Zandgolven
en kustverdediging
in Zeeland
Voorspelling
van kustgedrag
J. W. lvaranus H. J. Verhagen
*:r=t-i"+ï
; F
flet slraÍd bii Dlnbury - WcatkrFêlle (km. 17.550), vooriaar t968, toêslaÍd ere[ ||a hêt dal yal ecn tadgolf (íolo: nWS - v.tÍ. shdiedieml Vlissingen).
. r, lt:-:--s en ir. H. J. Verhaoen : - -i:.Át'..,s var Bijkswaterstaat, : ,i';' l: :.,,,:::r9n te lvliddelbuÍ9.
34
VooÍspelling van het kustgedÍag is ondêr meer vanweEe de planning van langs de kust uit te yoeren werken van groot belang. ïot voor kort waren er echter geen goede model. technieken beschikbaaÍ om de ontwikkeling van de kustliin te begchrilven. Door het ver. schiinsel ku6tzandgolvên te analyseren, zo. als in dit artikel is beschÍeven, kan .net rede. liike nauwkeurigheid worden vooÍspeld oÍ op een bepaald gedeelle van de kust erosie oÍ iuist aanzanding zal optreden.
De kust van Nederland vertegenwoordigt een toene-mend belang, zowel op economisch, ecologisch als ruimtelijk gebied. Recentelilk heeft de minister voorts gekozen voor een beleid van kustÍijnhandhaving. Het is daarom noodzakelijk een goêd inzicht te hebben in de te veMachlen kustli,nontwikkeling op middellange lermijn (enkele tientallen jaren). Het kustgedrag is echter, met name in het Deltagebied, geên lineair verlopend proces. Een schatting van de kustontwikkeling is daarom niet eenvoudig. DaarbÍ komt dat inírastructurele weÍken in het kustgebied, evenals een aantal vormen van kustver-dediging zeer kostbaar zijn en een lange afschrÍvings-duur hebben.
Een goede voorspelling van het kustgedrag is niet alleen om economische redenen noodzakelijk; ook ter voorko-ming van bestuurlijke problemen (wijzigingen in bestem-mingsplannen, vergunningverlening, etc.) is gedetail-leerde kennis van het kustgedrag wenselijk.
Modellen
Een algemeen probleem met betrekking tot de
voorspel-Zandqolven
ling van dê ligging van de kustliin, is het feit dat er ge€. goede modeltechnieken zijn om de ontwikkeling var kustvakken van zo'n 5-15 km lengte te beschójve. Fysische modellen zijn op deze schaal niet mogelajk. De betrouwbaarheid van mathematische modellen op o€ wat langere termijn blijkt nog aan de lage kant te za,r Wel wordt er momenteel hard gewerkt wordl om dit Ie verbeteren, bilvoorbeeld in het kader van het project 'Kustgenese',
[1].
Gezien de problemen mel de wiskundige modellen wordl in de pÍaktijk gebruik gemaakt van regressie-analyse. De eenvoudigste vorm hiervan is bijvoorbeeld voor alle raai-en langs de kusl de plaats van de laagwaterlijn uitzeflen als Íunctie van de tild. FiguuÍ 1 is zo'n grafiek. Wat opvalt is het grillige gedrag. Er zijn niet alleen sterke jaaÍlijkse fluctualies, maar zelÍs als die door iiltering uitgêmiddeld worden, bliift een niet-lineair verloop aan-wezig. Voorspellingen over bijvoorbêeld 20 jaar zÍn met behulp van zo'n graíiek niet goed doenlijk. lemand die in 1960 aan de hand van de toen bekende gegevens de kustligging in 1980 had willen voorspellen, was zeer beslisl verkeerd uitgekomen. De voorspelÍout ligt al snel in de orde van een honderdtal meters. Voor bouwveÊ gunningen voor hotels, wegenaanleg en dergelijke is een marge van een hondêrdtal meters ontoelaatbaar groot. Verbetering van de extrapolatiemethodiek was daarom dringend gewenst.
Uitgaande van figuur 1 kan men veronderstellen dal het kustged.ag is samengestêld url een ,ineaire íegressre. mel daarop gesuperponeerd een oscillerende beweging. Deze oscillerende beweging wordt sinds Ringma [2] 'zandgolf'
genoemd. Langs de Nw-kust van Walcheren (íiguur 2) en lange de Kop van Schouwen zijn dêze golven duidelijk waarneembaar, langs de overige delta-kust zijn ze wat minder eenduidig vast te leggen. Gezien de noodzaak van zeeweringsweÍken langs de Nw-kusl van Walcheren is het verschiinsel zandoolÍ voor dit kustvak nader geanalyseêrd.
Zandgolven
Om de zandgolven goed in beeld te kÍijgen as naet de plaats van een vaste dieptelijn, zoals de laagwaterlijn, bekeken, maar de gemiddelde sÍandligging en de ge-middelde vooroevêrligging. De gemiddelde vooroeverlig-ging is gedefinieerd als de plaats van de kust, gemiddeld tussen NAP -3 m en de NAP -5 m lijn. Figuur 3 geeít één en ander schematisch weer. De gebruikte vooroeverlig-ging is dus punt b (opp. A : opp. B). Voor het strand wordt een vrUwel identieke definitie gebruikt. Door deze operatie verdwijnen al veel van de jaarlijkse schomme-lingen. De overblÍvende jaaíijkse schommelingen ziin graÍisch verder uitgemiddeld.
Om het zandgolÍverschijnsel verder goed in beeld te brengen, zou de plaats van het nulpunt (de hoofdraai) goed gekozen moeten worden en levens zou de lineaire kustregressie geëlimineerd moeten worden. Omdat de belrouwbaarheid van de gegevens voor 1882 aan de lagê kant is, is het moeilijk deze lineaire regressie goed in te schatten. DeÍhalve is niet tot eliminatie van de doorgaande regressie overgegaan.
2000 + T I J D 1 7 5 0 1 8 0 0 1 8 5 0 r a a r 1 4 5 0 0 :o{59, j - 0 5 0 m / l
Verplaatsingssnelheid Als maat voof de horizonta-le kusibeweging is de verplaatsingssnelheid van de kust (fig. 3, punt b) aangehouden. Deze snelheid wordt be-paald door de Íaaklijn aan de krornme. die het kustge-drag weergeett. Het raakpunt geeft vervolgêns hel jaar aan, waarvoor een bepaalde horizontale kustverplaat-singssnelheid geldig is. Figuur 4 geett het principe weer. l\4athematisch gêzien wordt dus de aÍgeleide bepaald van de geÍilterde tiidÍunctie van het kustgedrag (: plaats van punt b als Íunctie van de tijd, zie Íjguuf 3). Door deze ditferentiatie verdwiint tevens het okale verschil van het nulpunl van de rneting en de basis van de amplitude van de zandgoll.
Op deze wijze onlstaal per raai een reêks van jaren waarvoor een mate van horizontale kustverplaatsing geld. Deze kuslverplaatsingssnelheden kunnen verder in een plaats-tijd diagram worden verwerkt. In dit diagram slaat in x-richting de kustlengte en in y-richting de tijd uitgezet. Vervolgens zijn in hettijd-plaats diagram, ter plaatse van eke bekefiende raai, de horizontale kustverplaatsingssnelheden uitgezel in hei jaar waarin oeze voorKwamen,
Na het onderling verbinden van de gelijke kustverplaat-singssnelheden ovêr alle raaien langs de kusi, ontstaan lijnen mel gelijke kuslverp aatsingssnelheid. l\,4e1 deze isolijnen wordl het kustgedrag tussen 1882 en '1984 voor het gehele kustvak in bêeld gebracht (zie Íig. 5). Wat meer geschematiseerd is het beeld van de verande-ringen langs de kust weergegeven in iiguur 6. De zand" go I die zich in de aÍgelopen hondêrd jaaf, van Westka-pelle tol voorbij Domburg, langs de kust verplaatstê, deed dit met een snelheid van 44,5 meter per jaar. Verder is de ampiitude van de horizontale kusiveíplaaf sing nrel oveÍa gelijk. Zo rs de amolitude brj <n 18.0 ca. 250 reler en fff6bÏ gelêide ijk aÍ tot er brl an 13 2 oijna geen amplitude meer is te herkennen. Vervolgens neeml de amplitude weer evenredig toe, en is ler hoogte van km 10.0 weer aangegroeid tol ca. 300 meter.
StrandhooÍden Het bLijkt dat werken langs de kusl (strandhoofden, strandmuren. e.d.) de zandgolf lokaa enigszins verstoren, maar geen enkel eÍíect hebben op het grootschalige bewegingspalroon van de zandgo ven. Hel blijkt voorts dat het aanlegtijdstip van hooÍden en
r a a 1 6 5 3 0 r a a i 1 5 5 0 5 - 0 8 6 r n , ' -"!l/ i -:{nr;. ::1!}r .----ltr; - 0 0 5 n v j
í'.: :'" )
N O O R O W E S T K U S T W A L C H E R E N k u s t v e r l o o p i n d e t i j d t . p l . v . l a a g w a t e r r e g r e s s i e d o o r k u s t v e r l o o p 1 7 5 0 - 1 9 8 0 1. l(uslye oop ií de tiid en regÍessie aaÍde noordwestkust yan Walchercn lussen 1750 eÍ 1980.
. , . t .
lndergestoyen stenen hoolden ter plaalse Í.n de ouinwe! bii ooslkapelle (kn. '1.1í1, hoold 371.
toto: R|Ys-oie|lst GeliidosalêÍel, ald. !el-:. H. Y. Reeken).
2. 0e noodr6!d0!t ral Walchênn. 3. Li$lnl r straíd en rooru.|Cr lboyeí) !n gamirtdalde ftoroayar londal).
4. Bsp.llng ftn d. v.nl..tsi[gssrêlhêid van dê kud,
5. loE[: lsoliinen raÍ ho]iro ah k{st renlallrilg in m par larÍ yoor dc slrook rrn [W tlt LW a8í h.t sband.
OdEr: isoliinrn rolr de itr0o* lussln XAP -3 n lot -5 n aal do oêrar.
36
[o'Ï*-,'..,-,9)
I
6. Sohemetisering va[ k0slv001- eÍ adl-teruilgEÍg,
7. VeÍloop van de k[stliggin0 0p een !e-paalde plaals.
L Urcttopnama van hat raídwingGbiad. (íoto:oêltaphot, idd€lburÍ).
pvc 19a7 é21 2
dergeliike in de historie vaak gekoppeld was aan de Íase van de zandgolf. ïen tiide van de sterke achteruitgang (peÍiode A) liguur 7 constaleert men dat er een probleem dreigt. Tegen het moment dat de kust de meest land-waartse ligging heeÍt (pe.iode B) treedt er paniêk op en besluit rnen met spoed strandhooÍden te bouwen (perio-de C). En zie, (perio-de kustachteruitgang wordt tot staan gebracht. gaat na enkele jaíen zelfs oveí in aanwas en de hooÍden verdwijnen ondeí het zand, om na zo'n hondefd jaar wêer tevoorschÍn te komen. Voor iemand die nog geen kennis heeÍt van de kinematica van zand-golven is het nut van de gebouwde hooÍden dus al snel bewezen,
",1ï,1,i".
p13611g
uan weÍken
4 O 0 m I I { r 3 0 0 m
; 2 0 0 m
Kennis van het verschijnsel is êrg belangrijk bij het doeltrefÍend plannen van werken langs de kust. zo moest onlangs bij Oranjezon een duinverzwaíing woÊ den uitgevoerd, die veiligheid zou garanderen lot hetiaar 2000. Op grond van de tot dan toe gebruiktê lineaire regressiêmethode, zou ca. 300 000 m'zand nodig ge-weest zijn. Doordat uit figuur 5 bliikt dat ter plaatse van dit kustvak de erosie omslaat in aanzanding, was slechts 150 000 m3 nodig. Figuur I is een luchtopname van het zandwingebied. Het veístoorde gebied zou, als er 300 000 m3 gewonnen zou zijn, twee maal zo gíoot ziin. Ook bij het vaststellen van bebouwingsgrenzen is inzicht in de goltbewegjng van belang. Bij kustvakken waar de top van de zandgolÍ nadert, is de vêrleiding groot om bebouwing tot dicht bij de achterzijde van de zeewering toe te laten, 'want het kustvak zandt al jaren aan'. Na het passeren van de top zal er echter behogrlijk wat erosie gaan optreden, waardoor recent toegestane bebouwing in de gevarenzone komt.
Bij de aanleg van leidingkruisingen moet er voor gezorgd worden dat de leiding altijd ruimschoots onder het strand blijft liggên. Het is dus nodig dat de minimale strandlig-ging bekend is. Aan de hand van íiguren als Íiguur 5 is dit vrii nauwkeurig vooÍ ieder punt te berekenen. . 1 0 0 m
6
0 v e f l o o p k u s t l i g g i n g 1 8 4 0 1 9 0 0 1 9 2 0 1 9 4 0 1 9 6 0 1 9 8 0 2 0 0 0 t i i d * Zandgolvenn
t--'-l-.-.---,
9. oialtêkaart y.|t eêí localiê in de Voor-deltl.
S|lnen hooídBn eyen na het dal van eeí ardgoll bii de 0uinweg hii oostkap.lle (lr. t l.150 hooÍd 37).
(Ho: ffiS v.Ír. strdiedisnst Vlisringeí).
38
z a n c l g o l Í i n 1 9 0 0
z a n d g o l t i n 1 9 3 0
w a a Í g ê n o m e n b a t h y m e l r i e 1 9 O O
aanzandingsstroken in fase is met de beweging van de kust-zandgolven.
Het is overigens van belang er op te wijzen dat de (verticale) ampliiude van de zandgolven in de Voordelta klein is ten opzichte van de verschillen in bodemdiepte. Op een dieptekaan ziet men vaak een mega-ribbelachtig patroon. Dit patroon hoeÍt helemaal niets te maken te hebben met de in dit artikel beschreven zandgolf. Zie als voorbeeld liguur 9, Uit één waaÍneming kan men hier onmogelijk de zandgolÍ destilleren.
l\4et behulp van de in dit artikel beschreven analysetech-niek kan men de kustzandgolven vrij nauwkeurig analy-seren en vastleggen. Hierdoor is voorspellen van het toekomstig gedrag mogelijk met een redelijke nauwkeu-righeid. Het is overigens nog niet precies duidelijk waar-door deze golven veroorzaakt worden en waarom ze bewegen mel een periode van ca. 130 jaar. in andere gebieden van de wereld zijn ook periodieke verschijnse-len waargenomen; de perioden variêren echter van en-kele jaren tot nog meer dan de bij ons aangetrotíen 130 Bat.
Omdat het 'waarom' van zandgolven nog niet bekênd is, is het ook niet mogelÍk te voorspellen wat het eÍÍect is van grooischalige ingrepen, zoals de deltawerken. op het gedrag van zandgolven.
Nader onderzoek naar dit verschijnsel is dus zeker wen-selijk. In een van de vervolgÍases van hel project 'kust-genese' zal hieraan meer aandacht worden besteed.
Iiteratuur
1. Kuik, Wiersma, et al.: 'Kustgenese', de Ingenieur, nov. 1985.
2. Ringma, S. H.:'AÍneming Noorderstrand Walcheren nabij Oostkapelle en de verdediging daartegen'. Rijks-waterstaat, Dir. Zeêland, Studiedienst Vlissingen, nota 50-10, 1950.
3. l\raranus, J. W.r 'Grootschalige zandgolfbeweging langs de zuideliike Deltakust'. Rijkswaterstaat, Dienst Gêtiidêwateren Middelburg, nota DGW-86. 002, 1986.
' ' o n v e r a n d e í l i i k e b a t h y m e t r i e
w a a r g e n o m e n b a t h y m e t r i e 1 9 3 0
v e Í s c h i l 1 9 O O - 1 9 3 0
ln Zeeland is gebleken dal de zandgolven niet uitsluilend een kustverschijnsel zijn. Op vgrschillenkaarten van het vooÍdeltagebied, die een periode van zo'n 60-70 jaar omvatten (een halve zandgolÍperiode) zijn stroken van aanzanding en eÍosie aan te geven. Aan dê kusl komen deze stroken precies overeen met aanzandende en ero-derende kuslgebieden. Door nu verschillende intervallen van 65 jaar te kiezen (bijvoorbeeld 1863-1931; 1894-1964: 1921-1985) ziet men de stroken met de kust-zandgolÍ mee verplaatsen. De stroken verplaatsen zich in noordoostelijke richting. Op dit moment is nog geen volledige set verschillenkaarten gereed. De delen die \.l/el gereed zijn bevestigen dal de beweging van de
a a n z a n d r n g
