Markermeer: Watersysteem, hydraulische randvoorwaarden en pompen Markermeerdijken Noord-Holland Harold van Waveren Rijkswaterstaat.

Presentatie over: "Markermeer: Watersysteem, hydraulische randvoorwaarden en pompen Markermeerdijken Noord-Holland Harold van Waveren Rijkswaterstaat."— Transcript van de presentatie:

1 Markermeer: Watersysteem, hydraulische randvoorwaarden en pompen Markermeerdijken Noord-Holland Harold van Waveren Rijkswaterstaat

2 Inhoud Inleiding Vragen adviesgroep Samenvatting

3 Vragen Adviesgroep Hoe werkt het watersysteem Markermeer en omgeving?
Hoe ontstaan maatgevende omstandigheden? Kan via regulering van het waterpeil de hydraulische belasting worden verminderd? O.a. pompen op Houtribdijk en Afsluitdijk En zo ja: helpt dit om de dijkversterking te voorkomen/beperken? Wat zijn de voor- en nadelen van diverse opties? Checkvraag aan de zaal: zijn dit de vragen? Eventueel aanvullen op flap. Eventuele voettekst

4 Animatie: waterbeheer IJsselmeergebied

5 Vragen Adviesgroep Hoe werkt het watersysteem Markermeer en omgeving?
Hoe ontstaan maatgevende omstandigheden? Kan via regulering van het waterpeil de hydraulische belasting worden verminderd? O.a. pompen op Houtribdijk en Afsluitdijk En zo ja: helpt dit om de dijkversterking te voorkomen/beperken? Wat zijn de voor- en nadelen van diverse opties? Checkvraag aan de zaal: zijn dit de vragen? Eventueel aanvullen op flap. Eventuele voettekst

6 Vooraf: enkele technische begrippen
Hydraulische belasting/randvoorwaarde: Druk van het water op de waterkering bij maatgevende omstandigheden: Meerpeil (beperkt beïnvloedbaar) Scheefstand (door wind; niet beïnvloedbaar) Golven (door wind) Maatgevend Hoogwater: waterstand met een overschrijdingsfrequentie gelijk aan de norm Maatgevende omstandigheden: Omstandigheden die leiden tot de maatgevende hoogwaterstand Meerpeilstijging (maar ook daling) kan leiden tot stabiliteitsproblemen Wind veroorzaakt: Golven; die slaan tegen de dijken. Scheefstand. Dit zorgt lokaal voor hogere waterstanden. Op de volgende dia wordt dit geïllustreerd. Hydraulische randvoorwaarden of hydraulische belasting: het geheel aan belastingen welke samenhangen met de waterstand, die inwerken op de waterkering bij maatgevende omstandigheden. Het totaal van MHW plus de lokale toeslagen plus een marge voor golfoverslag wordt de hydraulische belasting van de kering genoemd Maatgevende hoogwaterstand (MHW): waterstand tijdens maatgevende omstandigheden, exclusief het effect van stroming en/of opwaaiing en eventueel andere waterstandsverhogende oorzaken. MHW: waterstand met een overschrijdingsfrequentie gelijk aan de norm MHW: combi van 3 meerpeilen, 12 windrichtingen en 6 windsnelheden Eventuele voettekst

7 Maatgevende omstandigheden ontstaan door een combinatie van windkracht, windrichting en peil
Bij peil NAP: -0,30: 8-9 bft uit Oost 9-10 bft uit NO-ZO 11-12 bft uit N-Z Bij peil NAP: 0,00: 6-7 bft uit O-NO 7-10 bft uit NW-ZO 11-12 bft uit NW-Z Bij peil NAP: +0,30: 5-6 bft uit N-O 6-7 bft uit N-Z 8-12 bft uit NW-Z 0 NAP +0,30 5-6 6-7 0 NAP -0,30 8 9-10 11-12 0 NAP 6-7 7-10 Eventuele voettekst

8 Maatgevende omstandigheden ‘Stabiliteit’
Bij toetsing: Meerpeil met piek tot +0,70 m NAP Opgebouwd in ongeveer 4 tot 5 weken Windkracht 4-5 Bft Windrichting: Oost-Noordoost Peil Tijd 30 dagen -0,40 +0,70 0 NAP 1,1 Peil

9 Maatgevende omstandigheden Golfoploop en -overloop
Meerpeil -0,10 tot +0,20 m NAP Windkracht: 8-9 Bft Windrichting: Oost-Noordoost

10 Vragen Adviesgroep Hoe werkt het watersysteem Markermeer en omgeving?
Hoe ontstaan maatgevende omstandigheden? Kan via regulering van het waterpeil de hydraulische belasting worden verminderd? O.a. pompen op Houtribdijk en Afsluitdijk En zo ja: helpt dit om de dijkversterking te voorkomen/beperken? Wat zijn de voor- en nadelen van diverse opties? Checkvraag aan de zaal: zijn dit de vragen? Eventueel aanvullen op flap. Eventuele voettekst

11 Kan via regulering van het meerpeil de hydraulische belasting worden verminderd?
In de huidige situatie (inclusief pompen Afsluitdijk die nu zijn gepland) In de toekomstige situatie (met extra pompen) Op de Afsluitdijk Op de Houtribdijk en de Afsluitdijk Varianten in Regulering peil: Structureel: lager gemiddeld winterpeil Incidenteel: alleen in hoogwatersituaties Buffer creëren voorafgaand aan hoogwatersituatie Pompen tijdens hoogwatersituatie

12 Reguleren peil Markermeer; huidige situatie
Normale omstandigheden IJsselmeer Waddenzee Afsluitdijk Markermeer Houtribdijk spui IJsselmeer Waddenzee Afsluitdijk Markermeer Houtribdijk spui Extreme omstandigheden

13 Opties om meerpeil te reguleren
Maatregelen bij de Afsluitdijk: Referentie: Pro-actief spuien bij de Afsluitdijk, daarnaast pompen, zodat het peil van het IJsselmeer lager staat en makkelijker water van het Markermeer  naar het IJsselmeer kan stromen. In aanvulling op 1: extra pompen installeren op de Afsluitdijk, zodat het peil van het IJsselmeer min of meer structureel op het streefpeil staat. Maatregelen bij de Houtribdijk èn Afsluitdijk: Peil van het Markermeer structureel verlagen door extra pompen. Peil van het Markermeer incidenteel verlagen met pompen door een buffer te creëren voorafgaand aan storm of langdurige neerslag Peil van het Markermeer incidenteel verlagen met pompen door het peil te verlagen tijdens een periode van langdurige neerslag.  Waarom ‘maar’ 500 m3/s: zeespiegelstijging; voorgeschiedenis: WIN-studie, halverwege jaren ‘90. Zeespiegelstijging maakt spuien steeds lastiger; extra spui nodig. 2012: uiteindelijk pompen. Eventuele voettekst

14 Optie 1: Referentie; Spuien als het kan, pompen als het moet
Waddenzee IJsselmeer Markermeer pomp spui spui Afsluitdijk Houtribdijk

15 Optie 2: extra pompen op de Afsluitdijk, zodat het peil van het IJsselmeer structureel op streefpeil staat Waddenzee IJsselmeer Markermeer pomp spui Afsluitdijk Houtribdijk Kenmerken: Spui mogelijk van Markermeer naar IJsselmeer >1000 m3/s extra pompcapaciteit nodig op Afsluitdijk Kosten: >500 tot 1000 miljoen € Om het peil van het Ijsselmeer structureel op -0,40 te houden, is ongeveer 2000 m3/s nodig; er is nu 500 m3/s voorzien Eventuele voettekst

16 Optie 3: Peil van het Markermeer structureel verlagen door extra pompen
Waddenzee IJsselmeer Markermeer pomp pomp spui Afsluitdijk Houtribdijk Peil Tijd Kenmerken: Structureel lagere MHW’s Markermeer Continu pompen in winterhalfjaar (gem. 80 m3/s) Kosten: 50 – 100 miljoen euro

17 Optie 4: Peil van het Markermeer incidenteel verlagen met pompen door een buffer te creëren voorafgaand aan storm of langdurige neerslag Waddenzee IJsselmeer Markermeer pomp pomp spui Afsluitdijk Houtribdijk Kenmerken: Lagere hydraulische belasting Markermeerdijken Op basis van betrouwbare weersvoorspelling voor lange termijn (>7 dagen vooruit) 600 m3/s pomp nodig (+zelfde capaciteit op Afsluitdijk?) Kosten: 300 – 1200 miljoen euro Peil Tijd

18 Optie 5: Peil van het Markermeer incidenteel verlagen met pompen door het peil te verlagen tijdens een periode van langdurige neerslag. Waddenzee IJsselmeer Markermeer pomp pomp spui Afsluitdijk Houtribdijk Kenmerken: Lagere hydraulische belasting m3/s pomp nodig (+zelfde capaciteit op Afsluitdijk) Kosten: 200 – 400 M€ Peil Tijd CPB: 100 m3/s voor hoogtegerelateerde problemen; geen goede uitspraken mogelijk voor sterkte gerelateerde problemen. Er vanuit gaande dat de huidige dijken aan de norm voldoen Eventuele voettekst

19 Kan via regulering van het meerpeil de hydraulische belasting worden verminderd?
In de huidige situatie (inclusief pompen Afsluitdijk die nu zijn gepland) In de toekomstige situatie (met extra pompen) Op de Afsluitdijk Op de Houtribdijk en de Afsluitdijk Regulering peil: Structureel: lager gemiddeld winterpeil Incidenteel: alleen in hoogwatersituaties Buffer creëren voorafgaand aan hoogwatersituatie Pompen tijdens hoogwatersituatie

20 Optie 1: Referentie; Spuien als het kan, pompen als het moet
Waddenzee IJsselmeer Markermeer pomp spui spui Afsluitdijk Houtribdijk

21 Het Markermeerpeil fluctueert continu
gemiddeld, maximum en minimum per dag, Vergelijk het Markermeer met een grote badkuip, een kraan en een stop. Het duurt lang voordat dat vol of leeg is. Afhankelijk van capaciteit kraan en stop. Jaargemiddelde NAP-21,0 cm Wintergemiddelde NAP-33,0 cm Zomergemiddelde NAP-18,6 cm

22 Aan- en afvoerroutes (maximum debieten) van water rond het Markermeer
+neerslag: 10 mm/dag = 100 m3/s 630 40 260 Totaal gemalen + neerslag: 400 m3/s 95 57 59 Bij extreme neerslag (vanaf 1:100) komt er 380 m3/s in het Markermeer (280 m3/s gemalen en Eem, 100 m3/s via neerslag); in het begin (als het Markermeer nog op -0,40m NAP staat) aanzienlijk meer (230 m3/s extra; AGV: 60; Oranjesluis: 70; HHNK: 100) Hierdoor stijgt het Markermeer in het begin met 6 cm/dag; later met 3,5 cm/dag. Zo lang het Markermeer lager staat dan het IJsselmeer, kan worden gespuid via de Houtribdijk. In dit soort weerssituaties stijgt het Ijsselmeer echter sneller dan het Markermeer. Ijsselmeer in: Ijssel: 2400 m3/s; Ov. Vecht: 450 m3/s; ZZL: 100; WF: 180; HHNK: 65) Ijsselmeer uit: 500 m3/s pompen; spui geblokkeerd. Gemalen zijn ontworpen voor een 1:100 situatie We hebben het hier over een 1: situatie Ga er dus vanuit dat alle gemalen voluit staan te draaien Capaciteit gemaal Ijmuiden is volledig nodig om water van ARK/NZK weg te pompen (Rijnland: 70; HHNK: 70; AGV: 125; HHSR: 75) Alarmpeil NZK: -0,30 NAP Oppervlak Markermeer: hectare 100 Eventuele voettekst

23 IJsselmeerpeil: in extreme omstandigheden staat IJsselmeer hoger dan Markermeer
gemiddeld, maximum en minimum per dag, 1998

24 Gemiddeld, maximum en minimum Markermeerpeil per dag, 1976-2012
1998

25 Scheefstand Markermeer door wind

26 Samenvatting t.a.v. Watersysteem
Peil fluctueert continu; van dag tot dag en van locatie tot locatie Wind, instroom en uitstroom zijn daarbij belangrijke factoren Het beheer van het Markermeerpeil is mede afhankelijk van watersystemen in een groot gebied rond het IJsselmeer/Markermeer`: o.a. 7 waterschappen (gemalen), IJssel en Vecht (afvoer), Waddenzee en Noordzee (windopzet), Amsterdam-Rijnkanaal/Noordzeekanaal (afvoer) De mogelijkheden om het peil te beïnvloeden zijn in normale omstandigheden goed, bij extreme omstandigheden minder

27 Mogelijkheden om het peil te beïnvloeden bij extreme omstandigheden
Instroom beperken door een maalstop In grote gebieden rondom het Markermeer komen polders en stedelijk gebied onder water te staan Ter indicatie: Schade wateroverlast in 1998 bedroeg 450 M€ Peil voorafgaand aan extreem weer verlagen door pro-actief te spuien Gebeurt al zoveel mogelijk Peil structureel verlagen Door spuien en/of pompen Peil incidenteel verlagen Pieken afvlakken Door spuien + pompen Frequentie 1998: 1:100. Eventuele voettekst

28 Invloed van pompen; huidige situatie
Afsluitdijk: Pompcapaciteit voorzien om zeespiegelstijging te compenseren. Dus niet: huidige peilfluctuaties verminderen Strategie: spuien als het kan, pompen als het moet Kostenschatting per 100 m3/s: 50 tot 100 M€ Aanlegkosten gemaal incl. pompen Excl. Beheer en onderhoud (0,6% per jaar) Excl. Energie Incl. 21% BTW Houtribdijk: geen pompcapaciteit voorzien

29 Opties Maatregelen bij de Afsluitdijk:
Referentie: Pro-actief spuien bij de Afsluitdijk, daarnaast pompen, zodat het peil van het IJsselmeer lager staat en makkelijker water van het Markermeer  naar het IJsselmeer kan stromen. In aanvulling op 1: extra pompen installeren op de Afsluitdijk, zodat het peil van het IJsselmeer structureel op het streefpeil staat. Maatregelen bij de Houtribdijk en Afsluitdijk: Peil van het Markermeer structureel verlagen door extra pompen. Peil van het Markermeer incidenteel verlagen met pompen door een buffer te creëren voorafgaand aan storm of langdurige neerslag Peil van het Markermeer incidenteel verlagen met pompen door het peil te verlagen tijdens een periode van langdurige neerslag. 

30 Optie 2: extra pompen op de Afsluitdijk, zodat het peil van het IJsselmeer structureel op streefpeil staat Waddenzee IJsselmeer Markermeer pomp spui Afsluitdijk Houtribdijk Kenmerken: Spui mogelijk van Markermeer naar IJsselmeer >1000 m3/s extra pompcapaciteit nodig op Afsluitdijk Ter vergelijking: grootste pomp ter wereld is 550 m3/s (New Orleans) Kosten: >500 tot 1000 miljoen €

31 3 opties om met pompen het peil van het Markermeer beter te beheersen
Structureel verlagen van het peil van het Markermeer Incidenteel verlagen van het peil van het Markermeer voorafgaand aan storm of extreme neerslag Incidenteel verlagen van het peil van het Markermeer tijdens storm of extreme neerslag

32 Voor alle opties met pompen op Houtribdijk geldt:
Voordeel: peil Markermeer direct beïnvloed Consequentie: meer pompcapaciteit nodig dan nu voorzien 100 m3/s is 1 cm peildaling per dag In natte periodes komt maximaal 400 m3/s binnen via gemalen en neerslag (4 cm peilstijging per dag) Nadeel: gelijke hoeveelheid extra pompcapaciteit nodig op Afsluitdijk om IJsselmeer niet extra te belasten

33 Optie 3: Peil van het Markermeer structureel verlagen door extra pompen
Waddenzee IJsselmeer Markermeer pomp pomp spui Afsluitdijk Houtribdijk Kenmerken: Structureel lagere MHW’s Markermeer Continu pompen in winterhalfjaar (gem. 80 m3/s) Kosten: 50 – 100 miljoen euro Peil Tijd

34 Optie 3: streefpeil/gemiddeld winterpeil structureel verlagen
Theoretisch kan dat: Meer Spuien Meer Pompen Neveneffect: andere functies worden beïnvloed. Voor sommigen is een lager peil positief Voor anderen is dat negatief Zie de peilthermometer

35 De peilthermometer: voor elke functie ligt het kritieke peil anders
Dijken Kunstwerken Kades Historie Natuur Bebouwing Scheepvaart Recreatie Landbouw

36 De peilthermometer: voor elke functie ligt het kritieke peil anders
Dijken Natuur Scheepvaart Kunstwerken Paalrot/zetting

37 De peilthermometer: voor elke functie ligt het optimale peil anders

38 Optie 3: streefpeil/gemiddeld winterpeil structureel verlagen
Theoretisch mogelijk door extra spuien of pompen Neveneffect: Het peil in en achter de Markermeerdijken gaat ook omlaag Ook andere functies ondervinden nadeel Gevolg op en direct achter de dijk onder andere: Bodemdaling en zettingen Paalrot Schade aan dijken, en woningen op en direct achter de dijken Daarnaast effecten op scheepvaart, recreatievaart en natuur Dijkversterking noodzakelijk

39 Optie 4: Peil van het Markermeer incidenteel verlagen met pompen door een buffer te creëren voorafgaand aan storm of langdurige neerslag Waddenzee IJsselmeer Markermeer pomp pomp spui Afsluitdijk Houtribdijk Kenmerken: Lagere hydraulische belasting Markermeerdijken Op basis van betrouwbare weersvoorspelling voor lange termijn (>7 dagen vooruit) 600 m3/s pomp nodig (+zelfde capaciteit op Afsluitdijk?) Kosten: 300 – 1200 miljoen euro Peil Tijd

40 Optie 4: meerpeil tijdelijk laten dalen als er storm of extreme neerslag aankomt (buffer)
Het waterpeil tijdelijk laten dalen is technisch gezien complex: Een peildaling kost veel tijd, ook als er pompen op de Afsluitdijk staan Wil je een significante buffer creëren, dan is een peildaling nodig van 30 tot 40 cm (zeg 35 cm) De weersverwachting is hooguit voor 7 dagen vooruit betrouwbaar Om in 7 dagen 35 cm buffer te creëren, is 5cm peildaling per dag nodig Een pomp van 100 m3/s op de Houtribdijk zorgt voor een peildaling van 1 cm/dag Mits er geen ander water het Markermeer instroomt Bij gemiddelde omstandigheden stroomt 100 m3/s in, dat is 1 cm per dag peilstijging die extra weggepompt moet worden (7 cm per week) Conclusie: Peildaling met 35 cm moet minstens 7 dagen tevoren worden ingezet, bij een pomp van 600 m3/s. Uit: 600 m3/s In: 300 m3/s Netto daling: 3 cm per dag Aantal dagen om -0,30 cm te halen: 10 dagen. Eventuele voettekst

41 Optie 4: meerpeil tijdelijk laten dalen als er storm of extreme neerslag aankomt (buffer)
Onzekerheden: Weersverwachting is onzeker: De kans dat ten onrechte wel of ten onrechte niet een peilverlaging wordt ingezet is groot Om zeker te zijn zou je bij een beperkte pompcapaciteit (100 tot 200 m3/s) vrijwel continu een peilverlaging moeten inzetten in het winterhalfjaar De hydraulische belasting wordt met ongeveer 35 cm afgevlakt. Dijkversterking noodzakelijk Uit: 600 m3/s In: 300 m3/s Netto daling: 3 cm per dag Aantal dagen om -0,30 cm te halen: 10 dagen. Eventuele voettekst

42 Optie 5: Peil van het Markermeer incidenteel verlagen met pompen door het peil te verlagen tijdens een periode van langdurige neerslag. Waddenzee IJsselmeer Markermeer pomp pomp spui Afsluitdijk Houtribdijk Kenmerken: Lagere hydraulische belasting Indicatief: m3/s pomp nodig (+zelfde capaciteit op Afsluitdijk) Kosten: 200 – 400 M€ Peil Tijd

43 Optie 5: extra pompcapaciteit om een peilstijging tijdens extreme weersomstandigheden te beperken
Indicatief: Maatgevende omstandigheden: peilstijging van -0,40 NAP naar +0,70m NAP in ruim 4 weken; oftewel 1,1 meter Dat is 3,7 cm per dag Bij pomp van 100 m3/s: MHW-daling 0,15 - 0,30m Bij pomp van 200 m3/s: MHW-daling 0,30 - 0,60m Bij pomp van 300 m3/s: MHW-daling 0,45 – 0,90m Nota bene: Gelijke hoeveelheid extra pompcapaciteit nodig op Afsluitdijk om IJsselmeer niet extra te belasten Kosten 50 tot 100 M€ per 100 m3/s Nieuwe gemalen HHNK (50 m3/s) nog niet meegenomen In alle gevallen dijkversterking noodzakelijk

44 Overzicht opties Toelichting bij bijzonderheden
Optie 3: Neveneffecten zijn schade aan dijken en woningen, natuur, scheepvaart, recreatievaart. Alle opties: In alle gevallen is dijkversterking noodzakelijk

45 Hoeveel moet het peil dalen om significant effect te hebben op het dijkontwerp?
Indicatief: Vuistregel: minimaal enkele decimeters (30 tot 40 cm) Eerste verkennend onderzoek uitgevoerd, maar het is te vroeg om daar nu al conclusies uit te trekken In alle gevallen is een dijkversterking noodzakelijk. Ook bij streefpeil zijn er al stabiliteitsproblemen met dijken.

46 Vragen Adviesgroep Hoe werkt het watersysteem Markermeer en omgeving?
Hoe ontstaan maatgevende omstandigheden? Kan via regulering van het waterpeil de hydraulische belasting worden verminderd? O.a. pompen op Houtribdijk en Afsluitdijk En zo ja: helpt dit om de dijkversterking te voorkomen/beperken? Wat zijn de voor- en nadelen van diverse opties? Checkvraag aan de zaal: zijn dit de vragen? Eventueel aanvullen op flap. Eventuele voettekst

47 Gemeten omstandigheden versus maatgevende omstandigheden: wind (bron: KNMI)
Windkracht 8-9 uit Oostelijke richting is mogelijk (Kans: 1:3000) Kanaalrat Eventuele voettekst

48 Gemeten omstandigheden versus maatgevende omstandigheden: neerslag
Langdurig aanhoudende neerslag en wind is mogelijk (Zie Somerset 2014; kans: 1:100) >500 mm in 2 maanden >20 depressies op een rij (gevolg: langdurige windopzet)

49 Wat is de invloed van klimaatverandering?
Tot 2050: Afgesproken is dat het winterpeil van het Markermeer/IJsselmeer niet verandert. Na 2050: een beperkte stijging van het winterpeil van het IJsselmeer is niet uitgesloten; het peil van het Markermeer verandert niet Met spuien en pompen kan dit in de hand gehouden worden. Naarmate de klimaatverandering doorzet steeds meer pompen nodig om het winterpeil van het IJsselmeer te handhaven. Hierin is tot 2050 voorzien.

50 Inhoud Inleiding Vragen adviesgroep Samenvatting

51 Samengevat De hydraulische belasting op de Markermeerdijk tussen Hoorn en Amsterdam wordt bepaald door het peil van het Markermeer, de windkracht en de windrichting. De wind is niet te beïnvloeden, het peil eventueel wel Voor het beïnvloeden van het peil zijn er diverse opties: Meer pompen op Afsluitdijk zodat peil IJsselmeer minder fluctueert en spui van Markermeer mogelijk blijft. Structureel verlagen van het peil van het Markermeer Incidenteel verlagen van het peil van het Markermeer voorafgaand aan storm of extreme neerslag Extra pompen op Houtribdijk en Afsluitdijk om peilstijging tijdens extreme weersomstandigheden te beperken. Alle opties hebben voor- en nadelen In alle gevallen is een dijkversterking noodzakelijk

52 Vragen?