Vermindering van de zoutindringing in de
Haringvliet door morfologische aanpassing in
het estuarium
F.P.S. Driessen
J.S. Vermeer
J
Vermindering van de zoutindringing in de Haringvliet door
morfologische aanpassing in het estuarium
Door
F.P.S. (Fabian) Driessen 4602803, J.S. (Jort) Vermeer 4712447
Docent:
Ir. Wim Luxemburg
Datum:
17 januari 2020
Aantal woorden:
Samenvatting:
Na het kierbesluit uit 2018 staan de Haringvlietssluizen ook geregeld bij vloed deels open om
ecologische waarden te bevorderen. In dit rapport is onderzocht hoe de zoutindringing als gevolg van
het kierbesluit in de Haringvliet verminderd kan worden door morfologische aanpassingen aan het
estuarium. Het kunstmatig verhogen van de bodemruwheid, het creëren van een ondiepte en een
combinatie van deze twee opties kunnen de zoutindringing verminderen. Mits de ondiepte hoog
genoeg is, kan de bodemruwheid eventueel ook verhoogd worden door het aanplanten van
vegetatie. In dit onderzoek is met behulp van demonstratieve experimenten in beeld gebracht wat
het effect is van de voorgestelde alternatieven. Als er gekozen wordt voor een van de voorgestelde
morfologische aanpassingen aan het estuarium de Haringvliet, zullen economische, ecologische en
maatschappelijke waardes tegen elkaar moeten worden afgewogen.
Introductie
De Haringvlietsluizen vormen een harde
barrière die de inlaat van de Haringvliet bij zee
afsluit. De sluizen zijn in 1970 gebouwd om
het achterland te beschermen tegen
overstromingen. Om het zoete water uit de
Rijn en de Maas af te voeren worden de
Haringvlietssluizen bij eb opengezet (Dam,
bliek, & Bruens, 2005). Deze harde barrière
vormt een obstakel voor trekvissen die de
haringvliet op willen zwemmen om zich voort
te planten (Larinier, 2001). Sinds het
Kierbesluit van 2018 staan de
Haringvlietsluizen nu ook geregeld op een kier
bij vloed, zodat trekvissen met het zoute
water mee het Haringvliet op kunnen
zwemmen (Rijkswaterstaat, 2011).
Door het binnenlaten van zout water in de
Haringvliet, beweegt bij getijwisseling een
zouttong de haringvliet in en uit. In de
Haringvliet bevonden zich een aantal
drinkwaterinnamepunten van waterschap
Hollandse Delta en Waterbedrijf Evides. Als
het water meer dan 150 mg/L zout bevat, is
het ongeschikt voor verwerking van
drinkwater (Rijkswaterstaat, 2012). Zo bleek
het water bij het zoetwaterinnamepunt
Scheelhoek aan de Haringvliet te zout
wanneer de sluizen op een kier gezet werden.
Daarom is deze niet meer in gebruik en is er
noodgedwongen een nieuw zoetwater
innamepunt gebouwd, verder
stroomopwaarts. De totale kosten die gepaard
gingen bij de extra zoutindringing als gevolg
van het Kierbesluit bedroegen zo’n 70 miljoen
euro (Rijkswaterstaat, 2011). Het is daarom
van economisch belang dat het zoute water
niet verder indringt in de Haringvliet.
Door de opwarming van de aarde zal de
zeespiegel bij Nederland naar verwachting
stijgen (Carson et al., 2016);(Grinsted,
Jevrejeva, Riva, & Dahl-Jensen, 2015).
Hierdoor nemen de waterdieptes toe en zal
ook het getij veranderen met als gevolg meer
zoutindringing in estuaria en rivieren (Short &
Neckles, 1999);(Robins et al., 2016);(Yang,
Wang, Voisin, & Copping, 2015). Uit
onderzoek van Yang et. al. (2016) blijkt
daarnaast ook dat de mate van zoutindringing
in rivieren exponentieel stijgt bij stijging van
de zeespiegel. Voorspelde hogere afvoeren in
de winter en drogere zomers maken het
moeilijk om in te schatten hoe het zoutgehalte
zich precies zal ontwikkelen in niet afgedamde
estuaria (Robins et al., 2016). Tijdens een
droge zomer zal de zoutwatertong in de
toekomst steeds verder de Haringvliet in
komen. Er zijn verschillende manieren
denkbaar om dit tegen te gaan.
Als de Haringvlietsluizen vaker opengezet
kunnen worden, zou dit beter zijn voor de
ecologie. Hierbij moet rekening gehouden
worden met de maximaal getolereerde
zoutgehaltes. Door onder meer zalmen van
een zender te voorzien, worden de
ecologische effecten nauwgezet gevolgd. De
zoutgehaltes worden daarnaast continue
gemonitord door Rijkswaterstaat
(Rijkswaterstaat, 2019a). Op basis van deze
gegevens worden de sluizen nu bediend. Het
is dus van belang om de mate van
zoutindringing tegen te gaan in een
toekomstig scenario waarin er sprake is van
zeespiegelstijging. Daarnaast heeft de natuur
er baat bij als deze maatregelen op korte
termijn geïmplementeerd worden. Zo kunnen
de sluizen vaker en langer op een kier staan.
In dit rapport zal een casestudy uitgevoerd
worden voor de Haringvliet. Er zal naar een
oplossing worden gezocht voor het zout water
indringingsprobleem. In dit verslag staat de
volgende vraag centraal: hoe kan de
zoutindringing in de Haringvliet met behulp
van aanpassingen aan het rivierbed
verminderd worden? Aan de hand van een
literatuurstudie zijn verschillende
mogelijkheden geïdentificeerd om de
zoutindringing in de Haringvliet te beperken.
Met behulp van een proefopstelling zullen de
voorgestelde oplossingen gedemonstreerd
worden. Elk alternatief zal beschouwd worden
vanuit een biologisch, fysisch en
maatschappelijk invalshoek om zo de voor- en
3
nadelen van de alternatieven in kaart te
brengen.
bewegen Figuur 2. Dit strookt met de
gegevens van Rijkswaterstaat in Figuur 1.
Estuarium Haringvliet
Een estuarium kan worden gedefinieerd op
meerdere manieren, afhankelijk vanuit welk
perspectief men kijkt. Volgens Perillo (1995)
zijn er in de literatuur 40 verschillende
definities van estuaria. De meest gebruikte is
waarschijnlijk van Cameron and Pritchard
(1963), die een estuarium definieerden als ‘a
semi-enclosed coastal body of water which
has free connection to the open sea and
within which sea water is measurably diluted
with fresh water derived from land drainage’.
Duidelijk is dat estuaria gelokaliseerd zijn op
de plek waar zoet en zout zeewater elkaar
ontmoeten. Hierdoor ontstaat een continue
interactie tussen zoet en zout water en vindt
er (gedeeltelijke) menging plaats. Een maat
om de menging te kwantificeren is de
zoutindringingslengte; de afstand van de
estuariummond tot het punt waar het
zoutgehalte gelijk is aan het zoutgehalte van
de rivier. Uit studies van H. H. G. Savenije
(1993), Van der Burgh (1972) en Rigter (1973)
is gebleken dat de zout water
indringingslengte in estuaria zeer goed te
voorspellen is met empirisch verkregen
formules. Omdat de Haringvliet een
onnatuurlijk obstakel heeft, namelijk de
Haringvlietsluizen, en daarmee het natuurlijke
stromingsverloop onderbreekt, zijn deze
formules niet toepasbaar op de Haringvliet.
Zouttong
Door de Haringvlietssluizen ontstaat een
situatie waarbij de afvoer dominant is. Voor
het Kierbesluit werd het getijde helemaal niet
toegelaten. Met de intrede van het
Kierbesluit, wordt het getijde deels weer
toegelaten. Als zeewater via een overlaat de
rivier binnen wordt gelaten bij eb, zakt het
vrijwel direct naar de bodem (Chao &
Paluszkiewicz, 1991); (Bowden, 1981). Zo
ontstaat er een dichtheidsstroom op de
bodem, die met het getij heen en weer zal
Figuur 1. Zoutgehaltes dichtstbijzijnde meetpunt
rivierzijde Haringvlietsluizen. Rechter-as -2m en -6m en
linker as -12m (Rijkswaterstaat, 2020).
Zoals te zien variëren de zoutgehaltes op -2 en
-6 meter NAP enigszins over de tijd. In beide
reeksen is het effect van het getijde duidelijk
terug te zien. Het zoutgehalte op -11 meter
NAP is tamelijk constant en een factor 10
hoger.
Figuur 2. Schematisering dichtheidsstroom in de
Haringvliet (P. Jacobs, Steenkamp, B.P.C., de Goederen,
S., 2003).
Menging
Om oplossingen te presenteren voor het
probleem is eerst gekeken naar de
theoretische achtergrond van de menging van
zoet en zout water.
Door het getijde zal het watervolume in een
estuarium zich oscillerend verplaatsen bij eb
en vloed. De energie die hiermee gepaard gaat
is zeer groot en wordt voor een groot deel
gedissipeerd in turbulentie in het
waterpakket. Turbulentie kan worden
beschreven door het getal van Reynolds:
𝑅𝑒 =
𝑢𝐷
𝑣
(1)
4
Wanneer het Reynoldsgetal onder 2000 zit,
heeft men te maken met te maken met
laminaire stroming. Een Reynoldsgetal boven
10^5 betekent vaak turbulente stroming.
Tussen de twee genoemde waardes heeft men
te maken met een overgangsgebied. Volgens
Sternberg (1968) is een stroming in een
estuarium wat onderhevig is aan
getijbeweging volledig turbulent bij een
Reynoldsgetal groter dan 1.5 - 3.6 *10^5,
afhankelijk hoe vlak de bodem is.
Turbulentie vindt in estuaria voornamelijk
plaats op de bodem. Hier zorgt de ruwheid
van de bodem voor frictie, wat een relatief
lage stroomsnelheid aan het bodemoppervlak
te weeg brengt ten opzichte van het water
erboven. De kinetische energie wordt
omgezet in energie die gebruikt wordt voor
turbulentie.
Daarnaast vindt turbulentie plaats door de
aanwezigheid van frictie ter plaatse van de
halocline. Dit is de overgangszone tussen
waterlagen met verschillende zoutgehaltes.
Doordat de lagen lastig mengen ontstaat er
wrijving waardoor er vervolgens interne
golven en entrainment ontstaan (Dyer, 1996).
Het ontstaan van deze verschijnselen valt
buiten de scope van dit verslag.
De combinatie van turbulentie door frictie ter
hoogte van de halocline en op de bodem zorgt
voor een mengend effect in het waterpakket
waardoor het relatief zware zoute zeewater
mengt met het zoete water. Hierdoor ontstaat
een zoutgehalte profiel in het estuarium dat
relatief erg zout op bodem is en afneemt tot
aan het oppervlak. Een schematisering van het
zoutprofiel is te vinden in Figuur 3.
Figuur 3. Schematisering van zoutprofiel voor a)
gedeeltelijk gemengd estuarium waar de menglaag als
gevolg van de bodemruwheid interfereert met de interne
menging laag en b) een gelaagd estuarium, waar het
mixen intern en bodem mixen gescheiden blijft (Dyer,
1996).
De positie en grootte van de mengingszone op
de bodem en de interne mengingszone zijn
afhankelijk van de eigenschappen van een
estuarium. Hierbij moet men denken aan de
stroomsnelheid van het water, de geometrie
van het estuarium en de verhouding zoet en
zout water. Volgens Abraham (1988) is vooral
het mixen als gevolg van de turbulentie van
bodemruwheid significant ten opzichte van
intern mixen. Alleen wanneer het getij
omdraait en er geen sprake is van beweging in
de getijrichting is intern mixen significant.
Volgens Lewis (1996) is er 5 tot 30 keer meer
turbulente energie op de bodem dan ter
hoogte van het interne mix laag.
Voor het estuarium de Haringvliet is het
mengen van zoet en zout water relevant
omdat bij aanwezigheid van menging de
zoutconcentratie in de Haringvliet over de
gehele doorsnede homogeniseert. Hierdoor
zal in mindere mate een zouttong de
Haringvliet in stromen. Dit is in dit onderzoek
aangenomen doordat H. H. G. Savenije (1993)
stelt dat de zout indringingslengte omgekeerd
evenredig is met de Darcy-Weisbach
coëfficiënt. Een hogere Darcy-Weisbach
coëfficiënt duidt op een grotere
bodemruwheid.
5
Dieptes en ondieptes
In de Haringvliet ontstaat zo de eerder
beschreven zouttong. Uit onderzoek van
Ibaňez, Pont, and Prat (1997) blijkt dat de
topografie van de estuariumbodem invloed
heeft op zowel de omvang van de zouttong als
de mate waarin zouttong oprukt en zich weer
terugtrekt bij getijdewisselingen. Uit
onderzoek van Graas and Savenije (2008) blijkt
dat een zandbank in een specifiek geval kan
functioneren om de zoutindringing tegen te
gaan in een estuarium.
In de Haringvliet zijn enkele diepere plekken,
zogenoemde putten. Nadat de sluizen een
aantal keer op een kier zijn gezet blijft hier
zout water achter. Rijkswaterstaat is bezig met
een onderzoek naar het potentiele gevaar
voor de drinkwatervoorziening als dit water
vrijkomt door wind bij een lage rivierafvoer
(Rijkswaterstaat, 2019b).
Een diepte of ondiepte zou dus in theorie het
oprukken van de zouttong in de Haringvliet
moeten kunnen verminderen. Omdat hier
weinig onderzoek naar gedaan is, is dit
onderzocht in het waterlaboratorium van de
TU Delft. Dit deel zal later besproken worden.
Voorgedragen oplossingen
Aan de hand van de theorie zijn drie mogelijke
oplossingen opgesteld voor het zout water
indringingsprobleem. Allereerst is een
oplossing gepresenteerd waarbij de bodem
ruwer gemaakt wordt. Daarna is een oplossing
gepresenteerd waarbij een ondiepte
gecreëerd wordt. Tot slot is een oplossing
gepresenteerd waarbij een combinatie van
zowel een ondiepte als het verhogen van de
bodemruwheid wordt geïmplementeerd.
Bodem ruwer maken
Zoals in paragraaf ‘Menging’ is uitgelegd, is
menging het gevolg van voornamelijk
bodemruwheid. De bodemruwheid wordt
bepaald door het type ondergrond, de
geometrie van de ondergrond, eventuele
bebouwing, eventuele vegetatie en vervuiling.
De Darcy-Weisbach coëfficiënten voor
estuaria verschillen niet veel van elkaar en
liggen voor de meeste estuaria tussen 0.01 en
0.03 (H. H. G. Savenije, 1993; H.H.G. Savenije,
International Institute for Infrastructural, &
Engineering, 1992) Aangenomen is dat deze
waarde voor de Haringvliet ook binnen deze
marge ligt.
In deze voorgedragen oplossing wordt de
bodem ruwer gemaakt. Praktische invullingen
van het ruwer maken zijn bijvoorbeeld het
aanbrengen van vegetatie, storten van
bouwmaterialen zoals beton en het storten
van puinafval. Voor het groeien van vegetatie
is het milieu belangrijk. Uit gegevens van
DINOloket valt op te maken dat de bodem van
de Haringvliet voornamelijk uit fijn zand
bestaat. Dieptes in de Haringvliet variëren van
-5 tot -35 meter NAP (Rijkswaterstaat, 2019a).
Vanwege de zeer beperkte lichtinval op deze
dieptes en de brakke omstandigheden kan
worden aangenomen dat er nauwelijks tot
geen vegetatie op de rivierbodem van de
Haringvliet kan groeien.
Een tweede invulling van deze oplossing is het
storten van bouwmaterialen. Een voordeel
hiervan is dat de bodemruwheid zeer gericht
kan worden vergroot en dat deze ook in het
lab kan worden berekend, waardoor er
bepaald kan worden hoeveel bouwmaterialen
gestort moet worden. Ook is deze oplossing
voor een lange levensduur mogelijk. Een
nadeel hiervan is dat het niet duurzaam is om
bijvoorbeeld een grote hoeveelheid beton te
produceren. Daarnaast is het een relatief dure
invulling en een onderbreking van de
natuurlijke ecologie in de Haringvliet.
Diersoorten zoals de brakwatergrondel,
slakdolf en het harnasmannetje leven graag
op de bodem, een ondiepte zou daarom hun
habitat kunnen verstoren (Griffioen, Winter, &
Hal, 2017).
Een derde invulling van de voorgestelde
oplossing is het storten van afval. Om te
voorkomen dat er zware metalen in de
Haringvliet terecht komen wordt enkel
gebruik gemaakt van gerecycled beton en
6
stenen. Een voordeel van deze invulling is dus
de mogelijkheid om gebruik te maken van
bestaand zwaar afval. Daarnaast is het een
relatief goedkope oplossing. Een nadeel is dat
er toch ongewenste verontreiniging kan
plaatsvinden doordat niet exact bekend is
welke materialen er gebruikt worden. Ook is
deze invulling een onderbreking van de
natuurlijke ecologie.
Ondiepte creëren
Een ondiepte in een estuarium kan
zoutindringing tegengaan (Graas & Savenije,
2008). Dit zou in theorie ook toegepast
kunnen worden bij de Haringvliet. Hierbij kan
gedacht worden aan een zandbank over de
hele breedte van de rivier of aan enkelen
naast elkaar gelegen eilanden waar het water
dan omheen moet stromen. Naar deze
mogelijkheid is nog te weinig onderzoek
gedaan.
De Haringvliet nabij de sluizen is een relatief
diep estuarium (Figuur 4). Ook zijn de eerder
beschreven diepe putten duidelijk te zien.
Figuur 4. Diepte profiel van de Haringvliet (P. Jacobs,
Steenkamp, B.P.C., de Goederen, S., 2003).
Een ondiepte brengt een aantal voor- en
nadelen met zich mee. Het voor deze studie
meest interessante voordeel is dat een deel
van het zoute water in theorie voor de
ondiepte blijft hangen. Dieren die op de
bodem van de rivier leven, zullen echter ook
problemen kunnen krijgen met het
overkomen van de ondiepte.
Een ondiepte zorgt ook voor een verminderde
maximale afvoer van de rivier. Dit kan de
waterveiligheid van de omliggende gebieden
in gevaar brengen. De maximale afvoer zal ook
beperkt zijn door de spuicapaciteit van de
Haringvlietssluizen. Als de maximale spui
capaciteit met een ondiepte nog steeds
gehaald kan worden, zijn de problemen met
betrekking tot waterveiligheid aanzienlijk
kleiner.
Met een ondiepte kan gelijktijdig een
natuurgebied gecreëerd worden. Door dit
gebied ook in te richten voor recreatie, kan dit
gebied een dubbele functie krijgen. Recent is
er al een eiland midden in de Haringvliet
opgespoten met geld van het WNF ten
behoeve van de biodiversiteit.
Ruwe ondiepte
In theorie zouden de twee bovenstaande
alternatieven ook gecombineerd kunnen
worden. Om vegetatie te laten groeien is
voldoende zonlicht nodig. Door een ondiepte
zal meer zonlicht de bodem bereiken en
ontstaan meer mogelijkheden voor de groei
van vegetatie. Uit een studie van Dobberfuhl
(2007) blijkt dat lichtdrempel waarbij groei
van vegetatie nog mogelijk is hoger komt te
liggen naarmate het water zouter is. In de
Haringvliet zal een ondiepte dus relatief hoger
moeten zijn om vegetatie mogelijk te maken.
Rechts van de verticale lijn 7.2 in Figuur 4
bevinden zich de drinkwaterinnamepunten
waar geen verzilting op mag treden. Het
gebied waar een ondiepte interessant zou zijn
om zoutindringing te verminderen loopt in
Figuur 4 tot ongeveer 7.1 op de x-as. Het
water in dit gebied is brak, wat beperkingen
voor de eventuele vegetatie met zich mee
brengt.
Mits het water niet te diep is en niet te hard
stroomt zouden soorten zoals de Snavelrupia
(Ruppia maritima) en Engels slijkgras (Spartina
anglica) wellicht kunnen overleven (S. Jacobs
et al., 2009);(Kantrud, 1991). Neumeier and
Amos (2006) hebben van onder andere Engels
slijkgras aangetoond dat het de turbulentie in
7
zout water kan bevorderen. Uit onderzoek van
Thomson, Huiskes, Cox, Wadsworth, and
Boorman (2004) blijkt dat vegetatie zich in het
zoute gedeelte van de Westerschelde snel kon
ontwikkelen.
Het grootste voordeel van dit alternatief is dat
dit een duurzame oplossing is die ook de
ontwikkeling van een natuur- en
recreatiegebied mogelijk maakt. Het zware
zoute water zal zowel achter de ondiepte
blijven hangen, als beter mengen wanneer het
zich wel over de ondiepte beweegt. Dit komt
doordat vegetatie voor meer turbulentie zal
zorgen.
Dit alternatief heeft ook een aantal nadelen.
Het creëren van een ondiepte waar planten op
kunnen groeien, zal waarschijnlijk meer
kosten met zich mee brengen dan een
ondiepte waar dit niet mogelijk is. De
ondiepte zal daarnaast tamelijk hoog moeten
zijn om vegetatie mogelijk te maken. Hierdoor
is het risico groter dat de ondiepte de
maximale afvoer van de Haringvlietssluizen
beperkt. Dit kan de waterveiligheid in het
geding brengen en dat is onwenselijk.
Een ondiepte met vegetatie in het brakke
water biedt veel kansen voor de natuur.
Tegelijkertijd zouden dieren die op bodem
leven of zich stroomopwaarts willen bewegen,
problemen kunnen ondervinden door de
ondiepte.
8
Demonstratie
De voorgestelde oplossingen voor het zout
water indringingsprobleem zijn in het
vloeistofmechanica laboratorium van de TU
Delft uitgevoerd. Voor het experiment is
smalle watergoot gebruikt (1250 x 50 x 250
mm) die tot 200 mm hoogte gevuld is met
leidingwater. Op deze goot is een waterpomp
aangesloten (20L/min) om een sterk
versimpeld model van een estuarium te
creëren. Doordat de pomp in één richting kan
pompen is de stroming in de goot
representatief voor eb óf vloed. Om een
uniforme stroming over de doorsnede te
krijgen is een balk gebruikt met gaten van
verschillende diameters verspreid over de
verticaal en een aquariumspons ter
bevordering van de verspreiding en demping
van de pompstroom. Figuur 5 geeft een
schematisering weer van de proefopstelling.
Het zeewater dat de Haringvliet instroomt
heeft een zoutgehalte van ongeveer 35 g/l,
wat in de demonstratie is aangenomen
(Millero, Feistel, Wright, & McDougall, 2008).
Daarnaast is er voor het experiment een gele
kleurstof opgelost in het zoute water, zodat de
verspreiding van het zeewater in de goot
duidelijk te observeren is. Het zeewater is
toegevoegd aan de rechterzijde van de balk
ter hoogte van de bodem, zodat geen
menging zou kunnen ontstaan. De
verspreiding van het zoute water is
bestudeerd gedurende 2 minuten.
Figuur 5. Schematisering van de proefopstelling.
Nulmeting
Allereerst is een zogenaamde ‘nulmeting’
uitgevoerd om de zoutverspreiding in de goot
te bestuderen in een obstakel vrije situatie
met vlakke bodem.
Figuur 6. Nulmeting van de stroomgoot. Stroming gaat
van rechts naar links. De gele vloeistof is zout water, het
overige zoet.
Resultaten
Te zien is dat het zoute water zich op de
bodem voortbeweegt met de stroming mee
(van rechts naar links)(Figuur 6). De
kleurintensiteit van voorzijde van de zouttong
neemt na verloop van tijd af. Er kan
aangenomen worden dat een deel van het
zeewater gemengd is met het zoete water als
gevolg van turbulentie door bodemwrijving en
wrijving ter plaatse van de halocline.
Alternatief 1. Ondiepte
Voor het maken van een ondiepte is gebruik
gemaakt van een verhoging van 100 mm. Er is
gebruik gemaakt van een gekantelde baksteen
vanwege de standaardafmetingen (210 x 100 x
50 mm) die goed aansloten op de goot (Figuur
7). De vertaling in afmetingen van deze
ondiepte in de praktijk hangt af van het
Reynolds, Froude en Shields getal en valt
buiten de scope van dit verslag (Kleinhans et
al., 2010).
Resultaten
Te zien is dat de kleurintensiteit van de
zouttong sterk toenam in de loop van de tijd
vlak vóór het obstakel (Figuur 7). Hier hoopte
het zoute water zich dus op. Het blijkt dat er
een ‘wake’ ontstaat waar het zoute water in
vast blijft zitten. Daarnaast versnelt de
stroming ter plaatse van het obstakel. Dit is in
overeenstemming met de volgende formule:
𝑄 =𝑣∗𝐴
(2)
9
Waarin 𝑄 het debiet is, 𝑣 de stroomsnelheid
en 𝐴 het doorstroomoppervlak. Wanneer de
zouttong over het obstakel beweegt, neemt
de kleurintensiteit af. Dit wijst op menging van
het zoute water met het zoete water. Dit kan
verklaart worden door turbulentie die gepaard
gaat met een verhoogde snelheid (1) en de
abrupte verhoging van het
doorstroomoppervlak.
Figuur 7. Stroomgoot met in het midden van de lengte
een obstakel van 100 mm hoog. Stroming gaat van
rechts naar links. De gele vloeistof is zout water, het
overige zoet.
Alternatief 2. Bodemruwheid vergroten
Voor het vergroten van de bodemruwheid zijn
stenen gebruikt met een gemiddelde
doorsnede van 40mm (Figuur 8). Ook geldt
hier dat de vertaling van de grootte van deze
stenen naar de werkelijkheid moeilijk vast te
stellen is.
Resultaten
Te zien is dat het zoute water moeilijk langs de
stenen komt. De tijd waarin het zoute water
zich van de rechter- tot de linkerzijde in de
goot stroomt is bijna twee keer zo lang als bij
de nulmeting.
Alternatief 3. Ondiepte en bodemruwheid
vergroten
Voor het testen van een combinatie van
ondiepte met een vergrote bodemruwheid
zijn dezelfde materialen gebruikt als in de
losstaande alternatieven. Wederom geldt dat
de afmetingen moeilijk te vertalen zijn naar de
werkelijkheid. Er is in deze proef meer zout
water gebruikt dan bij alternatieven 1 en 2. Dit
is gedaan om duidelijker te laten zien dat het
zoute water mengt ter hoogte van het midden
van het obstakel.
Resultaten
Te zien was dat het zoute water zich vóór het
obstakel zich ophoopte. Het zoute water dat
na verloop van tijd over het obstakel heen
ging, mengde relatief snel met het zoete
water. Dit kan verklaard worden doordat het
water een hogere snelheid heeft dan bij
alternatief 2 ter plaatse van het obstakel,
waardoor de bodemruwheid meer kan
bijdragen aan het mengen. Er is dan immers
meer kinetische energie die omgezet kan
worden.
Figuur 9. Stroomgoot met in het midden een obstakel
(100 mm hoog) en stenen met een gemiddelde
doorsnede van 40mm. Stroming gaat van rechts naar
links. De gele vloeistof is zout water, het overige zoet.
De voor- en nadelen zijn overzichtelijk
gepresenteerd in Tabel 1.
Figuur 8. Stroomgoot met in het midden stenen met een
gemiddelde doorsnede van 40mm. Stroming gaat van
rechts naar links. De gele vloeistof is zout water, het
overige zoet.
10
Tabel 1. Voor- en nadelen van de gepresenteerde alternatieven voor het verminderen van de zout indringing in de
Haringvliet
Alternatief
Bodemruwheid verhogen
door toepassing beton of
bouwafval
Ondiepte creëren
Voordelen
- Meer turbulentie met
als gevolg meer
menging en minder
zoutindringing
- Zeer gericht
inzetbaar, effect
vooraf goed te
modelleren
- Lange levensduur
investering
-
-
-
Ondiepte creëren +
bodemruwheid verhogen
-
-
Vermindering
zoutindringing
doordat het zware
zoute water achter de
ondiepte blijft hangen
Ondiep estuarium
biedt veel
ontwikkelingskansen
voor de natuur
Mogelijkheid om ook
een recreatiegebied
aan te leggen
Lange levensduur
constructie
Vermindering
zoutindringing
doordat het zware
zoute water achter de
ondiepte blijft
hangen. Het zoute
water dat zich toch
over de ondiepte
beweegt zal beter
mengen door de
verhoogde
bodemruwheid
Unieke mogelijkheden
voor ontwikkeling
natuur- en
recreatiegebied
Nadelen
- Natuurlijke
bodemruwheidsverhoging
met behulp van vegetatie
niet haalbaar bij huidige
dieptes en
omstandigheden
- Ecologisch ingrijpend
- Relatief duur
- Niet duurzaam, bodem
blijvend veranderd. Hoge
kosten ongedaan maken
-
-
-
-
-
Theoretische maximale
afvoer wordt verminderd,
dit kan risico’s voor de
waterveiligheid met zich
meebrengen
Hoge investeringen voor
het bouwen van een
robuuste ondiepte
Diersoorten die op de
bodem leven of
stroomopwaarts
bewegen kunnen door de
ondiepte gehinderd
worden
Theoretische maximale
afvoer wordt verminderd.
Als de ondiepte zo hoog is
dat er vegetatie kan
groeien, moet de
ondiepte waarschijnlijk
erg hoog zijn
Diersoorten die op de
bodem leven of
stroomopwaarts
bewegen kunnen door de
ondiepte gehinderd
worden
11
Conclusie
De Haringvliet is een afgedamde rivier die
uitmondt in zee. Voorheen werd alleen water
afgevoerd naar zee. Omdat vanuit ecologisch
oogpunt de wens bestond om het getijde
weer gedeeltelijk terug te laten komen in de
rivier, is men tot het Kierbesluit gekomen.
Sinds 2018 staan de sluizen daarom geregeld
ook tijdens vloed op een kier.
Hierdoor vindt stroomopwaarts verzilting
plaats. Om drinkwater te kunnen blijven
produceren zijn daardoor noodgedwongen
drinkwaterinnamepunten verder
stroomopwaarts verplaatst. De totale kosten
om met de verzilting om te gaan bedroegen
70 miljoen euro. Het is dus van groot
maatschappelijk en economisch belang dat er
in de toekomst niet meer verzilting optreedt.
Vanuit ecologisch oogpunt zou het langer en
vaker openstellen van de Haringvlietssluizen
beter zijn. Met de verwachte
zeespiegelstijging zal de Haringvlietssluis bij
gelijke condities straks minder vaak op een
kier kunnen staan om de verzilting binnen de
getolereerde waardes te houden.
Maatregelen die zoutindringing kunnen
beperken zijn dus zowel nu als in de toekomst
relevant. In de literatuur is gevonden dat
aanpassingen aan het rivierbed de
zoutindringing kunnen verminderen. Zo is tot
de onderstaande hoofdvraag gekomen:
de Haringvliet afgedamd is ontstaat door het
Kierbesluit een situatie waarbij een zouttong
zich heen en weer zal bewegen. Het doel van
de voorgestelde oplossingen om te
bewerkstellingen is dat de zouttong zich ver
stroomopwaarts uitstrekt.
Een vergroting van de bodemruwheid zorgt
voor meer turbulentie op de bodem van de
rivier. Meer turbulentie leidt tot betere
menging, waardoor de zouttong in de
haringvliet minder ver stroomopwaarts zal
komen. Het creëren van een ondiepte kan er
in theorie voor zorgen dat een deel van het
zoute water blijft hangen. Hierdoor kan de
zoutindringing in de Haringvliet verminderd
worden. Bovenstaande alternatieven kunnen
ook gecombineerd worden. Een deel van het
zoute water zal dan achter de ondiepte blijven
hangen.
De drie genoemde alternatieven zijn met
behulp van demonstratieve experimenten
onderbouwd. Hierin bleek dat de verwachtte
effecten inderdaad optraden. De alternatieven
lijken allemaal effectief om de zoutindringing
te verminderen. Als er een keuze gemaakt
moet worden dan zullen economische,
ecologische en maatschappelijke effecten
tegen elkaar afgewogen moeten worden.
“Hoe kan de zoutindringing in de Haringvliet
met behulp van aanpassingen aan het
rivierbed verminderd worden?”
In dit onderzoek zijn drie verschillende
oplossingen om de zoutindringing in de
Haringvliet te verminderen naar voren
gekomen, te noemen:
-
vergroting van de bodemruwheid
creëren van een ondiepte
combinatie van de twee
bovenstaande alternatieven.
Zout water is zwaarder dan zoet water en zal
naar de bodem van de rivier zakken. Doordat
12
Bibliografie
Abraham, G. (1988). Turbulence and Mixing in Stratified Tidal Flows, Berlin, Heidelberg.
Bowden, K. F. (1981). Turbulent mixing in estuaries. Ocean Management, 6(2), 117-135.
doi:https://doi.org/10.1016/0302-184X(81)90033-0
Carson, M., Köhl, A., Stammer, D., A. Slangen, A. B., Katsman, C. A., W. van de Wal, R. S., . . . White, N.
(2016). Coastal sea level changes, observed and projected during the 20th and 21st century.
Climatic Change, 134(1), 269-281. doi:10.1007/s10584-015-1520-1
Chao, S.-Y., & Paluszkiewicz, T. (1991). The hydraulics of density currents over estuarine sills. Journal
of Geophysical Research: Oceans, 96(C4), 7065-7076. doi:10.1029/91jc00004
Dam, G., bliek, b., & Bruens, A. (2005). Band width analysis morphological predictions Haringvliet
estuary.
DINOloket. Grondmosterprofiel. Retrieved from: https://www.dinoloket.nl/ondergrondgegevens
Dobberfuhl, D. R. (2007). Light limiting thresholds for submerged aquatic vegetation in a blackwater
river. Aquatic Botany, 86(4), 346-352. doi:https://doi.org/10.1016/j.aquabot.2007.01.003
Dyer, K. D. (1996). Estuaries: A physical Introduction: Wiley.
Graas, S., & Savenije, H. H. G. (2008). Salt intrusion in the Pungue estuary, Mozambique: effect of
sand banks as a natural temporary salt intrusion barrier. Hydrol. Earth Syst. Sci. Discuss.,
2008, 2523-2542. doi:10.5194/hessd-5-2523-2008
Griffioen, A. B., Winter, H. V., & Hal, R. v. (2017). Prognose visstand in en rond het Haringvliet na
invoering van het Kierbesluit in 2018. Retrieved from IJmuiden:
https://edepot.wur.nl/425507
Grinsted, A., Jevrejeva, S., Riva, R. E. M., & Dahl-Jensen, D. (2015). Sea level rise projections for
northern Europe under RCP8.5. Climate Research, 64(1), 15-23. Retrieved from
https://www.int-res.com/abstracts/cr/v64/n1/p15-23/
Ibaňez, C., Pont, D., & Prat, N. (1997). Characterization of the Ebre and Rhone estuaries: A basis for
defining and classifying salt-wedge estuaries. Limnology and Oceanography, 42(1), 89-101.
doi:10.4319/lo.1997.42.1.0089
Jacobs, P., Steenkamp, B.P.C., de Goederen, S. (2003). Van zoet naar zout in 5 dagen : analyse
zoutmetingen inlaatproef Haringvliet in maart 1997. Retrieved from Lelystad:
Jacobs, S., Beauchard, O., Struyf, E., Cox, T., Maris, T., & Meire, P. (2009). Restoration of tidal
freshwater vegetation using controlled reduced tide (CRT) along the Schelde Estuary
(Belgium). Estuarine, Coastal and Shelf Science, 85(3), 368-376.
doi:https://doi.org/10.1016/j.ecss.2009.09.004
Kantrud, H. A. (1991). Widgeongrass (Ruppia maritima L.): A Literature Review. U.S. Fish Wildl. Serv.
Fish Wildl. Res., 10.
Kleinhans, M., Van Dijk, W., Lageweg, W. I., Hoendervoogt, R., Markies, H., & Schuurman, F. (2010).
From nature to lab: scaling self-formed meandering and braided rivers.
Larinier, M. (2001). Environmental Issues, Dams And Fish Migration.
Lewis, R. J. (1996). Relative Contributions of Interfacial and Bed Generated Mixing to the Estuarine
Energy Balance. In Mixing in Estuaries and Coastal Seas (pp. 250-266).
Millero, F. J., Feistel, R., Wright, D. G., & McDougall, T. J. (2008). The composition of Standard
Seawater and the definition of the Reference-Composition Salinity Scale. Deep Sea Research
Part I: Oceanographic Research Papers, 55(1), 50-72.
doi:https://doi.org/10.1016/j.dsr.2007.10.001
Neumeier, U. R. S., & Amos, C. L. (2006). The influence of vegetation on turbulence and flow
velocities in European salt-marshes. Sedimentology, 53(2), 259-277. doi:10.1111/j.13653091.2006.00772.x
Perillo, G. M. E. (1995). Chapter 1 Geomorphology and Sedimentology of Estuaries: An Introduction.
In G. M. E. Perillo (Ed.), Developments in Sedimentology (Vol. 53, pp. 1-16): Elsevier.
13
Rigter, B. P. (1973). Minimum length of salt intrusion in estuaries. Journal of the Hydraulics DivisionAsce, 99(9), 1475-1496.
Rijkswaterstaat. (2011). Beschrijving huidige situatie.
Rijkswaterstaat. (2012). Gebiedsdossier waterwinning Andijk definitief.
Rijkswaterstaat. (2019a). Haringvlietsluizen op een kier. Retrieved from
https://www.rijkswaterstaat.nl/water/projectenoverzicht/haringvliet-haringvlietsluizen-opeen-kier/index.aspx
Rijkswaterstaat. (2019b). Kierbesluit Haringvliet: leren over zoutverspreiding [Press release].
Retrieved from https://www.rijkswaterstaat.nl/nieuws/2019/11/kierbesluit-haringvlietleren-over-zoutverspreiding.aspx
Rijkswaterstaat. (2020). Rijkswaterstaat waterinfo. Retrieved from:
https://waterinfo.rws.nl/#!/kaart/zouten/
Robins, P. E., Skov, M. W., Lewis, M. J., Giménez, L., Davies, A. G., Malham, S. K., . . . Jago, C. F. (2016).
Impact of climate change on UK estuaries: A review of past trends and potential projections.
Estuarine, Coastal and Shelf Science, 169, 119-135.
doi:https://doi.org/10.1016/j.ecss.2015.12.016
Savenije, H. H. G. (1993). Predictive Model for Salt Intrusion in Estuaries. Journal of Hydrology, 148(14), 203-218. doi:Doi 10.1016/0022-1694(93)90260-G
Savenije, H. H. G., International Institute for Infrastructural, H., & Engineering, E. (1992). Rapid
Assessment Technique for Salt Intrusion in Alluvial Estuaries: International Institute for
Infrastructural, Hydraulic and Environmental Engineering.
Short, F. T., & Neckles, H. A. (1999). The effects of global climate change on seagrasses. Aquatic
Botany, 63(3), 169-196. doi:https://doi.org/10.1016/S0304-3770(98)00117-X
Sternberg, R. W. (1968). Friction factors in tidal channels with differing bed roughness. Marine
Geology, 6(3), 243-260. doi:https://doi.org/10.1016/0025-3227(68)90033-9
Thomson, A. G., Huiskes, A., Cox, R., Wadsworth, R. A., & Boorman, L. A. (2004). Short-term
vegetation succession and erosion identified by airborne remote sensing of Westerschelde
salt marshes, The Netherlands. International Journal of Remote Sensing, 25(20), 4151-4176.
doi:10.1080/01431160310001647688
Van der Burgh, P. (1972). Ontwikkeling van een methode voor het voorspellen van zoutverdelingen in
estuaria, kanalen en zeeën. Retrieved from Rijkswaterstaat Rapport:
Yang, Z., Wang, T., Voisin, N., & Copping, A. (2015). Estuarine response to river flow and sea-level rise
under future climate change and human development. Estuarine, Coastal and Shelf Science,
156, 19-30. doi:https://doi.org/10.1016/j.ecss.2014.08.015
14