Spuien op het Markermeer

Eindrapport

Spuien op het Markermeer Een nieuw spuisluizencomplex in de Houtribdijk

Jesper Schoen 1517252 CT3000-09 Bachelor Eindwerk 20 oktober 2011 Technische Universiteit Delft Begeleider: Ir. H. Altink

Spuien op het Markermeer Een nieuw spuisluizencomplex in de Houtribdijk

Begeleider:

Ir. H. Altink

Een rapport in opdracht van onderwijsinstelling Technische Universiteit Delft ter afronding van de Bachelor-opleiding Civiele Techniek.

Spuien op het Markermeer

Voorwoord Dit rapport is gemaakt in het kader van het vak CT3000 Bachelor Eindwerk, dat de student ter afsluiting van de Bacheloropleiding Civiele Techniek aan de Technische Universiteit Delft dient te maken. Het document dat nu voor u ligt is het eindrapport van het onderzoek naar de mogelijkheid om te blijven spuien op het Markermeer. De basis voor dit rapport is het Masterplan ‘Droge voeten in Lelystad’, waarin een oplossing is bedacht voor de aanpassing van het IJsselmeergebied ter hoogte van Lelystad, inclusief de Houtribdijk, bij een waterstandverhoging van het IJsselmeer. Deze verhoging, waarbij het IJsselmeerpeil meestijgt met het waterniveau in de Waddenzee tot een maximum van anderhalve meter, is een van de aanbevelingen van de Deltacommissie. Hoewel het nog lang geen voldongen feit is dat deze aanbeveling wordt uitgevoerd, anticipeert het Masterplan alvast op de eventuele toekomstige situatie nabij Lelystad. Het Masterplan is samen geschreven met Dennis Witteman en Gerwin Stam. Als vervolg hierop is dit individuele verslag geschreven, dat zich toespitst op de gevolgen van de waterstandverhoging op het Markermeer en de mogelijkheden om te blijven spuien vanuit het IJsselmeer. Het ontwerp van een gemaal in de Houtribdijk zal worden uitgewerkt door Dennis Witteman. Het ontwerp van een nieuw schutsluizencomplex in de vorm van een naviduct valt onder de verantwoordelijkheid van Gerwin Stam. Graag wil ik dhr. Altink bedanken voor zijn kennis en begeleiding, alsmede Dennis Witteman en Gerwin Stam voor de plezierige samenwerking. Jesper Schoen Delft, 20-10-2011

Jesper Schoen – CT3000 Bachelor Eindwerk

ii


Samenvatting In 2008 presenteerde de Deltacommissie haar bevindingen om Nederland ook in de toekomst waterbestendig te houden. Aan van de aanbevelingen was het verhogen van het IJsselmeerpeil met anderhalve meter te verhogen, met verstrekkende gevolgen voor de verschillende aan het IJsselmeer liggende steden. Een van deze steden is Lelystad, dat in haar omgeving naast drie havens ook nog een primaire waterkering in het IJsselmeer heeft liggen: de Houtribdijk, beter bekend als de dijk Enkhuizen-Lelystad. Door de peilverhoging zal niet alleen de dijk moeten worden verhoogd - ook het huidige sluizencomplex, bestaande uit spuisluizen en schutsluizen, zullen moeten worden aangepast. Omdat de aanpassingen zodanig groot zijn, is besloten om een nieuw complex te ontwerpen met nieuwe schutsluizen in de vorm van een naviduct, een nieuwe spui-inrichting en een gemaal. Het besluit om zowel een spuisluis als een gemaal te ontwikkelen komt voort uit het kenmerkende waterbeheer van het Markermeer. In de winter is de aanvoer van water namelijk hoog door de relatief grote regenval en lage verdamping; er is dus noodzaak om water af te voeren naar de zee om ongewenste peilverhoging te voorkomen. Vanuit het Markermeer kan het water op twee manieren worden getransporteerd naar de zee: via het Noordzeekanaal naar de Noordzee of via het IJsselmeer naar de Waddenzee. In de praktijk wordt de voorkeur gegeven aan de afvoer via het IJsselmeer; bij een peilverhoging zal hier in de toekomst dus een gemaal voor nodig moeten zijn. Echter, in de zomer is er een netto verlies van water uit het Markermeer door de grote verdamping en lage aanvoer. Om de waterstand en –kwaliteit in stand te houden is het noodzakelijk om tijdens de zomer zoet water in het Markermeer te laten. Het kwaliteit van het water uit het Noordzeekanaal is niet hoog genoeg, waardoor het enige overgebleven alternatief water vanuit het IJsselmeer in te laten is. Bij een peilverhoging van dat meer is dat ook een logische keuze: door het continu aanwezige verval is de aanvoer van water ‘gratis’. Een grotere controle van het peil van het Markermeer is tevens een wens van de regering die is genoemd in het Nationaal Waterplan. Daarom is ook besloten om een spui-inrichting in de dijk te ontwerpen met de benodigde capaciteit van 90 m³/s bij een waterstandsverschil van 1,0 meter. De spuisluizen worden als een afsluitbare kokerconstructie door de Houtribdijk heen ontworpen. De binnenafmetingen van een enkele koker zijn 93 m x 4,37 m x 1,50 m, met een wanddikte van 0,40 m. De gehele inrichting zal bestaan uit vier van deze kokers, wat verder nog zal bestaan uit deurkasten, twee stortbedden en kwelschermen. De kokers worden gefabriceerd in drie segmenten per koker, die zullen worden afgezonken op de juiste locatie in een tijdelijk ontgraven Houtribdijk. Om het mogelijk te maken om de Houtribdijk te ontgraven zal er een tweede dijk naast de huidige moeten worden aangelegd die de waterkerende en verbindende functie van de Houtribdijk (tijdens de bouw) overneemt. Nadat de sluiskokers geplaatst zijn, kan de dijk weer worden hersteld tot de oude situatie, waarna de sluisdeuren kunnen worden geplaatst en de tijdelijke dijk weer kan worden ontgraven. Op dat moment zal de spuiinrichting een volledig operationeel sleutelelement in het waterbeheer van het Markermeer zijn.


iii


Inhoudsopgave Voorwoord .................................................................................................................................. ii Samenvatting ............................................................................................................................. iii Inhoudsopgave........................................................................................................................... iv 1 Inleiding .............................................................................................................................. 1 2 Situatiebeschrijving ............................................................................................................. 2 3 Waterbalans ........................................................................................................................ 5 4 Probleem- en Doelstelling.................................................................................................... 7 5 Ontwerpvarianten ............................................................................................................... 8 5.1.1 Alleen pompen ..................................................................................................... 8 5.1.2 Alleen spuien ....................................................................................................... 8 5.1.3 Spuien en pompen ............................................................................................... 8 5.2 Multi Criteria Evaluatie ................................................................................................ 8 6 Programma van Eisen .......................................................................................................... 9 6.1 Programma van Eisen .................................................................................................. 9 6.1.1 Functionele eisen ................................................................................................. 9 6.1.2 Veiligheidseisen ................................................................................................... 9 6.1.3 Ruimtelijke eisen .................................................................................................. 9 6.2 Wensen ....................................................................................................................... 9 6.3 Uitgangspunten ......................................................................................................... 10 6.4 Randvoorwaarden ..................................................................................................... 10 6.4.1 Hydro-technische randvoorwaarden .................................................................. 10 6.4.2 Geotechnische randvoorwaarden....................................................................... 10 6.4.3 Meteorologische randvoorwaarden ................................................................... 10 7 Ontwerp ............................................................................................................................ 11 7.1 Binnenafmetingen ..................................................................................................... 11 7.2 Kokerafmetingen ....................................................................................................... 12 7.3 Kwelschermen ........................................................................................................... 12 7.4 Voltooiing profiel ....................................................................................................... 12 7.5 Uitvoering kokers ....................................................................................................... 13 7.6 Sluisdeur .................................................................................................................... 13 7.7 Bodemerosie ............................................................................................................. 14 8 Bouwplanning ................................................................................................................... 15 9 Conclusies en aanbevelingen ............................................................................................. 16 9.1 Aanbevelingen ........................................................................................................... 17 Bijlagen ..................................................................................................................................... 19 A) Lijst van figuren B) Literatuurlijst C) Masterplan D) Waterbalans E) Variantenstudie F) Capaciteit G) Afmetingen H) Stroming I) Bouwplanning J) Tekeningen


iv


1 Inleiding In het rapport ‘Samen werken met water’ heeft de Deltacommissie onder leiding van oud-minister Veerman haar onderzoeksresultaten naar een veilig Nederland onder invloed van toekomstige klimaatveranderingen gepresenteerd. Een van de aanbevelingen was om het IJsselmeerpeil met maximaal anderhalve meter te laten stijgen met de Waddenzee, zodat men ook in de toekomst water onder vrij verval kan blijven spuien. Een dergelijke verhoging van de waterstand zal echter ook tot gevolg hebben dat er grootschalige ingrepen vereist zijn: dijken en buitendijkse gebieden zoals havens zullen moeten worden aangepast. Ook zal het waterhuishoudingsysteem van het gehele IJsselmeergebied, inclusief het Markermeer en de randmeren, veranderen. Zo zullen gemalen moeten worden aangepast aan het nieuwe IJsselmeerpeil en kan het huidige Houtribspuisluizencomplex, waarbij in beide richtingen het water gespuid kan worden op het Markermeer of IJsselmeer, niet meer worden behouden. Dit biedt echter ook de mogelijkheid om een nieuwe spuisluis of gemaal in de Houtribdijk te ontwerpen dat inspeelt op de huidige eisen en wensen met betrekking tot het waterbeheer van het Markermeer. Het doel van dit rapport is een nieuw spuisluizencomplex in de Houtribdijk te ontwerpen dat een integraal onderdeel zal vormen van de waterkwaliteit- en –kwantiteitbeheer van het Markermeer. Het ontwerp moet voldoen aan alle eisen en randvoorwaarden, en dient met zoveel mogelijk wensen rekening te houden. Het verslag is zodanig opgebouwd dat als eerste een beschrijving wordt gegeven over de huidige situatie van het projectgebied. Hierbij wordt zowel gekeken naar constructieve elementen, zoals jachthavens, sluizen en de Houtribdijk, maar ook naar het Markermeer in het algemeen: waar wordt het meer precies voor gebruikt? Het waterkwantiteitsbeheer van dit meer wordt uitgebreid besproken in hoofdstuk 3 ‘Waterbalans’, waarbij tevens de relatie met het IJsselmeer en het Noordzeekanaal wordt gelegd. Na deze analyses kunnen in hoofdstuk 4 de probleem- en doelstelling opgesteld worden, waarna er in hoofdstuk 5 wordt gekeken naar de verschillende ontwerpvarianten om dit probleem op te lossen. Zodra de voorkeursvariant is gekozen, kunnen het Programma van Eisen en de uitgangspunten en randvoorwaarden opgesteld worden. Vervolgens zal in hoofdstuk 7 het constructief ontwerp van de voorkeursoplossing aan bod komen, waarna er ook nog aandacht wordt besteed aan de bouwplanning van het gehele project. Ten slotte worden de conclusies opgesteld en aanbevelingen gedaan voor een eventuele vervolgstudie. Het hoofdverslag bestaat uit een verslaglegging van de hoofdpunten van het project. Gedurende het verslag zal er veel naar bijlagen worden verwezen; deze bijlagen bevinden zich achterin dit document, direct na het hoofdverslag.


1


2 Situatiebeschrijving De Houtribdijk loopt van Enkhuizen naar Lelystad en vormt de harde scheiding tussen het Markermeer en het IJsselmeer IJsselmeer. De huidige situatie is weergegeven in Figuur 1. Lelystad heeft twee jachthavens,, Flevo Marina en Houtribhaven, en een buitendijks woongebied, woongebied Parkhaven, in het IJsselmeer liggen (blauw) die gevolgen zullen ondervinden bij de waterstandverhoging. waterstandverhoging Daarnaast zullen, bij het behouden houden van de huidige veiligheidseisen, ook het sluizencomplex omplex in de Houtribdijk (geel) en de dijken zelf moeten worden aangepast. Voor een uitgebreid uitgebreidee situatiebeschrijving wordt verwezen naar het Bijlage C – Masterplan, hoofdstuk 2 Situatiebeschrijving.

Figuur 1, Overzicht projectgebied

In datzelfde Masterplan wordt tevens een ontwerp aangedragen om het gebied te beschermen bij een peilverhoging ging van het IJsselmeer. In het voorkeurs voorkeursontwerp, ontwerp, ‘Tussendoor’ geheten, zal de Houtribdijk een stuk noordelijker aansluiten op de Flevopolder,, tussen de twee havens door, zie Figuur 2.. De Houtribdijk blijft de harde scheiding tussen het Markermeer en het IJsselmeer, maar er zal een gedeelte van het huidige IJsselmeer in het Markermeer terecht komen, namelijk het gebied rond de Houtribhaven en de Parkhaven. Ten noorden van de dijk zal de Flevo Fl Marina worden opgehoogd en is er tevens ruimte voor ontwikkeling van het Houtribstrand tot een groot recreatiegebied. In de Houtribdijk zal een geheel nieuw sluizencomplex worden ontwikkeld in het in geel gemarkeerde gebied.

Figuur 2, 'Voorlangs'


2

Spuien op het Markermeer In dit nieuwe sluizencomplex zullen niet alleen schutsluizen worden gerealiseerd. In de huidige situatie is het mogelijk om water te kunnen af aflaten naar en inlaten vanuit het IJsselmeer in het Markermeer. Deze twee meren hebben, hebben ondanks dat ze hetzelfde streefpeil reefpeil hebben, vele verschillen. Zo is het Markermeer kleiner, samen met het IJmeer ongeveer 750 km² en minder diep, gemiddeld 3,9 meter, dan het IJsselmeer lmeer (1100 km² en gemiddeld 4,5 meter diep),, en is de verblijftijd in het IJsselmeer gemiddeld vijf keer ke korter dan in het Markermeer.1 Door deze eigenschappen is de waterkwaliteit kwaliteit van het Markermeer aanzienlijk minder, minder, wat vooral ten koste is gegaan van het doorzicht door opwervelend slib. slib Bovendien is het Markermeer gevoelig voor verzilting door afwatering ng vanuit diepe polders, met name Oostelijk en Zuidelijk Flevoland Flevoland. Het water uit deze polders hebben namelijk een relatief hoge zoutconcentratie. Daarom wordt het Markermeer in de zomer vaak doorgespoeld met het zoete IJsselmeerwater via de spuisluizen in de Houtribdijk. Het water van het Markermeer wordt dan vervolgens viaa de Oranjesluizen te Schellingwoude Schelling afgelaten op het Noordzeekanaal, waarmee tevens verzilting van het Noordzeekanaal wordt bestreden. Deze situatie is weergegeven in Figuur 3.. In het verleden werd ook water vanuit het brakke Noordzeekanaal afgelaten op het zoete Markermeer, maar dit werd na protesten uit de jaren ’60 stopgezet.2 Het Noordzeekanaal staat in open verbinding met het Amsterdam-Rijnkanaal, Amsterdam Rijnkanaal, het boezemstelsel van Hoogheemraadschap Amstel, Gooi en Vecht en de stadswateren van Amsterdam. Het totale bergend oppervlak is ongeveer 39 km².

Figuur 3, Overzicht situatie bij spuien op Noordzeekanaal

In de oorspronkelijke plannen van de Zuiderzeewerken zou de Houtribdijk een ringdijk vormen voor de Markerwaard. Hoewel deze plannen nooit zijn uitgevoerd, is het principebesluit tot aanleg pas in 1

Beheersverslag Rijkswateren IJsselmeer 2002-2004 2002 Kwaliteitsanalyse Beslissings Ondersteunend Systeem Noordzeekanaal/Amsterdam-Rijnkanaal. Noordzeekanaal/Amsterdam Afstudeeronderzoek A. Goedbloed, 2006. 2


3

Spuien op het Markermeer maart 1991 ingetrokken, 15 jaar na voltooiing van de Houtribdijk, en pas in de Nota Ruimte in 2005 is definitief de bestemming ‘meer’ aan het Markermeer gegeven. In 2009 heeft het kabinet het Nationaal Waterplan vastgesteld, waarin wordt aangegeven welk beleid het Rijk zal voeren in de periode 2009-2015 op het gebied van waterbeheer. In dit Waterplan wordt ook het beleid voor het Markermeer genoemd, dat zal worden losgekoppeld van het IJsselmeerpeil – waarbij het advies van de Deltacommissie als vertrekpunt is genomen. “Het Markermeer-IJmeer zal na de ontkoppeling een beperktere rol krijgen in de voorraadvorming en een grotere rol in het doorvoeren van water vanuit het IJsselmeer naar West-Nederland. Met de keuze voor ontkoppelen wordt het mogelijk het peilregime voor de lange termijn af te stemmen op het halen van ecologische doelen. Waarschijnlijk zal hiertoe seizoensvolgend peil worden ingevoerd. Ontkoppeling creëert ook gunstiger voorwaarden voor buitendijkse ontwikkelingen, zoals verstedelijking en (moeras) natuur.” Een seizoensvolgend peil bestaat uit een opgezet peil in de winter en het vroege voorjaar dat in de zomer verder uitzakt. Dit is een natuurlijke gang van zaken, dat ecologische processen als het kiemen van riet mogelijk maakt. Op het gebied van waterbeheersing is een seizoensvolgend peil minder wenselijk. Men heeft dan namelijk een hoog peil in de maanden met een grote kans op een storm en een laag peil in de maanden van droogte. Hierdoor kan het peil zo laag worden, dat het gevolgen kan hebben voor de scheepvaart.3 Een actief peilbeheer kan de ecologische waarde versterken, zonder nadelige gevolgen voor de veiligheid of scheepvaart. Om bij de ontkoppeling tussen het IJsselmeer en het Markermeer het peil in het Markermeer te kunnen blijven beheren, zal er in het nieuwe sluizencomplex in de Houtribdijk een controleerbare verbinding tussen het Markermeer en het IJsselmeer moeten worden gemaakt in de vorm van spuisluizen en/of een gemaal. De capaciteit van de spuisluizen in de Houtribdijk is 600 m³/s bij een verval van 5 cm. De maximale capaciteit van de spuisluis te Schellingwoude (zie Figuur 4) is 100 m³/s.4 De capaciteit van de spuiinrichting te IJmuiden is gemiddeld 500 m³/s, terwijl de pompcapaciteit van het gemaal 260 m³/s is; het is daarmee het grootste gemaal van Europa. Schat men gemakshalve de tijdschaal waarbij spuien mogelijk is op 50% van de totale tijd, dan wordt de gemiddelde spuicapaciteit 250 m³/s en de totale gemiddelde capaciteit 510 m³/s.

Figuur 4, Spuisluis Schellingwoude

3 4

Achtergronddokument Water, Bouwsteen voor Toekomstagenda Markermeer en IJmeer, 2009 Waterbalans Noordzeekanaal/Amsterdam-Rijnkanaal 1998-2000


4


3 Waterbalans Het huidige watersysteem van het Markermeer kan grofweg verdeeld worden in twee situaties: gedurende de zomermaanden en gedurende de wintermaanden. Deze twee situaties zijn schematisch weergegeven in Figuur 5.. Een uitgebreide beschrijving is te vinden in Bijlage D – Waterbalans.

Figuur 5, Watersysteem in de zomer zom (links) en in de winter (rechts), hoeveelheden in miljoen m³

Het huidige waterbeheersingsysteem van het Markermeer heeft een aantal kenmerkende eigenschappen: - In de zomer omer is de netto stroomrichting naar het Noordzeekanaal, in de winter richting het IJsselmeer - In de zomer wordt ongeveer tien keer zoveel water van het IJsselmeer op het Markermeer gespuid als in de winter - In de zomer vormt de aanvoer vanuit het IJsselmeer ongeveer de helft van de totale aanvoer van water, in de winter slechts 5%. Gemiddeld over het gehele jaar is dit 29%. - De grotere aanvoer in de zomer heeft twee redenen. Ten eerste wordt IJsselmeerwater ingelaten om het verlies door verdamping te compense compenseren ren en het streefpeil te behouden. Ten tweede wordt dit zoete water gebruikt om het Markermeer en het Noordzeekanaal door te spoelen en de verzilting tegen te gaan. - In de zomer wordt er twee keer zoveel water op het Noordzeekanaal gespuid als op het IJsselmeer. meer. In de winter wordt daarentegen drie keer zoveel water op het IJsselmeer gespuid als op het Noordzeekanaal. - Overtollig regenwater wordt vooral op het IJsselmeer gespuid - Tijdens langdurige droogte wordt er water uit het Markermeer ingelaten in het Noordzeekanaalsysteem dzeekanaalsysteem als bron van zoet water voor polders in West-Nederland. West


5

Spuien op het Markermeer Met betrekking tot het waterbeheer van het IJsselmeer kunnen de volgende eigenschappen benoemd worden: - De invloed van het Markermeer op het IJsselmeer is laag: slechts 4% van de aanvoer aa van water komt van het Markermeer en 3% van de totale afvoer van water wordt uitgeslagen op het Markermeer. - In de zomer wordt er ongeveer tien keer zoveel water op de Waddenzee gespuid als op het Markermeer. In de winter is dit 25 keer zoveel. - In de winter ontvangt het IJsselmeer ongeveer vier keer zoveel water van het Markermeer als in de zomer. Neemt me men de stijging van de aanvoer vanuit de IJssel mee, is dit relatief gezien drie keer zoveel als in de zomer (2% om 6%). Ten slotte kom met betrekking tot het waterbeheer van het Noordzeekanaal het volgende gezegd worden: - Veruit het grootste deel van het water wordt gespuid op de Noordzee - In de zomer heeft het Markermeer een bijna twee keer zo grote invloed op het systeem als in de winter (21% ten opzichte opzichte van 12%). Over het gehele jaar gezien is dit 16%. Kijkt men naar het debiet ((Figuur 6)) en de gemiddelde capaciteit van de verschillende onderdelen onderdele van het systeem (Situatiebeschrijving Situatiebeschrijving, pagina 4), dan kunnen de volgende intensiteiten afgeleid worden: - De gemiddelde capaciteit van de Houtribdijksluizen is 600 m³/s. Het grootste gemiddelde debiet is in de winter van het Markermeer naar het IJsselmeer met 43 m³/s, dat is 7%. In de piekmaand was het gemiddelde debiet 88 m³/s, dat is 15%. - De gemiddelde capaciteit van de spui in Schellingwoude is 100 m³/s. Het grootste gemiddelde debiet is in de zomer met 21 m³/s, dat is 21%. In de piekmaand was het gemiddelde debiet 53 m³/s, dat is 53%. - De gemiddelde capaciteit van het spuien gemaalcomplex in IJmuiden is 510 m³/s. Het grootste gemiddelde debiet is in de winter met 105 m³/s, dit is 21% van de pompcapaciteit. In de piekmaand was het gemiddelde debiet 119 m³/s, dit is 23%.

Figuur 6, Watersysteem in de zomer zom (links) en in de winter (rechts), debieten in m³/s


6


4 Probleem- en Doelstelling Met betrekking tot de beschreven situatie en met de oplossingsvariant gekozen in het Masterplan, kan de volgende probleem- en doelstelling worden opgesteld: 4.1 Probleemstelling In 2008 heeft de Deltacommissie verslag gedaan van haar bevindingen in het Deltarapport ‘Samen werken met water’. Een van de aanbevelingen was om het waterpeil van het IJsselmeer mee te laten stijgen met de verwachte stijging van de Waddenzee, zodat spuien onder vrij verval mogelijk blijft. Een waterstandverhoging van het IJsselmeer zal grote gevolgen hebben voor de bestaande infrastructuur, welke dienen te worden aangepast om in de nieuwe situatie aan de veiligheids- en functionele eisen te blijven voldoen. In de omgeving Lelystad zal hier op worden geanticipeerd door de Houtribdijk te verleggen, zoals beschreven in het Masterplan. Het bestaande sluizencomplex in de dijk zal vervangen worden door een nieuw te ontwerpen complex. De huidige situatie, waarbij zowel op als vanuit het Markermeer en IJsselmeer gespuid kan worden kan niet behouden blijven in de nieuwe situatie waarbij het peil van het IJsselmeer met anderhalve meter zal stijgen. Op het gebied van zowel het waterkwaliteitsbeheer als het waterkwantiteitsbeheer in het Markermeer is het echter noodzakelijk om water af of in het IJsselmeer te kunnen laten. 4.2 Doelstelling Het doel van dit rapport is een nieuw spuisluizencomplex en/of gemaal in de Houtribdijk te ontwerpen dat een integraal onderdeel zal vormen van het waterkwaliteit- en waterkwantiteitbeheer van het Markermeer. Het ontwerp moet voldoen aan alle eisen en randvoorwaarden, en dient met zoveel mogelijk wensen rekening te houden.


7


5 Ontwerpvarianten In de nieuwe Houtribdijk zal een verbinding gelegd worden tussen het Markermeer en het IJsselmeer. Dit kan zowel een spuisluis als een gemaal worden, of een combinatie van beide. Een uitgebreide analyse is te lezen in Bijlage E – Variantenstudie, hieronder volgt een samenvatting. 5.1.1 Alleen pompen Bij deze variant wordt er alleen een gemaal in de Houtribdijk gerealiseerd en zal het in de toekomst dus niet meer mogelijk zijn om water vanuit het IJsselmeer in het Markermeer te laten. De afvoer blijft in beide richtingen mogelijk: zowel op het IJsselmeer als op het Noordzeekanaal. Het grootste voordeel is dat er dankzij het gemaal overtollig water snel kan worden afgevoerd, waardoor er bijna geen gevaar voor wateroverlast is. Het grootste nadeel daarentegen is dat het waterniveau in de zomer teveel zal kunnen dalen. Doordat er geen IJsselmeerwater kan worden ingelaten op het Markermeer kan dit tekort niet gemakkelijk worden aangevuld. Dit tekort zou wellicht kunnen worden opgevangen door water uit het Noordzeekanaalsysteem in het Markermeer te laten; een maatregel dat in de jaren ’60 juist is gestaakt vanwege de verziltende gevolgen. 5.1.2 Alleen spuien Als er wordt besloten om alleen een spuisluis in de Houtribdijk te plaatsen, ontstaan er twee ontwerpvarianten: een waarbij het huidige spuiregime blijft behouden en een waarbij wordt besloten om meer IJsselmeerwater via het Markermeer af te voeren. Het grootste voordeel bij beide varianten is dat dit IJsselmeerwater gebruikt kan worden om zowel het zomerpeil in stand te houden als het Markermeer en het Noordzeekanaal door te spoelen met zoet water. Daarentegen is het grootste nadeel dat al het water afgevoerd moet worden via het Noordzeekanaal. Wat de precieze effecten van een groter debiet op dit systeem is moet nader worden uitgezocht. Als er wordt gekozen om de afvoer op het Noordzeekanaal op te voeren, zullen ook aanpassingen aan de spuisluis in Schellingwoude en het complex in IJmuiden moeten verricht om de capaciteit te vergroten. 5.1.3 Spuien en pompen Er kan ook gekozen worden voor een combinatie van een spuisluis en een gemaal in de Houtribdijk. Op deze manier kan er zowel water worden ingelaten op het Markermeer vanuit het IJsselmeer als water de omgekeerde richting worden weggepompt. Op deze manier is er volledige controle over het beheer van het waterpeil. Het nadeel is dat het pompen tot een minimum zal worden gehouden – spuien op het Noordzeekanaal is immers gratis (bij laagwater is het spuien op de Noordzee tevens gratis). Het debiet in het Noordzeekanaal zal dus stijgen, met eventuele nadelige gevolgen van dien. 5.2 Multi Criteria Evaluatie De varianten zijn beoordeeld door middel van een Multi Criteria Evaluatie, waarbij de variant ‘Spuien en pompen’ met een 8,51 als beste werd beoordeeld. Deze variant zal verder worden uitgewerkt in dit rapport. In de praktijk zal waarschijnlijk besloten worden om een gemaal te ontwerpen dat tevens de mogelijkheid heeft om in ‘omgekeerde richting’ te spuien. Ten behoeve van de invulling van het Bachelor Eindwerk is besloten om toch een zelfstandige spui-inrichting te ontwerpen.


8


6 Programma van Eisen Voor het bereiken van de doelstelling dient de oplossing van de probleemstelling te voldoen aan de onderstaande eisen en randvoorwaarden. Verder zijn de wensen van belanghebbenden in kaart gebracht waaraan de oplossing zo veel mogelijk, maar niet noodzakelijkerwijs, moet voldoen. Ten slotte volgt een opsomming van de uitgangspunten die zijn aangenomen en waar de rest van het project gebruik van wordt gemaakt. 6.1

Programma van Eisen

De eisen zijn opgedeeld in een drietal categorieën: functionele, veiligheids- en ruimtelijke eisen. 6.1.1 • • • • • • • • 6.1.2 • • • • • 6.1.3 • • 6.2

Functionele eisen Autoverkeer blijft mogelijk op de Houtribdijk. De spui-inrichting dient een capaciteit van 90 m³/s bij een verval van 1,0 m te hebben (zie Bijlage F - Capaciteit). Tijdens de bouw dient het autoverkeer zo min mogelijk gehinderd te worden. Tijdens de bouw dient het scheepsverkeer zo min mogelijk gehinderd te worden. Het ontwerp moet goed te onderhouden zijn. Het ontwerp moet in gesloten toestand een onderdeel van de waterkering vormen. Uitwatering van de spuisluis dient plaats te vinden onder vrij verval. Het ontwerp heeft een levensduur van 100 jaar. Veiligheidseisen De Houtribdijk, inclusief Houtribsluizen, dient bestand te zijn tegen waterstanden die optreden met een kans van voorkomen van 1/10.000 per jaar. Het ontwerp moet kruiend ijs kunnen keren. De constructie moet bestand zijn tegen achter- en onderloopsheid De weerstand tegen erosie door middel van piping in de Houtribdijk, inclusief Houtribsluizen, dient voldoende te zijn. De constructie moet stabiel zijn Ruimtelijke eisen Het ontwerp moet in de Houtribdijk worden ingepast. De stroming die ontstaat door het spuien mag het scheepsverkeer niet hinderen Wensen

• •

Het ontwerp integreren met het gemaal De spui-inrichting ontwerpen met meerdere spuisluizen, zodat er een simpele controle over het debiet is door het openen en sluiten van afzonderlijke sluisdeuren


9

Spuien op het Markermeer 6.3

Uitgangspunten • • • • • • • • • • • • • •

6.4

De Houtribdijk heeft een opbouw conform beschreven in het Masterplan (zie Bijlage C – Masterplan) De Houtribdijk heeft in de huidige situatie een kruinhoogte van +5,30 meter NAP ter hoogte van de nieuwe spui-inrichting Als gevolg van de peilstijging van het IJsselmeer zal de kruin 1,50 meter verhoogd worden, waarbij de opbouw van de dijk gelijk blijft De aanvoer van water vanuit de rivieren in het IJsselmeer en Markermeer zal niet toenemen in de toekomst De invloed van verdamping en neerslag zullen niet veranderen in de toekomst Mogelijke andere ingrepen in de regio IJsselmeer tegen de peilverhoging hebben geen invloed op de situatie in het te beschouwen projectgebied De waterhuishouding in de polders zal niet wijzigen in de toekomst De veiligheidseisen van waterkeringen veranderen niet in de toekomst Het gehandhaafde zomerpeil in het IJsselmeer zal in het jaar 2050 +1,30 meter NAP zijn (huidige streefpeil is -0,20 meter NAP) Het gehandhaafde winterpeil in het IJsselmeer zal in het jaar 2050 +1,10 meter NAP zijn (huidige huidige streefpeil -0,40 meter NAP) De capaciteit van de spui te Schellingwoude is 100 m³/s De capaciteit van de spui te IJmuiden is 500 m³/s, en de capaciteit van het gemaal van IJmuiden is 260 m³/s De capaciteit van de spuicomplexen in de Afsluitdijk blijven gelijk De bestemming van het Markermeer zoals beschreven in het Nationaal Waterplan blijft in de toekomst gelijk (Zie Situatiebeschrijving) Randvoorwaarden

De volgende zaken zijn door de natuur opgelegd en worden aldus beschouwd als randvoorwaarden waar het ontwerp aan dient te voldoen. 6.4.1 Hydro-technische randvoorwaarden • Er bestaat peilfluctuatie als gevolg van opwaaiing (zie Bijlage F – Capaciteit) • De aan- en afvoer van water is zoals beschreven in het hoofdstuk Waterbalans 6.4.2 Geotechnische randvoorwaarden • Grondgegevens zijn conform Masterplan • Dieptes zijn conform de dieptekaart van IJsselmeer en Markermeer in het Masterplan 6.4.3 Meteorologische randvoorwaarden • Optredende windsnelheden en –richtingen zijn conform Masterplan en Bijlage F – Capaciteit • De invloed van regen en verdamping zijn zoals beschreven in het hoofdstuk Waterbalans


10


7 Ontwerp Voor het ontwerp van de spui-inrichting wordt gekozen voor vier identieke kokerconstructie die in de dijk worden geïntegreerd. De kokers zullen onder de streefpeilen van beide meren worden aangelegd. Dit heeft als voordeel dat de sluisdeuren een kleinere functie bij de waterkering hebben; het hoeft enkel waterdicht te zijn. Golfoploop en overslag worden door de dijk, die onveranderd kan blijven doorlopen, zelf opgevangen. De sluisdeuren hoeven derhalve minder groot ontworpen te worden; ze krijgen immers de afmetingen van de koker. 7.1 Binnenafmetingen De spuisluis dient een capaciteit van 90 m³/s te leveren bij een waterstandverschil tussen het IJsselmeer en het Markermeer van 1,0 m. Rekening houdend met vertragingsverliezen door middel van de in- en uitstroom van het water en door de wrijving in de kokers, kunnen de benodigde afmetingen van de kokers worden uitgerekend. Dit is uitgebreid beschreven in Bijlage G – Afmetingen. Uit deze berekeningen komt de conclusie naar voren dat elke koker ontworpen zal worden met binnenafmetingen van 1,5 x 4,37 = 6,56 m². De spui-inrichting wordt uitgevoerd met vier kokers van elk een capaciteit van 22,5 m³/s bij 1,0 m waterstandverschil. De stroomsnelheid zal bij dit debiet dus 22,5 / 6,56 = 3,43 m/s zijn. Op deze manier kunnen er tevens kokers worden dichtgehouden mocht de volledige capaciteit niet nodig zijn, of mocht het aanwezige verval groter zijn. Zo bedraagt het maximaal aanwezige debiet in augustus 120,7 m³/s. Het openen van drie van de vier sluizen is dan al genoeg om de capaciteit van 90 m³/s te behalen. Met behulp van deze gegevens kan een schets van de dwarsdoorsnede van de dijk gemaakt worden, zoals is afgebeeld in Figuur 7. De sluisdeuren zullen aan de Markermeerzijde ter hoogte van het gearceerde gedeelte worden gerealiseerd, en kunnen de gehele koker sluiten. Naar de precieze dimensionering van de sluisdeur wordt nog niet gekeken in dit stadium, de plaats is enkel aangegeven. Verder is aangenomen dat de wanddikte van de kokers 0,40 m bedraagt. Om deze aanname te toetsen wordt er gekeken naar de aanwezige krachten op de koker ter hoogte van doorsnede A.

Figuur 7, Dwarsdoorsnedeschets Houtribdijk


11

Spuien op het Markermeer 7.2 Kokerafmetingen Op de koker worden krachten uitgeoefend via de gronddruk van de dijk en de waterdruk vanuit een naastliggende koker. Eerst is in Bijlage G – Afmetingen, hoofdstuk 2 Dwarsdoorsnede koker, gekeken of de kokerconstructie met de aangenomen afmetingen deze krachten kan opnemen zonder wapening. Waarbij dit niet het geval is, is de benodigde wapening uitgerekend en ingepast in het ontwerp. Uiteindelijk zijn de afmetingen inderdaad vastgesteld op vier kokers van 1,5 m x 4,37 m met een wanddikte van 0,40 m. Een dwarsdoorsnede van de koker is te vinden in Bijlage J – Tekeningen. 7.3 Kwelschermen Bij een kokerconstructie die in de dijk ligt en de beide kanten met elkaar verbindt, is er altijd het gevaar van onder- en achterloopsheid. Bij onderloopsheid stroomt er water onder de constructie door, in dit geval dus vanuit het IJsselmeer naar het Markermeer; bij achterloopsheid stroomt er water langs de constructie. Dit verschijnsel is uiteraard ongewenst, omdat water enkel door de kokers heen moet kunnen stromen om controle te houden over het debiet. Als de sluisdeuren gesloten zijn en er stroomt nog steeds water van het IJsselmeer naar het Markermeer, dan is die controle er natuurlijk niet. Bovendien kunnen onder- en achterloopsheid zorgen voor bodemerosie waardoor er uiteindelijk een grondkanaal kan worden gevormd. Dit proces heet piping en kan een gevaar voor de stabiliteit van zowel de constructie als de dijk zijn. In Bijlage H stromingen is berekend of de constructie uit zichzelf genoeg weerstand biedt tegen deze grondwaterstromingen via de methoden van Bligh en Lane. Dit is niet het geval – er zijn dus kwelschermen nodig om de kwellengte van de constructie te verlengen. Gekozen wordt voor twee kwelschermen die 1,5 m verticaal en 1,9 m horizontaal uitsteken. Door de plaatsing van deze schermen zal de constructie genoeg weerstand kunnen bieden tegen bodemerosie en piping. Om bovenloopsheid te voorkomen wordt de keileemlaag aan de IJsselmeerzijde tot aan de koker doorgetrokken; deze grondlaag is immers zeer slecht waterdoorlatend. Daarnaast zal de sluisdeurconstructie tevens de kwellengte verlengen, waardoor wordt aangenomen dat er geen gevaar voor grondwaterstroming boven de constructie langs ontstaat. 7.4 Voltooiing profiel Alle afmetingen van de constructieonderdelen van de kokers zijn bekend. Verschillende doorsneden zijn te vinden in Bijlage J tekeningen, met Figuur 8 en Figuur 9 zijn voor het overzicht ook een dwarsdoorsnede van de dijk en van een koker in het hoofdverslag opgenomen.


12


Figuur 8, Dwarsdoorsnede Houtribdijk (maten in m)

Figuur 9, Dwarsdoorsnede B – enkele koker (maten in mm)

7.5 Uitvoering kokers In totaal moeten er vier kokers met een lengte van 93 m worden gefabriceerd. Omdat de kokers ergens anders worden geconstrueerd dan waar ze worden geplaatst dienen ze over het water naar de locatie vervoerd te worden. Ten behoeve van het gemak van dit vervoer zullen de kokers los van elkaar in segmenten van 31 meter per stuk worden gemaakt. In totaal zullen dus 12 segmenten kokers worden gemaakt; daarbij moeten ook nog de vleugelschermen naast het stortbed, de deurkasten en de kwelschermen worden gefabriceerd. Omdat de kokers in verschillende segmenten worden geproduceerd, dienen ze in-situ met elkaar worden verbonden. De overgangen tussen twee segmenten zal waterdicht worden gehouden door rubberen profielen. Om deze rubberen profielen daadwerkelijk waterdicht te houden, dient er na plaatsing nog een ‘naspanning’ te worden geplaatst, zodat de segmenten tegen elkaar aan worden gedrukt. Eenzelfde soort verbinding kan worden gemaakt tussen twee kokers in zijwaartse richting, zodat ook de ruimte tussen twee verschillende kokers waterdicht blijft. 7.6 Sluisdeur De sluisdeur wordt geplaatst aan het binnentalud van de dijk, oftewel aan de Markermeerzijde. De plaatsing is dicht bij de autoweg, zodat de sluisdeur gemakkelijk bereikbaar is voor bijvoorbeeld onderhoud. Zeer waarschijnlijk worden de sluisdeuren uitgevoerd als vier stalen


13

Spuien op het Markermeer hefdeuren die elk een koker kunnen afsluiten door de deuren te laten zakken. In een geopende status zal de deur zich in een betonnen kast bevinden die zich (gedeeltelijk) in de dijk bevindt. Hoe de sluis precies wordt uitgevoerd moet uit een vervolgstudie blijken. Deze vervolgstudie moet tevens duidelijk maken wat de afmetingen van de sluisdeur moeten worden. Van invloed hierop is de kracht dat het water levert op de deuren, niet alleen in stilstaande toestand, maar (juist) als het water stroomt. Dit laatste is uiteraard geval bij de situatie waarbij de deuren worden gesloten of geopend. Ten slotte is het zeer waarschijnlijk dat de sluisdeur dubbel moet worden uitgevoerd, omdat het gaat om een primaire waterkering. De sluisdeuren zullen worden bediend vanuit de bedieningsruimte van het nabij gelegen gemaal. 7.7 Bodemerosie De maximum stroomsnelheid die kan optreden in de kokers is 5,55 m/s. Als water met deze snelheid de koker verlaat en het Markermeer instroomt, kan de stroming de bodem omwoelen en kleine sedimenten meenemen. Op deze manier ontstaat er bodemerosie vlak bij de uitstroomopening van de koker, wat ongewenst is. Om deze erosie te voorkomen, dient er een stortbed te worden gecreëerd dat de bodem zal beschermen. Dit stortbed moet dan bestaan uit blokken steen die wel bestand zijn tegen de hoge stroomsnelheid van 5,55 m/s en blijven liggen. Zoals is berekend in Bijlage H – Stroming moet de nominale steendiameter bij deze omstandigheden 44,5 mm zijn om sedimenttransport te voorkomen. Bovendien is het gewenst om de kinetische energie van het water zo snel mogelijk te laten dissiperen, zodat er geen stroming in het Markermeer ontstaat. Deze stroming kan bijvoorbeeld de scheepvaart hinderen. De snelheid kan uit het uitstromende water worden gehaald door het stroomvoerend oppervlak te vergroten. Dit kan men bereiken door het stortbed met geleidewerken te verbreden. Dit is weergegeven in tekening 4 in Bijlage J – Tekeningen. Deze geleidewerken staan onder een hoek van 1/7; dit is een vuistregel, met deze verhouding blijft het water aanhechten aan de constructie en ontstaan er geen wervelingen. Wat echter de precieze hoek moet zijn en wat de lengte van het stortbed moet worden voordat de kinetische energie genoeg is gedissipeerd, moet in een vervolgstudie berekend worden. Een stortbed van stenen met dezelfde afmetingen dient uiteraard ook bij de toegang van de kokers te worden gelegd, waar dezelfde stroomsnelheid heerst. De precieze omvang van dit bed zal ook nader bestudeerd moeten worden.


14


8 Bouwplanning De bouw van de spui-inrichting kan gecombineerd worden met de bouw van het gemaal en het naviduct, zodat sommige ingrepen slechts eenmaal dienen te worden uitgevoerd. Het is namelijk noodzakelijk om een tweede dijk naast de huidige Houtribdijk aan te leggen die de hoofdfunctie van de Houtribdijk overneemt; deze dijk zal het verkeer afhandelen en de primaire waterkering vormen ten tijde van de bouw. Op deze manier kunnen er zonder gevolgen of risico’s ingrepen in de dijk worden gedaan. Nadat de tweede dijk is afgerond, kan de Houtribdijk ter hoogte van de spuisluis worden afgegraven tot het niveau waarop de kokers komen te liggen. Deze ondergrond dient goed verdicht en geëgaliseerd te worden, zodat de kokers stabiel kunnen blijven liggen. De betonnen kokerconstructies worden in segmenten van 31 meter, in totaal twaalf stuks, elders gefabriceerd waarna ze over het water naar de projectlocatie worden vervoerd. Hier worden de segmenten stuk voor stuk afgezonken in de ontgraven dijk; een proces dat zeer secuur moet gebeuren. Nadat alle segmenten zijn geplaatst worden ze aan elkaar waterdicht verbonden, waarna de dijk weer kan worden aangevuld en de oude autoweg worden hersteld. Zodra de dijk weer terug in de oude staat is, kan de ophangconstructie van de sluisdeuren worden gebouwd. Nadat deze constructie af is, kan de sluisdeur er in worden gehangen en kan het hele systeem worden getest. Als deze testfase naar behoren is afgerond, is de spuisluis volledig operatief en kan de tijdelijke tweede dijk worden weggehaald. De totale bouwplanning zal iets meer dan een jaar duren. Bij een aangenomen startdatum van 1 april 2020 is de geplande opleverdatum 31 mei 2021. Hierbij zullen sommige taken met dubbele shifts, dus werkweken van 80 uur, worden uitgevoerd. Een volledig overzicht van de bouwplanning is te vinden in Bijlage I – Bouwplanning.


15


9 Conclusies en aanbevelingen Het doel van dit rapport was een nieuw spuisluizencomplex in de Houtribdijk te ontwerpen dat een integraal onderdeel zal vormen van de waterkwaliteit- en –kwantiteitbeheer van het Markermeer. Het ontwerp moet daarbij voldoen aan alle eisen en randvoorwaarden, en dient met zoveel mogelijk wensen rekening te houden. Om te kunnen toetsen of het ontwerp inderdaad een integraal onderdeel vormt in het beheer van het Markermeer, zal er eerst een korte conclusie over wat dit beheer precies inhoudt worden gegeven. Op het waterbeheer van het Markermeer zijn slechts een paar zaken van invloed. Voor de instroom van water is dit de instroom vanuit het IJsselmeer, vanuit onder andere de rivier de Eem, de regenval op het meer en het water dat vanuit de polders wordt afgelaten. Voor de afvoer van water zijn er ook slechts drie zaken van grote invloed: de afvoer via het IJsselmeer, via het Noordzeekanaal en de verdamping van water. In de winter ondervindt het Markermeer veel instroom door regenwater, vanuit de rivieren en vanuit de polders. Om dit instromende water te kunnen verwerken, wordt er veel water op het Noordzeekanaal en het IJsselmeer gespuid. Als het IJsselmeerpeil wordt verhoogd, vervalt de mogelijkheid van spuien. Om alsnog water via het IJsselmeer naar de Waddenzee te kunnen vervoeren, zal er een gemaal in de Houtribdijk worden ontworpen. Echter, in de zomer is de instroom van water veel lager. Als tegelijkertijd ook nog de verdamping groot is, ontstaan er al gauw problemen met betrekking tot het handhaven van het waterpeil en de waterkwaliteit – door verdamping wordt het water langzaam zouter. Tijdens deze periode is er dus een noodzaak om het water aan te vullen met zoet water. In de huidige situatie wordt dat via de spuisluizen in de Houtribdijk gedaan. Ten behoeve van de waterkwaliteit wordt tevens meer water gespuid dan strikt noodzakelijk, dit ‘overtollige’ water wordt dan via de spuisluis te Schellingwoude op het Noordzeekanaal gespuid, zodat het Markermeer als het ware wordt doorgespoeld. Het is dus noodzakelijk dat het ook bij een peilstijging van het IJsselmeer, waardoor de huidige spuisluis onbruikbaar wordt, mogelijk blijft om zoet IJsselmeerwater in te laten op het Markermeer. Dit kan men bereiken door bijvoorbeeld een spuisluis in de Houtribdijk te plaatsen, zodat het mogelijk wordt om zowel water in het IJsselmeer te pompen als water op het Markermeer af te laten. De benodigde capaciteit van de spui-inrichting is berekend op 90 m³/s bij een waterstandsverschil van 1,0 meter tussen het IJsselmeer en het Markermeer; dit verschil, en dus het verval, is immers afhankelijk van meteorologische omstandigheden. Om de invloed van golfslag op de constructie te vermijden is besloten om de spui-inrichting als een kokerconstructie door de Houtribdijk heen te laten gaan. Deze kokerconstructie bestaat uit vier kokers met binnenafmetingen van 93 x 4,37 x 1,50 m³ en een wanddikte van 0,40 m. Om de krachten die geleverd worden door de water- en gronddruk te verwerken, zullen de kokers met de nodige wapening dienen te worden uitgevoerd. Ook zullen er twee kwelschermen moeten worden geplaatst om stroming langs de constructie heen te voorkomen. De kokers worden uitgevoerd in drie segmenten per koker, een totaal van twaalf stuks, die worden afgezonken op de juiste locatie in de dijk. De dijk is hiervoor logischerwijs al ontgraven. Dit is


16

Spuien op het Markermeer mogelijk door de aanleg van een tijdelijke tweede dijk voor de bouwlocatie, zodat de waterkerende en de vervoersfunctie van de gehele dijk behouden blijft. Na plaatsing kan de dijk weer worden hersteld tot de oorspronkelijke situatie, waarna de sluisdeuren kunnen worden geplaatst. Als alles naar behoren werkt wordt de tijdelijke dijk verwijderd; na verwijdering zal er een volledig operationeel spuisluizencomplex in de Houtribdijk zijn gerealiseerd dat als instrument zal kunnen gaan dienen voor het waterbeheer van het Markermeer. 9.1 Aanbevelingen Voordat dit rapport wordt gebruikt om de spui-inrichting daadwerkelijk te realiseren, dient men rekening te houden met de volgende aanbevelingen: - Ten eerste is het redelijk overdreven om een spuisluiscomplex én een gemaal te realiseren; een veel voordeligere oplossing is immers om het gemaal zodanig te ontwerpen dat deze ook water kan doorlaten in neerwaartse richting. Ten behoeve van de diepgang van het vak CT3000 is echter besloten om toch een spuisluis te ontwerpen. - Er is in het onderzoek weinig aandacht besteed aan de sluisdeurconstructie. Zeer waarschijnlijk zal de constructie met hefdeuren worden uitgevoerd, maar de precieze mechanische eigenschappen dienen nog te worden onderzocht. Bovendien moet de sluisdeur zelf nog worden gedimensioneerd op de op de deur werkende krachten. Ten slotte is het de vraag of het praktisch haalbaar is om een sluisdeurconstructie te ontwerpen met een kokerwanddikte van 40 cm. In deze 40 cm dient immers ook nog een geleiderail te worden geplaatst. Omdat het noodzakelijk is dat de deur de koker volledig waterdicht moet kunnen afsluiten, wordt het aanbevolen om nader te onderzoeken of er genoeg ruimte aanwezig is bij de huidige wanddikte. Een mogelijk gevolg kan zijn om de binnenwanddiktes van de kokers te vergroten, zodat de deurinrichting genoeg ruimte krijgt. - Er is tevens weinig aandacht besteed aan de inpassing van de stortbedden. Het is zeer wenselijk dat de kinetische energie van instromend water zo snel mogelijk wordt gedissipeerd, zodat de invloed van de stroming op het Markermeer minimaal blijft. Er is in de studie enkel gekeken naar de benodigde diameter van de steenslag zodat er geen sedimenttransport plaatsvindt. De noodzakelijke inpassingen in het ontwerp van de stortbedden zodat het energieniveau van het water zo snel mogelijk het energieniveau van het Markermeer bereikt moet dus nader worden onderzocht. In deze studie moet tevens de noodzaak van een stortbed aan de zijde van de instroom worden onderzocht. Wat zijn de benodigde afmetingen van het gehele bed, en wat zijn de benodigde afmetingen van de stenen? Ook is het aan te raden om de stroomlijning van de inlaat nader worden onderzocht. De gebruikte verliescoëfficiënt van ξin=0,25 is als vuistregel aangenomen, maar zal lager zijn bij een betere stroomlijning. - Er is geen aandacht besteed aan de fundering van de spuisluisconstructie. In het onderzoek werd aangenomen dat het mogelijk is om de kokers op staal te funderen – dat wil zeggen: een plaatsing zonder hulpmiddelen of funderingen in de dijk. Het is aan te bevelen om deze aanname te toetsen. Daarbij komt nog de complexiteit van de ondergrond met betrekking tot de plaatsing van de segmenten. De ondergrond dient Jesper Schoen – CT3000 Bachelor Eindwerk

17


-

-

-

-

-

-

stabiel en egaal te zijn om verzakkingen van de kokers te kunnen voorkomen. Normaal gesproken wordt dit bij het afzinken van tunnelsegmenten bereikt door het plaatsen van een grindbed. In verband met de gevoeligheid voor onderloopsheid is dat in dit geval echter af te raden. Hoe de zandondergrond dan wel geprepareerd dient te worden is voer voor een vervolgstudie. De kokers worden in segmenten uitgevoerd die, na afzinken, met elkaar worden verbonden om het systeem waterdicht te houden. Er is aangenomen dat deze verbinding door een zogenaamde naspanning moet worden gevormd, waardoor de kokers als het ware tegen elkaar aan worden geduwd. Hoe dit in de praktijk moet worden vormgegeven zal beter onderzocht moeten worden. Het Markermeer is redelijk ondiep en daardoor gevoelig voor bevriezing. Het is niet zelden voorgekomen dat de Houtribdijk werd afgesloten vanwege kruiend ijs dat de dijk werd ‘opgestuwd’. De invloed van ijsvorming op de spuisluis is niet meegenomen in de studie, maar zal bij een werkelijke realisatie wel moeten worden onderzocht. Om het watersysteem van het Markermeer in kaart te brengen, is gebruik gemaakt van gegevens uit de periode 2000-2004. Ten eerste waren dit maandgegevens, die dus lastig om te zetten zijn tot een debiet waarbij je de afvoer per seconde wil weten. Ten tweede is een tijdspanne van vijf jaar te kort om een goed beeld van het systeem te krijgen. Dit was te zien in de afwijkingen die soms erg groot waren bij bijvoorbeeld extreme droogte. Het is aan te raden om zowel de tijdspanne van het onderzoek te vergroten als de tijdschaal van de gegevens te verkleinen, zodat er een echt betrouwbare analyse kan worden uitgevoerd. In dit onderzoek is de aanname gemaakt dat de invloed van regen en verdamping, alsmede de toevoer van water vanuit de rivieren, niet zal veranderen. Over het algemeen verwacht men echter een stijging van afvoer van de rivieren. Deze stijging zal wel moeten worden meegenomen om een betrouwbare analyse uit te voeren. Een aanpassing van een systeemelement van het Markermeer staat uiteraard niet op zich. Een verhoogde afvoer via de spuisluis te Schellingwoude zal grote gevolgen ondervinden voor het Noordzeekanaalsysteem. Deze gevolgen zullen ook duidelijk in kaart moeten worden gebracht. Blijken de gevolgen bijvoorbeeld mee te vallen, kan men beslissen om in de toekomst meer IJsselmeerwater via het Noordzeekanaal af te voeren, waardoor de benodigde capaciteit van de spui-inrichting groter zal worden. Ook dienen er wellicht onderdelen van het Noordzeekanaal (bijvoorbeeld dijkhoogten, de spuisluis te Schellingwoude, het complex te IJmuiden) te worden aangepast. De waterpeilverhoging van het IJsselmeer zal uiteraard niet binnen een dag plaatsvinden. De bouwwerkzaamheden zullen echter al moeten worden uitgevoerd voordat de peilverhoging daadwerkelijk plaatsvindt. Pas als deze zijn afgerond, en de huidige spuisluis overbodig is geworden, kan het IJsselmeerpeil worden verhoogd. De spuisluis is dus al operationeel bij de situatie waarbij het peil van Markermeer en het IJsselmeer nog gelijk zijn, terwijl in het ontwerp enkel rekening is gehouden met de uiteindelijke situatie waarbij het IJsselmeerpeil anderhalve meter hoger staat.


18

Spuien op het Markermeer

Recommend Documents