01 DSD-NL 2016 - Simona Gebruikersmiddag - Klimaatpark IJsselpoort en de rol van regelwerken - Tjeerd Driessen, Royal HaskoningDHV

1. Klimaatpark IJsselpoort
en de werking van de
regelwerken
Onderzoek naar instellingen en bereik regelwerken
Tjeerd Driessen MSc
16 juni 2016

2. Afvoerverdeling Rijntakken | 16 juni 2016
Inhoud
 Introductie en Kader
 Project ‘Effect maatregelen Voorkeursstrategie (VKS) op afvoerverdeling’
 Werking regelwerken in de praktijk
 Schematisatie regelwerken in WAQUA actualisatiemodellen
 Lessons learned regelwerken in WAQUA
 Discussie en ontwikkelingen
2

3. Afvoerverdeling Rijntakken | 16 juni 2016
Introductie en Kader
 Ervaring uit WAQUA projecten:
 Inschatting afvoeren onbemeten zones Hondsbroeksche Pleij (2013) (RWS-ON)
 Instelling regelwerk Pannerden 2014 (RWS-ON)
 Monitoring Hoogwaterveiligheid 2015 (RWS-ON)
 Effect VKS-maatregelen op afvoerverdeling (2016) (Deltares)
 Regelbereik en instellingen:
 Regelwerken Pannerden
 Hondsbroeksche Pleij
 Gevoeligheden en onzekerheden afvoerverdeling.
3

4. Afvoerverdeling Rijntakken | 16 juni 2016
Project ‘Effect VKS-maatregelen op
afvoerverdeling’
4
Byland
Gendtse Waard
MillingerwaardOoij
Langsdammen
Klimaatpark
Kijfwaard
Situatieschets maatregelen
 Inzicht krijgen in systeemwerking van
afvoerverdeling door VKS-maatregelen uit
Deltaprogramma
 Klimaat IJsselpoort staat
centraal in alle varianten
 In totaal zijn 5 varianten beschouwd met
zichtjaar 2050

5. Afvoerverdeling Rijntakken | 16 juni 2016
Klimaatpark IJsselpoort
5
 IJsselzijde noord (o.a.
kadeverlagingen, afgravingen)
 Koppenwaard (o.a. hoogwatergeul en
afgravingen)
 Westervoort (o.a hoogwatergeul,
afgravingen, vegetatie-aanpassing)

6. Afvoerverdeling Rijntakken | 16 juni 2016
Referentieberekening
6
15.63
400 m3/s
13.71
456 m3/s
Regelwerk Pannerden Regelwerk Hondsbroeksche Pleij (excl. opening 11)
Regelwerk Pannerden
Regelwerk Hondsbroeksche Pleij

7. Afvoerverdeling Rijntakken | 16 juni 2016
Klimaatpark IJsselpoort
7
15.60
421 m3/s
15.20
30 m3/s
Regelwerk Pannerden Regelwerk Hondsbroeksche Pleij (excl. opening 11)
Regelwerk Pannerden
Regelwerk Hondsbroeksche Pleij

8. Afvoerverdeling Rijntakken | 16 juni 2016
Drempelhoogte Hondsbroeksche Pleij
8
10.8
11
11.2
11.4
11.6
11.8
12
12.2
12.4
12.6
12.8
13
13.2
13.4
13.6
13.8
14
14.2
14.4
14.6
14.8
15
15.2
SillLevel(m+NAP)
Drempelhoogte Hondsbroeksche Pleij - dynamische sommen
Referentie - alle openingen excl. opening 11 Referentie - opening 11
Variant A - alle openingen excl. opening 11 Variant A - opening 11

9. 3 maart 2016
Conclusies Klimaatpark IJsselpoort (1)
Regelwerk Pannerden:
 In alle onderzochte varianten kan de afvoerverdeling op de Pannerdense Kop
gehandhaafd worden bij 17.000 m3/s;
 Klimaatpark IJsselpoort heeft (vrijwel) geen invloed op de afvoerverdeling op de
Pannerdense Kop. Alle varianten passen binnen het regelbereik.
Hondsbroeksche Pleij:
 Door de waterstandsverlaging op de IJssel moet de Hondsbroeksche Pleij verder sluiten
dan in de referentiesituatie om de beleidsmatige afvoer op de Nederrijn-Lek te
handhaven
 Het regelbereik van de Hondsbroeksche Pleij in 2050 is voldoende om de
afvoerverdeling op de IJsselkop te handhaven bij 17.000 m3/s, maar bereikt de grens.
Het regelwerk is geheel gesloten.
 Klimaatpark IJsselpoort in de 2050 situatie doet de functie van de Hondsbroeksche Pleij
(vrijwel) geheel teniet. De waterstandsdaling op de IJssel door dit project zorgt er voor
dat het regelwerk niet meer nodig is om de afvoer op de Nederrijn te limiteren.
9

10. 3 maart 2016
Conclusies Klimaatpark IJsselpoort (2)
Overige afvoeren 6.000 tot 20.000
 Bij alle overige afvoeren neemt het debiet door de IJssel toe, en daarmee de
waterstanden benedenstrooms op de IJssel
 Op de Nederrijn geeft de afname van het debiet een waterstandsverlaging voor alle
afvoeren.
 Klimaatpark geeft een waterstandsdalend effect op het Pannerdensch kanaal bij alle
afvoeren (m.u.v. 17.000 m3/s)
 Waterstanden op de Waal nemen beperkt af, met 1-2 cm
10
-0.80
-0.70
-0.60
-0.50
-0.40
-0.30
-0.20
-0.10
0.00
0.10
0.20
0.30
879.00_IJ
882.00_IJ
885.00_IJ
888.00_IJ
891.00_IJ
898.00_IJ
901.00_IJ
904.00_IJ
911.00_IJ
914.00_IJ
917.00_IJ
920.00_IJ
923.00_IJ
926.00_IJ
929.00_IJ
932.00_IJ
935.00_IJ
938.00_IJ
941.00_IJ
944.00_IJ
947.00_IJ
950.00_IJ
953.00_IJ
956.00_IJ
959.00_IJ
962.00_IJ
965.00_IJ
968.00_IJ
971.00_IJ
974.00_IJ
977.00_IJ
980.00_IJ
983.00_IJ
986.00_IJ
989.00_IJ
992.00_IJ
995.00_IJ
998.00_IJ
1001.00_IJ
1004.00_IJ
Waterstandsverschil(m)
Waterstandsverschil IJssel (Variant A)
17000 m3/s Stationair
17000 m3/s Dynamisch
6000 m3/s Dynamisch
8000 m3/s Dynamisch
10000 m3/s Dynamisch
13000 m3/s Dynamisch
16000 m3/s Dynamisch
16500 m3/s Dynamisch
18000 m3/s Dynamisch
20000 m3/s Dynamisch
-0.32
-0.28
-0.24
-0.20
-0.16
-0.12
-0.08
-0.04
0.00
0.04
879.00_NR
882.00_NR
885.00_NR
888.00_NR
891.00_NR
894.00_NR
897.00_NR
900.00_NR
903.00_NR
906.00_NR
909.00_NR
912.00_NR
915.00_NR
918.00_NR
921.00_NR
924.00_NR
928.00_NR
931.00_LE
934.00_LE
937.00_LE
940.00_LE
943.00_LE
946.00_LE
949.00_LE
952.00_LE
955.00_LE
958.00_LE
961.00_LE
964.00_LE
967.00_LE
970.00_LE
973.00_LE
976.00_LE
979.00_LE
982.00_LE
985.00_LE
988.00_LE
Waterstandsverschil(m)
RKM
Waterstandsverschil Nederrijn - Lek (Variant A)
17000 m3/s Stationair
17000 m3/s Dynamisch
6000 m3/s Dynamisch
8000 m3/s Dynamisch
10000 m3/s Dynamisch
13000 m3/s Dynamisch
16000 m3/s Dynamisch
16500 m3/s Dynamisch
18000 m3/s Dynamisch
20000 m3/s Dynamisch
-0.14
-0.12
-0.10
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0.00
0.02
Waterstandsverschil(m)
RKM
Waterstandsverschil Boven-Rijn en Pannerdensch Kanaal (Variant A)
17000 m3/s Stationair
17000 m3/s Dynamisch
6000 m3/s Dynamisch
8000 m3/s Dynamisch
10000 m3/s Dynamisch
13000 m3/s Dynamisch
16000 m3/s Dynamisch
16500 m3/s Dynamisch
18000 m3/s Dynamisch
20000 m3/s Dynamisch
-0.03
-0.02
-0.01
0.00
0.01
868.00_WA
871.00_WA
874.00_WA
877.00_WA
880.00_WA
883.00_WA
886.00_WA
889.00_WA
892.00_WA
895.00_WA
898.00_WA
901.00_WA
904.00_WA
907.00_WA
910.00_WA
913.00_WA
916.00_WA
919.00_WA
922.00_WA
925.00_WA
928.00_WA
931.00_WA
934.00_WA
937.00_WA
940.00_WA
943.00_WA
946.00_WA
949.00_WA
952.00_WA
955.00_WA
958.00_WA
Waterstandsverschil(m)
RKM
Waterstandsverschil Waal (Variant A)
17000 m3/s Stationair
17000 m3/s Dynamisch
6000 m3/s Dynamisch
8000 m3/s Dynamisch
10000 m3/s Dynamisch
13000 m3/s Dynamisch
16000 m3/s Dynamisch
16500 m3/s Dynamisch
18000 m3/s Dynamisch
20000 m3/s Dynamisch

11. Afvoerverdeling Rijntakken | 16 juni 2016
Overweging en discussie
 Bij een Lobith-debiet van 20.000 m3/s kan het debiet door de regelwerken oplopen tot
resp. 1158 m3/s en 1566 m3/s. De stroomsnelheden zijn dan groter dan bij
ontwerpafvoer
 De afvoerverdeling bij de middenafvoeren is scheef getrokken (let op
inundatiefrequenties en dijkstabiliteit).
 Optimalisatie is nodig voor Klimaatpark IJsselpoort
 Verlaging op een 1 riviertak nabij splitsingspunt moet gepaard gaan met compensatie op
een andere riviertak om de afvoerverdeling te waarborgen. Dit kan niet (altijd) door een
regelwerk gecorrigeerd worden (zie ook middenafvoeren en huidig instellingsregime)
11

12. Afvoerverdeling Rijntakken | 16 juni 2016
 Oorspronkelijk doel:
 Omgaan met onzekerheid van afvoerverdeling door bij te sturen
 Toepassing nu:
 Bijsturen op afvoerverdeling
 Compenseren afvoerverdelingseffecten rivierverruimende maatregelen
 In de toekomst:
 Handhaven beleidsmatige afvoerverdeling
 Ontzien van de Nederrijn
12
Zichtjaar Rijn Waal Pannerdens Kanaal Neder-Rijn/Lek IJssel
2016 16000 10165 5835 3380 2461
2050 17000 10970 6030 3380 2656
Werking regelwerken in de praktijk:
Functie

13. Afvoerverdeling Rijntakken | 16 juni 2016
Werking regelwerken in de praktijk:
Regelwerk Pannerden
 Sinds november 2013 is Regelwerk Pannerden in gebruik.
 Het regelwerk bestaat uit 32 afzonderlijke openingen van 5 m breed (dus totaal 160 m breed)
 Maximaal 5 schotten van 1 m hoog
 Regelbereik NAP+12,00 m tot NAP+17,00 m.
 Ontworpen voor een v-vorm instelling
 Bodembescherming ontworpen voor 16.000 m3/s afvoer (gepenetreerd breuksteen voor
stroomsnelheid > 2 m/s)
13

14. Afvoerverdeling Rijntakken | 16 juni 2016
Werking regelwerken in de praktijk:
Regelwerk Hondsbroekse Pleij
 Sinds 2008 is Regelwerk Hondsbroeksche Pleij in gebruik. Vergelijkbaar als
 Het regelwerk bestaat uit 30 afzonderlijke openingen van 5 m breed (dus totaal 150 m breed)
 Maximaal 4 schotten van 1,05 m hoog
 Regelbereik NAP+11,00 m NAP+15,20 m.
 Ontworpen voor een v-vorm instelling
 Bodembescherming ontworpen voor 16.000 m3/s afvoer (gepenetreerd breuksteen voor
stroomsnelheid > 2 m/s)
14
https://beeldbank.rws.nl, Rijkswaterstaat, Ruimte voor de Rivier

15. Afvoerverdeling Rijntakken | 16 juni 201615
https://beeldbank.rws.nl, Rijkswaterstaat, Ruimte voor de Rivier
Werking regelwerken in de praktijk:
Regelwerk Hondsbroekse Pleij

16. Afvoerverdeling Rijntakken | 16 juni 201616
https://beeldbank.rws.nl, Rijkswaterstaat, Ruimte voor de Rivier
Werking regelwerken in de praktijk:
Regelwerk Hondsbroekse Pleij

17. Afvoerverdeling Rijntakken | 16 juni 2016
 Regelwerk Pannerden
 Sturing op beleidsmatige afvoerverdeling (jaarlijks afgeleid);
 Schotten worden vóór het hoogwaterseizoen opnieuw ingesteld;
 Configuratie wordt vooraf afgeleid op basis van modelberekeningen met WAQUA:
V-vorm (2013 en 2014) en rechte overlaat (2015 en 2016)
 Regelwerk Hondsbroeksche_Pleij
 QLobith < 10.000 m3/s → Vertical slot instelling
 10.000 m3/s < QLobith < 16.000 m3/s → Regelwerk is geheel gesloten
 QLobith >16.000 m3/s → Afvoer naar Nederrijn wordt gemaximaliseerd
op 3.380 m3/s (calamiteit: beperkte sturing mogelijk)
 Met behulp van een kraan (en ponton) kunnen de schotten geplaatst en weggehaald
 Ontwerp op basis van instellen tijdens droge situatie, maar normaal altijd dicht
17
Werking regelwerken in de praktijk

18. Afvoerverdeling Rijntakken | 16 juni 2016
Schematisatie regelwerken in WAQUA
actualisatiemodellen
 Regelwerken geschematiseerd als aaneengesloten serie van puntbarriers:
 Regelwerk Pannerden: 12 puntbarriers (=2 á 3 openingen per barrier)
 Regelwerk Hondsbroeksche Pleij: 10 puntbarriers (=1 of 3 openingen per barrier)
 Rekenrooster met cellen van ca. 40x20 meter in de hoofdgeul en tot ca. 50x20 meter
in de uiterwaard.
 Ter plaatse van de regelwerken heeft het rooster een resolutie van ongeveer 25x15
meter (Pannerden) en 30 x 15 meter (Hondsbroeksche Pleij)
 Barriercoëfficiënten staan allemaal op 1
 Jaarlijkse afregeling drempelhoogte Regelwerk Pannerden
 Actieve sturing Hondsbroeksche Pleij
18
10.8
11
11.2
11.4
11.6
11.8
12
12.2
12.4
12.6
12.8
13
13.2
13.4
13.6
13.8
14
14.2
14.4
14.6
14.8
15
15.2
SillLevel(m+NAP)
Drempelhoogte Hondsbroeksche Pleij - dynamische sommen
Referentie - alle openingen excl. opening 11 Referentie - opening 11

19. Afvoerverdeling Rijntakken | 16 juni 2016
Schematisatie regelwerken in WAQUA
actualisatiemodellen
 Regelbereik van Regelwerk Pannerden op Waal bij 16.000 m3/s is ca. 485 m3/s
 Regelbereik van Hondsbroeksche Pleij op de IJssel bij 16.000 m3/s is ca. 215 m3/s
19

20. 3 maart 2016
Lessons learned regelwerken in WAQUA (1)
 Grove resolutie (3 barriers in 1 gridcel) en breedtecorrectie zorgt voor
wrijvingsverliezen en contractie die niet expliciet meegenomen worden
 Contractie coëfficiënten
 Standaard setting. Maakt weinig uit, behalve bij v-vorm instelling
(vb. 20% verschil in open instelling = 1% verschil in afvoer door het regelwerk en
0,1% verschil in IJssel-afvoer)
 Onderzoek Mirjam Mheen (Deltares)
20

21. 3 maart 2016
Lessons learned regelwerken in WAQUA (2)
 Een v-vorm of trapvorm centreert stroming in het midden (conform ontwerp
bodembescherming)
21

22. 3 maart 2016
Lessons learned regelwerken in WAQUA (3)
 Verschil tussen stationair en dynamisch is zéér groot bij een v-vorm in WAQUA en is
niet te verklaren door bergingsverschillen (265 m3/s)
22

23. 3 maart 2016
Lessons learned regelwerken in WAQUA (4)
 Verschil tussen stationair en dynamisch is nog steeds groot bij een trapvorm in
WAQUA en is niet te verklaren door bergingsverschillen (130 m3/s)
23

24. 3 maart 2016
Lessons learned regelwerken in WAQUA (5)
 Verschil tussen stationair en dynamisch is vrijwel afwezig bij een bakvorm (rechte
overlaat) in WAQUA en is wel te verklaren door bergingsverschillen (4 m3/s)
24

25. 3 maart 2016
Lessons learned regelwerken in WAQUA (6)
 Bottom line conclusie: kritisch op je instellingen bij gebruik van een getrapte instelling!!
 Gevoeligheid voor gebruik van andere initiële toestanden en numerieke instellingen.
Verschil (95 m3/s) werd duidelijk toen voor dezelfde referentieschematisatie andere
numerieke instellingen gebruikt werden en andere initiële toestanden.
 Voor Hondsbroekse Pleij wordt actieve sturing verondersteld in het model bij afvoer
groter dan 16.000 m3/s. De praktijk is wezenlijk anders…
25

26. Afvoerverdeling Rijntakken | 16 juni 2016
Discussie en ontwikkelingen
 Moeten we Hondsbroeksche Pleij actiever kunnen sturen zoals bijv. Bonnet Carre
Spillway ipv vooraf instellen? Vooral voor afvoeren tussen 10.000 en 16.000 m3/s
interessant.
 Hebben we nog een regelwerk nodig op de Nederrijn?
 Ontwikkelingen:
 Er is momenteel een splitsingspuntenmodel met een fijnere resolutie (20 bij
20m). Helpt dit?
 Hoe worden de regelwerken geschematiseerd in DFLOW?
26

27. Afvoerverdeling Rijntakken | 16 juni 2016
Bedankt voor uw aandacht!
Tjeerd Driessen MSc
Consultant water management
Business Line Water
T +31 88 3485003
M +31 6 1262 1288
E tjeerd.driessen@rhdhv.com
W www.royalhaskoningdhv.com
27