Rivierbeheer op de Nederlandse Rijntakken

rivierbeheer

op de

nederlandse

rijntakken

rij swaterstaat

·

directie bovenrivieren

1982

Rivierbeheer op de Nederlandse Rijntakken Rijkswaterstaat Directie Bovenrivieren Arnhem maart 1982 ir. D. de Bruin

INHOUDSOPGAVE 1 • Inleiding 2. 3. 4. 5.

De rivier als natuurverschijnsel

Bedijkingen, ontstaan der uiterwaarden

Het buitendijkse gebied als waterloopkundige eenheid De rivier in zomer- en winterbed

blz.

3 9 13 19

6. Waterafvoeren en waterstanden, veiligheid tegen overstromingen 24

7. Waterhuishouding en waterkwaliteit 32

8. De Rijntakken als scheepvaartweg 9. Ontgrondingen in het winterbed

10. Baggeren in het zomerbed van de rivier 11. Het compensatiebeginsel

12. Relaties met andere disciplines 13. Bestuurlijke aspecten 35 46 57 60 67 106

1 • INLEIDING

Het dagelijks waterstaatkundige beheer van het buitendijkse riviergebied, ingesloten door de bandijken aan weerszijden van de grote rivieren, berust bij de Rijkswaterstaat.

Dit beheer is er vóór alles op gericht om een vrije afvoer van (hoog) wa-ter, ijs en sediment te garanderen omwille van de veiligheid van het bin-nendijkse land. Dit wordt bereikt door het in stand houden van één door-gaande geul.

Daarnaast, maar direct als afgeleide van de belangrijkste beheerstaak, is het beleid gericht op de scheepvaart (het geschikt maken en houden van de rivier voor het gebruik als vaarweg en het toezicht op een veilige ver-keersafwikkeling) en de waterhuishouding (zowel kwalitatief als kwantita-tief) •

Het dijkbeheer van de hoogwaterkeringen is in principe een taak van de wa-terschappen (vaak polderdistricten).

In de volgende hoofdstukken wordt nader ingegaan op enkele belangrijke as-pecten, die bij het rivierbeheer een rol spelen. De afgelopen jaren is vele keren door de directie Bovenrivieren getracht om allerlei vragen van derden m.b.t. uitgangspunten en achtergronden van rivierbeheer te beantwoorden. Kennelijk bestaat er in het rivierengebied behoefte aan meer

achtergrond-informatie. Daarom is met deze nota getracht om zonder formules etc. in te gaan op vooral de meest voorkomende vragen, opdat geen specilialistische

kennis nodig is om e.e.a. te kunnen begrijpen.

Afhankelijk van de interesse van de lezer zal echter een te beperkte infor-matie over bepaalde aspecten onvermijdelijk blijven. Tot een eventueel ge-wenst nader overleg is de rivierbeheerder altijd bereid.

Het rivierbeheer wordt uiteraard voor een belangrijk deel bepaald door technische overwegingen op gebied van hydraulica, constructieve waterbOU'I'T-kunde, scheepvaart etc. Er zijn nog vele onderwerpen waar in dit stuk te weinig op wordt ingegaan als beleidsbepalende uitgangspunten, terwijl hier en daar mogelijk ook behoefte bestaat aan een meer kwantitatieve onder-bouwing.

Het betreft hier onderwerpen als:

- Rijnkanalisatie, sluis en stuwbedrijf - afvoerregiem en hoogwatervoorspellingen

- dijkverzwaringen, ijsbestrijding en ijsafvoerverbetering

- koelwaterproblematiek, beleid in het kader van de Wet Verontreiniging Oppervlaktewateren

- splitsingspunten, afvoerverdelingen, wateronttrekkingen

~ zandtransport, rivierbodemontwikkelingen, geomorfologie - modelonderzoek, metingen op en langs de rivieren, research - waterhuishouding van Nederland

~ scheepvaartaspecten (o.a. duwvaart, vervoer gevaarlijke stoffen) -betonning, bebakening, verlichting, patrouillering, verkeersregeling - hoogwater- en topvervlakkingsberekingen

- grondwaterbewegingen

-beheer-, onderhoud en nieuwbouw van rijksrivierwerken - oeververdedigingsconstructies

- beheer van winterbed en milieubeheer

- baggeren op en langs de rivieren, ontzandingen, ontkleiingen - recreatie op en langs de rivieren

- organisatie van de rivierendienst - internationaal Rijnoverleg

- etc. etc.

Van enkele der bovengenoemde onderwerpen is voorlichtingsmateriaal in gedrukte vorm direkt beschikbaar, in andere gevallen is de rivierendienst altijd tot nadere informatie bereid.

- 3

-2. DE RIVIER ALS NATUURVERSCHIJNSEL

De Rijntakken in Nederland ontvangen water van de Duitse Rijn en van een aantal relatief kleine zijrivieren, beken en waterlopen. Het afvoerregiem is verantwoordelijk voor het gedrag van.de rivieren wat betreft de water-standen.

Sinds 1970 zijn deze door menselijk ingrijpen tijdens lage afvoeren voor het laatst sterk belnvloed (Rijnkanalisatie). Alle Rijntakken in Nederland stromen door een landschap waarvan de bovenste lagen zijn afgezet in het meest recente geologische tijdvak (holoceen, alluvium). Rivierkundig is er dan ook sprake van zogeheten alluviale rivieren, wat wil zeggen dat er overal een beweeglijke zandbodem aanwezig is. Er komen dus geen

rotsdrem-pels voor of andere resistente bodem- en oeverafzettingen, zoals bijvoor-beeld op vele plaatsen het geval is in en langs de Rijn in Duitsland. Wel zijn er een paar plaatsen waar keileemlagen en oude veenlagen op de bodem van de Rijntakken worden aangetroffen. Door de beweeglijke zandbodem kunnen in de hoofdgeul geen begroeiingen ontstaan.

De rivier voert naast water ook grote hoeveelheden sediment af. Op de bodem vormt zich een beweeglijk grensvlak van ribbels etc. De hoogteverschillen op enkele tientallen m2 bodemoppervlak kunnen daarbij zelfs tot enkele meters oplopen, vooral in de nabijheid van in de rivier uitstekende einden der kribben.

Bij variaties van waterafvoer treden er direct veranderingen op in het be-weeglijke scheidingavlak tussen water en bodem. Een eindsituatie wordt nooit bereikt, omdat inmiddels de waterafvoer (en dus de diepte) weer zal zijn veranderd, als het veel trager reagerende zandafvoermechanisme zich enigszins zou hebben ingesteld. De bodem blijft daarom constant in bewe-ging, men noemt dit het "ademen" van de rivierbodem.

Het beschreven mechanisme is via sterk geschematiseerde berekeningen enigs-zins te voorspellen in de vorm van een gemiddelde eindsituatie, maar de mo-gelijke variatie is zo enorm, dat zeer grote omzichtigheid moet worden

be-tracht ten aanzien van veranderingen in het rivierbed, die de zandhuishou-ding kunnen belnvloeden.

De in hoofdstuk 1 beschreven belangrijkste beheerstaak (de zorg voor de vrije afvoer van water, ijs en sediment) vereist vooral ten aanzien van veranderingen in de zandhuishouding van een alluviale rivier een zeer zorg-vuldig, preventief en soms zelfs een terughoudend beleid. In bepaalde

ge-vallen levert dit restricties op voor de secundaire beheerstaak (de zorg voor de scheepvaart, de waterkwaliteit, de waterverdeling en ~toevoer), die overigens voor een deel voortvloeit uit internationale verplichtingen. Het langdurig onttrekken van water aan de rivier bijvoorbeeld veroorzaakt

zandbanken in het zomerbed, dus een afname van het afvoerend' vermogen tij~

dens hoogwater enerzijds en een afname van de vaardiepte anderzijds. Naar gelang de tijdsduur van de onttrekkingen kunnen dergelijke bijverschijnse-len zeer langdurig en dus onaanvaardbaar zijn. Een tijdelijke kunstmatige stremming van een alluviale rivier kan tot ongewenste bijverschijnselen leiden, die onaangenaam zijn maar van minder blijvende aard.

Ter illustratie:

De IJssel behoort volgens een alom geaccepteerde Europese vaarwegclassifi-catie tot de zgn. categorie IV(zie ook hfdst. 8). Dit betekent in de prak-tijk dat op de rivier vrachtschepen varen tot een lengte, die groter is dan de breedte van de IJssel. Wanneer zo'n schip geladen is en door omstandig-heden naast de diepe, vaak smalle vaargeul geraakt, zal hij gemakkelijk ergens op de bodem kunnen vastlopen. De stroming krijgt direct vat op het schip, waardoor het dwars uit kan zwaaien, met als gevolg een uiteindelijk muurvast zitten dwars in de rivier. Dit veroorzaakt onmiddellijk een

ver-sterkte stroming onder de kiel door de diepere delen van het ribbelpatroon, wat met sterke uitschuringensverschijnselen gepaard gaat. Het meegevoerde geërodeerde materiaal slaat op korte afstand benedenstrooms weer neer en vormt daar een zandbank, midden in de geul. Het weer loskrijgen van zo'n geladen groot schip kan vele uren tot zelfs vele dagen duren, waarbij de doorgaande vaart uiteraard geheel gestremd is. Er vormt zich een rij van wachtende schepen, die snel aangroeit tot vele kilometers. Ook de zandbank zal behoorlijk kunnen aangroeien waardoor na het weer vrijkomen van het vastgelopen schip, de geladen scheepvaart nóg niet kan passeren, tenzij de zandbank ook inmiddels is opgeruimd. Ook dit kan (vele) dagen duren. Een alternatief is dan dat de geladen schepen ter plaatse op de rivier gedeel-telijk gelost worden, wat in het moeilijk bereikbare rivierengebied bepaald geen eenvoudige zaak is. Een ander alternatief zou "omvaren" kunnen zijn, maar dat kan alleen gelden voor kleinere schepen. Grote schepen kunnen niet draaien terwijl de ingenomen diepgang te groot kan zijn voor het dan te be-varen riviervak, waardoor er alsnog gelost zou moeten worden! Tot zover dit voorbeeld.

vooral in de loop der laatste twee eeuwen is er een soort evenwicht ont-staan tussen de gemiddelde rivierafvoer en de gemiddelde bodemligging per tak. Vooral bij hogere afvoeren kunnen eventuele veranderingen optreden, omdat dan de erosiekrachten snel gaan oplopen. (Hoe hoger de waterafvoer, des te groter de stroomsnelheden, hoe extra groter de zandafvoer wordt. De krachten, die op bodem en oevers worden uitgeoefend nemen daarmee fors toe.) Ook de ligging van de dijken speelt hierbij een rol, zie hiervoor het volgende hoofdstuk. Indien het laag\"laterbed niet voldoende is vastgelegd, kan dit leiden tot geulverlegging, oeverafslag, oeverwaldoorbraken etc. Dit kan tot gevolg hebben het onbereikbaar \"lOrden van kaden en sluizen, bescha-diging van oeververdebescha-digingen, een verandering van grondwaterspiegels etc., terwijl de rivier als scheepvaart\'leg snel onbruikbaar wordt. Wanneer men zich realiseert, dat een klein vrachtschip (400 ton) , qua laadvermogen al het equivalent is van enige tientallen vrachtwagens, kan men zich indenken wat een slecht of niet bevaarbare rivier kan betekenen voor het vrachtver-keer op alternatieve landverbindingen. In feite is er dan weer sprake van een verwilderde rivier met vaak brede beddingen en dus grote ondiepten in de hoofdgeulen, waardoor de afvoercapaciteit van water, ijs en sediment aanzienlijk worden gereduceerd, m.a.w. de waterstanden gaan bij een zelfde afvoer omhoog. Van een dergelijke situatie was op de Rijntakken in feite sprake tot halverwege de vorige eeuw, toen de normalisatiewerkzaamheden zijn begonnen. Het handhaven van de huidige ontwerp-frequentie der topaf-voeren voor de dijken, wat in de dichtbevolkte Rijntakkendelta met enorm veel belangen tegenwoordig een politiek vereiste is, zou bij het opnieuw verwilderen van een riviertak betekenen dat de dijken fors verhoogd moeten worden.

In de tweede helft van de 19e eeuw is men begonnen de Rijntakken aan banden te leggen d.m.v~ een normalisatie. Normalisatie van een rivier wil zeggen dat elke tak zijn eigen bedding krijgt, welke gescheiden is van an~

dere rivieren, waarbij de werkzaamheden erop zijn gericht om de laagvlater-bedding in ~~n geul van min of meer constante breedte te fixeren. Daarbij dient te worden voorkomen dat bij hoogwater weer meerdere doorgaande geulen

kunnen ontstaan. Een dergelijk riviersysteem biedt de grootste zekerheid op een beheersing van het natuurverschijnsel "rivier" tijdens extreme

De gedachte van normalisatie is in de eer·ste helft van de vorige eeU\'7 ont~

staan, toen twee staatscommissies zich bogen over het probleem iets te doen aan de vele overstromingen, vooral als gevolg van opstoppingen door ijs in de rivier. Dijkdoorbraken ontstonden namelijk veelvuldig door hoge water-standen, die vaak het gevolg waren van ijsdammen. IJsdammen ontstonden daar waar ijs bleef haken bij onregelmatigheden in het rivierbed (zandbanken, vernauwingen, meerdere lopen, scherpe bochten, uitstekende oevers) • De ge-dachte rees dat overstromingen in aantal en ernst sterk beperkt zouden kun-nen worden, wanneer het ontstaan van ijsdammen kon worden voorkomen. (De juistheid van deze gedachte is inmiddels in de praktijk vele keren geble-ken). De twee staatscommissies kwamen echter niet toe aan het consequent doorvoeren van de grondgedachte 1 bedding, loop, overal even breed en even diep, met niet te scherpe bochten. De consequente aanpak kwam eerst na 1850. Zowel op de Maas vanaf Venlo, als op de Rijn vanaf de grens met

Duitsland werd begonnen met het aanleggen van kribben en strekdammen. Ook bestuurlijk werd het grote belang onderkend, want in 1853 zette Thorbecke de rivierverbeteringswerken bovenaan op de landelijke lijst van urgente werken. De doelstelling van één loop, overal even breed, \'lerd uiteindelijk tussen 1860 en 1920 op alle rijntakken gefaseerd tot stand gebracht. Na het voltooien van de eerste fase, ca. 1890, hoopte men dat de rivieren door natuurlijke uitschuring zelf wel zouden zorgen voor een verdere dieptever-betering van het laagwaterbed. Immers versmallen door kribben leidt tot een kunstmatige vergroting van de waterdiepte, tot grotere snelheden per m1 breedte en dus tot grotere bodemerosie en dus uitschuringen. Van nature ging het "opgedrongen" proces van uitschuring veel te langzaam, bovendien bleken er weerstand biedende lagen voor te komen. De min of meer gelijke diepte is daarom langs kunstmatige weg verkregen door baggering en verwij-dering van de specie uit het laagwaterbed. Alles bij elkaar een gigantisch werk dat in ongeveer 25 jaar werd geklaard. Omdat gelijktijdig ook de scheepvaart een grotere ontwikkeling doormaakte zijn de ijsbestrijdings-werken nadien gevolgd door een verdere uitbouw der normalisatiewerkzaamhe-den om de scheepvaart te gerieven. Daarmede is men ook O()(J vele jaren bezig geweest. Omstreeks 191 0~1920 hadden de Rijntakken in het laagvlater bed een vorm gekregen, die tot op heden is en wordt gehandhaafd. Het huidige rivie-renbeleid heeft als uitgangspunt om de situatie in het zomerbed, die om-streeks de jaren '20 werd bereikt vast te houden. Het beleid is daarom te

karakteriseren als het handhaven van de situatie vanuit een preventieve be~

nadering: Ervoor zor dat de bestaande toestand in ieder niet slechter wordt en trachten de bereikte status te handhaven.

Echter, in het eind der jaren '50, beginjaren '60 manifesteerde zich zowel langs de Maas in Limburg als langs de IJssel in Gelderland en Overijssel sterke aantasting van de oevers. Z'n kwaal komt sluipend aan. Na een lang-zaam begin schrijdt het euvel van de afslag in een toenemend tempo voort. Een eenduidige oorzaak was niet aan te geven. Afkabbeling door windgolven en door haal- en spoelgolven van schepen waren een belangrijke factor, doch hoogwater op de rivier tastte de oevers eveneens sterk aan.

voor de rivierbeheerders was deze oeverafslag alarmerend, immers door af-slag van de oevers wordt het laagwaterbed (het zomerbed) breder en vindt snelle verhoging van de bodem plaats, doordat de sedimenten zich daar neer-zetten. Dat komt omdat het transporterend vermogen van de rivier per een-heid van breedte snel afneemt. Door plaatselijk zeer sterke achteruitgang van de oevers dreigde de rivier als afvoerweg van water, sediment en ijs niet meer in goede staat te blijven. De sinds het midden van de vorige eeuw gemaakte rivierwerken raakten namelijk los van de oevers en dreigden door de rivier te Worden verzwolgen met alle gevolgen van dien. Dit is de reden dat in de jaren '60 en '70 veel oeverherstelwerkzaamheden langs het zomer-bed van de Maas en de IJssel zijn uitgevoerd om de normalisatiewerkzaam-heden en de daarmee verkregen veiligheid tegen overstromingen enerzijds en de verkregen goed bevaarbare rivieren anderzijds te behouden.

Bij lage afvoeren zijn de optredende erosiekrachten duidelijk minder, waar-door alleen locale ondiepten enigszins verder zullen uitschuren, omdat juist daar de afvoer zich concentreert. Dit soort veranderingen zijn voor de totale bodemligging van de rivier (en dus de hoogv1aterbestrijding) niet

zo belangrijk, omdat het gemiddelde verhang en de gemiddelde bodemhoogte tussen boven~ en benedenloop van de rivier daarmee niet verandert. Daarom heeft de kunstmatige beïnvloeding van de laagwaterperioden (Rijnkanalisa~

tie) geen nadelige gevolgen gehad voor bijv. de totale IJssel in de vorm van een verdere bodemdaling. Bij de hogere afvoeren wordt er immers niet meer gestuwd, waardoor de natuurlijke situatie weer is hersteld, zoals die gedurende de laatste 50 à 100 jaar is ontstaan.

Naast de afvoer van water en sediment kan er onder wat meer extreme (maar op zich geen bijzondere) omstandigheden in onze streken ook tegenwoordig

nog steeds een afvoer van grote hoeveelheden ijs plaatsvinden. Juist bij rivieren die geen duidelijke hoofdgeul hebben en een onregelmatig laagwa~

terbed, bestaat dan eerder kans op de vorming van ijsdammen, die tijdens perioden van hogere afvoer kunnen leiden tot een ernstige aanval op de hoogwaterkeringen (bandijken). Langs de Rijntakken zijn vele gevallen be~

kend van dijkdoorbraken door ijsdamvorming, vooral in de periode vóór 1860 toen de normalisatiewerkzaamheden nog niet waren begonnen.

Behalve de Rijnkanalisatie hebben ook de aanleg van de Afsluitdijk en van de Deltadammen een invloed op de riviertakken gehad, omdat daarmee de

ge-tijdewerking op de benedenlopen is verdwenen of veranderd.

Ondanks alle genoemde ingrepen is een groot deel van het natuurlijke gedrag als alluviale rivier gehandhaafd. Het alluviale karakter kan zich nog blij-ven uiten in bodemveranderingen in bochten en overgangen en in de aantas-ting van onbeschermde oevers; daarbij zijn geomorfologische verschillen te onderscheiden in de riviergedeelten onderling (boven-, midden- en beneden-loop, binnen- en buitenbochten).

Bijv. Het bovenstroomse deel van de IJssel heeft een normaalbreedte van 76 men is sterk bochtig, met korte overgangen en kleine bochtstralen, ter-wijl het riviergedeelte benedenstrooms van Deventer een oplopende normaal-breedte heeft van 85 tot zelfs 175 m bij Kampen, met lange overgangen en ruimere bochten. Dit wijst niet alleen op de geometrische- maar ook op de riviermorfologische verschillen tussen de riviergedeelten onderling. De ge-schiktheid van de rivier als vaarweg wordt hier grotendeels door bepaald. Ontgrondingen van enige grootte in het winterbed zullen de afvoerverdeling over het winterbed in het algemeen sterk beïnvloeden, waardoor het systeem van de water- en sedimenthuishouding van de rivier ontregeld kan worden. Wanneer zulks het geval is, zal dit meestal tot gevolg hebben dat bankvor-ming gaat optreden. Deze bankvorbankvor-ming kan de afvoer van water en ijs ener-zijds en de scheepvaart anderener-zijds gevaarlijk benadelen. In verband daarmee dient de situering van een ontgronding en het openhouden, c.q. opnieuw openen van een toegang naar het zomerbed (dit laatste los gezien van de nautische eisen), op een rivierkundig verantwoorde wijze te geschieden (zie verder hoofdstuk 9) •

3. BEDIJKINGEN, ONTSTAAN OER UITERWAARDEN

Oe geschiedenis van de bedijkingen in het rivierengebied gaat terug tot ver in de middeleeuwen. De oudste woonplaatsen \'raren gevestigd op woerden, de rivier had bij hoogwater vrij spel in de vallei waar hij door heen stroom~

de. Dit heeft op vele plaatsen geleid tot sedimentafzettingen (rivierdui-nen, oeverwallen) • Deze verhogingen in het landschap werken enigszins stroomgeleidend en (locaal) waterkerend, maar konden bij een sterk hoog-water gemakkelijk doorbreken.

Overigens, de hele Hetuwe is gevormd uit rivierafzettingen. Dit slib, als erosieprodukt van het Rijnstroomgebied, wordt nog steeds aangevoerd, omdat met het ontstaan der bedijkingen de geologische processen natuurlijk niet

zijn gestopt. Het sediment slaat bij hoogwater nog steeds in grote hoeveel-heden gedeeltelijk neer in de uiterwaarden, bij lagere afvoeren o.a. in de Rotterdamse havens en in zee. Met een verdere intensivering van het landge-bruik werd de behoefte aan een bescherming tegen overstroming groter. Lang-zamerhand werden steeds meer gebieden beschermd door (vaak kleine) dijken, die uiteindelijk een zeer warrige, maar toch aaneengesloten schakel vormden langs de rivier. Voor een groot deel zijn al deze dijken door particulieren aangelegd. De dijkhoogte werd aangepast aan de toen hoogst bekende stan-den. Het bedijken van kleine stukken grond, die men bewoonde en bebouwde verliep niet zonder mislukkingen. Rond 1170 wordt vermeld, dat bewoners van het gebied rond Kampen en Zwolle moesten vluchten voor: de steeds hogere waterstanden en zich in Zeeland (Noord-Beveland) vestigden. De oorzaak van deze hoge standen vloeide voort uit de in omvang toegenomen Zuiderzee door de vergrote zeegaten tussen de Waddeneilanden en uit het feit dat de Rijn

toen meer water afvoerde langs de IJssel. Ook in het Betuwe-gebied zijn vele voorbeelden bekend van rampzalige overstromingen. Gevelstenen in Culemborg herinneren nu nog aan een doorbraak bij Huissen (Arnhem). Het ge-bied rondom Herwen en Aerdt heeft eens 5 jaar lang blank gestaan.

Van de mislukte pogingen om het water te keren getuigen de vele kolken langs de huidige rivierdijken (elders wel wielen of waaien genoemd) die de plaats van een doorbraak markeren. De niet overal even geschikte ondergrond van de dijk is verantwoordelijk voor kwel, vooral bij langdurig hoge water-standen. Er is dan weinig druk meer nodig om een doorweekt dijklichaam weg te vagen, zeker als ook golfoploop en een sterke regenval voorkomt. Het naar binnen schietende water spoelt een diep gat uit, waar men later

ge-- 10 ~

makshalve de nieU\'le dijk maar omheen legt (inlaagdiJK genoemd). Een van de markante verschillen tussen een rivierdijk en een zeedijk is de tijdsduur waarover een hoogwater gekeerd moet worden (dagen t.o.v. uren).

Het buitendijkse land v1erd nog vaak overstroomd, waardoor na ieder rivier-hoogwater weer grote hoeveelheden sediment werden afgezet. Dit veroorzaakt de bekende natuurlijke vertikale sedimentatie van alluviale rivieren, die

in de loop der tijd veelal een vermindering van doorstroomcapaciteit van de uiterwaarden betekende zodat er, vooral in combinatie met ijsdammen, dijk-doorbraken bleven optreden. Omstreeks het begin van de 14e eeuw waren de dijken langs de rivieren gesloten waarmee het buitendijkse gebied geome-trisch in grote lijnen was bepaald.

(FASE

vl.eçhtende

nv1er

'

\

2" FASE

~

gesloten /

aijken

el

'\ \ I I I

EFÁ,

\ l 11'

EB,

/

\ \ \ \ \ I

\D

I I I I I

~

\ \ \ I I I I I .

~EB

I I I

DIJKAANLEG LANGS DE RIVIEREN

Er ontstonden Polderdistricten*, die belast werden met de zorg voor binnen-dijkse gebieden tegen dergelijke doorbraken. Door de dijkaanleg was vaak een dwarsprofiel in de uiterwaarden ontstaan zoals in de figuur op blz. 12

is aangegeven. Dit is er de oorzaak van dat de doorstroomcapaciteit van de uiterwaard vlak bij de dijk erg groot is, waardoor bij dijkverzwaringswer-ken snel compensatie nodig is. Omdat het laagwaterbed van de rivier nog steeds een verwilderd stelsel van geulen (met daartussen eilanden) was,

stroomden de buitendijkse gebieden nog zeer freguent mee en was daarmee de sedimentatie (dus ook de afname van de doorstroomcapaciteit bij hoogwater) een blijvende zorg. Door ervaring wijs ge110rden ging wen er: daarom toe over om niet ieder hoogwater vrij spel te geven tussen de gesloten bandijken. Grote stukken van de buitendijkse gebieden werden met lage kaden omdijkt, waardoor alleen tijdens hogere hoogwaters deze aldus gevormde uiterwaarden overstroomden. Deze "buitenpolders11 _{hebben een eigen ontwateringssysteem}

nodig om snel te kunnen droogvallen na afloop van een topafvoer. Het goed onderhouden van de benodigde in~ en uitlaatwerken is nog steeds een grote zorg.

Pas na het gereedkomen van de normalisatie~werkzaamheden (eind 19e - begin 20e eeuw) was de afvoercapaciteit vru1 het laagwaterbed (= zomerbed) der Rijntakken dusdanig groot geworden, dat het winterbed nog slechts tijdens hogere afvoeren instroomde en bij nog hogere afvoeren daadwerkelijk ging rneestromen. Deze normalisatiewerkzaamheden zijn globaal in 3 fasen uitge-voerd, waarbij geleidelijk aan de doorstrorningscapaciteit van de rivier werd opgevoerd, waarmee automatisch de overstromingsfrequentie van de be-staande dijken gunstiger werd. Sinds het gereedkomen van de normalisatie is de rootste oorzaak van de d kdoorbraken enomen: omdat het hoofdgeu-lenstelstel niet meer verwilderd was met vele ondiepten en obstakels, kon-den zich immers nu minder gemakkelij I< ij sdarnmen vormen.

De sedimentatie van het winterbed is sinds die tijd aanzienlijk terugge-lopen en werd locaal vaak volledig gecompenseerd door de beginnende ont-kleïingen ten behoeve van de steenfabricage. Het Neder land se systeem van zomer- en winterbed wordt (gezien de gunstige ervaringen hier) momenteel ook in Duitsland meer en meer aangebracht. (Overigens is het juister om te spreken van hoogwater- en laagwaterbed) omdat de hoge afvoeren waarbij de uiterwaarden gaan meestromen ook in de zomer kunnen optreden (bijv. 1978 en 1980) •

Met het tot stand komen van de huidige rivierenwet (1908) werd voor het rivierbeheer de grondslag gelegd voor de vorm zoals we die nu kennen. Deze wet was een vervolg op de rivierenwet van 1806, die was opgesteld nadat de rivieren in 1798 onder centraal gezag vlaren gekomen.

Tezamen met het georganiseerde dijk- en uiterwaard beheer vormt dit de hui-dige basis voor de veiligheid van de binnendijkse gebieden tegen overstro-mingen.

~ 12

-bandijk

H.W. Hoogwater

M.R. Middelbare rivierstand

L.W. Laagwater

DWARSPROFIEL UITERWAARD

binnendijks

<~

eventueel

benodigd

voor tegendruk

inspectie pad

1---~

Sm--1

--1-

~

SOcm

""iiP1

ontwerp H.W

overhoogte voor:

golfopl~op

opwaaung

zetting

berijden bij H.W.

DWARSPROFIEL BANDIJK

l.-.y

voor de stabiliteit van de rivierdijk is een flauw talud en een brede basis van belang, omdat hoogwaters niet enkele uren optreden (zoals langs de kust) maar meerdere dagen, tot soms ruim een week, waardoor de (grond)-waterspiegel in het dijklichaam zich zeer hoog kan instellen, wat leidt tot een vrije uitstroming langs het binnendijkse talud, en dus een gemakkelijke aanzet tot een bezwijken "van binnenuit". De huidige dijkverzwarings~

werkzaamheden moeten dan ook gezien ~rorden vanuit deze optiek, omdat de stabiliteit van de vaak honderden jaren oude dijklichamen (vaak door - toen al - particulier initiatief aangelegd) veelal te wensen overlaat, terwijl de hoogte dikwijls nauwelijks aangepast hoeft te worden. De normhoogte van de rivierendijken wordt toegelicht in hoofdstuk 6.

4. HET BUITENDIJKSE GEBIED ALS WATERLOOPKUNDIGE EENHEID

Zoals hiervoor werd uiteengezet moet het gebied tussen beide hoogwaterke~

rende dijken langs de rivier (bandijken) beschouwd worden als één water-loopkundige eenheid: de rivier kijkt over de grenzen van gemeenten, provin-cies en waterschappen heen, en vereist voor een goed beheer een totale geo-grafische afweging.

De rivier is een natuurverschijnsel, en voert naast grote hoeveelheden water ook enorm veel sediment en soms ijs af. Door menselijk ingrijpen over een periode van vele honderden jaren is een soort status-quo ontstaan. Be-dijkingen, normalisatie, inpolderingen, bochtverleggingen, wijziging van splitsingspunt(en) en veranderingen in de getijbeweging op de benedenlopen hebben een soort evenwichtssituatie doen ontstaan, die echter zeker niet stabiel is. Onder extreme omstandigheden treden natuurkrachten op, die met moeite in toom zijn te houden, maar die dit wel vanuit de maatschappelijke belangen, vooral in het binnendijkse gebied, zonder meer eisen. De rivieren zijn ingekapseld in een gefixeerd buitendijks gebied. De topografie van het hoogwaterbed die in de periode vóór de bedijkingen en normalisatie sterk veranderlijk was door het vrije spel der natuurkrachten, is daarbij tevens min of meer gefixeerd. De uiteindelijk ontstane dijktracees, de ligging van de laagwaterbedding en het polderbeheer van de buitendijkse gebieden zijn de drie facetten, die nu nog de variabelen bieden om een blijvende vrije afvoer van water, sediment en ijs te garanderen. Daarbij is het van belang dat de natuurlijke sedimentaties, begroeiïngen in de uiterwaarden en mens~

lijk ingrijpen (ophogingen etc.) niet tot een ontoelaatbare afname leiden van de gehele buitendijkse doorstromings- en bergingscapaciteit. Het ri-vierbeheer is er daarom o.m. op gericht om de zgn. hydraulische weerstand bij hoogwater in het gehele buitendijkse gebied dat voor de doorstroming van belang is onveranderd te laten.

De verhouding tussen de hoeveelheden \'later,, die tijdens hoge afvoeren door zomerbed en winterbed stromen, is (vooral bij de rivier de IJssel) vaak on-gunstig. De hoofdgeul bezit dan relatief gezien een vrij laag percentage van de totale afvoercapaciteit van het hoogwaterbed, 30% is niet ongewoon. In die gevallen zullen vooral ingrepen in de uiterwaarden en in dijktracees direct merkbare gevolgen hebben op het afstromingsbeeld, en dus op de ero-siekrachten. Een rivier is in feite een hellende goot tot aan de zee; dat geldt niet alleen voor het zomerbed, maar ook voor het winterbed: het maai~

~ 14

-veld in de uiten ... aarden ligt onder een helling. Een stroombelemmering le~

vert daarin direkt niet alleen nadelige effecten op in het zomerbed, maar in het gehele buitendijkse gebied! Veranderingen in dijktracees beïnvloeden de plaatselijke afvoerverdeling over het dwarsprofiel bij hoogwater, wat vooral veroorzaakt wordt door de vorm van het dwarsprofiel van het buiten-dijkse gebied (zie ook de fig. op blz. 12). Allerlei werkzaamheden en ont-wikkelingen in de uiterwaarden kunnen al vrij snel tot ongewenste situaties leiden in de vorm van extra opstuwingsverschijnselen tijdens (extreem) hoogwater, wijzigingen in de snelheidsverdeling van het afstromend water, veranderingen in de uitwisseling van water tussen zomer- en winterbed, andering in het bergend vermogen van de uiterwaard. Locale opstuwingen ver-oorzaken vaak extra dwarshellingen van de waterspiegel in het hele hoog-l'laterbed, waardoor met de verandering van wateruitwisseling ook de sediment huishouding wordt verstoord. Dit kan leiden tot een wijziging van de topo-grafie der uiterwaard, en daarmee tot een wijziging der hydraulische weer-stand. Ook de veranderingen en nadelige effecten bij lagere hoogwaters spe-len een rol. Het betreft hier overigens een geomorfologisch proces waarvan de tijdschaal gauw tot enige tientallen jaren oploopt. Het rivierbeheer moet daarom gekenschetst worden als lange-termijn beleid.

Daar waar snelheidsveranderingen en/of andere stroomverdelingspatronen in het zomerbed optreden, worden uitschurings- en aanzandingsverschijnselen geïntroduceerd die nauwelijks onder controle zijn te krijgen. Het kan

ja-ren duja-ren, eer de rivier zich enigszins heeft ingesteld op een nieuwe situ-atie. De huidige topografie van de uiterwaarden zou kunnen worden beschouwd als een resultante van het "kneedwerk" der natuur, veroorzaakt door het sa-menspel der krachten van het afvoerregiem en de opgelegde dijktracees. Vooral sinds de jaren

vso

is door menselijk ingrijpen (ontgrondingen) een extra kunstmatige beïnvloeding ontstaan. In principe leidt een plaatselijke versmalling van de uiterwaard tot opstuwingsverschijnselen, en daarmee tot stroomverlammingen en dus sedimentatie, een plaatselijke verruiming tot af~

zuigingsverschijnselen en daarmee tot stroomversnellingen en dus erosie. In beide gevallen is sprake van een verstoring in bovenstroomse richting, be~

nedenstrooms blijven de waterstanden vrijwel onveranderd. De "stuwkromme effecten" treden direct op. Op langere termijn past zich hierbij een nieuwe bodemligging aan na het optreden van aanzandingen, resp. uitschuringen. Dit beïnvloedt dan weer de waterstanden etc., er is dus sprake van een wissel-werking. Maar daarbij treden er wat de zandhuishouding betreft tevens

ver-anderi.ngen op (op lange termijn) benedenstrooms een locale verstoring die in enkele gevallen ook bepalend kunnen zijn voor het al dan niet accepteren van een nieuwe situatie (zandbanken).

Om de zaak nog ingewikkelder te maken, doen zich met name op de IJssel ook nog merkbare topvervlakldngsverschijnselen* voor, die van belang zijn voor de ontwerp dijkhoogte in het benedenstroomse gebied. In principe komt het hierop neer, dat een inpoldering het bergend vermogen van het hoogwaterbed doet afnemen, waardoor een afvoergolf zich benedenstrooms daarvan meer on-gestoord stroomafwaarts kan bewegen. De stad Kampen heeft er bijvoorbeeld groot belang bij, dat ver bovenstrooms geen grote gebieden aan de uiter-waard worden onttrokken omdat dan de waterstanden hoger zullen oplopen. Het totale topvervlakkingsmechanisme \'lOrdt overigens ook nog door twee andere factoren bepaald. Naast de eerder genoemde berging in de uiterwaar-den spelen ook nog een rol:

a. de grotere stromingsweerstand der uiterwaarden, waardoor de golf uit elkaar wordt getrokken;

b. het verschil in helling der waterspiegel aan het begin en eind van een golf.

Door deze beide verschijnselen stroomt het front van de golf sneller af dan de staart, wat eveneens een uitzakken van de top veroorzaakt. Tenslotte is de situatie in het hele stroomgebied van een rivier nog bepalend voor het golfverloop: het front van een hoogwatergolf wordt voornamelijk gevoed door een snelle toevoer van oppervlaktewater, de achterkant van een golf bevat een groter percentage van langzamer toestromend grondwater.

Het hele mechanisme van topvervlakking biedt maar tot op zekere hoogte een voordeel: worden de uiterwaarden "te ruw" dan veroorzaakt dit "l'leliswaar een extra afvlakken van de top in benedenstroomse richting, maar de extra op-stuwingsverschijnselen naar boven toe kunnen dan gevaarlijke gevolgen gaan betekenen.

*topvervlakking: Een hoogwater passeert de rivier als een golf. De hoogte van de golf zakt in stroomafwaartse richting steeds

afstand I

vele tientallen

kilometers

n

_{volume I}

---t

- 16

-hx

>

hn

vol. I= vol. TI

volume II

---t

TOPVERVLAKKING TIJDENS HET AFSTROMEN

VAN EEN HOOGWATERGOLF

Extra ruwheid van uiterwaarden kan ontstaan wanneer begroeiïngssingels zich ontwikkelen dwars op de stroomrichting, zonder dat deze geregeld gesnoeid worden; of wanneer een veerdam als toegangsweg naar een pontveer voor een betere bereikbaarheid moet worden verhoogd, zonder dat daarvoor bijkomende voorzieningen worden getroffen zoals bijvoorbeeld een doorlaatbrug.

Een bekend voorbeeld is ook de in de uiterwaard aanwezige meidoornhagen, die in het verleden de functie hadden van perceelscheidingen. Deze functie

hebben ze ten dele nog, doch in de huidige tijd zijn vele hagen (te lang) niet meer in voldoende mate onderhouden en vormen nu in feite soms een te grote stroombelemmering, zeker wanneer een hoogwater enorme hoeveelheden plastic en drijvend vuil meesleurt, waardoor begroeiïngssingels die dwars op de stroom staan volledig dichtslaan. De dan hoog oplopende strominga-weerstand veroorzaakt een locale opstuwing waardoor de stroomuitwisseling tussen uiterwaard en hoofdgeul meestal verstoord wordt, en dus de sediment-huishouding. Ren sprekend voorbeeld hiervan dreigt de situatie bij

Ameron-gen~ bovenstrooms

?e

stuw te worden. Tijdens de hoogwaters in 1980 zijn ook enkele gevallen waargenomen van weggeslagen gedeelten bijv .• bij Heteren. In

zo'n geval saneert de natuur zich slechts ten dele zelf, omdat bij een doorbraak de verstoring van de afvoerverdeling juist de andere kant door-slaat vanwege de daarmee gepaard gaande ontwikkeling van enorme erosiegaten in het maaiveld.

Via geschematiseerde berekeningen valt er ~ vooral in relatieve zin ~ nauw-keurig naar al dit soort verschijnselen te rekenen. Deze berekeningen zijn echter zeer ingewikkeld en erg tijdrovend. De oorzaak ligt vooral daarin, dat er - wiskundig gesproken - meestal meer onbekenden dan vergelijkingen zijn, waardoor sprake is van iteratieve* berekeningen. Bij het beoordelen van allerlei aanvragen voor veranderingen in de uiterwaarden is het daarom van belang dat de in de berekeningen aan te brengen nieuwe randvoorwaarden zoveel mogelijk stroken met de wensen van andere belangen. Dit vereist een integrale afweging door de rivierbeheerder, omdat anders alleen al de bere-keningen veel te lang zouden gaan duren, en dus te veel mankracht kosten.

Het beheer van de in de uiterwaarden gelegen polders, de zgn. buitendijkse polders, dient met grote zorg te geschieden. Wanneer blijkt, dat een be-paald hoogwater zelfs de zomerkade ruim zal overstromen, is het van belang om als voorzorg de polders alvast via een inlaatwerk blank te zetten

(meestal van beneden uit). Gebeurt dat niet, dan zal bij een plotseling in-stromen grote kans bestaan op erosie van zomerkaden en grasland. Blijft een hoogwater echter net onder de kruin van de omringende zomerkaden, dan zal men prefereren de polders droog te laten, omdat er dan geen extra sediment in zal neerslaan.

Naast hydraulische overwegingen zijn er ook (secundaire!) landbouwkundige redenen om in het groeiseizoen een polder droog te houden. Eventueel hooi-land en gras gaat niet verloren, terwijl het vee tevens buiten kan blijven-waardoor de winter-voedselvoorraad niet behoeft te worden aangesproken. E.e.a. vereist een zeer goed onderhouden zomerkade, omdat de grote optre-dende waterdrukken gemakkelijk tot kadedoorbraak kunnen leiden, zeker wan-neer sprake is van beschadigingen op de kruin door bijv. het zware vracht-verkeer van en naar de diverse steenfabrieken, wanneer het haarwild in de

loop der tijd de kade heeft ondergraven omdat deze altijd als vluchtplaats in aanmerking komt tijdens het onderlopen der uiterwaarden of wanneer de kade ten dele vertrapt is door het vee.

*iteratieve berekening: vergelijkende, zich herhalende berekeningen met verschillende aannamen als uitgangspunt, die steeds dichter bij een eindresultaat komen.

Ook palen etc. in de uiterwaard kunnen een versneld erosieproces veroor-zaken. Tevens moet onderscheid worden gemaakt tussen een hoogwater dat in de zomer of in de winter voorkomt i.v.m. verschil in vegetatie (dus weer-stand) •

De lagere hoogwaters kunnen ook in enkele gevallen bepalend zijn voor het rivierbeleid in de uiterwaarden, dit hangt samen met de snelheid van grond-waterstandsveranderingen en de sedimenthuishouding.

Oude rivierlopen kunnen zeer belangrijk zijn voor de afvoerverdeling tij-dens hoogwater. Een te sterke verlanding en te uitbundige oevervegetatie leveren hier extra zorg voor de stroomverdeling in de hele uiterwaard. Tenslotte dient in dit verband te worden vermeld, dat brede bieden bij voorkeur wat later in moeten stromen dan smallere uiterwaardge-bieden, dit in verband met een verstoring van de zandhuishouding, tijdens normale hogere afvoeren.

5. DE RIVIER IN ZOMER~ EN WINTERBED

Het aanleggen van de dijken was een eerste stap op weg naar een vastleggen van het door de rivier in te nemen bed, voorlopig alleen nog bij hoog wa-ter. Over het algemeen 111aren de dij ken zwak en er vonden dan ook regelmatig overstromingen plaats. Een dergelijke doorbraak, al dan niet het gevolg van een ijsdam in de rivier, verlichtte overigens de druk op de waterkeringen elders. Uit het verleden is bekend dat op de Lekdijk de bewoners langs de ene kant stonden te juichen als aan overzijde de dijk in een kritieke situ-atie het begaf, omdat daarmee hun eigen veiligheid was verzekerd.

uitgaande van dit principe heeft men in het verleden op een aantal plaatsen bewust een overlaatstelsel aangebracht. Via een dergelijk systeem, liet men het teveel aan water via minder belangrijke binnendijkse gebieden afstro~

men, zodra de rivier een bepaald peil overschreed. Op een andere plaats voegde het water zich weer bij de eigenlijke rivier of zelfs een andere ri-viertak (Maas). Een dergelijk punt van samenvloeien 111as o.a. de Baakse overlaat, waar het water uit de Rijn, na via de overlaat bij

Lobith-Tolkamer door de Liemers te zijn gestroomd, weer in de IJssel terugkeerde. Het hele gebied langs de rechteroever van Boven-Rijn, Pannerdensch Kanaal en IJssel was hier op ingesteld. Inmiddels is dit systeem van hoogwaterbe-veiliging achterhaald. De belangen in de binnendijkse gebieden zijn overal zo groot geworden dat een bewust toegelaten overstroming nergens meer wordt geaccepteerd.

Perceelscheidingen op topografische kaarten en luchtfoto's tonen aan dat de Rijntakken regelmatig van laagwaterbed zijn veranderd (soms bestaande uit meer dan één stroomgeul) • Topografische benamingen herinneren daaraan, evenals bewoonde hooggelegen rivierduin gebieden. In het landschap vallen nog duidelijk de kenmerken van een vrijer riviergedrag op. Stroomruggen en geulen, het resultaat van een ingewikkeld morfologisch proces van sedimen-tatie en klink van kleilagen, zijn nog op vele plaatsen zichtbaar.

Het meer gestrekte winterbed en het bochtiger zomerbed laten vaak duidelijk zien, dat het zwaartepunt van de afstroming tijdens hoge afvoeren anders verloopt dan bij de meer normale en lage afvoeren. De grotere massa van het afstromende hoogwater vertoont een grotere stabiliteit en daarom minder slingering. Het door de uiterwaarden stromende water volgt oude stroomgeu-len. Het water treedt in en uit het zomerbed, al naar gelang dit bij het

ingewikkelde stromingspatroon past. Deze uitwisseling wordt mede bepaald door het onregelmatige verloop van het bandijktracé.

Het vooral bij hoge afvoeren in beweging zijnde sediment, waarbij de fijne-re fracties in zwevende toestand worden verplaatst, vormt en vervormt de bodem van het zomerbed. Afzetting van sediment vindt plaats in kribvakken, op de oeverranden en overal elders, waar de stroming luwten vertoont. Na een hoogwater kunnen banken in het zomerbed blijken te zijn verkleind of juist aangegroeid, afhankelijk van de locaal opgetreden sedimenttransport-capaciteit. Het slib zal zich bij hoogwater afzetten op plaatsen waar

slechts lage stroomsnelheden optreden. Dit kan onder meer het geval zijn in verder van het zomerbed gelegen oude stroomgeulen, waar zich dan versnelde verlandingsverschijnselen voordoen. Deze zijn van uitermate groot belang voor de flora in verband met de daarbij optredende verscheidenheid en rijk-dom aan planten. Tevens treedt tijdens vallend water afzetting van sediment op: wanneer de waterstand weer lager wordt dan de zomerkaden, en dus de buitenpolders stroomloos worden, zetten zich overal kleideeltjes af. Voor de huidige steenfabricage worden enorme hoeveelheden klei gevraagd van een éénduidige samenstelling i.v.m. de kwaliteitseisen van de steen voor grote nieuwbouwwijken. De locaties van gronden die voor zo'n kleiwinning in aan-merking komen zijn lang niet altijd dezelfde als die welke uit het oogpunt van rivierbeheer het gunstigst zouden zijn voor exploitatie.

Bij lage afvoeren vallen de kribvakken (en vroeger ook zandplaten) droog. Water en wind eroderen geleidelijk het zand, dat ten dele in het zomerbed weer in transport gaat, ten dele door de wind op de oeverrand wordt gesto-ven: een begin van de rivierduinvorming. Deze zandige, droge rivierduinen lenen zich uitermate voor aangepaste plantengemeenschappen (rivierduinzeg-gen, salie, pimpernel, marjolein). Momenteel zijn enkele kleine duinvormen in ontwikkeling langs de Waal en de Lek, vooral op die plaatsen waar het benedenstroomse eind van een binnenbocht is blootgesteld aan westelijke winden die landwaarts blazen.

Uit het beschrevene moge blijken, dat winterbed en zomerbed voor de afvoer van het rivierwater een eigen specifieke functie hebben. De instandhouding van het zomerbed vergt veel inspanning. Van "nature" vormt en vervormt een rivier zijn eigen bed. In de genormaliseerde staat wordt de stroming "opge-legd" door middel van kribben. Deze dienen in stand te worden gehouden om "verwildering" van de rivier, tot een situatie zoals vroeger -met alle

ge-volgen van dien ~ te voorkowen. Afhankelijk van de situering en het stro~

mingspatroon bij lagere hoogvmters, neervorming (een "neer" is een stroom in tegengestelde richting, vaak met een draaiende beweging), de morfologi-sche opbouv1 van de oever (kleilagen afgewisseld door dunne zandlaagj es) , etc., wordt de 11_{verankering" van de krib aan de oever al dan niet gemakke~}

lijk verstoord. Bij ernstige aantasting schuurt deze verbinding door, waar-door de krib "achterloops" wordt. Dit is het begin van een verwilderings-proces, omdat veelal over grote lengte van de rivier de kribben het contact met de oever verliezen, waardoor er een tweede geul ontstaat.

De achterloopsheid breidt zich snel uit wanneer er niet direct wordt inge-grepen. In korte tijd kunnen vooral bij hoogwater grote delen van de oever wegslaan en kunnen zich meerdere stroomgeulen gaan vormen, zoals vóór de

normalisatie het geval was. Behalve rivierkundige belangen zouden daarmee ook landbouwkundige (grondverlies) en milieubelangen worden geschaad (flora verdwijnt) • Door verendieping worden de "Ymterstanden ongunstig beïnvloed waardoor de kerende hoogte der bandijken gaat behoren bij topafvoeren die

in frequentie van voorkomen steeds veelvuldiger worden. Hiermee loopt dus de veiligheid tegen overstroming langzaam maar gestaag terug.Ook de vaar-diepte wordt ongunstiger.

Achterloopsheid van kribben op smallere riviergedeelten met - in horizon-tale zin- ondiepe kribvakken, waar tevens veel scheepvaart voorkomt, kan het beste worden tegengegaan door een éénmalige verdediging van de oever van het gehele kribvak tegen afslag. De benodigde zwaarte van de verdedi-ging zal van plaats tot plaats, afhankelijk van de stroomaanval,

verschil-len. De benodigde verdedigingsmaterialen voor kribconstructies dienen zwaarder te zijn, dan die voor de oeververdedigingen tussen de kribben in. Op de kribben '\'lOrden meestal grotere stukken natuursteen uit België en Duitsland verwerkt, in de kribvakken meestal een kleinere, staalslakken of

fijne bestarting (grof maasgrind). Daar waar weinig golfaanval, dus kans op oevererosie, te verwachten is, kan worden volstaan met een "zandoever" tus-sen de kribben, maar dat is momenteel langs de IJssel op slechts enkele plaatsen het geval, hooguit in enkele binnenbochten. Langs de Waal zijn de afmetingen der kribvakken veel groter, de oeverlijn bij laagwater is veel verder verwijderd van de doorgaande stroom. Hierdoor treedt (nog) minder

sterke oeveraanval langs deze riviertak op waardoor een volledige oeverbe-scherming hier (nog) niet nodig is.

( n.b. boogstralen

IJ

\J SSELOEVER

boogstralen Waal

~:~

lfl,Jj)',,

sterke

oeveraanval

I

l!f1i:(-

I

I('

--- /lf!

_...

_-

_....

_---.-

I~~',

_{_,_}

-Kribvakafmetingen

4

min of meer constant

1

is een functie van B

minder sterke

oeveraanval

Neergeslagen sediment bij

<D

is grover dan bij@

Bij hoogwater wordt vooral @vermengd met grove dekzanden

Er zijn ook wel lood- en koperslakken op de kribben en strekdammen toege-past, maar deze worden onder andere vanwege de huidige prijs en om milieu-technische overwegingen niet meer gebruikt. Bovendien heeft natuursteen be-paalde voordelen bij de toepassing, waaronder een snellere begroeiïng. Van-wege de moeilijke bereikbaarheid over land geschiedt de uitvoering van de meeste oeverconstructies in principe vanaf het water. Dit spaart tevens zo-veel mogelijk de begroeiing in de uiten1aard. Een verdediging van "gezette steen" wordt slechts bij uitzondering toegepast.De hoge kosten zijn meestal een belemmering om deze op zich zeer goede en ook uit milieuoogpunt aan-vaardbare constructie op grote schaal toe te passen. Het gebeurt alleen bij kribkoppen en strekdammen.

In een binnenbocht bevindt zich altijd het ondiepste gedeelte van het (vaar)water, met flauwe taluds. Dit kan een basis zijn voor een aangepaste "milieuvriendelijke" oeververdediging, \'Taarvan inmiddels enkele voorbeelden bekend zijn langs de IJssel. De tijd zal echter nog moeten leren of dit soort verdedigingen werkelijk voldoet en in stand kan worden gehouden. De praktijk wijst uit dat op het moment dat de oevererosie de

eigendoms-grens tussen de staat (Domeinen) enerzijds en de particulieren anderzijds overschrijdt, de landeigenaren er vaak zelf toe overgaan om hun eigendom te beschermen. Dit gebeurt dan echter met bestortingen van grove puin die veelal een zeer vervuilende aanblik in het landschap veroorzaken en die het effect van oevererosie uiteindelijk niet tegengaan! Overigens is het ge-bruik van afvalstoffen zoals puin etc. sinds 1971 op grond van de 'WVO aan een vergunning gebonden.

Bij het achterloops worden van kribben zou men ook nog - tot op zekere hoogte- kunnen overwegen om de kribben verder landwaarts door te trekken in plaats van het verdedigen van de oever, waardoor vooral voor de recrea-tie aantrekkelijke strandjes behouden blijven. Dit is slechts in geringe mate mogelijk. Al heel gauw worden dan percelen bereikt, die in particulier eigendom zijn. De benodigde werken kunnen dan gepaard gaan met -moeizame-grondaankoop.Bovendien moeten dergelijke achtenmartee verlengingen steeds opnieuw worden uitgevoerd indien blijkt dat de oeverafslag doorgaat. Het is dan ook niet meer mogelijk om vanaf het water te werken omdat de steensche-pen en de drijvende kraan niet voldoende ver het kribvak kunnen ingaan i.v.m. diepgangbeperkingen. Langs de Waal zijn nog vele zandoevers tussen de kribben aanwezig. Om veiligheidsredenen dient langs en op deze rivier echter iedere vorm van waterrecreatie te worden tegengegaan.

Hoe de onderhoudswerken ook zullen worden uitgevoerd, het tracé van de ri~

vier zal altijd een aaneenschakeling van tegengestelde bochten moeten zijn, omdat de morfologie dat nu eenmaal eist. Alleen dan is er een gerede kans op het ontstaan en doen handhaven van één stabiele hoofdgeul tijdens alle waterstanden, die zowel voor de vrije afvoer van water, sediment en ijs, als voor de scheepvaart van belang is. De belangrijkste doelstelling van het rivierbeheer langs de Rijntakken is en blijft hoogwaterbeheersing, dit in tegenstelling tot het beheer in vele andere deltagebieden op de wereld waar irrigatiebelangen voorop staan. Een gelukkige omstandigheid daarbij is dat in het eerste geval tevens aan de belangen van de scheepvaart zoveel mogelijk tegemoet kan \~rden gekomen, terwijl in het laatste geval daarvan

juist géén sprake is. Ook zijn bij een hoogwaterbeheer, zoals dat in Neder~

6 • WATERAFVOEREN EN WATERSTANDEN, VEII,IGHEID TEGEN OVERSTROMING. ~~~~~~~. ~~~~~-~-~~. ~~~====~· ~~---=-==--=-=

Met de aanvang van de normalisatiewerkzaamheden in de vorige eeuw werd ook begonnen met het dagelijks registreren van waterstanden op diverse vaste plaatsen langs de rivieren in onze delta*. Later werden deze waterstands-registraties aangevuld met afvoergegevens.

De wiskundige relatie tussen waterstand en afvoer in een open waterloop is niet lineair maar exponentieel: bij een hogere waterstand neemt de afvoer

WtJtedr

stan

( h)

~---~---1

vullen

1

meestromen

I uiterwaarden

uiterwaarden

afvoer (

Q)

AFVOERKROMME

extra toe. Op een alluviale rivier kan de bodemligging structurele wijzi-gingen ondergaan waardoor bij een zelfde waterstand een andere afvoer gaat behoren. Daarom is het van belang om zeer frequent de afvoeren op de rijn-takken te meten, en de meetresultaten te gebruiken voor het corrigeren van de zgn. afvoerkromme (figuur). Dergelijke krommen vormen voor de waterhuis-houding in ons land een zeer essentieel gegeven. Over een waarnemingspe-riode van ca. 80 jaar (1900-1980) bedraagt de gemiddelde afvoer van de Boven-Rijn te Lobith ruim 2200 m3/s. Bij afvoeren groter dan 3000 à 3500 m3/s beginnen de uiterwaarden onder te stromen, bij een verder doorzetten van de was op de rivieren gaan de uiterwaarden ook meestromen. De

kruin-hoogte van de kribben is destijds aangelegd op een vlak dat ruim één m bo-ven het gem. waterstandsniveau over een periode van 10 aaneengesloten jaren

lag. Door bodemveranderingen en zettingsverschijnselen liggen de kribben niet meer allemaal op dezelfde hoogte. Bij onderhoudswerkzaamheden wordt - indien nodig - daarom momenteel de verstoorde situatie weer hersteld. Bij alle rivierwerken is een belangrijk referentievlak de waterhoogte in de lengterichting van de stroom bij een bepalend laagwater. Hiervoor wordt op de Rijn aangehouden de waterhoogte die behoort bij een afvoer die over een lange waarnemingsperiade gemiddeld 20 ijsvrije dagen per jaar wordt onder-schreden, de zgn. OLR-stand (Overeengekomen Lage Rivierafvoer). Deze be-draagt op de Boven-Rijn 984 m3js. Hierbij behoort momenteel aan de peil-schaal te Lobith een waterstand van 8.17 m + N.A.P. (De ontwerphoogte tij-dens extreem hoogwater aan deze peilschaal bedraagt ca. 18 m + NAP.)

De variaties tussen lage en hoge afvoeren op de Rijn zijn niet zo erg groot in vergelijking tot andere rivieren. Dit komt doordat de basisafvoer vrij stabiel op een redelijk peil wordt gehouden, waarvoor met name de "over-loop" van het Bodenmeer verantwoordelijk is. Door het enorme beschikbare gegevensbestand over een lange tijd kan langs statistische weg een betrouw-bare voorspelling worden gedaan van afvoeren die zeer zelden zullen voorko-men. De frequentie van het extreem hoogwater op de Rijn is hoog gekozen: tot voor kort ééns in de ruim 3000 jaar, momenteel ééns in de 1250 jaar. In vergelijking tot het beschikbare gegevensbestand van andere rivieren op de wereld neemt de Rijn een zeer gunstige uitzonderingspositie in.

[mls]

18000

15000

12000

9000

6000

3000

1000

j

f

m

I I I I I I I 1--1 I I I I I I

amjjasond

jfmamjjasond

de max en mtn afvoer

(Q)

en waterstand (h) te Lobith

per dng ( 1900

~1980)

De maximale- en minimale afvoeren die sinds 1900 ooit per dag op de Boven-Rijn zijn opgetreden, kunnen worden uitgezet in een grafiek. Via de relatie tussen afvoer en waterstand kan een zelfde figuur worden gemaakt voor de maximale en minimale voorgekomen waterstanden te Lobith. Wordt in deze

gra-fieken het niveau langs de vertikale as uitgezet waarbij de uiterwaarden beginnen onder te stromen, dan blijkt dat een dergelijke situatie zich op iedere dag in het jaar kan voordoen. Alleen de kans van voorkomen is in de winterperiode groter dan in de (na) zomerperiode. Daarom is het in feite on-juist om te spreken van zomer- en winterbed, beter is laagwater- en hoog-waterbed.

De waterverdeling bij de splitsingspunten Pannerdensche Kop en IJsselkop was tot 1970 vrij éénduidig: van de aanvoer via de Boven-Rijn stroomde on-geveer 2/3 deel via de Waal af, onon-geveer 2/9 deel via de Neder-Rijn en de Lek en ongeveer 1/9 deel via de IJssel. Sinds de Rijnkanalisatie is tijdens lagere afvoeren deze verdeling definitief veranderd. Met de stuw bij Driel

Stuw

IJsselkop

Driel

,

1

ca. 8 a 9m +N.A.P

ca. 6 m

+

N.A.P

-

---

ll.h"

_IJ

-Pann. kop

I

)ro

.. r'Qoue.

n\l'e.'

Breedte zomerbed Waal 260 m

Breedte zomerbed IJssel 80 m

wordt het afstromende \'later door de Neder-Rijn gedeeltelijk geblokkeerd. Dit veroorzaakt een opstuwing in bovenstroomse richting, die onder extreme omstandigheden merkbaar is tot bij Emmerik. Door het verhogen van de water-stand bij de splitsingspunten wordt het geblokkeerde water op de Neder-Rijn afgevoerd via de IJssel en de Waal.

De meest voorkomende afvoer op de IJssel na de totstandkoming van de Rijn-kanalisatie bedraagt thans ongeveer 275 m3/s, wat neerkomt op een water-stand van NAP+ 8,50 m aan de IJsselkop. Deze situatie, waarbij de vaar-diepte op de geheleIJsselongeveer 3,00 m bedraagt wordt in stand gehouden

27 ·~·

door het van de afvoer met de stuw in de N n b:ij Dri.eL Wan~

neer de minimmn vereiste afvoer van 25 m3/s op de.~ gestm1de Neder~Rijn wordt bereikt, zakt de I.Jssel~·afvoer mee met de afname van de afvoer op de

Boven-Rijn vanuit Duitsland. Omgekeerd, wanneer de Boven-Rijn-afvoer zo hoog wordt, dat door te blijven stuwen een verdrassing van de uiterwaarden dreigt op te treden, moet de stuw te Driel geleidelijk worden getrokken tot zowel Neder-Rijn als IJssel weer een "natuurlijke" verdeling hebben gekre-gen bij een vrije afstroming. De Waal is steeds een vrij afstromende

rivier. Alleen bij zeer laagwater stroomt er \'/at meer af dan vroeger omdat de invloed van de stuw bij Driel tot. bovenstrooms het splitsingspunt te Pannerden merkbaar is. In de benedenloop van de Waal is de getijdewerking tijdens lage- en normale afvoeren verdwenen door de bouw van de spuisluizen in het Haringvliet. De oplopende breedte vanaf St. Andr i es in westelijke richting waarmede vroeger de getij invloed werd verdisconteerd moet t.z.t. mede daardoor nog worden aangepast, indien baggerwerkzaamheden in de bene-denloop van de rivier niet tot voldoende resultaat leiden.

De schijnbaar natuurlijke waterverdeling bij de splitsingepunten is tot stand gekomen in de loop van de 18e eeuw. De aanleg van het Pannerdensch Kanaal is in het begin van die eem1 gereed gekomen en de doorsnijding van de Westervoortee Pleij bij Arnhem in de tweede helft vm1 die eeuw, gevolgd door de aanleg van het Bijlandach Kanaal (de huidige Boven-Rijn). In de 18e eeuw vormden zowel de slechte bevaarbaarheid van de IJssel als de te grote afvoer bij hoogwater van de Neder-Rijn en de Lek een probleem. De provin-cies Holland, Gelderland, Overijssel en het Koninkrijk Pruissen hebben toen een blijvende verdeling van de afvoer tot stand gebracht. (De naam Kleefse Waard bij Arnhem herinnert nog aan die tijd). Overigens is de geschiedenis van de splitsingapunten sinds 1500 een zeer lang en interessant verhaal apart, waarop hier niet verder \>TOrdt ingegaan. Met de in 1970 tot stand ge-komen Rijnkanalisatie is het afvoerend vermogen van de IJssel nog vergroot door het maken van een bochtafsnijding bij Doesburg (doorsnijding van de Fraterwaard, in 1953) en twee bochtafsnijdingen nabij Rheden'aan het eind van de jaren '60. v66r 1970 kon in droge tijden de vaardiepte in de vaar-geul van de IJssel teruglopen tot bijna 1 m waardoor er nagenoeg geen scheepvaart meer mogelijk \>/as.

De Beneden-IJssel staat voor wat de waterstand betreft onder invloed van de stand op het IJsselmeer. 's-7,omers bedraagt tot nu toe de laagste stand NAP - 0 ,20 m, 's-winters NAP 0,40 m, afgezien van opwaailngseffecten. Toen

Waddenzee en de Noordzee heerste op dit riviergedeelte een getijregiem, dit verklaart de veel grotere normaalbreedte op de Beneden-IJssel. De opper-waterafvoer werd versterkt met het getijvolume van de heen- en weer trek-kende stroom. Dit gaf, afhankelijk van de plaats langs de rivier, een tij-delijke afvoer, die vele malen groter was dan de bovenafvoer alleen. Dit leidde tot een grotere breedte, teneinde een te grote diepte te voorkomen. Het gebied rond Kampen is in feite een deltagebied, waarin nog een aantal verlande stroomgeulen en afgedamde armen aanwezig zijn. Een voorbeeld van een dergelijke, nu verlande stroomgeul loopt tussen Kampen en Kamperveen, die bij Dronten in de Zuiderzee uitmondde. Rechterdiep en Ganzendiep ston-den voorheen eveneens in open verbinding met de IJssel. Ondanks het vaste IJsselmeerpeil kunnen ook nu nog afwijkende stroombeelden in het gebied tussen Kampen en de IJsselmond optreden. Bij sterke westelijke winden kan er zelfs een landwaarts gerichte stroming ontstaan. De kwaliteit van het splitsingepunt Keteldiep-Kattendiep is van zeer groot belang voor een blijvende controle op de sedimenthuishouding. In feite is het Kattendiep de enige plaats langs de grote rivieren waar tot in lengte van jaren de garan-tie kan worden gegeven van (gelimiteerde) hoeveelheden te baggeren sedi-ment (zie ook hfdst. 1 0) •

ne Neder-Rijn/Lek is bij lagere afvoeren van de Boven-Rijn een gekanali-seerde riviertak. Bij volledig stuwen worden slechts geringe hoeveelheden water (25 à 50 m3/s) doorgelaten, waardoor een kleine stroomsnelheid op-treedt. Het stuwpeil op de panden is dan vrijwel horizontaal. Alleen bij gemiddelde en hogere Boven-Rijn afvoeren is de rivier vrij afstromend, om-dat dan de stuwen te Driel, Amerongen en Hagestein worden geheven. Tijdens gestuwde rivier is de Lek benedenstrooms van Hagestein over de gehele lengte onderhevig aan getijdewerking. De stroomrichting verandert dan regelmatig met de wisselingen in het getij. Ook hier wordt in westelijke richting de breedte steeds groter.

getij

_H.W.

Wb-

12 i4ïijiJiFli

LW.

kust

I

I I I

Havens

- 29 ~

Driel

I

L

Wijk bij Duurstede

Amst Rijn kanaal

I

IJsselkop

I

STUWPElLEN BIJ LAGE AFVOEREN IN M

Het splitsingspuntengebied (Millingen-Arnhem) vereist extra zorg omdat het van groot belang is dat de afvoerverdeling over de rijntakken bij hoogwater onder controle blijft. Een belnvloeding van bijv. de hydraulische weerstand nabij Huissen of Westervoort kan gevolgen hebben tot ZO\'lel Kampen als Krim-pen aan de Lek.

Een belangrijk sturingsmechanisme voor de afvoerverdeling over de Rijntak-ken tijdens hoogwater is de zgn. groene rivier te Pannerden. Hetzelfde geldt voor de groene rivier te Arnhem.

De normhoogte van de rivierdijken was tot voor enkele jaren gebaseerd op een berekende extreme waterafvoer, die zich gemiddeld ééns in de ruim 3000 jaar zou kunnen voordoen (normfrequentie 3 x 10-4). Inmiddels is de norm voor het dijkontwerp teruggeschroefd naar een hoogwater dat ééns in de 1250 jaar wordt bereikt dan wel overschreden. Deze bijgestelde norm betekent overigens een locale verlaging van de vereiste dijkhoogte van hooguit enke-le decimeters. vóór de vaststelling van een normfrequentie in de jaren '50 werden de dijken aangelegd tot een hoogte, afgestemd op de hoogst bekende waterstand. Door de gefaseerde uitvoering der normalisatiewerken werd de afvoercapaciteit van de hoofdgeul en dus van de hele rivier verruimd, waar-door de overstromingsfrequentie van de bestaande dijken automatisch gunsti-ger werd.Zie ook de figuur op blz. 31. De constructieve eisen die momenteel aan een hoogwaterkerende dijk worden gesteld vragen echter vaak een aan-zienlijke verruiming van de breedte van het dijklichaam. De oude steile ta-luds moeten overal worden vervangen door flauwere hellingen. Vooral aan de