Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
Nov 24, 2015
Doelbereik innovatieve
dijkconcepten DP Wadden
Doelbereik innovatieve
dijkconcepten DP Wadden
1207459-002
Deltares, 2013, B
A. Calderon
A.J. Smale
DeltaresTitelDoelbereik innovatieve dijkconcepten DPWadden
OpdrachtgeverDPWadden
Project1207459-002
Kenmerk1207459-002-ZKS-0002
Pagina's63
TrefwoordenDeltaprogramma,Waddengebied, Hydraulische Randvoorwaarden, Innovatievedijken
SamenvattingAls onderdeel van de beoordeling van de veiligheidsstrategien voor DP Wadden is in dezestudie het doelbereik van een aantal innovatieve dijkconcepten (inclusief traditioneel)bepaald. Het doelbereik van deze innovatieve dijkconcepten is gedefinieerd als de benodigdedijkverhoging na realisatie van het innovatieve dijkconcept. Het eindresultaat van deze studiebestaat dus uit de benodigde verhoging van de kruin per innovatief dijkconcept, per zichtjaar,per klimaatscenario.
Aanvullend is voor acht innovatieve dijkconcepten bepaald wat de benodigde volumes zanden klei zijn om deze innovatieve dijkconcepten te kunnen realiseren. Hierbij is ook het extraruimtebeslag bepaald als gevolg van deze versterking. De resultaten van deze studie wordenaangeleverd aan de kostenramingen, welke benodigd zijn om een kosten-baten analyse tekunnen uitvoeren voor elk van de innovatieve dijkconcepten.
Vooruitlopend op de kosten-baten analyse laten de resultaten van deze studie zien dat hetinnovatieve dijkconcept met betrekking tot overslagbestendige dijk (maximaaloverslagdebiet100 I/s/m) voor de grootste reductie in benodigde kruinhoogte zorgt. Van de overigeinnovatieve dijkconcepten is het concept met betrekking tot het verflauwen van hetbuitentalud (van 1:4 naar 1:7) het concept dat tot de grootste afname in benodigdekruinhoogte leidt.
Het doelbereik van de innovatieve dijkconcepten is vastgesteld met en zonder autonomekwelderontwikkeling. Deze resultaten laten zien dat het doelbereik sterk benvloedwordt doorde aanwezigheid van kwelders, voor die gevallen waarbij golfaanval van belang is. Voorlocaties waar de golfcondities (zeer) mild zijn geldt dat de aanwezigheid van kwelders geensignificante invloed heeft op het doelbereik. Verder is ook een gevoeligheidsanalyseuitgevoerd met betrekking tot de kwelderscenario's.
Referenties1207459-000-ZKS-0001-o-0fferte Delta ProgrammaWadden 2013, onderdeel Deltares
A. SmaleJ. Groenewe
Versie Datum Auteur3 nov. 2013 A. Calderon
Statusdefinitief
Doe/bereik innovatieve dijkconcepten OP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
i
Inhoud
1 Inleiding 1 1.1 Achtergrond 1 1.2 Doelstelling 1 1.3 Leeswijzer 1
2 Aanpak 3 2.1 Bepaling veiligheidsopgave 3 2.2 Berekeningswijze extra benodigde kruinhoogte/bekledingsterkte 3
2.2.1 Hydra-K 3 2.2.2 Toetspeilcorrectie 7 2.2.3 Zeespiegelstijging 8 2.2.4 Windstatistiek 8 2.2.5 Bodemgeometrie en topografie 8
2.3 Bepaling doelbereik 9 2.4 Ontwerpopgave 9
3 Klimaatscenarios en autonome kwelderontwikkeling 11 3.1 Gehanteerde klimaatscenaios 11 3.2 Autonome kwelderontwikkeling 11 3.3 Gevoeligheidsanalyse kwelderontwikkeling 12
4 Innovatieve dijkconcepten 13 4.1 Innovatieve dijkconcepten uit de gevoeligheidsanalyse 13 4.2 Beschouwde innovatieve dijkconcepten in deze studie 14 4.3 Uit te voeren berekeningen per onderscheidend innovatief dijkconcept 15
5 Resultaten per innovatief concept, zonder kwelder 17 5.1 Standaard profiel (toekomstige veiligheidsopgave) 17 5.2 Standaard profiel (overslagbestendige dijk) 19 5.3 Standaard profiel (andere herhalingstijd: deltadijk) 24 5.4 Standaard profiel met hoog lijnelement voor dijk 26 5.5 Standaard dijk met restprofiel afslag voor dijk 30 5.6 Dijk met verflauwd buitentalud 32 5.7 Standaarddijk met laag lijnelement voor dijk 34 5.8 Standaard profiel met verticale wand op kruin 36 5.9 Standaard profiel met aangepaste ruwheid 38
6 Resultaten per innovatief concept, met kwelder 41 6.1 Inleiding 41 6.2 Effect kwelder op golfhoogte aan de teen van de dijk 41 6.3 Effect kwelder op benodigde kruinhoogte: traditionele dijkversterking 42 6.4 Effect kwelder op benodigde kruinhoogte: overslagbestendige dijk 44 6.5 Effect kwelder op benodigde kruinhoogte: Deltadijk 45 6.6 Effect kwelder op benodigde kruinhoogte: hoog lijnelement voor dijk 46 6.7 Effect kwelder op benodigde kruinhoogte: restprofiel afslag voor dijk 47 6.8 Effect kwelder op benodigde kruinhoogte: verflauwd buitentalud 48 6.9 Effect kwelder op benodigde kruinhoogte: laag lijnelement voor dijk 49
ii
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
6.10 Effect kwelder op benodigde kruinhoogte: verticale wand op kruin 50 6.11 Effect kwelder op benodigde ruwheid buitentalud 51 6.12 Conclusies met betrekking tot invloed kwelderontwikkeling op veiligheidsopgave 52
7 Gevoeligheidsanalyse kwelderontwikkeling 53 7.1 Alternatieve scenarios voor kwelderontwikkeling 53 7.2 Verandering benodigde kruinhoogte bij alternatieve kwelderontwikkeling scenarios53 7.3 Conclusies gevoeligheid benodigde kruinhoogte voor kwelderontwikkeling 55
8 Benodigde volumes zand/klei en ruimtebeslag 57
9 Conclusies en aanbevelingen 61
10 Referenties 63
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1 van 63
1 Inleiding
1.1 Achtergrond
In 2008 is door de commissie Veerman een advies geschreven ten aanzien van het in kaart
brengen van de lange termijn waterveiligheid en zoetwatervoorziening, wat geleid heeft tot
het Nationaal Waterplan. Ten behoeve van het in kaart brengen van de lange termijn
waterveiligheid en zoetwatervoorziening en het genereren van mitigerende maatregelen, is
een tweede Deltaprogramma opgestart onder leiding van de Deltacommissaris. Een
onderdeel van het Deltaprogramma is het deelprogramma Waddengebied.
Binnen het Deelprogramma Waddengebied zijn de afgelopen jaren diverse onderzoeken
uitgevoerd, waaronder onderzoek naar de toekomstige veiligheidsopgave. Nu inzicht is
verkregen in de toekomstige veiligheidsopgave, richt het onderzoek zich op de evaluatie van
innovatieve dijkconcepten als mitigerende maatregelen. In het kader van DP Wadden 2013 is
onderzoek gedaan naar een aantal innovatieve dijkconcepten, WUR (2013a), als mogelijke
veiligheidsstrategien. Dit rapport beschrijft de resultaten van een vervolg op dit onderzoek,
waarbij de effecten van de innovatieve dijkconcepten op de waterveiligheid worden
vastgesteld.
1.2 Doelstelling
In Deltares (2012a) is de toekomstige veiligheidsopgave geschetst. In het kader van het
Deltaprogramma dienen strategien te worden ontwikkeld om deze geprojecteerde
toekomstige veiligheidsopgave op te lossen. In WUR (2013a) zijn een aantal innovatieve
dijkconcepten besproken, waarvoor het effect op de extra benodigde kruinhoogte (voor
verschillende scenarios) dient te worden vastgesteld, zodanig dat een kosten-baten analyse kan worden uitgevoerd. In het kader van onderhavige studie is voor elk van de innovatieve
dijkconcepten, voor verschillende scenarios, de extra benodigde kruinhoogte vastgesteld.
1.3 Leeswijzer
In hoofdstuk 2 wordt een toelichting gegeven op de gehanteerde rekenmethode. Vervolgens
wordt in Hoofdstuk 3 ingegaan op de gehanteerde scenarios voor klimaatverandering en kwelderontwikkeling. Hoofdstuk 4 beschrijft de beschouwde innovatieve dijkconcepten en de
wijze waarop deze zijn doorgerekend. De resultaten van de berekeningen met en zonder
kwelderontwikkeling worden gepresenteerd in respectievelijk Hoofdstuk 5 en 6. Hoofdstuk 7
gaat in op een gevoeligheidsanalyse met betrekking tot de gehanteerde kwelderontwikkeling,
waarna in Hoofdstuk 8 wordt aangegeven op welke wijze de benodigde volumes en het
ruimtebeslag zijn bepaald. Het rapport sluit in Hoofdstuk 9 af met conclusies en
aanbevelingen.
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
3 van 63
2 Aanpak
2.1 Bepaling veiligheidsopgave
De berekeningswijze is reeds beschreven in Deltares (2012b), Deltares (2012c) en Deltares
(2012d). Het eerste memo beschrijft een inventarisatie van de mogelijke toekomstige
veranderingen in het Waddengebied (Deltares, 2012b), in termen van (klimaat)scenarios. Het tweede memo beschrijft een inventarisatie van de mogelijkheden van Hydra-K (Deltares,
2012c) om de mogelijke toekomstige veranderingen door te rekenen. In Deltares (2012d)
worden de beide memos gecombineerd, waardoor duidelijk wordt hoe specifieke (klimaat)scenarios doorgerekend kunnen worden.
In de volgende paragrafen worden de werking van Hydra-K en de belangrijkste
uitgangspunten en aannames nader toegelicht.
2.2 Berekeningswijze extra benodigde kruinhoogte/bekledingsterkte
2.2.1 Hydra-K
Het probabilistische model Hydra-K berekent de kans op falen van waterkeringen langs de
Nederlandse kust. Er zijn verschillende mechanismen die het bezwijken van keringen kunnen
veroorzaken, zoals golfoploop/overslag, instabiliteit van de dijkbekleding of instabiliteit van
het dijklichaam. Voor de meeste van deze faalmechanismen is in Hydra-K een
betrouwbaarheidsfunctie Z gemplementeerd die de sterkte van de kering vergelijkt met de
hydraulische belasting. De belasting is een functie van de belastingvariabelen en als Z
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
4 van 63
Figuur 2.1 Illustratie kansverdeling wind en waterstand
2 De tweedimensionale kansverdeling gepresenteerd in Figuur 2.1 kan worden vertaald
naar een twee-dimensionale verdeling geldig voor een locatie aan de teen van een dijk:
een gegeven combinatie van offshore windsnelheid en waterstand leidt tot een
combinatie van nearshore windsnelheid en waterstand. Figuur 2.1 wordt dan
getransformeerd naar Figuur 2.2 (ze lijken op het oog exact gelijk, maar hebben
verschillende variabelen op de x-as staan). Opgemerkt wordt dat hierbij wordt uitgegaan
van de piekwaterstand binnen een storm. Het stormverloop en faseverschuiving tussen
windsnelheid en waterstand worden buiten beschouwing gelaten.
Figuur 2.2 Illustratie kansverdeling windsnelheid en nearshore waterstand
3 Vervolgens kan de windsnelheid en nearshore waterstand (per windrichting) worden
vertaald naar nearshore golfhoogte, -periode en richting. Dit leidt dan tot een vertaling van Figuur 2.1 en Figuur 2.2 naar Figuur 2.3. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van een
opzoektabel waarin de voor gegeven windsnelheid, windrichting en waterstand de
bijbehorende nearshore golfcondities (golfhoogte, -periode en richting) opgenomen zijn. Door de vertaling van windsnelheid naar golfhoogte en golfperiode wordt nog een
extra variabele gentroduceerd, waardoor er feitelijk sprake is van een
meerdimensionale verdeling. Omwille van dit voorbeeld worden hier echter enkele
tweedimensionale afbeeldingen gepresenteerd. Ook hier gaat het om de condities
behorende bij de piekwaterstand binnen de storm.
Win
dsn
elh
eid
Offshore waterstand
Win
dsn
elh
eid
Nearshore waterstand
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
5 van 63
Figuur 2.3 Illustratie kansverdelingen a) nearshore waterstand en golfhoogte, b) nearshore waterstand en
golfperiode
4 Als nu gekeken wordt naar een belastinggeval, hier wordt golfoverslag als voorbeeld
genomen, dan kunnen in Figuur 2.3 lijnen (faalgrenzen) worden getrokken van gelijke
belasting (lees golfoverslag). Figuur 2.4 geeft een voorbeeld weer van een isolijn
waarvoor geldt dat er sprake is van 1 l/s/m overslag (met op de achtergrond nog steeds
de kansverdeling van waterstand en golfhoogte). Het gebied rechtsboven de faalgrens
is het faalgebied: Z
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
6 van 63
Figuur 2.5 Illustratie bepaling illustratiepunt op faalgrens
In de beschrijving hierboven is uitgegaan van een geparametriseerde tweedimensionale
kansverdeling voor wind en waterstand. In Hydra-K wordt echter gewerkt met simultane
waarnemingen van waterstanden, windsnelheden en windrichtingen van een groot aantal
stormen. De isolijnen in de kansdichtheidsplots van Figuur 2.1 tot en met Figuur 2.5 worden
daarmee vervangen door observaties. Deze observaties vallen echter niet in het extreme
bereik. Ze zijn namelijk gemeten in een periode van minder dan 30 jaar. Om dat te illustreren
zijn ze weergegeven in de linkeronderhoek van Figuur 2.6.
Figuur 2.6 Illustratie van geobserveerde en opgeschaalde stormen
Om de observaties te kunnen gebruiken voor de probabilistische berekening worden de
observaties opgeschaald in intensiteit conform de methode de Haan (hogere windsnelheden en bijbehorende waterstanden) en krijgen dan een kleinere kans van voorkomen. Hierdoor
worden kunstmatige observaties verkregen welke rondom de verwachte faalgrens zullen
liggen. Deze opschaling gaat onder behoud van de geobserveerde correlaties tussen
windsnelheid, windrichting en waterstand. Dit behoud van correlatie geldt overigens alleen in
een wiskundig getransformeerde ruimte, de correlatie tussen werkelijke waterstanden en
windsnelheden kan wel enigszins veranderen. Opgemerkt wordt dat de schaling afhankelijk is
van de gehanteerde overschrijdingsfrequentie.
Go
lfh
oo
gte
waterstand
Z=0 Z>0,
niet falen
Z
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
7 van 63
In plaats van het nemen van de integraal voor het bepalen van de faalkans, kan nu
eenvoudig het aantal opgeschaalde stormen worden geteld in het faalgebied (Z
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
8 van 63
Figuur 2.7 De twee door Hydra-K berekende illustratiepunten. Illustratiepunt 1 is berekend met vrij te kiezen
waterstand. Illustratiepunt 2 is gebaseerd op bestaande toetspeilen.
2.2.3 Zeespiegelstijging
In Hydra-K kan een uniforme zeespiegelstijging worden opgegeven. Als gevolg van de
toetspeilcorrectie komt het effect van de op te leggen zeespiegelstijging per definitie niet tot
uiting in de door Hydra-K uitgerekende waterstand. Om het effect van zeespiegelstijging op
een realistische manier te kunnen onderzoeken zal of de toetspeilcorrectie uitgezet moeten
worden of de toetspeilen aangepast. De wijze waarop de toetspeilcorrectie is uitgezet en de
controle op de juiste werking van Hydra-K na de-activatie van de toetspeilcorrectie is
beschreven in Deltares (2012c en d).
2.2.4 Windstatistiek
Windsnelheid is een variabele die invoer is voor Hydra-K. De windsnelheid wordt ingevoerd in
termen van overschrijdingsfrequentielijnen voor verschillende richtingssectoren. Deze
gegevens zijn voor een aantal meetlocaties bekend in Hydra-K. Voor het Waddengebied is
alleen de meetlocatie Terschelling-West relevant.
2.2.5 Bodemgeometrie en topografie
De bodemgeometrie van de Waddenzee is geen onderdeel van Hydra-K, maar is impliciet
opgenomen in de SWAN productieberekeningen die Hydra-K gebruikt. Voor een groot aantal
combinaties van windsnelheid, windrichting en waterstand zijn SWAN berekeningen gemaakt.
Hydra-K gebruikt interpolatie tussen de resultaten van deze berekeningen voor het bepalen
van de hydraulische condities aan de teen van de dijk. De dijk zelf is beschreven door middel
van een dwarsprofiel. Alle dwarsprofielen samen vormen de topografische invoer voor
Hydra-K.
Via de dwarsprofielen kan de topografie in Hydra-K relatief eenvoudig aangepast worden.
Door het gebruik van de SWAN productieberekeningen geldt dat niet voor de
bodemgeometrie. Voor het bepalen van de veiligheidsopgave zijn echter slechts de effecten
van de verandering in de bodemgeometrie op de hydraulische randvoorwaarden van belang.
Deze effecten kunnen wel meegenomen worden in een berekening met Hydra-K.
faalgrensw
indsnelh
eid
waterstand
illustratiepunt 1
illustratiepunt 2
toets
peil
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
9 van 63
2.3 Bepaling doelbereik
Het doelbereik van de innovatieve dijkconcepten is gedefinieerd als de benodigde
dijkverhoging na realisatie van het innovatieve dijkconcept.
Hierbij wordt de benodigde dijkverhoging bepaald door het verschil te nemen tussen de
benodigde kruinhoogte (op basis van overslag) in geval van een standaard profiel en de
benodigde kruinhoogte in geval van de realisatie van een innovatief dijkconcept.
De evaluatie van het doelbereik van innovatieve dijkconcepten wordt uitgevoerd met behulp
van hetzelfde instrumentarium als waarmee de toekomstige veiligheidsopgave is bepaald.
Voor een beschrijving van dit instrumentarium wordt verwezen naar Deltares (2012a). Bij de
bepaling van de toekomstige veiligheidsopgave is uitgegaan van een standaard profiel (1:4
buitentalud en een ruwheidscofficint van 1,0). Door de eigenschappen van dit gehanteerde
profiel te veranderen kan het doelbereik van de innovatieve dijkconcepten worden bepaald.
In hoofdstuk 4 wordt nader ingegaan op de beschouwde innovatieve dijkconcepten en de
wijze waarop deze zijn geschematiseerd om te komen tot het doelbereik.
2.4 Ontwerpopgave
Naast het bepalen van het doelbereik, gebaseerd op een gegeven vormgeving en afmeting
van de innovatieve dijkconcepten, kan ook een ontwerpberekening worden gemaakt. Bij een
ontwerpberekening wordt gevarieerd met n eigenschap van het innovatieve dijkconcept
zodanig dat de huidige kruinhoogte voldoet.
Voorbeeld: gezocht kan worden naar de ruwheid van het buitentalud welke leidt tot een
benodigde kruinhoogte gelijk aan de huidige kruinhoogte. Dit houdt in dat bij de gevonden
ruwheid geen extra dijkverhoging noodzakelijk is, enkel de verhoogde ruwheid van het
buitentalud dient aangebracht te worden.
Voor een aantal innovatieve dijkconcepten wordt ook deze ontwerpberekening uitgevoerd. In
hoofdstuk 4 wordt aangegeven voor welk van de innovatieve dijkconcepten een dergelijke
berekening is uitgevoerd.
Merk op dat de resultaten van de ontwerpberekeningen slechts een indicatie geven van de
benodigde sterkte/afmeting van het innovatieve dijkconcept. De vastgestelde waarden zijn
geenszins te gebruiken voor een daadwerkelijk ontwerp.
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
11 van 63
3 Klimaatscenarios en autonome kwelderontwikkeling
3.1 Gehanteerde klimaatscenaios In Deltares (2012b) is een overzicht gepresenteerd van de mogelijke toekomstige (klimaat)
scenarios voor het Waddengebied. Hierin zijn meegenomen (i) de Deltascenarios, zie Deltares (2011a), (ii) windklimaatscenarios (als gevoeligheidsanalyse) en (iii) autonome ontwikkelingen en toekomstige menselijke ingrepen.
In Deltares (2012e) is een selectie gemaakt van door te rekenen scenarios in het kader van de verkenning van de toekomstige veiligheidsopgave voor het Waddengebied. De selectie is
dusdanig dat met een beperkt aantal berekeningen de hoekpunten van de toekomstige
veiligheidsopgave in beeld gebracht kunnen worden.
In het kader van deze studie wordt gekeken naar de zichtjaren 2050 en 2100 en de
scenarios matige en snelle klimaatveranderingen. Dit resulteert in 4 klimaatscenarios per innovatief dijkconcept.
Voor het zichtjaar 2050 wordt voor matige klimaatverandering een zeespiegelstijging voorzien
van 0,15 meter (ten opzichte van 1990) en voor snelle klimaatverandering een
zeespiegelstijging van 0,35 meter. Voor 2100 wordt voor matige klimaatverandering een
zeespiegelstijging voorzien van 0,35 meter en een zeespiegelstijging van 0,85 meter voor
snelle klimaatverandering (beide wederom ten opzichte van 1990).
3.2 Autonome kwelderontwikkeling
Naast klimaatverandering is ook gekeken naar het effect van het wel of niet meenemen van
kwelders op de benodigde kruinhoogtes. Hiertoe is door WUR (2013b) aangegeven hoe snel
de kwelders meegroeien met de klimaatverandering en wat de vorm van de kwelder is.
Belangrijk uitgangspunt voor de afmetingen van de kwelder is de aanname dat de
kwelderhoogte bij benadering meegroeit met de zeespiegelstijging. Het geheel leidt tot de
volgende definitie van de kwelder per scenario, waarbij wordt aangenomen dat de hoogte van
de kwelder vanaf zee lineair toeneemt richting land:
Zichtjaar Scenario Hoogte
zeewaarts
[m+NAP]
Hoogte
landwaarts
[m+NAP]
Lengte
[m]
Referentie - 1,0 1,6 600
2050 Matig 1,15 1,75 600
Snel 1,35 1,95 600
2100 Matig 1,35 1,95 600
Snel 1,85 2,45 600
Tabel 3.1 Overzicht te hanteren kwelderafmetingen per klimaatscenario
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
12 van 63
3.3 Gevoeligheidsanalyse kwelderontwikkeling
De autonome kwelderontwikkeling zoals gepresenteerd in de voorgaande paragraaf gaat uit
van een kweldergroei welke van eenzelfde orde is als de zeespiegelstijging. Uit analyse van
metingen blijkt dat deze ontwikkeling wellicht conservatief is, omdat analyse van metingen
laat zien dat kwelders ook sneller kunnen groeien dan de zeespiegelstijging. Uiteraard hangt
de daadwerkelijke groeisnelheid af van een groot aantal variabelen zoals sedimentaanbod,
fysische condities, stimulatie, etc. Als onderdeel van deze studie is een gevoeligheidsanalyse
uitgevoerd met aangepaste scenarios ten aanzien van de kwelderontwikkeling. Deze scenarios zijn opgesomd in Tabel 3.2. Merk op dat er geen verschil meer is tussen matige en snelle scenarios.
Zichtjaar Scenario Hoogte
zeewaarts
[m+NAP]
Hoogte
landwaarts
[m+NAP]
Lengte
[m]
Referentie - 1,0 1,6 600
2050 Matig 1,4 2,0 600
Snel 1,4 2,0 600
2100 Matig 1,9 2,5 600
Snel 1,9 2,5 600
Tabel 3.2 Overzicht te hanteren kwelderafmetingen per klimaatscenario ten behoeve van gevoeligheidsanalyse
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
13 van 63
4 Innovatieve dijkconcepten
4.1 Innovatieve dijkconcepten uit de gevoeligheidsanalyse
In het kader van de gevoeligheidsanalyse gepresenteerd in WUR (2013a) is een lijst met
innovatieve dijkconcepten opgesteld voor de Waddenzee. Het betrof in totaal 24
dijkconcepten, waarvan er uiteindelijk 8 als kansrijk bestempeld zijn (zie WUR, 2013a). In
Tabel 4.1 wordt een overzicht gegeven van deze innovatieve dijkconcepten.
Type Innovatief concept
Referentie Traditionele zeedijk
Traditioneel + Traditionele en technische oplossing
Rijke Dijk
Basis Overslagbestendig / overstroombare dijk
Robuust (langere tijdshorizon) Deltadijk
Multifunctioneel
Parallele dijken Dubbele dijken in Waddengebied
Voorlandkering (kan ook oesterbank zijn: bio-
bouwers)
Schermdijk (dijk voor de dijk, havendam, soms
volledig in het water, maar soms aan oever vast)
Hybride oplossingen Dijk-in-duin
Dijk- in-boulevard
Oeverdijk (normale kering met zand of klei ervoor)
Eco-engineering oplossingen Dijk met kwelder
Brede Groene dijk
Dijk met kwelderwal
Oesterbank (voorlandkering)
Dynamisch stabiele oplossingen Zand/bagger suppleties
Zand motor
Slib motor
Nieuwe duinen
Harde waterkerende constructies
(beton, staal, etc.) waar bebouwing
is
Integratie met bebouwing
Functiescheidende schermen
Demontabele kering
Standaard met innovatieve Elementen
Tabel 4.1 Overzicht van innovatieve dijkconcepten zoals gepresenteerd in WUR (2013a)
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
14 van 63
4.2 Beschouwde innovatieve dijkconcepten in deze studie
Ten tijde van de start van deze studie was nog niet duidelijk welke van de in Tabel 4.1
gepresenteerde innovatieve dijkconcepten nader uitgewerkt zouden worden. Om toch met
deze studie te kunnen starten zijn de innovatieve dijkconcepten gekarakteriseerd en
gegroepeerd op basis van de eigenschappen van het zeewaartse deel van het innovatieve
dijkconcept. Dit heeft geleidt tot een classificatie zoals gepresenteerd in Tabel 4.2.
Naam in gevoeligheidsanalyse Schematisatie voor doelbereik
Traditionele ophoging (referentie) standaard profiel
Traditioneel + nieuwste technische
inzichten
standaard profiel, aangepaste ruwheid
Rijke Dijk standaard profiel, aangepaste ruwheid
Overslagbestendige/overstroombare dijk standaard profiel
Deltadijk standaard profiel (andere herhalingstijd)
Multi-functionele dijk standaard profiel (andere herhalingstijd)
Parallele dijken meerlaagsveilgheid (buiten scope)
Voorlandkering standaard profiel met hoog lijnelement voor dijk
Schermdijk standaard profiel met hoog lijnelement voor dijk
Dijk-in-Duin standaard dijk met restprofiel afslag ervoor
Dijk-in-Boulevard standaard dijk met restprofiel afslag ervoor
Oeverdijk standaard dijk met restprofiel afslag ervoor
Dijk met kwelder standaard dijk met kwelder voor de dijk
Brede groene dijk dijk met verflauwd talud
Dijk met kwelderwal standaarddijk met laag lijnelement voor dijk
Oesterbank standaarddijk met laag lijnelement voor dijk
Zand/baggersuppleties systeemingrepen (buiten scope)
Zandmotor systeemingrepen (buiten scope)
Slibmotor systeemingrepen (buiten scope)
Nieuwe duinen systeemingrepen (buiten scope)
Integratie met bebouwing1 geen invloed op buitentalud
Functiescheidende schermen geen invloed op buitentalud
Demontabele kering standaard profiel met verticale wand
Standaard met innovatieve elementen standaard profiel, aangepaste ruwheid
Tabel 4.2 Vertaling van innovatieve dijkconcepten naar classificatie ten behoeve van doelbereik
1 Uitgegaan wordt van bebouwing aan de landwaartse zijde van de buitenkruinlijn.
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
15 van 63
De 24 concepten uit tabel 4.2 worden hierdoor gereduceerd tot de volgende 8
onderscheidende innovatieve dijkconcepten (voor wat betreft buitentalud, en dus benodigde
kruinhoogte op basis van een golfoverslagcriterium):
- standaard profiel,
- standaard profiel met andere herhalingstijd,
- standaardprofiel met hoog lijnelement voor de dijk,
- standaard dijk met restprofiel afslag ervoor,
- dijk met verflauwd talud,
- standaarddijk met laag lijnelement voor de dijk,
- standaard profiel met verticale wand en
- standaard profiel, aangepaste ruwheid.
Het doelbereik zal worden bepaald voor deze 8 onderscheidende innovatieve dijkconcepten.
4.3 Uit te voeren berekeningen per onderscheidend innovatief dijkconcept
Zoals reeds aangegeven in Hoofdstuk 2, zijn er twee typen berekening mogelijk. Het eerste
type berekening bepaalt de extra benodigde kruinhoogte na realisatie van het innovatieve
dijkconcept (doelbereik). Het tweede type berekening bepaalt de benodigde afmeting van de
innovatieve maatregel zodanig dat de veiligheidsopgave wordt opgelost (ontwerpberekening).
In Tabel 4.3 wordt aangegeven welke berekeningen voor de verschillende typen van
innovatieve dijkconcepten zijn uitgevoerd.
Classificatie Doelbereik berekening Ontwerpberekening
Huidig profiel Extra benodigde kruinhoogte -
standaard profiel Extra benodigde kruinhoogte (om aan
criterium van 100 l/s/m te voldoen)
overslagdebiet bij geen
actie
standaard profiel (andere
herhalingstijd)
Extra benodigde kruinhoogte bij 10
maal grotere herhalingstijd
standaard profiel met
hoog lijnelement voor dijk
Extra kruinhoogte gegeven 1 hoogte
van het lijnelement
Benodigde hoogte van
element
standaard dijk met
restprofiel afslag ervoor
Minimaal volume zand
in restprofiel
dijk met verflauwd talud Extra benodigde kruinhoogte -
standaarddijk met laag
lijnelement voor dijk
Extra kruinhoogte gegeven 1 hoogte
van het lijnelement
-
standaard profiel met
verticale wand
- Benodigde hoogte
verticale wand
standaard profiel,
aangepaste ruwheid
- Benodigde ruwheid om
opgave op te lossen
Tabel 4.3 Overzicht van de uit te voeren berekeningen per innovatief dijkconcept voor elk van de zichtjaren.
Extra betekent extra benodigd om veiligheidsopgave op te lossen
Voor de overslagbestendige dijk wordt vooralsnog een kritiek overslagdebiet van 100 l/s/m
aangehouden. Deze waarde komt overeen met de waarde welke gebruikt is in een studie
naar het overslagbestendig maken van de Afsluitdijk. De waarde van 100 l/s/m wordt daarom
in deze studie als startpunt aangehouden.
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
16 van 63
Voor alle innovatieve dijkconcepten (inclusief traditioneel) geldt dat de golfcondities eerst van
de HR-locatie worden vertaald naar de teen van de dijk. Bij deze vertaling wordt rekening
gehouden met de lokale bodemligging tussen deze beide punten, zoals ook gedaan in
Deltares (2012f). In geval van een berekening zonder kwelder betreft dit de huidige
bodemligging. In geval van een berekening met een kwelder wordt deze bodemligging
vervangen door een kwelder zoals gedefinieerd in Hoofdstuk 3.2.
Voor de berekeningen met een lijn-element wordt aangenomen dat het lijnelement juist
landwaarts van de HR-locatie ligt en wordt de golfhoogte van de HR-locatie vertaald middels
een transmissiecofficint. Vervolgens wordt de resulterende golfhoogte vertaald naar de
teen van de dijk conform bovenstaand.
Voor de berekening van het dijkconcept met het restprofiel bij afslag voor de dijk wordt op
basis van de randvoorwaarden op de HR-locatie de vorm van het afslagprofiel bepaald. Dit
afslagprofiel wordt gebruikt om golfhoogte te vertalen van de HR-locatie naar de teen van de
dijk. Vervolgens wordt dit afslagprofiel zodanig verschoven dat het overslagdebiet gelijk is
aan 1 l/s/m. Het minimaal benodigde volume (zonder rekening te houden met
onderhoudswerk en/of buffers) wordt vastgesteld door het verschil te bepalen tussen het
verschoven restprofiel en de huidige bodemligging.
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
17 van 63
5 Resultaten per innovatief concept, zonder kwelder
5.1 Standaard profiel (toekomstige veiligheidsopgave)
De veiligheidsopgave van het standaard profiel is gelijk aan de veiligheidsopgave zoals
bepaald in Deltares (2012a). Voor de volledigheid wordt de veiligheidsopgave hier nogmaals
gepresenteerd. De hier gepresenteerde resultaten verschillen enigszins van Deltares
(2012a), omdat in tegenstelling tot Deltares (2012a) ook voor de toekomstige
veiligheidsopgave het reeds aanwezige voorland wordt meegenomen volgens Deltares
2012f). Dit zorgt ervoor dat resultaten meer benvloed worden door de bodemligging aan de
teen van de dijk en dus een groter effect laten zien bij zeespiegelstijging.
Zichtjaar 2050, matige klimaatverandering
Voor het zichtjaar 2050 geldt, bij matige klimaatverandering, een zeespiegelstijging van 0,15
meter ten opzichte van 1990 (oftewel 0,08 meter t.o.v. 2017). Bij handhaving van de huidige
dijk en de aanname dat de dijk nu exact op hoogte is, ontstaat een tekort in de kruinhoogte.
Dit tekort in kruinhoogte varieert per locatie vanwege het feit dat het effect van
zeespiegelstijging op de golfcondities varieert per locatie. Over het algemeen geldt dat voor
2050 een extra kruinhoogte benodigd is van orde een decimeter, met enkele locaties
waarvoor sprake is van een groter effect (grotere gevoeligheid van de belasting voor
zeespiegelstijging). In Figuur 5.1 is een histogram gegeven waarin het tekort aan kruinhoogte
is gepresenteerd in een histogram.
Figuur 5.1 Histogram toename benodigde kruinhoogte zichtjaar 2050 (matige klimaatverandering) met de
aanname dat de kruinhoogte nu juist voldoende is (dus zonder rekening te houden met overhoogte).
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
18 van 63
Zichtjaar 2050, snelle klimaatverandering en zichtjaar 2100 matige klimaatverandering
Voor het zichtjaar 2050 (snelle klimaatverandering) en het zichtjaar 2100 (matige
klimaatverandering) geldt dat dezelfde zeespiegelstijging wordt verwacht, te weten 0,35
meter ten opzichte van het referentiejaar 1990. Het tekort aan kruinhoogte bij handhaving van
de huidige dijken (en de aanname dat deze nu op orde zijn) leidt tot een histogram zoals
gepresenteerd in Figuur 5.2. De afbeelding laat zien dat er in de orde van 0,50 meter extra
kruinhoogte benodigd zou zijn voor deze scenarios.
Figuur 5.2 Histogram toename benodigde kruinhoogte zichtjaar 2050 (snelle klimaatverandering) en 2100 (matige
klimaatverandering) met de aanname dat de kruinhoogte nu juist voldoende is (dus zonder rekening te
houden met overhoogte).
Zichtjaar 2100, snelle klimaatverandering
Het laatste beschouwde zichtjaar betreft 2100, met snelle klimaatverandering. In dit scenario
is sprake van een zeespiegelstijging van 0,85 meter ten opzichte van 1990. Het tekort aan
kruinhoogte, onder aanname van het exact op orde zijn van de keringen op dit moment, is
weergegeven in Figuur 5.3. Te zien is dat het overgrote deel van de keringen in het
Waddengebied te maken krijgen met een hoogtetekort van orde 1,5 meter. Lokaal (waar
bijdrage van golven aan de benodigde kruinhoogte groot is) is het tekort mogelijk zelfs orde
2,0 meter. In gebieden waar golfcondities minder van belang zijn voor de kruinhoogte
(Waddenzee zijde eilanden) geldt dat het kruinhoogtetekort van dezelfde orde is als de
zeespiegelstijging.
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
19 van 63
Figuur 5.3 Histogram toename benodigde kruinhoogte zichtjaar 2100 (snelle klimaatverandering) met de aanname
dat de kruinhoogte nu juist voldoende is (dus zonder rekening te houden met overhoogte).
5.2 Standaard profiel (overslagbestendige dijk)
Het eerste innovatieve dijkconcept betreft het handhaven van het standaard (buitendijkse)
profiel en het overslagbestendig maken van het binnendijkse deel van het profiel. Uitgaande
van een ontwerp dat in staat is om een overslag debiet tot maximaal 100 l/s/m te weerstaan,
kan de benodigde kruinhoogte worden bepaald voor elk van de scenarios.
Doelbereik zichtjaar 2050, matige klimaatverandering
In geval van het zichtjaar 2050 en matige klimaatverandering is het overslagbestendig maken
van dijken een zeer effectieve maatregel. Voor het grootste deel van de dijken in het
Waddengebied geldt dat er een negatief kruinhoogtetekort ontstaat, zie Figuur 5.4. Dit
betekent feitelijk dat er dan sprake is van overhoogte. Voor een beperkt aantal dijkvakken is
dit niet van toepassing: hier ontstaat desondanks een kruinhoogtetekort. Het betreft hier
dijkvakken waarvoor de bijdrage van de golven aan de benodigde kruinhoogte klein is,
waardoor puur het effect van zeespiegelstijging weergegeven wordt. Merk op dat dit zelfs nog
uit gaat van de aanname dat de huidige dijken juist op orde zijn.
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
20 van 63
Figuur 5.4 Histogram toename benodigde kruinhoogte zichtjaar 2050 (matige klimaatverandering) voor
overslagbestendige dijken met de aanname dat de kruinhoogte nu juist voldoende is (dus zonder
rekening te houden met overhoogte). Negatieve waarden betekenen dat er na toepassing van het
innovatieve dijkconcept sprake is van overhoogte.
Zichtjaar 2050, snelle klimaatverandering en zichtjaar 2100 matige klimaatverandering
Voor de zichtjaren 2050 en 2100 met respectievelijk snelle en matige klimaatverandering
geldt dat de effectiviteit van het overslagbestendig maken van de dijken een vergelijkbare
effectiviteit heeft: voor een vergelijkbaar deel van de Waddenzee dijken ontstaat overhoogte
bij het toepassen van een overslagbestendige dijk voor deze zichtjaren en
klimaatveranderingen. Zoals te zien is in Figuur 5.5, is er voor deze combinaties van zichtjaar
en klimaatscenario slechts voor een additionele 10 kilometer Waddenzee dijk sprake van een
kruinhoogtetekort.
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
21 van 63
Figuur 5.5 Histogram toename benodigde kruinhoogte zichtjaar 2050 (snelle klimaatverandering) en 2100 (matige
klimaatverandering) voor overslagbestendige dijken met de aanname dat de kruinhoogte nu juist
voldoende is (dus zonder rekening te houden met overhoogte). Negatieve waarden betekenen dat er na
toepassing van het innovatieve dijkconcept sprake is van overhoogte.
Doelbereik zichtjaar 2100, snelle klimaatverandering
Tot slot is ook voor het zichtjaar 2100 en snelle klimaatverandering gekeken of het
overslagbestendig maken van de dijken een effectieve maatregel is. Figuur 5.6 laat zien dat
in geval van dit scenario voor circa 60 kilometer zeewering sprake is van een kruinhoogte
tekort. De overige dijkvakken hebben zelfs in dit scenario nog een overhoogte indien de dijk
overslagbestendig wordt gemaakt. Het tekort aan kruinhoogte dat ontstaat indien geen
dijkverzwaringen plaats vinden wordt volledig gecompenseerd door het overslagbestendig
maken van de dijk.
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
22 van 63
Figuur 5.6 Histogram toename benodigde kruinhoogte zichtjaar 2100 (snelle klimaatverandering) voor
overslagbestendige dijken met de aanname dat de kruinhoogte nu juist voldoende is (dus zonder
rekening te houden met overhoogte). Negatieve waarden betekenen dat er na toepassing van het
innovatieve dijkconcept sprake is van overhoogte.
Naast het vaststellen van het doelbereik van de maatregel is ook onderzocht wat de
benodigde sterkte van de waterkering dient te zijn in geval de volledige veiligheidsopgave
opgelost dient te worden middels een overslagbestendige dijk, met dus als uitgangspunt de
huidige normhoogte, gebaseerd op een toelaatbaar overslagdebiet van 1 l/s/m. In de
onderstaande figuren is de benodigde sterkte (uitgedrukt in overslagdebiet) weergegeven
voor de beschouwde zichtjaren en klimaatveranderingen.
De figuren bevestigen het beeld van de voorgaande figuren welke het doelbereik
presenteerden. Te zien is dat voor de zichtjaren 2050 en 2100 (matige klimaatverandering)
en 2050 (snelle klimaatverandering) de benodigde sterkte van de overslagbestendige dijk als
realistisch kan worden beschouwd (over het algemeen minder dan orde 50-100 l/s/m). Voor
zichtjaar 2100 met snelle klimaatverandering geldt dat de benodigde sterkte veel groter is, tot
boven 200 l/s/m.
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
23 van 63
Figuur 5.7 Overtopping bij handhaven huidige kruinhoogte voor zichtjaar 2050 (matige klimaatverandering)
Figuur 5.8 Overtopping bij handhaven huidige kruinhoogte voor zichtjaar 2050 (snelle klimaatverandering) en
zichtjaar 2100 (matige klimaatverandering)
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
24 van 63
Figuur 5.9 Overtopping bij handhaven huidige kruinhoogte voor zichtjaar 2100 (snelle klimaatverandering)
5.3 Standaard profiel (andere herhalingstijd: deltadijk)
Het tweede innovatieve dijkconcept is het aanleggen van een robuuste dijk, waarbij
ontworpen wordt op de hydraulische randvoorwaarden met een 10 maal grotere herhalingstijd
(in het geval van deze studie 40.000 jaar). Vanwege het feit dat de dijk ontworpen is voor een
hogere herhalingstijd, ontstaat er een buffer welke in staat is om (tot op zekere hoogte) het
effect van zeespiegelstijging op te vangen.
Figuur 5.10 en Figuur 5.11 laten zien dat het toepassen van een robuuste dijk de
veiligheidsopgave oplost. Voor enkele dijkvakken geldt echter dat de aanleg van een
robuuste dijk nog maar net de veiligheidsopgave oplost. Dit is het gevolg van het feit dat er
sprake is van afvlakking van de extreme waarden: hoe hoger de herhalingstijd hoe minder
sterk de toename van de belasting is. Dit betekent dat ontwerpen voor een grotere
herhalingstijd maar tot een beperkte toename van de kruinhoogte leidt, welke in sommige
gevallen van dezelfde orde lijkt te zijn als de zeespiegelstijging.
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
25 van 63
Figuur 5.10 Histogram toename benodigde kruinhoogte zichtjaar 2050 (matige klimaatverandering) na toepassing
van robuuste dijk met de aanname dat de kruinhoogte nu juist voldoende is (dus zonder rekening te
houden met overhoogte). Negatieve waarden betekenen dat er na toepassing van het innovatieve
dijkconcept sprake is van overhoogte.
Figuur 5.11 Histogram toename benodigde kruinhoogte zichtjaar 2050 (snelle klimaatverandering) en 2100 (matige
klimaatverandering) na toepassing van robuuste dijk met de aanname dat de kruinhoogte nu juist
voldoende is (dus zonder rekening te houden met overhoogte). Negatieve waarden betekenen dat er na
toepassing van het innovatieve dijkconcept sprake is van overhoogte.
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
26 van 63
Figuur 5.12 laat duidelijk zien dat het toepassen van een robuuste dijk (gebaseerd op de
huidige hydraulische randvoorwaarden, zonder zeespiegelstijging, met een herhalingstijd van
10 maal de huidige normfrequentie) in beperkte mate (voor slechts orde 90 kilometer) in staat
is om de effecten van snelle klimaatverandering voor het zichtjaar 2100 het hoofd te bieden.
Dit is het gevolg van het afvlakken van de extremen waarden: de toename van de benodigde
kruinhoogte bij overstap naar hogere herhalingstijd is kleiner dan het effect van de toename
van de benodigde kruinhoogte als gevolg van klimaatverandering.
Figuur 5.12 Histogram toename benodigde kruinhoogte zichtjaar 2100 (snelle klimaatverandering) na toepassing
van robuuste dijk met de aanname dat de kruinhoogte nu juist voldoende is (dus zonder rekening te
houden met overhoogte). Negatieve waarden betekenen dat er na toepassing van het innovatieve
dijkconcept sprake is van overhoogte.
5.4 Standaard profiel met hoog lijnelement voor dijk
Het derde innovatieve dijkconcept betreft het gebruik van een hoog lijnelement voor de dijk
(zoals havendammen) om de golfaanval op de dijk te reduceren. Modelmatig wordt
aangenomen dat het lijnelement tenminste 50 meter van de dijk af ligt, maar niet zover dat er
nog sprake is van golfgroei door wind. Zoals aangegeven in Hoofdstuk 4.3 wordt dit
lijnelement in rekening gebracht via de bepaling van een transmissiecofficint. Op basis van
de bestaande havendammen (waaronder havendammen Harlingen) is een kruinhoogte van
NAP +4 meter gekozen voor het lijnelement. De golfreducerende werking van het lijnelement
zorgt ervoor dat er sprake is van een minder groot kruinhoogte tekort dan de
referentiesituatie, zie Figuur 5.13, Figuur 5.14 en Figuur 5.15. Het feit dat het
kruinhoogtetekort niet volledig wordt opgelost komt voort uit het feit dat de hoogte van het
lijnelement lager is dan de maatgevende waterstand, waardoor er slechts sprake is van een
beperkte demping van de golfaanval.
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
27 van 63
Figuur 5.13 Histogram toename benodigde kruinhoogte zichtjaar 2050 (matige klimaatverandering) na toepassing
van een hoog lijnelement (NAP+4.0 meter) voor de dijk met de aanname dat de kruinhoogte nu juist
voldoende is (dus zonder rekening te houden met overhoogte). Negatieve waarden betekenen dat er na
toepassing van het innovatieve dijkconcept sprake is van overhoogte.
Figuur 5.14 Histogram toename benodigde kruinhoogte zichtjaar 2050 (snelle klimaatverandering) en 2100 (matige
klimaatverandering) na toepassing van een hoog lijnelement (NAP+4.0 meter) voor de dijk met de
aanname dat de kruinhoogte nu juist voldoende is (dus zonder rekening te houden met overhoogte).
Negatieve waarden betekenen dat er na toepassing van het innovatieve dijkconcept sprake is van
overhoogte.
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
28 van 63
Figuur 5.15 Histogram toename benodigde kruinhoogte zichtjaar 2100 (snelle klimaatverandering) na toepassing
van een hoog lijnelement (NAP+4.0 meter) voor de dijk met de aanname dat de kruinhoogte nu juist
voldoende is (dus zonder rekening te houden met overhoogte). Negatieve waarden betekenen dat er na
toepassing van het innovatieve dijkconcept sprake is van overhoogte.
Naast de vaststelling van het doelbereik van een lijnelement met een hoogte van NAP+4.0
meter is ook gekeken wat de benodigde hoogte van het lijnelement is om de effecten van
zeespiegelstijging te compenseren (de zogenoemde ontwerpberekening). Figuur 5.16 tot en
met Figuur 5.18 presenteren de benodigde hoogtes van het lijnelement voor de onderzochte
klimaatscenarios.
Te zien is dat het voor een groot aantal dijkvakken mogelijk is de effecten van
klimaatverandering te compenseren met een lijnelement dat een hoogte heeft van NAP+3.0
meter of lager (circa 2 meter boven gemiddeld hoog water). Dit geldt nadrukkelijk voor de
verschillende klimaatscenarios met zichtjaar 2050.
Voor het klimaatscenario met snelle klimaatverandering en zichtjaar 2100 geldt dat voor de
meeste locaties een lijnelement benodigd is met een hoogte van meer dan NAP+3.0 meter
(meer dan circa 2 meter boven gemiddeld hoog water), tot wel NAP+6.0 meter. Waarschijnlijk
is een dergelijk hoog lijn element, over het algemeen, ongewenst vanuit landschappelijk
oogpunt. Bij de beoordeling van dit alternatief dient dan ook nadrukkelijk de landschappelijke
impact van het lijnelement meegenomen te worden.
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
29 van 63
Figuur 5.16 Histogram benodigde hoogte van het lijnelement voor de dijk om klimaatverandering voor zichtjaar
2050 (matige klimaatverandering) te compenseren, met de aanname dat de kruinhoogte nu juist
voldoende is (dus zonder rekening te houden met overhoogte).
Figuur 5.17 Histogram benodigde hoogte van het lijnelement voor de dijk om klimaatverandering voor zichtjaar
2100 (matige klimaatverandering) of zichtjaar 2050 (snelle klimaatverandering) te compenseren, met de
aanname dat de kruinhoogte nu juist voldoende is (dus zonder rekening te houden met overhoogte).
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
30 van 63
Figuur 5.18 Histogram benodigde hoogte van het lijnelement voor de dijk om klimaatverandering voor zichtjaar
2100 (snelle klimaatverandering) te compenseren, met de aanname dat de kruinhoogte nu juist
voldoende is (dus zonder rekening te houden met overhoogte).
5.5 Standaard dijk met restprofiel afslag voor dijk
Het doelbereik van een dijk met een zandlichaam voor de dijk is niet eenduidig vast te stellen
omdat de vorm/omvang van het betreffende zandlichaam afhankelijk is van een groot aantal
variabelen. Er is dan ook gekozen voor het uitvoeren van een ontwerpberekening, zoals
beschreven in paragraaf 4.3. Hierbij wordt het minimaal benodigde volume zand bepaald dat
nodig is om een restprofiel te genereren dat leidt tot een overslagdebiet van 1 l/s/m.
Figuur 5.19 laat zien dat voor het overgrote deel van het Waddengebied slechts een beperkte
hoeveelheid zand nodig is om het benodigde restprofiel te vormen indien de huidige
kruinhoogte wordt gehandhaafd bij zichtjaar 2050, klimaatscenario matig. Merk op dat deze
volumes nog exclusief onderhoud, buffer en dergelijke zijn. Het betreft enkel het benodigde
zandvolume binnen het restprofiel dat nog aanwezig dient te zijn juist na de maatgevende
storm. De daadwerkelijk aan te brengen hoeveelheden zand kunnen een veelvoud hiervan
zijn als gevolg van onder andere erosie van het volume.
Als de stap gemaakt wordt naar ofwel zichtjaar 2100 (matig klimaatscenario) ofwel zichtjaar
2050 (snel klimaatscenario), dan is duidelijk te zien dat de extra benodigde hoeveelheden
zand voor het restprofiel sterk toenemen (zie Figuur 5.20). Deze toename is nog veel sterker
als gekeken wordt naar het zichtjaar 2100 in combinatie met het snelle klimaatscenario: de
benodigde zandvolumes zijn dan meer dan 50 m3/m (zie Figuur 5.21).
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
31 van 63
Figuur 5.19 Benodigd zandvolume (m3/m) voor restprofiel bij handhaven huidige kruinhoogte voor zichtjaar 2050
(matige klimaatverandering)
Figuur 5.20 Benodigd zandvolume (m3/m) voor restprofiel bij handhaven huidige kruinhoogte voor zichtjaar 2050
(snelle klimaatverandering) en zichtjaar 2100 (matige klimaatverandering)
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
32 van 63
Figuur 5.21 Benodigd zandvolume (m3/m) voor restprofiel bij handhaven huidige kruinhoogte voor zichtjaar 2100
(snelle klimaatverandering)
5.6 Dijk met verflauwd buitentalud
Het doelbereik van een flauwer buitentalud (1:7 in plaats van 1:4) voor het zichtjaar 2050 met
een matige klimaatverandering is gepresenteerd in Figuur 5.22. De figuur laat zien dat het
verflauwen van het buitentalud een effectieve maatregel is. Als gevolg van het verflauwen
van het buitentalud wordt een kruinhoogteverlaging gerealiseerd welke groter is dan het
effect van de zeespiegelstijging.
Hetzelfde fenomeen is te zien voor het merendeel van de dijken in Figuur 5.23 en Figuur 5.24
voor zichtjaren 2050 en 2100 (respectievelijk matige en snelle klimaatverandering) en het
zichtjaar 2100 (snelle klimaatverandering). Echter, voor forse zeespiegelstijging geldt dat de
maatregel zeker niet meer effectief is voor alle locaties: voor deze locaties is de toename in
waterstand (en afgeleide golfhoogte) groter dan de reductie in kruinhoogte als gevolg van
verflauwd buitentalud.
Voor het zichtjaar 2100 met snelle klimaatverandering geldt zelfs dat voor meer dan de helft
van de dijken een additionele dijkverhoging noodzakelijk is om de effecten van
klimaatverandering te kunnen compenseren.
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
33 van 63
Figuur 5.22 Aantal kilometers dijk dat een bepaalde additionele kruinhoogte nodig heeft voor zichtjaar 2050 en
matige klimaatverandering met inachtneming van transitie naar 1:7 buitentalud. Negatieve waarden
betekenen dat er na overgang naar 1:7 talud sprake is van overhoogte.
Figuur 5.23 Aantal kilometers dijk dat een bepaalde additionele kruinhoogte nodig heeft voor zichtjaar 2050 (snelle
klimaatverandering) en zichtjaar 2100 (matige klimaatverandering) met inachtneming van transitie naar 1:7
buitentalud. Negatieve waarden betekenen dat er na overgang naar 1:7 talud sprake is van overhoogte.
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
34 van 63
Figuur 5.24 Aantal kilometers dijk dat een bepaalde additionele kruinhoogte nodig heeft voor zichtjaar 2100 en
snelle klimaatverandering met inachtneming van transitie naar 1:7 buitentalud. Negatieve waarden
betekenen dat er na overgang naar 1:7 talud sprake is van overhoogte.
5.7 Standaarddijk met laag lijnelement voor dijk
Het zesde innovatieve dijkconcept heeft betrekking op het aanleggen van een laag
lijnelement, bijvoorbeeld oesterbanken, voor de dijk, met als doel de golfaanval op de dijk te
reduceren. Het verschil met het derde innovatieve dijkconcept (hoog lijnelement) is de hoogte
van het element. Voor het lage element wordt een hoogte aangehouden van NAP+0,0 meter:
een hoogte welke boven water uit steekt bij laag water en welke onder water ligt bij hoog
water.
Figuur 5.25, Figuur 5.26 en Figuur 5.27 laten zien dat het effect van het lage lijnelement op
de benodigde kruinhoogte veel kleiner is dan die van het hoge lijnelement. Dit is conform
verwachting: een lager lijnelement heeft eenvoudig weg minder golfreducerende werking. Het
effect van het lijnelement is daardoor zeer beperkt: de hoogte van het lijnelement is immers
nauwelijks hoger dan het voorland voor de waterkeringen. De verwachting is dat het hier
gepresenteerde resultaat ongevoelig is voor de gekozen hoogte van NAP+0,0 meter: ook bij
een hoogte van NAP+1,0 meter zal het effect van het lijnelement op de benodigde
kruinhoogte beperkt zijn.
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
35 van 63
Figuur 5.25 Histogram toename benodigde kruinhoogte zichtjaar 2050 (matige klimaatverandering) na toepassing
van een laag lijnelement (NAP=0.0 meter) voor de dijk met de aanname dat de kruinhoogte nu juist
voldoende is (dus zonder rekening te houden met overhoogte). Negatieve waarden betekenen dat er na
toepassing van het innovatieve dijkconcept sprake is van overhoogte.
Figuur 5.26 Histogram toename benodigde kruinhoogte zichtjaar 2050 (snelle klimaatverandering) en 2100 (matige
klimaatverandering) na toepassing van een laag lijnelement (NAP=.0 meter) voor de dijk met de
aanname dat de kruinhoogte nu juist voldoende is (dus zonder rekening te houden met overhoogte).
Negatieve waarden betekenen dat er na toepassing van het innovatieve dijkconcept sprake is van
overhoogte.
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
36 van 63
Figuur 5.27 Histogram toename benodigde kruinhoogte zichtjaar 2100 (snelle klimaatverandering) na toepassing
van een laag lijnelement (NAP=0.0 meter) voor de dijk met de aanname dat de kruinhoogte nu juist
voldoende is (dus zonder rekening te houden met overhoogte). Negatieve waarden betekenen dat er na
toepassing van het innovatieve dijkconcept sprake is van overhoogte.
5.8 Standaard profiel met verticale wand op kruin
Een van de innovatieve dijkconcepten heeft betrekking op het plaatsen van een
(demontabele) verticale kering bovenop de bestaande waterkering. De hoogte van deze
verticale kering is vastgesteld met behulp van de aanname dat de hoogte van de verticale
wand 65% bedraagt van de extra benodigde kruinhoogte op basis van een traditionele
dijkversterking. Deze aanname komt voort uit EurOtop (2007), waarin wordt aangegeven dat
sprake is van een reductie van 65% van de benodigde kruinhoogte ten opzichte van een
regulier talud. Merk op dat dit een grove benadering is, welke mogelijk niet geldig is voor alle
condities beschouwd in dit rapport. Bij gebrek aan een meer gedetailleerde vuistregel wordt
deze 65% gehanteerd.
Voor de verticale wand wordt een zogenaamde ontwerpberekening gemaakt: hoe hoog dient
deze verticale wand te zijn om het tekort aan kruinhoogte op te kunnen vangen. De
resulterende hoogten zijn gepresenteerd in Figuur 5.28, Figuur 5.29 en Figuur 5.30. De
figuren laten zien dat voor het zichtjaar 2050 (matige klimaatverandering) nog kan worden
voldaan met een verticale kering bovenop de dijk van orde 0,50 meter of lager. Voor het
zichtjaar 2050 (snelle klimaatverandering) en 2100 (matige klimaatverandering geldt dat er
een verticale wand benodigd is tot 0,75 meter. Echter, voor het zichtjaar 2100 (snelle
klimaatverandering) is een verticale wand tot 1,5 meter noodzakelijk. Dit laatste wordt als niet
realistisch beoordeeld voor het gehele Waddengebied. Lokaal kan dit echter nog steeds een
realistische oplossing zijn.
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
37 van 63
Figuur 5.28 Aantal kilometers met benodigde hoogte van het verticale element bovenop de dijk om gesteld te staan
voor zichtjaar 2050 (matige klimaatverandering)
Figuur 5.29 Aantal kilometers met benodigde hoogte van het verticale element bovenop de dijk om gesteld te staan
voor zichtjaar 2100 (snelle klimaatverandering) en 2100 (matige klimaatsverandering)
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
38 van 63
Figuur 5.30 Aantal kilometers met benodigde hoogte van het verticale element bovenop de dijk om gesteld te staan
voor zichtjaar 2100 (snelle klimaatverandering)
5.9 Standaard profiel met aangepaste ruwheid
Diverse innovatieve dijkconcepten worden geschematiseerd via een aangepaste ruwheid in
het golfoploopdeel van het buitentalud van de dijk (tussen maatgevende waterstand en kruin
van de dijk). De benodigde ruwheid om de veiligheidsopgave op te lossen is gepresenteerd in
Figuur 5.32, Figuur 5.33 en Figuur 5.34 voor respectievelijk zichtjaren 2050 (matige
klimaatverandering), 2050/2100 (snelle/matige klimaatverandering en 2100 (snelle
klimaatverandering). De figuren zijn het resultaat van ontwerpberekeningen.
Ten behoeve van de interpretatie van de resultaten is een tabel met de ruwheidswaarde voor
verschillende bekledingstypen opgenomen in Figuur 5.31.
Figuur 5.31 Ruwheidscofficinten voor typische bekledingstypen, uit EurOtop (2007).
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
39 van 63
Voor het zichtjaar 2050 (matige klimaatverandering) geldt dat een aanpassing van de ruwheid
van 1,0 naar 0,85-0,90 voldoende is om de effecten van klimaatverandering te compenseren.
Een dergelijke verandering van de ruwheid wordt als zeer realistisch gezien.
Figuur 5.32 Aantal kilometers met benodigde ruwheid om gesteld te staan voor zichtjaar 2050 (matige
klimaatverandering). Alle ruwheden kleiner dan 0,6 zijn gevat in de klasse 0,6.
Figuur 5.33 laat zien dat voor een groot deel van de dijkvakken een verruwing naar 0,70
noodzakelijk is, wat nog steeds als realistisch wordt gezien. Voor het zichtjaar 2100 (snelle
klimaatverandering), Figuur 5.34, geldt echter dat een verruwing tot een waarde lager dan
0,60 meter noodzakelijk is: dit wordt niet meer als realistisch gezien.
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
40 van 63
Figuur 5.33 Aantal kilometers met benodigde ruwheid om gesteld te staan voor zichtjaar 2100 (snelle
klimaatverandering) en 2100 (matige klimaatsverandering). Alle ruwheden kleiner dan 0,6 zijn gevat in de
klasse 0,6.
Figuur 5.34 Aantal kilometers met benodigde ruwheid om gesteld te staan voor zichtjaar 2100 (snelle
klimaatverandering). Alle ruwheden kleiner dan 0,6 zijn gevat in de klasse 0,6.
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
41 van 63
6 Resultaten per innovatief concept, met kwelder
6.1 Inleiding
Voor het Waddengebied geldt dat golfcondities aan de teen van de dijk voornamelijk
gedomineerd worden door de lokale bodemligging. Het betreft dan veelal getijdeplaten en/of
kwelders. In het kader van deze studie wordt gekeken naar de invloed van kwelders op de
golfcondities aan de teen van de dijk en vervolgens hoe verschillen in golfcondities zich
doorvertalen naar verschillen in benodigde kruinhoogte.
In eerste instantie wordt onderzocht wat het effect van een kwelder (met afmetingen conform
beschrijving in paragraaf 3.2) is op de golfcondities aan de teen van de dijk. Hierbij is het van
belang te realiseren dat verondersteld wordt dat een dergelijke kwelder op elke willekeurige
plaats kan worden ontwikkeld. Zoals eerder beschreven in WUR (2012), is dit echter niet
zondermeer het geval. De ontwikkeling van kwelder hangt immers af van een groot aantal
variabelen, waaronder stromingscondities, sedimentaanbod en ecologische groeipotentie.
Desalniettemin wordt er in deze studie van uitgegaan dat het mogelijk is een kwelder te
realiseren op iedere willekeurige plaats met eerder genoemde afmetingen.
De vervolgstap is het doorvertalen van het effect dat een kwelder heeft op de golfcondities
naar het effect dat een kwelder heeft op de benodigde kruinhoogte. Hierbij wordt gekeken
naar de verschillende zichtjaren en scenarios met de daarbij behorende klimaatscenarios en geassocieerde kwelderontwikkeling. Merk op dat het effect van de kwelder op de benodigde
kruinhoogte sterk locatie-afhankelijk is en dat het niet noodzakelijkerwijs mogelijk is om een
kwelder in combinatie met de beoogde dijkversterkingsmaatregel te realiseren omdat
kwelderontwikkeling niet overal mogelijk is. De resultaten van deze studie dienen in een
vervolg studie van WUR gecombineerd te worden met de resultaten gepresenteerd in WUR
(2012) om de potentie van kwelders in rekening te brengen.
6.2 Effect kwelder op golfhoogte aan de teen van de dijk
Het effect van een kwelder, welke meegroeit met de zeespiegelstijging, op de golfhoogte is
gepresenteerd in Figuur 6.1. Hierin wordt de golfhoogte zonder kwelder geplot tegen de
golfhoogte met kwelder. Te zien is dat de verandering van de golfhoogte aan de teen van de
dijk als gevolg van de aanwezigheid van een kwelder slechts beperkt is voor condities met
een golfhoogte tot circa 1 meter. Indien in de situatie zonder kwelder sprake was van een
golfhoogte groter dan 1 meter, dan is een sterke reductie van de golfhoogte te zien, tot wel
60%. Merk op dat deze reductie van de golfhoogte sterk locatie-afhankelijk is, voor sommige
locaties geldt dat er sprake is van wel 60% reductie van de golfhoogte, terwijl voor andere
locaties geldt dat er nauwelijks sprake is van een afname van de golfhoogte.
Verder is te zien dat de invloed van de kwelder voor alle zichtjaren en klimaatscenarios van dezelfde orde is. Dit is volgens verwachting omdat in de gehanteerde scenarios de kwelders meegroeien met de zeespiegelstijging, wat leidt tot een vergelijkbare waterdiepte op de
kwelders voor alle scenarios. Als gevolg hiervan is de reductie van de golfhoogte van dezelfde orde.
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
42 van 63
Figuur 6.1 Effect kwelder op golfhoogte: linksboven) huidig, rechtsboven) zichtjaar 2050 (klimaatverandering
matig), linksonder) zichtjaar 2050/2100 (klimaatverandering matig/snel) en rechtsonder) zichtjaar 2100
(klimaatverandering snel)
6.3 Effect kwelder op benodigde kruinhoogte: traditionele dijkversterking
Het effect van een kwelder (met gegeven kwelderontwikkeling) op de golfhoogte aan de teen
van de dijk is weergegeven in de voorgaande paragraaf. In deze paragraaf wordt de
doorvertaling gemaakt naar het effect op de benodigde kruinhoogte in geval van traditionele
dijkversterking. Hierbij worden de klimaatscenarios gecombineerd met de autonome kwelderontwikkeling zoals gespecificeerd in sectie 3.2. Hierbij wordt nogmaals opgemerkt dat
in deze studie de aanname wordt gedaan dat kwelders op alle beschouwde locaties kunnen
ontwikkelen conform de genoemde hoogtes.
Figuur 6.2 presenteert in de linker grafieken de extra benodigde kruinhoogte zonder
additionele kwelderontwikkeling (huidige situatie voor de dijk blijft gehandhaafd). In de rechter
grafieken wordt de extra benodigde kruinhoogte gepresenteerd indien sprake is van de
ontwikkeling van een kwelder conform het scenario voor autonome kwelderontwikkeling. De
bovenste rij met afbeeldingen heeft betrekking op zichtjaar 2050 (matige klimaatverandering),
de middelste rij heeft betrekking op zichtjaar 2050 (snelle klimaatverandering) of zichtjaar
2100 (matige klimaatverandering) en de onderste rij met afbeeldingen geeft de resultaten
voor zichtjaar 2100 (snelle klimaatverandering). Voor de volledigheid is in deze afbeeldingen
de geassocieerde zeespiegelstijging gepresenteerd middels een verticale stippellijn welke de
x-as snijdt ter hoogte van de geassocieerde zeespiegelstijging.
De afbeeldingen laten zien dat de extra benodigde kruinhoogte in geval van autonome
kwelderontwikkeling significant lager is dan zonder kwelderontwikkeling. In geval van
kwelderontwikkeling geldt dat voor de meeste dijkvakken de extra benodigde kruinhoogte
maximaal van dezelfde orde is als de zeespiegelstijging. Dit is conform verwachting omdat,
zoals in eerdere paragraaf beschreven, de waterdiepte voor de dijk gelijk blijft en dat dus de
golfhoogte niet toeneemt met een toename van de waterstand.
0 1 2 30
1
2
3
Golfhoogte zonder kwelder [m]
Golfhoogte
met
kw
eld
er
[m] Huidig
0 1 2 30
1
2
3
Golfhoogte zonder kwelder [m]G
olfhoogte
met
kw
eld
er
[m] 2050, matig
0 1 2 30
1
2
3
Golfhoogte zonder kwelder [m]
Golfhoogte
met
kw
eld
er
[m] 2050, snel en 2100, matig
0 1 2 30
1
2
3
Golfhoogte zonder kwelder [m]
Golfhoogte
met
kw
eld
er
[m] 2100, snel
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
43 van 63
Merk op dat het effect van kwelderontwikkeling ruimtelijk sterk kan variren, omdat het effect
van de kwelder in sommige gevallen groter is dan het effect van zeespiegelstijging. Dit komt
voort uit het feit dat een aantal locaties in de huidige situatie geen kwelder heeft. Het
ontwikkelen van een kwelder heeft dan per definitie een groter effect dan voor de locaties
waar reeds een kwelder aanwezig is. Dit komt het sterkst naar voren in de resultaten voor
zichtjaar 2050 (matige klimaatverandering): de toevoeging van kwelders levert in sommige
gevallen een reductie van de benodigde kruinhoogte op van tot wel 2 meter. Dit is het gevolg
van het hierboven beschreven aspect.
Figuur 6.2 Histogrammen met extra benodigde kruinhoogte (traditionele dijkversterking) voor beschouwde
zichtjaren en klimaat/kwelderscenarios, met de aanname dat de kruinhoogte nu juist voldoende is (dus
zonder rekening te houden met overhoogte). Zwarte stippellijn geeft de zeespiegelstijging weer.
Negatieve waarden betekenen dat er na toepassing van het innovatieve dijkconcept sprake is van
overhoogte.
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
44 van 63
6.4 Effect kwelder op benodigde kruinhoogte: overslagbestendige dijk
Net als voor de traditionele dijkversterking is voor de overslagbestendige dijk (ontworpen op
een overslagdebiet van 100 l/s/m) het effect van autonome kwelderontwikkeling in beeld
gebracht, zie Figuur 6.3. In vergelijking met de traditionele dijkversterking is het effect van
kwelders minder groot bij een overslagbestendige dijk. Dit is het gevolg van het feit dat de
overstap naar een overslagbestendige dijk ervoor zorgt dat voornamelijk het effect van
golfaanval wordt gecompenseerd. Omdat de kwelders ook op dit aspect invloed uitoefenen is
het effect van kwelders op de extra benodigde kruinhoogte in geval van overslagbestendige
dijk beperkt.
Figuur 6.3 Histogrammen met extra benodigde kruinhoogte (overslagbestendige dijk) voor beschouwde zichtjaren
en klimaat/kwelderscenarios, met de aanname dat de kruinhoogte nu juist voldoende is (dus zonder
rekening te houden met overhoogte). Zwarte stippellijn geeft de zeespiegelstijging weer. Negatieve
waarden betekenen dat er na toepassing van het innovatieve dijkconcept sprake is van overhoogte.
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
45 van 63
6.5 Effect kwelder op benodigde kruinhoogte: Deltadijk
Het effect van een kwelder op het dijkconcept Deltadijk is weergegeven in Figuur 6.4. De
afbeelding laat zien dat de reeds aanwezige overhoogte zonder kwelders nog groter wordt
indien sprake is van kwelderontwikkeling voor de dijk. Het effect is dusdanig groot dat zelfs
voor zichtjaar 2100 (snelle klimaatverandering) nauwelijks sprake is van extra benodigde
kruinhoogte: het overgrote deel van de dijkvakken heeft zelfs bij dat klimaatscenario nog een
overhoogte.
Figuur 6.4 Histogrammen met extra benodigde kruinhoogte (deltadijk) voor beschouwde zichtjaren en
klimaat/kwelderscenarios, met de aanname dat de kruinhoogte nu juist voldoende is (dus zonder
rekening te houden met overhoogte). Zwarte stippellijn geeft de zeespiegelstijging weer. Negatieve
waarden betekenen dat er na toepassing van het innovatieve dijkconcept sprake is van overhoogte.
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
46 van 63
6.6 Effect kwelder op benodigde kruinhoogte: hoog lijnelement voor dijk
Voor de strategie met een hoog lijnelement (NAP+4.0 meter) voor de dijk geldt dat de extra
benodigde kruinhoogte benvloed wordt door de aanwezigheid van een kwelder (en de
autonome ontwikkeling daarvan). De impact van de kwelders op de extra benodigde
kruinhoogte is groot op locaties waarvoor golfbelasting van belang is. Juist voor die locaties
geldt ook dat het lijnelement een groot effect heeft: het effect van de kwelders is het grootst
voor locaties waarvoor het lijnelement ook een groot effect heeft. Locaties waarvoor
golfbelasting minder relevant is, zoals aan de Waddenzee zijde van de Waddeneilanden,
geldt dat de belasting gedomineerd wordt door waterstanden en dat de ontwikkeling van
kwelders dus slechts van beperkte invloed is. De extra benodigde kruinhoogte is dan ook
maximaal van dezelfde orde als de beschouwde zeespiegelstijging.
Figuur 6.5 Histogrammen met extra benodigde kruinhoogte (hoog lijnelement voor de dijk) voor beschouwde
zichtjaren en klimaat/kwelderscenarios, met de aanname dat de kruinhoogte nu juist voldoende is (dus
zonder rekening te houden met overhoogte). Zwarte stippellijn geeft de zeespiegelstijging weer.
Negatieve waarden betekenen dat er na toepassing van het innovatieve dijkconcept sprake is van
overhoogte.
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
47 van 63
6.7 Effect kwelder op benodigde kruinhoogte: restprofiel afslag voor dijk
Voor de strategie met een element van zand voor de dijk is het effect van kwelders niet nader
onderzocht omdat de combinatie van een zandige oplossing en een kwelder in de praktijk niet
als realistisch wordt gezien. De reden hiervoor is het feit dat kwelders opgebouwd zijn uit fijn
(cohesief) materiaal waar specifieke vegetatie zich kan ontwikkelen. Voor de meer zandige
oplossingen geldt dat deze kweldervegetatie zich niet zal kunnen ontwikkelen.
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
48 van 63
6.8 Effect kwelder op benodigde kruinhoogte: verflauwd buitentalud
Net als voor de voorgaande innovatieve dijkconcepten geldt dat de ontwikkeling van kwelders
conform sectie 3.2 tot een nog grotere overhoogte leidt voor die gebieden waarvoor
golfaanval op de dijk dominant is. Voor de gebieden waar dit niet voor geldt, zoals de
Waddenzee zijde van de Waddeneilanden, geldt dat in ieder geval de invloed van
zeespiegelstijging gecompenseerd dient te worden. Figuur 6.6 laat zien dat dit voor slechts
een beperkt aantal dijkvakken (kilometers) geldt: het overgrote deel van de dijkvakken wordt
gedomineerd door golfaanval, waardoor de invloed van kwelders op de benodigde
kruinhoogte leidt tot een nog grotere overhoogte.
Figuur 6.6 Histogrammen met extra benodigde kruinhoogte (verflauwd buitentalud) voor beschouwde zichtjaren en
klimaat/kwelderscenarios, met de aanname dat de kruinhoogte nu juist voldoende is (dus zonder
rekening te houden met overhoogte). Zwarte stippellijn geeft de zeespiegelstijging weer. Negatieve
waarden betekenen dat er na toepassing van het innovatieve dijkconcept sprake is van overhoogte.
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
49 van 63
6.9 Effect kwelder op benodigde kruinhoogte: laag lijnelement voor dijk
Het effect van een kwelder op de strategie met een laag lijnelement voor de dijk is
gepresenteerd in Figuur 6.7. Hierin is te zien dat het effect vergelijkbaar is aan het effect van
kwelders op de traditionele dijkversterking. Dit is conform verwachting omdat de
aanwezigheid van een laag lijnelement voor de dijk slechts een zeer beperkte invloed heeft
op de golfaanval op de dijk. Deze strategie, en het effect van kwelders bij deze strategie, zijn
ook vergelijkbaar met de traditionele dijkversterking. Dit betekent dat de invloed van kwelders
zeer sterk is en een grote reductie van de extra benodigde kruinhoogte veroorzaakt. Voor
gebieden met geen/nauwelijks golfbelasting geldt echter dat er gecompenseerd moet worden
voor zeespiegelstijging, waardoor de maximale extra benodigde kruinhoogte in de orde van
de zeespiegelstijging bedraagt.
Figuur 6.7 Histogrammen met extra benodigde kruinhoogte (laag lijnelement voor de dijk) voor beschouwde
zichtjaren en klimaat/kwelderscenarios, met de aanname dat de kruinhoogte nu juist voldoende is (dus
zonder rekening te houden met overhoogte). Zwarte stippellijn geeft de zeespiegelstijging weer.
Negatieve waarden betekenen dat er na toepassing van het innovatieve dijkconcept sprake is van
overhoogte.
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
50 van 63
6.10 Effect kwelder op benodigde kruinhoogte: verticale wand op kruin
Figuur 6.8 laat zien dat, net als voor de voorgaande strategien, de autonome ontwikkeling
van de kwelders leidt tot een verdere toename van de overhoogte. Voor de dijkvakken
waarvoor geen sprake is van overhoogte geldt dat de maatgevende belasting niet wordt
gedomineerd door golfaanval en dat de zeespiegelstijging gecompenseerd dient te worden.
Zoals eerder aangegeven geldt dit voornamelijk voor de dijken aan de Waddenzeezijde van
de Waddeneilanden.
Figuur 6.8 Histogrammen met extra benodigde kruinhoogte (verticale wand op de dijk) voor beschouwde
zichtjaren en klimaat/kwelderscenarios, met de aanname dat de kruinhoogte nu juist voldoende is (dus
zonder rekening te houden met overhoogte). Zwarte stippellijn geeft de zeespiegelstijging weer.
Negatieve waarden betekenen dat er na toepassing van het innovatieve dijkconcept sprake is van
overhoogte.
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
51 van 63
6.11 Effect kwelder op benodigde ruwheid buitentalud
In tegenstelling tot de voorgaande innovatieve dijkconcepten is voor de strategie met een
verruwd buitentalud nagegaan in welke mate de benodigde ruwheid van het buitentalud,
zoals bepaald in sectie 5.9, verandert met de aanwezigheid en ontwikkeling van kwelders
voor de dijk. Merk op dat standaard wordt uitgegaan van gras met een ruwheid van 1 [-].
Figuur 6.9 laat zien dat de benodigde verruwing in geval van kwelderontwikkeling sterk
afneemt. Dit wordt verklaard door het feit dat de kwelders de golfhoogte sterk reduceren en
daarmee de extra benodigde verruwing reduceren. Voor alle zichtjaren en scenarios uitgezonderd zichtjaar 2100 (snelle klimaatverandering) geldt dat de ontwikkeling van
kwelders de benodigde verruwing nagenoeg onnodig maakt. Duidelijk is ook te zien dat de
combinatie van verruwing buitentalud en kwelderontwikkeling geen oplossing biedt voor een
groot deel van de dijkvakken als gekeken wordt naar zichtjaar 2100 (snelle
klimaatverandering): 100 kilometer dijkvakken moet dan nog steeds verruwd worden tot 0.6 [-
] of minder.
Figuur 6.9 Histogrammen met benodigde ruwheid buitentalud voor beschouwde zichtjaren en
klimaat/kwelderscenarios, met de aanname dat de kruinhoogte nu juist voldoende is (dus zonder
rekening te houden met overhoogte).
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
52 van 63
6.12 Conclusies met betrekking tot invloed kwelderontwikkeling op veiligheidsopgave
Uit de voorgaande paragrafen blijkt duidelijk dat, uitgaande van de in sectie 3.2 beschreven
autonome kwelderontwikkeling, de invloed van kwelderontwikkeling op de veiligheidsopgave
groot is voor de dijkvakken waar zonder kwelderontwikkeling sprake is van sterke golfaanval.
In veel gevallen wordt dan ook de overhoogte gecreerd door de innovatieve dijkconcepten
(zie hoofdstuk 5) versterkt door de kwelderontwikkeling.
Kwelderontwikkeling heeft nauwelijks tot geen invloed op dijkvakken waarvoor sprake is van
een maatgevende belasting welke niet gedomineerd wordt door golfbelasting, zoals
bijvoorbeeld aan de Waddenzeezijde van de Waddeneilanden. Voor deze gebieden geldt dat
de extra benodigde kruinhoogte gereduceerd wordt tot de zeespiegelstijging.
De resultaten gepresenteerd in dit hoofdstuk zijn afhankelijk van de gekozen
kwelderontwikkeling. De resultaten dienen dan ook met zorg gebruikt te worden: altijd met
inachtneming van de beschouwde autonome kwelderontwikkeling. De gevoeligheid van de
hier gepresenteerde resultaten voor de keuzes ten aanzien van de autonome
kwelderontwikkeling wordt in het volgende hoofdstuk een gevoeligheidsanalyse met
betrekking tot kwelderontwikkeling gepresenteerd
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
53 van 63
7 Gevoeligheidsanalyse kwelderontwikkeling
7.1 Alternatieve scenarios voor kwelderontwikkeling Zoals aangegeven in het voorgaande hoofdstuk, is de veiligheidsopgave gevoelig voor de
aanname ten aanzien van de autonome ontwikkeling van kwelders voor de dijk. Om de
gevoeligheid van de innovatieve dijkconcepten voor de aanwezigheid van kwelders in beeld
te brengen zijn gevoeligheidsberekeningen uitgevoerd met een alternatieve autonome
ontwikkeling van de kwelders.
Het scenario voor kwelderontwikkeling zoals beschreven in sectie 3.2 gaat uit van een
maximale groei van de kwelders. Deze maximale groei wordt in dat scenario verondersteld
om bij benadering gelijk te zijn aan de zeespiegelstijging. Een alternatief scenario betreft een
ontwikkeling van de kwelderhoogte zonder een koppeling te maken met de
zeespiegelstijging. De hieruit volgende kwelderhoogtes zijn gepresenteerd in sectie 3.3.
Als de beide scenarios voor kwelderontwikkeling worden vergeleken, dan is te zien dat de verschillen voor snelle klimaatverandering klein zijn: orde 0.05 meter verschil. Echter, voor de
matige klimaatverandering, zowel zichtjaar 2050 als 2100, geldt dat er wel grote verschillen
zijn: respectievelijk 0.25 en 0.55 meter hoger.
Een hogere kwelder betekent dat de waterdiepte op de kwelder bij maatgevende condities
kleiner is. Dit heeft vervolgens een kleinere golfhoogte tot gevolg. Als eerste schatting kan
gesteld worden dat het effect op de golfhoogte voor zichtjaren 2050 en 2100 (matige
klimaatverandering) respectievelijk 0.12 en 0.25 zal bedragen, zijnde de helft van de
dieptereductie. Dit zal ook van invloed zijn op de veiligheidsopgave, in mindere mate voor
zichtjaar 2050 en in sterkere mate voor zichtjaar 2100, beide in combinatie met matige
klimaatverandering.
7.2 Verandering benodigde kruinhoogte bij alternatieve kwelderontwikkeling scenarios
Figuur 7.1 presenteert in de linker grafieken de extra benodigde kruinhoogte met autonome
kwelderontwikkeling conform sectie 3.2. In de rechter grafieken wordt de extra benodigde
kruinhoogte gepresenteerd indien sprake is van aangepaste kwelderontwikkeling conform
sectie 3.3 (gevoeligheidsanalyse). De bovenste rij met afbeeldingen heeft betrekking op
zichtjaar 2050 (matige klimaatverandering), de tweede rij heeft betrekking op zichtjaar 2050
(snelle klimaatverandering), de derde rij heeft betrekking op zichtjaar 2100 (matige
klimaatverandering) en de onderste rij met afbeeldingen geeft de resultaten voor zichtjaar
2100 (snelle klimaatverandering). Voor de volledigheid is in deze afbeeldingen de
geassocieerde zeespiegelstijging gepresenteerd middels een verticale stippellijn welke de x-
as snijdt ter hoogte van de geassocieerde zeespiegelstijging.
Figuur 7.1 gaat uit van het dijkconcept traditionele dijkversterking. Afbeeldingen voor de andere innovatieve dijkconcepten laten een vergelijkbaar beeld zien en zijn daarom niet
opgenomen in deze rapportage.
Zoals beschreven in de voorgaande paragraaf, is het effect voor de zichtjaren 2050 en 2100
in combinatie met snelle klimaatverandering verwaarloosbaar klein. Dit is ook te zien in
Figuur 7.1: de grafieken op de tweede en vierde rij zijn voor beide scenarios voor kwelderontwikkeling zeer vergelijkbaar. Voor het zichtjaar 2050 in combinatie met
aangepaste kwelderontwikkeling is een afname in de extra benodigde kruinhoogte te zien.
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
54 van 63
Deze afname is in de orde van 2 decimeter, te zien aan de mate van verschuiving naar links
van de staafjes in de histogrammen, wat overeenkomt met de afname van de golfhoogte van
orde 0.1 meter. Voor zichtjaar 2100, eveneens in combinatie met matige klimaatverandering,
geldt dat de afname van de benodigde kruinhoogte in de orde van 4 decimeter ligt. Ook dit is
conform verwachting, uitgaande van een afname van de golfhoogte van orde 0,2 meter.
Figuur 7.1 Histogrammen met extra benodigde kruinhoogte (traditionele dijkversterking) voor beschouwde
zichtjaren en klimaat/kwelderscenarios, met de aanname dat de kruinhoogte nu juist voldoende is (dus
zonder rekening te houden met overhoogte). Zwarte stippellijn geeft de zeespiegelstijging weer.
Negatieve waarden betekenen dat er na toepassing van het innovatieve dijkconcept sprake is van
overhoogte.
1207459-002-ZKS-0002, Versie 3, 22 november 2013, definitief
Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden
55 van 63
7.3 Conclusies gevoeligheid benodigde kruinhoogte voor kwelderontwikkeling
Op basis van de resultaten gepresenteerd in de voorgaande paragrafen wordt geconcludeerd
dat de veiligheidsopgave, uitgedrukt als extra benodigde kruinhoogte, benvloed wordt door
de aannames voor de autonome kwelderontwikkeling. Uit de resultaten blijkt dat een verschil
in kwelderhoogte bij benadering tot een verschil in golfhoogte leidt welke de helft is van het
verschil in waterdiepte / kwelderhoogte. Vervo