid beschikbaar zand en een relatief geringe aanvoer van zand door de rivieren . De morfologie van het kustgebied word vooral bepaald door herverdeling van het beschikbare zand door getijstromingen, windgedreven

stromingen en golfgedreven stromingen.

Vaak wordt de Nederlandse kust onderverdeeld in het zuidelijke Deltagebied, de gesloten Hollandse kust en het Waddengebied . Kijkend in kustdwarse richting kunnen we daarnaast onderscheid maken tussen de sterk dynamische, golf-gedomineerde kustnabije zone (ruwweg tot aan 8m diepte) en de meer getijgedomineerde, minder dynamische diepere zone.

Invloed van rivier-sediment afvoer op de Nederlandse kust.

In het algemeen is deze invloed gering. De hoeveelheid aangevoerd zand is gering ten opzichte van de buitengaats optredende zandtransporten .

(43)

Invloed zoet-zoutgradienten op de morfologie van de Nederlandse kust

In het gebied ten noorden van de monding van de Waterweg treden zout-zoetgradienten op die in het wat diepere deel een kleine maar persistente landwaartse snelheid bij de bodem kunnen

opwekken, in de orde van enige cm's per seconde .Deze component draagt bij aan de voeding van de kust vanuit dieper water, maar is slechts een van de vele factoren die hierin een rol spelen . Het belang van dit effect is moeilijk meetbaar en lijkt niet zeer groot; wijzigingen hierin door een wijziging van de zoet-zout gradienten zullen moeilijk te kwantificeren zijn.

Invloed veranderde rivierafvoer op morfologie Delta gebied.

De morfologie van het Haringvlietmondgebied wordt sterk beinvloed door de afvoer door de Haringvlietsluizen . In jaren waarin een extreme afvoer optreedt, zoals in 1994-1995, treden wezenlijk andere processen op dan in meer gemiddelde jaren . Als voorbeeld is opgenomen een berekend transporten erosie en sedimentatiepatroon uit een jaar met een extreme afvoer en een uit een jaar met een lage afvoer.

Invloed veranderde rivierafvoer op de morfologie Hollandse kust.

Door de versterkte zoet-zoutgradient is mogelijk een klein, positief effect op de kustwaartse stroming nabij de bodem te verwachten . Verder zal het stroombeeld rond de monding van de Waterwerg wat veranderen, waardoor locaal enige veranderingen kunnen optreden.

Invloed veranderde rivierafvoer op de morfologie Waddengebied.

Door de veranderde rivierafvoer zal ook de afvoer door de IJsselmeersluizen veranderen . Dit zal enig effect hebben op de locale morfologie . Het zandtransport door het Marsdiep zal mogelijk iets meer zeewaarts of iets minder vloeddominant worden door de verhoogde uitstroming ; door de zout-zoet dichtheidsstroming zou dit weer iets worden tegengewerkt . Per saldo lijkt het effect gering ten opzichte van de sterke getijstromingen .

(44)

Arlo ..,; 4,a Li 25 5 n ,-12_. a •' &"+01z.5 VOX , 00500 5 4 a‘"CD5 •m . , 1 12UGCO0