Voorwoord. Oeverbescherming Commewijne

Oeverbescherming Commewijne

Voorwoord Voor u ligt het rapport “Oeverbescherming Commewijne”. Dit rapport is het resultaat van het afstudeerwerk, dat ik heb verricht in de periode januari-augustus 2002. De studie is gedeeltelijk (januari-juni) in Suriname uitgevoerd. Het betrof in deze de datacollectie en het verrichten van metingen. In Nederland zijn de verzamelde data geanalyseerd en zijn de ontwerpen gemaakt (juni-augustus). De keuze voor dit project heb ik gemaakt vanwege de actualiteit van dit onderwerp in de periode dat ik naar een afstudeeronderwerp op zoek was. Heel vaak is het probleem in het nieuws geweest. Een structurele oplossing blijft echter uit, omdat het ministerie van Openbare Werken & Verkeer in Suriname in een slechte financiële positie verkeert. Dit is echter niet de enige reden. Een belangrijke reden is, ook al wordt het niet vaak gezegd, dat het probleem niet helemaal wordt begrepen. Met mijn afstudeerwerk heb ik geprobeerd dit probleem te analyseren, te kwantificeren en maatregelen hiertegen te presenteren. Ik hoop hiermee een bijdrage te hebben geleverd aan de oplossing van het probleem van de bewoners van Commewijne in het bijzonder en de totale Surinaamse gemeenschap in het algemeen. Ik wil bij deze mijn begeleiders, Prof. dr. ir. M.J.F. Stive (TU Delft), ir. H.J. Verhagen (TU Delft), ir. J.P. Oostveen (TU Delft) en dr. ir. E. Mosselman (TU Delft/WL Delft) van harte bedanken voor hun begeleiding in Nederland. Ook mijn begeleiders in Suriname, ir. J. Koornaar (SUNECON), ir. R. Tjin Wong Joe (IBT) en ir. A. Amatali (WLA), wil ik van harte bedanken voor hun begeleiding in Suriname. Mijn dank gaat ook uit naar ir. D. Balessar, de minister van OW&V in Suriname, die het project grotendeels heeft gefinancierd. Verder gaat er hartgrondige dank uit naar tante Anneke, oom Hendrik, Raina en Taskien, die ervoor zorgden dat ik mij op elk moment gedurende mijn verblijf in Nederland thuis voelde. Tenslotte wil ik mijn ouders (Rakieb en Suzy), mijn broer (Shayel), mijn vriendin (Farzana), andere familieleden en mede-studenten van harte bedanken voor hun onmisbare ondersteuning.

Delft, September 2002

Farsi Khudabux

Delft, september 2002

i


Samenvatting Suriname is een ontwikkelingsland aan de noordelijke kust van Zuid-Amerika. De hoofdstad Paramaribo telt ruim 240.000 inwoners en ligt zo een 10 kilometer ten zuiden van de kust aan de westelijke oever van de Suriname rivier. Deze rivier is voor de scheepvaart de belangrijkste rivier in Suriname. De reden hiervoor is dat zij de enige route is naar de twee belangrijkste havens van Suriname, de haven te Paranam en de haven te Paramaribo (Nieuwe haven). Aan de oostelijke oever van de Suriname rivier ligt het district Commewijne met ongeveer 20.000 inwoners en een oppervlak van 2300 km2. In het noorden van Commewijne bevindt zich de samenvloeiing van de Commewijne en de Suriname rivier, die daar gezamenlijk in de Atlantische oceaan uitmonden. De belangrijkste wegen in Commewijne zijn de weg van 1891 (Thurkowweg), die loopt langs de Suriname rivier en de Oost-West verbinding. Het noordelijk deel van Commewijne vanaf Meerzorg tot en met Nieuw-Amsterdam ligt in een buitenbocht van de meanderende Suriname rivier. De grote stroomsnelheden in de buitenbocht zorgen hier voor oevererosie. De toekomstverwachting is dat de uitbochting geen evenwicht zal bereiken en door zal gaan tot de meanderlussen elkaar raken. In het verlengde van het beleid van het ministerie van Openbare Werken & Verkeer (OW&V) is er een onderzoek gedaan naar de oevererosie en zijn eventuele maatregelen aangedragen. Er is in het verleden door de oeverheid wel een oeverbescherming aangelegd op bepaalde plaatsen langs de oever. Op andere plekken vormden de toen nog aanwezige mangrovebossen een goede natuurlijke bescherming. Door een combinatie van slecht onderhoud en gebrekkig ontwerp is de oeverbescherming niet meer in staat haar functie op een adequate wijze te vervullen. Ook de mangrovebossen zijn door de toenemende economische activiteit langs de oever verwijderd. Het gevolg is dat de erosie is toegenomen. Het probleem is steeds opgevangen door een stuk land aan de rivier op te offeren. Delen van de weg van 1891 langs de oever zijn in het verleden ook opgeofferd. Dit oplossingsmodel is nu niet meer mogelijk. Er is geen land meer over om op te geven en de rivier zit al tegen de huizen aan. Een bijkomstig probleem is dat door het bezwijken van de oeverbescherming de waterkerende dam die daarop was aangelegd ook niet meer in staat is haar functie te vervullen. Bij springtij lopen achterliggende woonerven ongeveer een halve meter onder water. Er moet dus een oeverbescherming worden aangelegd die het achterland beschermt tegen de optredende erosie. In het ontwerp moet ook een waterkerende functie worden meegebracht. Voor het verkrijgen van de natuurlijke randvoorwaarden voor het ontwerp zijn enkele metingen uitgevoerd. Dit betroffen geotechnische, bathymetrische en snelheidsmetingen. Er zijn verder ook visuele inspecties uitgevoerd langs de oever. Hierbij is vooral gelet op de eigenschappen van de oever (talud, oevermateriaal, vegetatie etc.). Aan de hand hiervan kan de erosie worden geanalyseerd en kunnen eventuele oorzaken nader worden onderzocht. Uit de inspecties volgde dat er langs de oevers van Jagtlust en Dordrecht slechts een minimale erosie optreedt, maar wel overstroming. De erosie neemt eigenlijk vanaf Lust & Rust erge vormen aan. De belangrijkste conclusies die volgden uit de metingen en visuele inspecties waren dat overal waar de mangrovebossen zijn verwijderd, de erosie maximaal is en dat de nabijheid van de vaargeul ook invloed kan hebben. Deze twee oorzaken zijn bij het onderzoek nader onderzocht. Er is vanaf Jagtlust


ii

Oeverbescherming Commewijne tot en met Kabel per plantage nagegaan welk deel van de mangrovebossen nog intact zijn. Hieruit volgde dat alleen langs de oevers van Jagtlust en Dordrecht de nog meer dan de helft van de oevervegetatie intact is. Over het resterede deel van de oever is niet eens 5% van de vegetatie nog intact. Deze gebieden hebben dus een zwaardere bedreiging voor wat betreft de erosie en ook overstroming. Met behulp van bestaande formules is geprobeerd een relatie te vinden tussen de oevervegetatie en de erosie. Hieruit volgt dat als zelfs maar 25% van de vegetatie nog intact was, dit nog een heel goede bescherming kon bieden. Dit is alleen te Jagtlust en Dordrecht het geval. Voor wat de scheepvaart betreft kwam uit het onderzoek dat haar invloed verwaarloosbaar is. De primaire scheepsgolf verliest haar invloed, omdat de afstand tot de oever toch te groot is om enige invloed te hebben. De secundaire scheepsgolf zorgt alleen voor oppervlakte erosie. Het klein deel van de oevervegetatie, dat nog over is kan deze golven ook aanzienlijk reduceren. De terugdringing van de oever wordt dus alleen veroorzaakt door de grote stroosnelheden in de bocht en het verwijderen van de oevervegetatie. Hiermee is dan gewerkt om de terugdringing van de oever uit te rekenen. Met behulp van de optrende stroomsnelheden uit de snelheidsmetingen zijn de schuifspanning en de hydraulische ruwheid bepaald. Aan de hand van de kritische schuifspanning voor slibbodems (zoals de Suriname rivier) is met behulp van een “bestfit” methode de erosiecoëfficiënt bepaald. Aan de hand hiervan is dan een relatie gevonden tussen de stroomsnelheden en de terugdringing van de oever. Hieruit volgde dat bij het uitblijven van maatregelen er een terugdringing van ongeveer 0.5 meter per jaar zal optreden over het hele traject. Het staat dus vast dat de oever verdedigd moet worden, als men geen landverlies meer toelaat. Jagtlust en Dordrecht hebben geen oeverbescherming nodig, omdat de erosie daar minimaal is. Bij overstromingen is het ook alleen moerasgebied, dat onder water loopt. De oeverbescherming moet dus worden aangelegd vanaf Lust & Rust tot en met Kabel. Binnen de beperkingen en eisen zijn enkele alternatieven ontwikkeld. Aan de hand van opgestelde criteria is gekozen om een damwand met een waterkerende dam aan de achterkant aan te leggen. Dit alternatief is door haar simpele uitvoering en minimaal onderhoud als beste uit de bus gekomen. De damwand is uitgewerkt voor twee trajecten; Lust & Rust en Suzanna’s Daal. Deze hebben respectievelijk de kleinste (7.7m) en grootste kerende hoogte (10.7m). De damwanden hebben beide t.b.v. de waterkerende functie hun top op NSP+3.2m. Voor Lust & Rust is de onderkant van de wand op NSP-10.0m. Voor Suzanna’s Daal is dit op NSP-15.0m. De lengte van de damwand is eerst m.b.v. de methode Blum uitgerekend. Vervolgens is dit geoptimaliseerd m.b.v. Msheet, alsook de benodigde profielen en ankerkrachten. De damwand wordt opgebouwd uit Larssen profielen en is enkelvoudig verankerd m.b.v. groutankers. Voor het voorkomen van een ontgrondingskuil is te Lust & Rust een teenbescherming ontworpen in de vorm van een geotextiel met een verzwaring van breuksteen. De duurzaamheid m.b.t. corrosie wordt verkregen door voor de profielen een overdikte te hanteren. De kosten voor de totale oeverbescherming zijn uitgerekend aan de hand van de Nederlandse richtprijzen en bedragen ruim 16 miljoen euro. Hierin zitten zowel de directe als indirecte kosten verwerkt. Verwachtbaar is dat de kosten in Suriname iets lager zullen uitvallen door de lage arbeidskosten aldaar.


iii


Inhoudsopgave Voorwoord................................................................................................................ i Samenvatting............................................................................................................ii Figurenlijst............................................................................................................viii Tabellenlijst..............................................................................................................x Symbolenlijst...........................................................................................................xi 1

Inleiding........................................................................................................ 1 1.1 Algemene informatie Suriname......................................................... 1 1.1 Algemene informatie Commewijne...................................................1

2

Probleemkader............................................................................................. 4 2.1 Probleemanalyse................................................................................ 4 2.1.1 Algemeen............................................................................... 4 2.1.2 Meanderende rivieren............................................................ 4 2.1.3 Erosieproblematiek Commewijne oever…………………... 5 2.1.4 Toekomstverwachting……………………………………... 7 2.2 Probleemstelling................................................................................ 7 2.3 Doelstelling........................................................................................ 7

3

Literatuurstudie........................................................................................... 8 3.1 Riviermorfologie................................................................................8 3.1.1 Meanderende rivieren............................................................ 8 3.1.2 Rivierbochten.........................................................................9 3.2 Erosie en transport van niet cohesief materiaal…………………… 9 3.2.1 Bodemvorm en alluviale ruwheid………………………… 9 3.2.2 Transportformules niet cohesief sediment………………… 11 3.3 Slibgedrag en haar eigenschappen………………………………… 13 3.4 Erosie en transport van cohesief materiaal……………………….. 14 3.4.1 Begrippen en definities……………………………………. 14 3.4.2 Twee-lagen systeem……………………………………….. 15 3.4.3 Sedimentconcentratie……………………………………… 15 3.4.4 Sedimenttransport…………………………………………. 16 3.4.5 Bodemvorm en alluviale ruwheid………………………… 16 3.5 Spanningen en vervormingen…………………………………….. 18 3.5.1 Algemeen…………………………………………………. 18 3.5.2 Spanningen………………………………………………... 18 3.5.3 Spanningsverhogingen……………………………………. 18 3.5.4 Spanningsvervormingsgedrag; analyse en berekening…… 19 3.5.5 Consolidatie………………………………………………. 21 3.5.6 Zetting……………………………………………………. 22 3.5.7 Bezwijken………………………………………………… 23 3.6 Damwanden………………………………………………………. 24 3.6.1 Algemeen…………………………………………………. 24


iv


3.7

3.8

3.9

3.10

3.6.2 Materialen en toepassing………………………………….. 24 3.6.3 Voor- en nadelen damwanden……………………………. 25 3.6.4 Belastingen op damwanden………………………………. 25 3.6.5 Rekenmodellen…………………………………………… 26 Filters……………………………………………………………… 27 3.7.1 Granulaire filters………………………………………….. 27 3.7.2 Geotextielen……………………………………………….. 28 Stabiliteit in stroming……………………………………………… 29 3.8.1 Vergelijkingen………………………………………………29 3.8.2 Invloed waterdiepte…………………………………………31 3.8.3 Hellende bodem……………………………………………. 32 Oevervegetatie…………………………………………………….. 33 3.9.1 Oevervegetatie als bescherming…………………………… 33 3.9.2 Mangrove………………………………………………….. 34 Resumerend……………………………………………………….. 35 3.10.1 Riviermorfologie………………………………………….. 35 3.10.2 Erosie en transport van niet cohesief materiaal…………… 35 3.10.3 Slibgedrag en haar eigenschappen………………………… 35 3.10.4 Erosie en transport van cohesief materiaal……………….. 36 3.10.5 Spanningen en vervormingen…………………………….. 36 3.10.6 Damwanden………………………………………………. 37 3.10.7 Filters……………………………………………………… 37 3.10.8 Stabiliteit in stroming……………………………………… 38 3.10.9 Oevervegetatie…………………………………………….. 38

4

Data collectie……………………………………………………………… 39 4.1 Geotechnische data………………………………………………… 39 4.2 Bathymetrische metingen………………………………………….. 41 4.3 Snelheidsmetingen…………………………………………………. 46

5

Morfologische beschrijving en de gevolgen in Commewijne………….. 50 5.1 De Surinaamse kust…………………………………………………50 5.2 De Surinaamse rivieren……………………………………………. 51 5.3 De Suriname rivier………………………………………………… 53 5.3.1 Topografie Suriname rivier…………………………………53 5.3.2 Morfologie Suriname rivier………………………………... 54 5.3.3 Sedimentbeweging………………………………………… 55 5.4 De gevolgen in Commewijne……………………………………… 56 5.5 Conclusies…………………………………………………………. 58

6

Oorzaken en kwantificering erosie……………………………………… 60 6.1 Vegetatie…………………………………………………………… 60 6.1.1 Inventarisatie mangrovebossen……………………………..60 6.1.2 Relatie oevervegetatie en erosie…………………………….62 6.2 Scheepvaart………………………………………………………… 65 6.2.1 Algemeen………………………………………………….. 65


v


6.3

6.4

6.2.2 Primaire scheepsgolf………………………………………. 66 6.2.3 Secundaire scheepsgolf……………………………………. 66 6.2.4 Propeller wash…………………………………………….. 68 Terugdringing oever……………………………………………….. 68 6.3.1 Kritische schuifspanning…………………………………... 68 6.3.2 Heersende schuifspanningen………………………………. 69 6.3.3 Oevererosie………………………………………………… 71 Conclusie……………………………………………………………73

7

Ontwerpkader en keuze………………………………………………….. 74 7.1 Randvoorwaarden………………………………………………….. 74 7.1.1 Natuurlijke randvoorwaarden……………………………… 74 7.1.2 Juridische randvoorwaarden……………………………….. 76 7.1.3 Technisch constructieve randvoorwaarden……………….. 76 7.1.4 Economische randvoorwaarden……………………………. 76 7.2 Aannamen…………………………………………………………. 77 7.2.1 Juridische aannamen………………………………………. 77 7.2.2 Economische aannamen…………………………………… 77 7.2.3 Technisch constructieve aannamen……………………….. 77 7.2.4 Natuurlijke aannamen……………………………………… 77 7.3 Programma van eisen……………………………………………... 78 7.3.1 Functionele eisen……………………………………………78 7.3.2 Technisch constructieve eisen…………………………….. 78 7.3.3 Juridische eisen……………………………………………. 78 7.3.4 Economische eisen………………………………………….79 7.4 Mogelijke oplossingen…………………………………………….. 79 7.4.1 Palenscherm i.c.m. waterkerende dam…………………….. 79 7.4.2 Kribben i.c.m. waterkerende dam………………………… 80 7.4.3 Doorgaande dijkverdediging………………………………. 83 7.4.4 Verleggen vaargeul………………………………………… 84 7.4.5 Damwand………………………………………………….. 84 7.5 Keuze oplossingsmodel……………………………………………. 85 7.5.1 Criteria…………………………………………………….. 85 7.5.2 Multicriteria analyse………………………………………. 87 7.5.3 Toelichtingen………………………………………………. 88

8

Ontwerp oeverbescherming……………………………………………… 90 8.1 Grondonderzoek…………………………………………………… 90 8.1.1 Gronddgesteldheid………………………………………… 90 8.1.2 Laagopbouw………………………………………………. 91 8.1.3 Grondparameters………………………………………….. 92 8.1.4 Waterspanningen…………………………………………. 92 8.2 Veiligheidsklasse…………………………………………………. 93 8.3 Keuze wand……………………………………………………….. 93 8.4 Schematisatie……………………………………………………… 96 8.4.1 Peilen……………………………………………………… 96


vi


8.5

8.6

8.7

8.8

8.4.2 Kerende hoogte……………………………………………. 97 Gronddrukken en inheidiepte……………………………………… 100 8.5.1 Gronddrukken……………………………………………… 100 8.5.2 Opleg-/inklemmingscondities……………………………… 104 8.5.3 Inheidiepte…………………………………………………. 104 Damwandberekening en optimalisatie m.b.v. Msheet…………….. 106 8.6.1 Damwand Lust & Rust……………………………………...106 8.6.2 Damwand Suzanna’s Daal…………………………………. 111 Teenbescherming…………………………………………………... 115 8.7.1 Keuze filtermateriaal………………………………………. 116 8.7.2 Geotextiel………………………………………………….. 118 Duurzaamheid……………………………………………………… 119 8.8.1 Corrosie……………………………………………………..119 8.8.2 Maatregelen…………………………………………………120 8.8.3 Aantasting………………………………………………….. 120

9

Kostenraming……………………………………………………………... 122 9.1 Onderdelen en eenheidsprijzen…………………………………….. 122 9.2 Kostenraming Lust & Rust en Suzanna’s Daal……………………..124 9.2.1 Kostenraming Lust & Rust………………………………… 124 9.2.2 Kostenraming Suzanna’s Daal…………………………….. 125 9.3 Totale kostenraming………………………………………………. 125

10

Conclusies en aanbevelingen…………………………………………….. 127 10.1 Conclusies…………………………………………………………. 127 10.2 Aanbevelingen…………………………………………………….. 128

Referenties………………………………………………………………………… 129

Bijlage I Bijlage II Bijlage III Bijlage IV Bijlage V Bijlage VI Bijlage VII Bijlage VIII Bijlage IX Bijlage X Bijlage XI Bijlage X11

Sondeerdiagram Snelheidsmetingen Primaire scheepsgolf Schuifspanning en hydraulische ruwheid Ontgrondingskuil Definitie rekenparameters methode Blum Optimalisatie damwand Lust & Rust Msheet resultaten damwand Lust & Rust Optimalisatie damwand Suzanna’s Daal Msheet resultaten damwand Suzanna’s Daal Krantenartikelen over het probleem Lijst van gesproken personen en instanties


vii


Figurenlijst Figuur 1.1 Figuur 1.2

Ligging van Suriname, Paramaribo en Commewijne Noord Commewijne

1 2

Figuur 2.1 Figuur 2.2 Figuur 2.3

Projectgebied Effect verkaveling Overstroming tijdens springtij

5 6 6

Figuur 3.1 Figuur 3.2 Figuur 3.3 Figuur 3.4 Figuur 3.5 Figuur 3.6 Figuur 3.7 Figuur 3.8

Meander karakteristieken Relatie bodemvormen Vergelijking transportformules Sling mud en fluid mud lagen Stabiliteitsrelatie Shields Shields relatie met d* Invloed helling op stabiliteit Mangrovewerking

8 10 12 14 30 30 32 34

Figuur 4.1 Figuur 4.2 Figuur 4.3 Figuur 4.4 Figuur 4.5 Figuur 4.6 Figuur 4.7 Figuur 4.8 Figuur 4.9 Figuur 4.10 Figuur 4.11 Figuur 4.12 Figuur 4.13 Figuur 4.14

Uitvoeren van de sondering Locaties bathymetrische metingen Oeververloop Jagtlust-Dordrecht Oeververloop Lust & Rust Oeververloop Belwaarde Oeververloop Suzanna’s Daal Oeververloop Voorburg Oeververloop Kabel Tijdstippen snelheidsmetingen Locatie snelheidsmetingen Snelheidsmeting 11:20 uur Snelheidsmeting 12:50 uur Snelheidsmeting 13:55 uur Snelheidsmeting 14:25 uur

39 41 42 43 43 44 44 45 46 47 47 48 48 49

Figuur 5.1 Figuur 5.2 Figuur 5.3 Figuur 5.4 Figuur 5.5 Figuur 5.6 Figuur 5.7 Figuur 5.8

Kaart van Suriname Bodemligging buitenbocht Aanslibbing vóór de Surinaamse kust Siltconcentratie in maart en oktober Situatie op de weg tijdens springtij Restanten van de weg van 1891 Nabijheid van de vaargeul Gevolgen van slecht functionerende filterstof

50 53 54 55 56 57 58 58

Figuur 6.1 Figuur 6.2 Figuur 6.3 Figuur 6.4

Trajecten Beperking stroomsnelheden door mangrove Verschil tussen oevers Secundaire golfhoogten

61 63 64 67


viii

Oeverbescherming Commewijne Figuur 6.5 Figuur 6.6 Figuur 6.7

Relatie sedimentconcentratie en kritische schuifspanning Heersende schuifspanningen Terugdringing oever

68 70 72

Figuur 7.1 Figuur 7.2 Figuur 7.3 Figuur 7.4

Palenscherm i.c.m. waterkerende dam Stromingsbeeld bij toepassing van kribben Doorgaande dijkverdediging Damwand

80 81 83 84

Figuur 8.1 Figuur 8.2 Figuur 8.3 Figuur 8.4 Figuur 8.5 Figuur 8.6 Figuur 8.7 Figuur 8.8 Figuur 8.9 Figuur 8.10 Figuur 8.11 Figuur 8.12 Figuur 8.13

Schematisatie peilen Mogelijke locaties damwand Ontgrondingskuil Teenbescherming Resulterende gronddrukfiguur voor traject Lust & Rust Resulterende gronddrukfiguur voor traject Suzanna’s Daal Bovenaanzicht damwand (Lust & Rust) Profielen; ankers, damwand en gording (Lust & Rust) Bovenaanzicht damwand (Suzanna’s Daal) Profielen; ankers, damwand en gording (Suzanna’s Daal) Maximaal optredende stroomsnelheden te Suzanna’s Daal Filterconstructie Lust & Rust Lengte filterconstructie

97 98 98 99 103 103 108 110 113 115 115 117 118

Figuur 9.1

Geometrie grondverbetering

123


ix


Tabellenlijst Tabel 3.1

Vergelijking transportformules

12

Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3

Resultaten sondering Representatieve waarden grondparameters Legenda grondsoorten

39 40 42

Tabel 5.1 Tabel 5.2

Maximale afvoer van de Surinaamse rivieren Sedimenttransport van de Surinaamse rivieren

52 52

Tabel 6.1 Tabel 6.2

Percentages overgebleven mangrove Mate van bedreiging

61 62

Tabel 7.1 Tabel 7.2 Tabel 7.3a Tabel 7.3b

Waterstanden Bodemopbouw MCA: score per criteria MCA: totaalscore

74 75 87 87

Tabel 8.1 Tabel 8.2 Tabel 8.3 Tabel 8.4 Tabel 8.5 Tabel 8.6 Tabel 8.7 Tabel 8.8 Tabel 8.9 Tabel 8.10 Tabel 8.11 Tabel 8.12 Tabel 8.13 Tabel 8.14

Resultaten sondering Representatieve waarden grondparameters Gronddrukfactoren Horizontale gronddrukken Berekening inheidiepte m.b.v. de methode Blum Momenten bij variërende damwandlengte (Lust & Rust) Damwandlengte voor verschillende profielen (Lust & Rust) Maximaal optredende staalspanning (Lust & Rust) Staalgewicht bij verschillende profielen (Lust & Rust) Momenten bij variërende damwandlengte (Suzanna’s Daal) Damwandlengte voor verschillende profielen (Suzanna’s Daal) Maximaal optredende staalspanning (Suzanna’s Daal) Staalgewicht bij verschillende profielen (Suzanna’s Daal) Benodigde d50 bij variërende C

91 92 101 102 105 106 107 107 108 111 111 112 112 117

Tabel 9.1 Tabel 9.2 Tabel 9.3

Kostenraming Lust & Rust Kostenraming Suzanna’s Daal Kostenraming per traject

124 125 125


x


Symbolenlijst A As Ac a an B Bgeul b C Cp’ Cs’ Copen Cveg c' c(0) c(z) D d d15F d15B d85B d60 d10 d90B d50 E e Fr Fa;gr;d Fa;max Fa;st;d fundr G g H HT HI h h0 hse hveg hopen hgeul hbocht

= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =

doorsnede van de ankerstaaf natte doorsnede van het schip dwarsoppervlak van het kanaal amplitude meander verticale afstand werklijn Pn tot anker rivierbreedte geulbreedte kriblengte Chézy ruwheid primaire samendrukkingscoëff. boven grensspanning secundaire samendrukkingscoëff. boven grensspanning Chézy-waarde zonder vegetatie Chézy-waarde van de vegetatie cohesie voor gedraineerde situatie slibconcentratie op de bodem slibconcentratie op hoogte z boven de bodem diameter van de takken korreldiameter zeefdiameter waar 15% van filtermateriaal door heen kan zeefdiameter waar 15% van basismateriaal door heen kan zeefdiameter waar 85% van basismateriaal door heen kan zeefdiameter waar 60% van filtermateriaal door heen kan zeefdiameter waar 10% van filtermateriaal door heen kan zeefdiameter waar 90% van basismateriaal door heen gaat zeefdiameter waar 50% van de korrels doorheen gaat elasticiteitsmodulus dikte van het geotextiel getal van Froude rekenwaarde maximale kracht op het groutlichaam maximaal optredende ankerkracht Rekenwaarde maximale kracht in de ankerstaaf ongedraineerde schuifsterkte glijmodulus zwaartekrachtversnelling golfhoogte doorgaande golfhoogte inkomende golfhoogte waterdiepte gemiddelde waterdiepte diepte ontgrondingskuil waterdiepte bij de vegetatie waterdiepte in open water gemiddelde waterdiepte in de getijgeul gemiddelde waterdiepte in de bocht


(mm2) (m2) (m2) (m) (m) (m) (m) (m) (m1/2/s) (-) (-) (m1/2/s) (m1/2/s) (kPa) (kg/m3) (kg/m3) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (kPa) (m) (-) (kN) (kN) (kN) (kPa) (kPa) (m/s2) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m)

xi

Oeverbescherming Commewijne hgem. = i = k = K = KT = K(α) = Ksur; a:d = Ksur; p:d = Kγ:ad = Kγ:pd = KR = l = l0 = Mmax = Mgord. = m = N = n = = O90 P = Pea;h;d = Pd = = Pn Q = qanker = R = r = s = Uc = Uw = = U* U*c = U(∆t) = Uc = Ur = Ugeul = uveg = uopen = u = Vs = W = t = x = z = α = αL =

gemiddelde waterdiepte bovenstrooms bodemverhang normale permeabiliteitscoëfficiënt compressiemodulus transmissiecoëfficiënt correctiefactor actieve gronddrukfactor a.g.v. bovenbelasting passieve gronddrukfactor a.g.v. bovenbelasting actieve gronddrukfactor a.g.v. eigen grondgewicht passieve gronddrukfactor a.g.v. eigen grondgewicht resulterende gronddrukfactor afstand anker tot belastingnulpunt afstand bovenkant tot anker maximaal optredend moment maximaal moment in gording toename slibconcentratie aantal takken per m2 slibparameter (gemiddeld) zeefdiameter waar 90% van korrelmateriaal niet doorgaat permeabiliteitsparameter horizontale component van de van de gronddruk uniform verdeelde bovenbelasting resulterende kracht voor strookje n rivierafvoer ankerkracht per strekkende meter straal van de bocht bodemruwheid afstand tot schip kritische stroomsnelheid stroomsnelheid water schuifspanningssnelheid kritieke schuifspanningssnelheid consolidatiegraad na belastingduur ∆t kritieke stroomsnelheid, gemiddeld over de verticaal retourstroomsnelheid gemiddelde stroomsnelheid in de getijgeul stroomsnelheid bij de vegetatie stroomsnelheid in open water afstand rivierbodem tot belastingnulpunt snelheid van het schip t.o.v. het water weerstandsmoment inheidiepte afstand belastingnulpunt tot theoretische inheidiepte hoogte boven de bodem hellingshoek van de bodem constante


(m) (-) (m) (kPa) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (m) (m) (Nmm) (kNm) (kg/m3/m) (-) (kg/m3/m) (m) (-) (kN/m/m) (kN/m/m) (kN) (m3/s) (kN/m) (m) (m) (m) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (-) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m) (m/s) (mm3) (m) (m) (m) (°) (-) xii

Oeverbescherming Commewijne β λ τ

τkr

τ0 τ1 τc τw τb ρw ρs ψ ψc Φ ∆ ∆hi ∆td ∆σ’ ∂ ν γ γsat δ σ’ σ σi’ σn σmax φ φ’ φrespr φreken

ν

ξ ∂nb ∂t δreken

= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =

hoek van de golfrichting golflengte van de ribbels schuifspanning kritieke schuifspanning zwichtspanning van het slib-watermengsel heersende schuifspanning kritische schuifspanning voor erosie schuifspanning op de oever bodemschuifspanning volumieke massa water volumiek gewicht korrelmateriaal strominsparameter kritisch Shieldsgetal transportparameter relatief gewicht korrels totale samendrukking grondlaag tijdsduur van één dag toename van de korrelspanning na consoldatie dikte van de viskeuze sublaag viscositeit van het water volumiek gewicht grond boven grondwater volumiek gewicht grond onder grondwater amplitude van de ribbels korrelspanning of effectieve normaalspanning totale spanning of grondspanning initiële korrelspanning in het midden van de grondlaag korrelspanning loodrecht op het beschouwde vlak maximaal optredende spanning hoek van inwendige wrijving effectieve hoek van inwendige wrijving representatieve waarde hoek van inwendige wrijving rekenwaarde hoek van inwendige wrijving dwarscontractiecoëfficiënt vormfactor terugdringing van de oever tijdsduur rekenwaarde wandwrijvingshoek


(°) (m) (N/m2) (kPa) (N/m2) (N/m2) (N/m2) (N/m2) (N/m2) (kg/m3) (kg/m3) (-) (-) (-) (-) (m) (s) (kPa) (m) (m2/s) (kg/m3) (kg/m3) (m) (kPa) (kPa) (kPa) (kPa) (N/mm2) (º) (º) (º) (º) (-) (-) (m/s) (m/s) (º)

xiii


1

Inleiding

1.1

Algemene beschrijving Suriname

Suriname heeft een oppervlakte van 163.820 km² en ligt aan de noordoostelijke kust van Zuid-Amerika, ten noorden van de Amazone delta. Suriname grenst ten noorden aan de Atlantische oceaan, ten zuiden aan Brazilië, ten westen aan Guyana en ten oosten aan Frans-Guyana.

Fig. 1.1 Ligging van Suriname, Paramaribo en Commewijne.

De hoofdstad Paramaribo heeft ruim 240.000 inwoners en ligt ongeveer 20 km ten zuiden van de kust aan de westelijke oever van de Suriname rivier. De belangrijkste haven van Suriname ligt eveneens aan de westelijke oever van de Suriname rivier bij Paramaribo. De Suriname rivier vervult een belangrijke functie voor de scheepvaart. Suriname heeft ongeveer 400.000 inwoners en is één van de meest multiculturele landen in ZuidAmerika. De bevolking bestaat uit acht verschillende etnische groepen die elk hun eigen cultuur en religie hebben behouden. De officiële munteenheid van Suriname is de Surinaamse gulden. Hoewel Nederlands de officiële taal is, spreken de meeste Surinamers ook Engels en Sranang tongo. Spaans, Portugees, Javaans, Chinees en Sarnami worden eveneens gesproken.

1.2

Algemene beschrijving Commewijne

Aan de oostelijke oever van de Suriname rivier ligt het district Commewijne met een inwonertal van ruim 20.000 en een oppervlakte van ongeveer 2300 km². Het district Commewijne wordt in het noorden begrensd door de Atlantische oceaan, in het zuiden


1

Oeverbescherming Commewijne door het district Para, in het oosten door het district Marowijne en in het westen door de Suriname rivier. In het noorden van Commewijne bevindt zich de samenvloeiing van de Commewijne en de Suriname rivier, die daar gezamenlijk in de Atlantische oceaan uitmonden. Ter plaatse van de samenvloeiing van deze twee rivieren bevindt zich de hoofdplaats van Commewijne genaamd Nieuw-Amsterdam. De belangrijkste wegen die door Commewijne lopen zijn de Oost-West verbinding en de weg van 1891 (Thurkowweg). De Oost-west verbinding loopt recht door Commewijne tot de oostelijke grens van Suriname. De weg van 1891 loopt langs de buitenbocht van de Suriname rivier, haaks op de Oost-West verbinding en is belangrijk voor de ontsluiting van Nieuw-Amsterdam en de plantages in het noorden. Atlantische oceaan

Commewijne rivier

Suriname rivier

Fig. 1.2 Noord Commewijne.

Het noordelijk gebied van Commewijne langs de buitenbocht van de Suriname rivier wordt door de erosie die hier optreedt bedreigd. Het bedreigde oevergedeelte wordt in de bovenstaande overzichtskaart aangegeven in het rood. Door de erosie dringt de rivier steeds verder het land binnen en treedt er landverlies op. Hiertegen was een oeverbescherming gebouwd in de vorm van een dijk met daarop een weg (de weg van 1891). Deze oeverbescherming is echter niet meer in staat haar functie op een adequate wijze te vervullen en staat ze er op vele plekken helemaal niet meer. In het verlengde van het uitgestippeld beleid (beleidsnota 2000) van het Ministerie van Openbare Werken en Verkeer (OW&V) is besloten de erosieproblematiek nader te onderzoeken en daar een oeverbescherming tegen te ontwerpen. Bij deze studie wordt ervan uitgegaan dat het vast staat dat de oeverbescherming langs de bestaande oever gerehabiliteerd moet worden. Het model dat men in het verleden heeft toegepast, waarbij men (op beschadigde plakken) lokaal de weg verlegt en een stuk land opoffert aan de rivier, zal niet meer worden gehanteerd. De basis voor dit uitgangspunt is dat het ministerie van Openbare Werken en Verkeer in haar beleidsplan heeft aangegeven een studie te zullen verrichten naar de erosieproblematiek en de maatregelen hiertegen. Een


2

Oeverbescherming Commewijne tweede aspect is dat het model waarbij land werd opgeofferd aan de rivier nu niet zondermeer mogelijk is, door de bebouwing langs de Suriname rivier. Door de bouw van de brug over de Suriname rivier is Commewijne door haar korte afstand tot Paramaribo erg aantrekkelijk geworden als woongebied. Als gevolg hiervan is het gebied langs de Suriname rivier verkaveld en worden daar luxe villawijken opgezet. Dit land is kan dus moeilijk worden opgeofferd aan de rivier, want de oever staat al tegen de huizen aan. Ten behoeve van het onderzoek naar de erosieproblematiek zijn vanaf begin maart tot en met medio april 2002 een serie metingen verricht langs de oever. Deze metingen betroffen bathymetrische en snelheidsmetingen en werden uitgevoerd door de Waterloopkundige Afdeling (WLA) van het ministerie van OW&V. Verder zijn er visuele inspecties uitgevoerd vanuit het land en de rivier. Bij de visuele inspecties was het meer de bedoeling om na te gaan hoe het is gesteld met de oevervegetatie en om een beeld te krijgen van de oever in haar geheel. In hoofdstuk 2 wordt het probleemkader behandeld. Dit leidt tot een probleemstelling en een doelstelling. Hoofdstuk 3 geeft een verslag van de literatuurstudie, die is verricht ten behoeve van dit project. Hoofdstuk 4 geeft een overzicht van de uitgevoerde metingen en de resulaten. In hoofdstuk 5 wordt een morfologische beschrijving gegeven van Suriname in het algemeen en de Suriname rivier in het bijzonder. Ook de gevolgen voor Commewijne worden in dit hoofdstuk behandeld. Na de behandeling van de morfologie worden in hoofdstuk 6 de mogelijke oorzaken van de erosie nader onderzocht. Er vindt ook een kwantificering van de erosie plaats. Dit hoofdstuk wordt afgesloten met de conclusie dat er maatregelen moeten worden genomen om de erosie een halt toe te roepen. Deze maatregelen worden opgesomd in hoofdstuk 7, waarin aan de hand van vastgestelde criteria één alternatief wordt gekozen. Het volledig ontwerp van dit alternatief wordt in hoofdstuk 8 uitgewerkt. De kosten voor het ontwerp worden uitgerekend in hoofdstuk 9. Tenslotte volgen de conclusies en aanbevelingen in hoofdstuk 10.


3


2

Probleemkader

In dit hoofdstuk wordt het probleem nader geanalyseerd. De bedoeling van de probleemanalyse is om te komen tot een probleemstelling en de daaruit voortvloeiende doelstelling.

2.1

Probleemanalyse

2.1.1 Algemeen De Suriname rivier heeft, in tegenstelling tot de andere rivieren in Suriname, een wezenlijk ander stromingsregiem. Door de aanwezigheid van de Afobakka stuwdam wordt de afvoer van de Suriname rivier niet meer bepaald door de regen, maar vindt er een zekere afvlakking van de afvoer plaats. Uit informatie (Grabowsky & Poort, 1997) blijkt dat de gemiddelde afvoer varieert tussen 240 en 420 m3/s. Van grote verschillen in maximale en minimale afvoer is er geen sprake. De invloed van de getijdebeweging is op locatie goed merkbaar (zowel op de waterstanden als op de stroming). De stroming van het water in een rivier is over het algemeen turbulent. Onder andere door wrijving van de bodem, de oevers en de geometrie van de rivieren ontstaat een waterbeweging met een driedimensionaal karakter. Samen met het soort bodem- en oevermateriaal bepaalt dit de morfologie van de rivier.

2.1.2 Meanderende rivieren De benedenloop van de Suriname rivier heeft de kenmerken van een meanderende rivier. Dit treedt meestal op bij relatief geringe verhangen. De meandering ontstaat door het gecompliceerde stromingsbeeld waardoor er op bepaalde plaatsen erosie en op andere plaatsen aanzanding plaatsvindt. Dit verschijnsel zal in principe nooit tot een evenwichtssituatie komen en dus doorgaan totdat de ontstane meanderlussen zo dicht op elkaar liggen, dat er kortsluitingen optreden (Grabowsky & Poort, 1997). De snelheid van erosie is afhankelijk van het stromingsbeeld en het oevermateriaal. De locaties waar erosie en aanzanding plaatsvindt, zijn over het algemeen duidelijk aanwijsbaar. Bij een bocht in een meanderende rivier zal door de optredende spiraalstroming erosie plaatsvinden in de buitenbocht en aanzanding in de binnenbocht. De erosie door stroming vindt zowel op de bodem als aan de oever plaats. Over het algemeen geldt dat erosie niet maximaal is in het hart van de bocht, maar meestal iets verder stroomafwaarts (Janssen, 1976). Het meanderen is dus een assymetrisch verschijnsel. In de Suriname rivier is het één en ander duidelijk zichtbaar; de vaargeul ligt in de buitenbocht en de erosie van de oever wordt geconstateerd in het benedenstroomse gedeelte van het hart van de buitenbocht. Ook het verschijnsel van aanzanding is zichtbaar in de Suriname rivier; nabij Leonsberg treedt aanzanding op. De erosie van de Delft, september 2002

4

Oeverbescherming Commewijne oever wordt, naast de genoemde stroming in de rivier, ook veroorzaakt door golfaanval (scheepsgolven). Deze erosie vindt met name plaats rond de waterspiegel. Dit is te zien aan de steile boventaluds.

2.1.3 Erosieproblematiek Commewijne oever Het gebied langs de Suriname rivier in Commewijne wordt door de erosie die optreedt in de buitenbocht bedreigd (zie gebied met stippellijn in fig.2.1). Dit probleem begon toen de eerste huizen werden gebouwd langs de oever en er delen van de mangrovebossen werden verwijderd. Lokaal was er sprake van erosie. Hiertegen werd toen op bepaalde locaties een oeverbescherming aangelegd (dijk). Deze oeverbescherming moest het achterliggend gebied beschermen tegen landverlies, door de oever op de bestaande locatie vast te leggen. Door een combinatie van slecht onderhoud en gebrekkig ontwerp is ze niet meer in staat deze functie op een adequate manier te vervullen en is ze gedeeltelijk weggespoeld. Een gevolg hiervan is dat op de plekken waar de oeverbescherming is verdwenen men de weg van 1891 (loopt op de dijk) in het verleden heeft moeten verleggen. Op deze manier werd dan een stuk land opgeofferd aan de rivier. Atlantische oceaan

Commew ijne rivier

S uriname rivier Voorburg

P aramaribo

Belwaarde

Fig. 2.1 Projectgebied.

0

10 km

Heden ten dage is het opgeofferd land door de erosie helemaal verdwenen en komt de rivier verder het land binnen. Op plekken waar de oeverbescherming er nog staat is ze zodanig beschadigd dat ze haar functie niet meer kan vervullen. Dit keer is men echter Delft, september 2002

5

Oeverbescherming Commewijne niet meer in staat land op te offeren aan de rivier. De belangrijkste reden hiervoor is dat het achterliggend gebied nu tot de oever bebouwd (verkaveld) is en er dus economische belangen mee gemoeid gaan. De situatie is dus nu van dien aard dat de rivier de verkavelde gebieden en de weg bedreigt. De verkaveling heeft het probleem ook erger gemaakt, doordat op diverse plekken waar de natuurlijke oeverbescherming (mangrovebossen) er nog stond ze ook is verwijderd. Op deze plekken werd de oever slechts door de mangrovebossen beschermd. Door de verwijdering hiervan worden deze gebieden ook bedreigd. De oeverbescherming moet nu dus verder worden uitgebreid over de hele oever.

Fig. 2.2 Door de verkaveling is men overgegaan tot het verwijderen van de mangrove langs de rivier. Dit huis had enkele jaren geleden nog een ruim achtererf.

Op 3 locaties zijn in het verleden tevergeefs pogingen gedaan om de oever te verdedigen met perkoenpalen. Deze maatregelen zijn voornamelijk gericht op het verminderen van de erosie door golven. De dieper gelegen erosie door stroming is daardoor niet voorkomen, hetgeen geleid heeft tot het in de rivier glijden van de perkoenpalen. Recentelijk (augustus 2001) is weer een deel van de weg van 1891 (Thurkowweg) door de erosie bezweken. Er is toen heel snel een noodoplossing toegepast in de vorm van het slaan van houtenpalen met folie daarachter (zie bijlage XI).

Fig. 2.3 De situatie tijdens springtij.


6

Oeverbescherming Commewijne Een direct gevolg van de erosie is de regelmatige overstroming van de gebieden langs de oever. Deze gebieden hebben een relatief laag maaiveldniveau. Hiertegen is er in het verleden een waterkerende dam (kleidam) aangelegd. Men had de erosie toen echter onderschat en bijna geen maatregelen hiertegen genomen. Hierdoor is in de loop der jaren de waterkerende dam helemaal weggespoeld en lopen gebieden langs de oever tijdens springvloed onder water (figuur 2.3).

2.1.4 Toekomstverwachting Geconcludeerd kan worden dat de erosie langs de oever te Commewijne volledig past in de theorie van meanderende rivieren en dat derhalve (kwalitatief) een duidelijke toekomstverwachting is uit te spreken. Wanneer de oever niet kunstmatig wordt vastgelegd zal een doorgaande erosie in de komende jaren leiden tot meer verlies van achterliggende gronden. De meandering zal doorzetten. In de komende jaren zal het aantal aangetaste locaties gaan groeien en uiteindelijk zal de gehele oever vanaf Jagtlust tot Nieuw-Amsterdam aan erosie onderhevig zijn (Grabowsky & Poort, 1997). Zonder maatregelen zal dit uiteindelijk kunnen leiden tot het volledig wegspoelen van Voorburg en Nieuw-Amsterdam. Nieuw-Amsterdam is nu wel verdedigd, dus is het gevaar daar niet meer aanwezig. Er is steeds door middel van improvisatie geprobeerd de bescherming lokaal te repareren en het achterland te beschermen. Het zijn dus steeds noodoplossingen die een korte termijn karakter hebben en na een korte tijd steekt het probleem weer de kop op. Om deze reden heeft het ministerie van Openbare Werken en Verkeer in haar beleidsplan aangegeven een studie te verrichten naar een structurele aanpak van dit probleem.

2.2

Probleemstelling

Het meanderend gedrag van de Suriname rivier en het ontbreken van de oevervegetatie zorgen ervoor dat er langs de Commewijne oever sprake is van erosie, die het achterliggend land bedreigt. De oeverbescherming hiertegen is door gebrekkig onderhoud en verkeerd gebruik niet meer in staat haar functie op een adequate wijze te vervullen. Als gevolg hiervan wordt het achterland blootgesteld aan landverlies. Er moet een oeverbescherming worden aangelegd, die zorgt voor oplossing voor het erosieprobleem gedurende de komende 100 jaar.

2.3

een duurzame

Doelstelling

Het ontwerpen van een oeverbescherming die het achterland beschermt tegen de optredende erosie en de oever vastlegt.


7


3

Literatuurstudie

3.1

Riviermorfologie

Met het bestuderen van riviermorfologie wordt geprobeerd typische eigenschappen van rivieren te beschrijven en te verklaren. Deze eigenschappen worden gevormd door een driedimensionale tijdsafhankelijke waterbeweging over een beweegbare bodem. Door de complexe fenomenen die hierbij een rol spelen kunnen de eigenschappen van de rivier niet in detail worden beschreven; de behandeling hiervan is slechts indicatief. Er is een grote hoeveelheid literatuur over rivier morfologie. De literatuur is geschreven door geologen, rivier ingenieurs of beiden. Over het algemeen beschrijven de geologen lange termijn veranderingen, vaak op een kwalitatieve wijze. Rivier ingenieurs hebben te maken met middellange termijn veranderingen (tientallen jaren) en moeten meer kwantitatieve voorspellingen maken. In de praktijk vertonen rivieren vaak een complexe combinatie van verschillende morfologische elementen. Een fysiek-mathematische beschrijving van verschillende morfologische processen zal worden belemmerd door de complexe combinaties in de natuur. De grotendeels stochastische aard van de processen zorgt ook voor problemen.

3.1.1 Meanderende rivieren Elke meanderende rivier, zoals de Suriname rivier bevat een hoogwater- en een laagwaterbed. De individuele meander wordt gekarakteriseerd door de meander lengte (λ) en de meander amplitude (a). De rivier zelf wordt gekarakteriseerd door een sinuositeit (r). Dit is de verhouding tussen het verhang van de vallei en dat van de rivier. Als meanderende rivieren kunnen worden berekend door sinusfuncties dan kan de sinus makkelijk worden uitgedrukt als een functie van a/λ.

Fig. 3.1 Meander karakteristieken.


8

Oeverbescherming Commewijne 3.1.2 Rivierbochten Een typische eigenschap van meanderende rivieren is de bocht. In elke bocht wordt een spiraalstroming opgewekt die een verandering in het bodemniveau veroorzaakt. Deze spiraalstroming heeft ervoor gezorgd dat de rivierbodem in de buitenbocht van de Suriname rivier te Commewijne ongeveer 4 meter lager ligt dan in de binnenbocht. Indien er verdedigingswerken worden aangelegd is de daling van de bodem belangrijk voor de keuze om wel of geen bodembescherming aan te brengen. Het proces van bodemniveau verandering is eigenlijk van stochastische aard en daarom is een stochastische benadering beter op zijn plaats. Momenteel is men bezig om zowel met behulp van stochastische als deterministische modellen de tijdsvariaties van het bodemniveau, veroorzaakt door de afvoer, te beschrijven.

3.2

Erosie en transport van niet cohesief materiaal

Bij niet cohesief sediment is er geen interactie tussen de individuele deeltjes. Voor cohesief sediment speelt de interactie tussen de deeltjes een grote rol. Dit is belangrijk voor het begin van beweging en voor het transport. Daarom moet erop worden toegezien dat de natuurlijke condities goed worden gereproduceerd. Het volumiek gewicht van de korrels is afhankelijk van de minerale samenstelling. Het volumiek gewicht van zand en grind is rond de 2650 kg/m³. Voor klei en silt is dat 2000 kg/m³. Voor de meeste praktische berekeningen worden deze waarden aangehouden (Janssen, 1976). Het meten hiervan kan belangrijk zijn in geval van een speciale studie. Bij dit project heeft men alleen te maken met cohesief sediment. Toch wordt, om de verschillen te illustreren tussen cohesief en niet cohesief sediment, ook kort ingegaan op niet cohesief sediment

3.2.1 Bodemvorm en alluviale ruwheid Bodemvorm en alluviale ruwheid zijn belangrijke aspecten in riviermorfiologie. Uit praktisch oogpunt zijn ze belangrijk om de volgende redenen: • De bodemvorm reflecteert de aard van bodemtransport; • De bodemvorm bepaalt de afvoerrelatie; • Bij het bepalen van de diepte voor de scheepvaart moeten de bodemvormen worden meegenomen, vooral als de amplitude ervan groot is in vergelijking met de gemiddelde waterdiepte. De bodemvormen zijn van belang om de optredende schuifspanningen uit te kunnen rekenen. De optredende schuifspanningen zijn afhankelijk van de bodemruwheid, die op haar beurt weer afhankelijk is van de bodemvormen. Water dat stroomt over een beweegbare bodem kan verschillende bodemvormen produceren, waardoor de hydraulische ruwheid erg gaat variëren. Volgens de Chézy vergelijking is de relatie tussen de schuifspanning (τ) en de Chézy ruwheid (C) als volgt.


9


τ = ρgu²/C² τ ρ g u C

= = = = =

(3.1) schuifspanning volumiek gewicht water zwaartekrachtversnelling stroomsnelheid Chézy ruwheid

(N/m2) (kg/m3) (m/s2) (m/s) (m1/2/s)

In principe is dit een parabolische relatie tussen τ en u voor een constante C, maar voor een bewegende bodem verandert C en leidt dit tot een relatie zoals in de onderstaande figuur is weergegeven.

Fig. 3.2 Relatie bodemvormen (Janssen, 1976).

Bodemvorm karakteristieken De belangrijke karakteristieken van een bodemvorm (voortplantingssnelheid, amplitude en golflengte) kunnen niet nauwkeurig worden voorspeld. Ten eerste zal door de variatie in de afvoer de bodemvorm niet alleen afhangen van de huidige afvoer, maar ook van de vorige afvoeren. Ten tweede variëren de hydraulische karakteristieken niet alleen in de tijd, maar ook in de ruimte. Dit komt, omdat de natuurlijke rivieren meestal een curve hebben. Voor het verkrijgen van resultaten met een zekere mate van nauwkeurigheid zullen er dus studies moeten worden uitgevoerd in laboratoria m.b.v. rechte stromingsgoten. Het blijft echter een probleem om de resultaten te transleren naar natuurlijke rivieren. Alluviale ruwheid De voorspelling van de ruwheid van een rivier is nodig voor 2 doeleinden: • De bepaling van een afvoerrelatie;


10

Oeverbescherming Commewijne •

De bepaling van het sedimenttransport uit de hydraulische eigenschappen van de rivier d.m.v. een transportformule. In beide gevallen is de voorspelling nodig voor een waterloop waarvoor onder de gegeven hydraulische omstandigheden geen observaties zijn gedaan of met een waterloop die nog niet eens bestaat. Voor een bestaande situatie kunnen geen betere voorspellingen worden gedaan dan de voorspellingen die zijn gebasseerd op veldmetingen. De beschikbare methoden voor de voorspelling van de ruwheid beschrijven allemaal de statische en uniforme stroming. Dit is niet in overeenkomst met de natuur, waar er een voortdurende variatie is van het debiet. Rechte rivieren zijn ook een uitzondering in de natuur. Daarom is de nauwkeurigheid van voorspellingen niet zo groot. Voor rivierstudies is het raadzaam om een voorspellingsmethode te selecteren op basis van de beschikbare observaties en deze methode te gebruiken om condities waarvan er geen data zijn te extrapoleren.

3.2.2 Transportformules niet cohesief sediment De meeste ontwikkelde transportformules hebben betrekking op niet cohesief sediment. De formules hebben een sterk experimenteel karakter en daardoor is hun geldigheid beperkt. Ook is het logisch dat relatief nieuwe formules (gebasseerd op meer experimentele data dan de oudere) een grotere betrouwbaarheid bezitten. De relatief simpele vorm van de meeste transportformules komt doordat het sedimenttransport moeilijk nauwkeurig te meten is in de natuur. De vergelijking van berekende transporten met gemeten transporten in de natuur toont altijd een grote spreiding. Het lijkt erop dat deze situatie alleen kan worden verholpen door betere modeltechnieken te ontwikkelen. Hierin moeten de gedetailleerde onderzoeken van fysieke processen plaats vinden en moet het stochastisch karakter worden meegebracht. Het transport van bodemmateriaal wordt onderverdeeld in bodemtransport en suspensietransport. Er zijn heel wat transportformules ontwikkeld over de afgelopen jaren. Het overgrote deel van de formules geeft een relatie tussen tussen een transportparameter (Φ) en een stromingsparameter (ψ). The formules worden gekarakteriseerd door 3 aspecten: • de basis functie: Φ = f(ψ); • de te gebruiken karakteristieke korreldiameter; • de correctie van de stromingsparameter ten opzichte van de bodemruwheid. Dit betekent dat de formules niet makkelijk kunnen worden vergeleken. Uitzetten van de transportparameter tegen de stromingsparameter in een Φ-ψ assenstelsel is onnodig, omdat Φ en ψ voor de verschillende formules weer verschillende betekenissen hebben. Dit komt hoofdzakelijk door het tweede en derde aspect. Daarom moet bij het vergelijken van de formules het transport worden uitgezet als functie van een andere parameter (zie fig 3.3). Gangbare transportformules in de praktijk zijn: Meyer-Peter Müller formule (1948) Deze formule is zuiver experimenteel en heeft uitsluitend betrekking op het bodemmateriaal. De formule is bruikbaar voor D ≥0.4 mm. Delft, september 2002

11


Φ = 8(ψ- 0.047)3/2

(3.2)

Englund-Hansen formule (1967) Deze formule is een totaaltransportformule. Het berekende transport bevat dus zowel bodemtransport als zwevend transport van bodemmateriaal (dus geen washload). De formule is bruikbaar voor 0.19 mm < D < 0.93 mm.

Φ = 0.05(ψ)5/2

(3.3)

Ter vergelijking van de Meyer-Peter-Muller (MPM) formule en de Englund-Hansen (EH) formule is een standaardgeval bekeken, waarbij de parameters zodanig zijn gekozen dat ze binnen het geldigheidsgebied van beide formules vallen. Hierbij is steeds het transport uitgerekend met variërende korreldiameter. Grootheid waterdiepte bodemverhang relatief gewicht rivierbreedte zwaartekrachtversnelling

Symbool h i ∆ B g

Waarde 8 10-4 1.65 500 9.81

Eenheid m m m/s2

Tabel 3.1 Vergelijking transportformules.

Vergelijking transportform ules

transport (m^3/s)

1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

korreldiam eter (m m ) MPM

EH

Fig. 3.3 Vergelijking transportformules.


12


3.3

Slibgedrag en haar eigenschappen

In deze paragraaf worden het gedrag van slib, de concentraties en haar eigenschappen met betrekking tot erosie beschreven. Het is belangrijk de eigenschappen van het slib in de Suriname rivier te kennen om een goede beschrijving (kwalitatief en kwantitatief) van de optredende erosie te geven. Slib kan zich in verschillende vormen voordoen. Deze zijn (Parker en Kirby, 1977): • mobiele suspensies; • statische of stationaire suspensies; • afgezet materiaal (slib). Mobiele suspensies Onder een mobiele suspensie wordt verstaan, een suspensie waarbij het gesuspendeerde sediment door het water wordt getransporteerd en waarbij er geen sprake is van korrelspanning tussen de deeltjes. De deeltjes worden ondersteund door viskeuze en turbulente impulsuitwisselingen. Statische of stationaire suspensies De statische of stationaire suspensie bestaat uit gesuspendeerde sedimenten, waarbij al dan niet sprake kan zijn van een korrelspanning (het begin van consolidatie). Direkt na het ontstaan van de statische suspensie zullen de uit slib gevormde vlokken sedimenteren. Als wordt uitgegaan van een duidelijk begrensde, homogene suspensie dan zal het grensvlak van de suspensie dalen terwijl gelijktijdig de bodem rijst. Ter plaatse van het grensvlak, dat ontstaat op het moment dat de rijzende bodem en het dalende grensvlak elkaar ontmoeten, zal er een grote dichtheidsgradiënt aanwezig zijn. Gradiënten van 1060 tot 1120 kg/m3 over 0.10 meter zijn waargenomen (Nedeco, 1968). De statische suspensies bestaan gewoonlijk uit twee of meer lagen en kunnen een dikte bereiken van 2 á 3 meter. Deze suspensies worden óf in de volgende getijcyclus gesuspendeerd óf ze consolideren en vormen dan de afgezette sliblagen. Deze sliblagen kunnen bij een relatief laag energieniveau weer eroderen. De mobiele en statische suspensies zijn in de literatuur bekend onder de namen sling mud, fluid mud, soft silt, en slibdeken. Het slib in het estuarium van de Suriname rivier wordt vooral aangeduid als sling mud en fluid mud. De overgangslaag tussen min of meer helder water en de harde bodem kan bestaan uit twee lagen: a) een slib-watermengsel waarin de vlokken niet langer gescheiden zijn, maar elkaar raken. Lagen van dit type worden “flocculent” genoemd. Dit type mengsel waarin gehinderde consolidatie plaatsvindt wordt gedefinieerd als fluid mud. Het fluid mud in de Suriname rivier heeft een natte dichtheid van 1050 tot 1150 kg/m3. b) een slib-watermengsel waarin de individuele vlokken niet langer herkenbaar zijn. Het is een gladde half-vloeibare massa en wordt aangeduid met de naam “sling mud”. Het sling mud in de Suriname rivier heeft een natte dichtheid van 1150 tot 1250 kg/m3. Als de dichtheid van dit slib-watermengsel (door conslolidatie) toeneemt tot boven 1250 kg/m3 (concentratie van 450 kg/m3), verliest het slibwatermengsel zijn vloeibaarheid en wordt bodem of “hard mud”.


13

Oeverbescherming Commewijne waterspiegel Lage concentratie

Fluid mud ( ρ = 1050-1150 kg/m3) Sling mud ( ρ = 1150-1250 kg/m3) Rivierbodem (ρ > 1250 kg/m3) Fig 3.4

Sling mud en Fluid mud lagen.

In het estuarium van de Suriname rivier is de totale laag van sling mud en fluid mud ongeveer 2 meter dik. De gemiddelde dichtheid gradiënt kan variëren tussen 50 kg/m2 en 1300 kg/m2, afhankelijk van de locatie. De gemiddelde slibconcentratie in de 2 meter dike laag van sling mud en fluid mud bedraagt 225 kg/m3 (Nedeco, 1968).

3.4

Erosie en transport van cohesief materiaal

Het fundamenteel onderzoek naar de erosie van cohesief materiaal onder invloed van hydrodynamische krachten kan verdeeld worden in twee klassen van cohesieve gronden: • De sterk geconsolideerde kleien; • Cohesieve kleiafzettingen die variëren van vers afgezet slib tot afzettingen met enige mate van consolidatie. Aangezien de bodem van het Suriname estuarium kan worden geclassificeerd in de tweede categorie, zal alleen deze verder worden beschouwd.

3.4.1 Begrippen en definities Onder erosie wordt in dit onderzoek verstaan, het proces waarbij door het overschrijden van de kritische schuifspanning (stroomsnelheid) voor beweging van de deeltjes deze worden meegevoerd. Erosie vindt plaats wanneer de schuifsterkte van het bodemmateriaal wordt overschreden door de schuifspanning van de stromende vloeistof. Er vindt bezwijken van stukken bodemmateriaal plaats. Het definiëren van de bodem, indien er sprake is van een relatief geringe dichtheid van “de bodem”, is moeilijk. In het algemeen vindt er echter een scherpe overgang plaats tussen de relatief lage dichtheid van het slib-watermengsel en de diepere lagen van hogere dichtheid. Het grensvlak tussen deze twee dichtheden waarop de stroomsnelheid nul is, wordt als bodem gedefinieerd. Dit grensvlak is echter heel moeilijk te vinden. Het meten van de snelheden nabij de bodem wordt erg bemoeilijkt door de hoge slibconcentraties (slingmud) van het water.


14

Oeverbescherming Commewijne Onder de 2 meter dikke sling en fluid mud laag ligt op de bodem van de Suriname rivier een 0.5 meter dikke laag bestaande uit vers afgezet slib. Bij dit onderzoek wordt ervan uitgegaan dat de top van deze 0.5 meter dikke laag kan worden beschouwd als bodem (hard mud), aangezien ze toch enige mate van consolidatie bezit.

3.4.2 Twee-lagensysteem Voor het uitrekenen van de erosie wordt gebruik gemaakt van een twee-lagensysteem. De keuze hiervoor is gebasseerd op veldwaarnemingen van onder andere Nedeco, 1968 en Odd en Baxter, 1972. In de studie van Nedeco waarbij onderzoek is gedaan naar de bodem van de Suriname rivier is zoals eerder aangegeven een 2 meter dikke sling mud en fluid mud laag geconstateerd. Deze laag met een relatief hoge sedimentconcentratie heeft een scherp grensvlak met het bovenstaande water. Beide lagen, de boven- en de onderlaag zullen elkaar beïnvloeden. Om deze onderlinge beïnvloeding te kunnen beschouwen is gekozen voor een twee-lagensysteem.

3.4.3 Sedimentconcentratie In het twee-lagen systeem wordt in principe gewerkt met een sedimentconcentratie in de bovenste laag, die constant over de laagdikte wordt verondersteld. Dit wordt gerechtvaardigd door het grote verschil in sedimentconcentraties tussen de onder- en de bovenlaag. Verschillen van een factor 25 tot 1000 in slibrijke gebieden als de Suriname rivier zijn geen uitzondering. In de onderlaag wordt een lineaire toename van de sedimentconcentratie met de diepte, volgens de formule van Cox, aangehouden.

c( z ) = c( 0) + mz c(z) c(0) z m

= = = =

(3.4)

sedimentconcentratie op een hoogte z boven de bodem sedimentconcentratie op de bodem hoogte boven de bodem toename van de concentratie per strekkende meter

(kg/m3) (kg/m3) (m) (kg/m3/m)

Voor m wordt over het algemeen een waarde van 85 kg/m3/m aangehouden.. In veel gebieden met cohesieve gronden blijkt, dat de lineaire toename gerechtvaardigd is tot een zekere sedimentconcentratie; 240 á 300 kg/m3 (Migniot, 1968). Daarna vindt is er een sterke toename van de sedimentconcentratie met de diepte plaats. Het concentratieverloop kan dan worden gegeven aan de hand van de volgende vergelijking.

c( z) = c(0) + n log( z) c(z) c(0) z n

= = = =

(3.5)

sedimentconcentratie op een hoogte z boven de bodem sedimentconcentratie op de bodem hoogte boven de bodem slibparamter (gemiddeld)


(kg/m3) (kg/m3) (m) (kg/m3/m)

15

Oeverbescherming Commewijne 3.4.4 Sedimenttransport In het twee-lagensysteem kunnen 2 manieren van sedimenttransport worden onderscheiden: • Laminair transport; • Turbulent transport. Laminair transport Er zal alleen laminair transport van een slib-watermengsel plaats vinden, indien de heersende schuifspanning kleiner is dan de kritische schuifspanning voor erosie, maar wel groter dan de zwichtspanning van het slib-watermengsel. De zwichtspanning is de spanning die overschreden moet worden alvorens het slib-watermengsel zich gaat bewegen. Voorwaarde voor laminair transport (van Damme, 1982):

τ0 < τ1 < τc τ0 τ1 τc

(3.6) zwichtspanning van het slib-watermengsel (N/m2) heersende schuifspanning (N/m2) kritische schuifspanning voor erosie (N/m2)

= = =

Turbulent transport Turbulent transport is alleen mogelijk indien de heersende schuifspanning groter is dan de kritische schuifspanning voor erosie onder de voorwaarde dat de zwichtspanning van het slib-watermengsel kleiner is dan de kritische schuifspanning voor erosie. Voorwaarde voor turbulent transport (van Damme, 1982):

τc < τ1 τ1 τc

(3.7) = =

heersende schuifspanning kritische schuifspanning voor erosie

(N/m2) (N/m2)

In een buitenbocht geldt de tweede vorm van transport, aangezien de stroomsnelheden daar groot genoeg zijn om voor schuifspanningen te zorgen die groter zijn dan de kritische schuifspanning voor erosie. In het vervolg zullen de berekeningen dan ook worden gebasseerd op turbulent transport.

3.4.5 Bodemvorm en alluviale ruwheid Alvorens de schuifspanning kan worden uitgerekend moet eerst de hydraulische ruwheid worden bepaald. Deze wordt uitgerekend met behulp van de volgende formule:

12h    r + ∂ / 3.2  

C = 18 log


(3.8)

16

Oeverbescherming Commewijne C h r ∂

= = = =

hydraulische ruwheid waterdiepte bodemruwheid dikte van de viskeuze sublaag

(m1/2/s) (m) (m) (m)

De meeste cohesieve bodems kunnen als hydraulisch glad worden beschouwd. In dat geval is er sprake van een viskeus stroomgebied aan de bodem, waarvan de dikte met behulp van de onderstaande formule kan worden uitgerekend.

∂ =

116 .ν U*

∂ ν U*

= = =

(3.9) dikte van de viskeuze laag viscositeit van het water schuifspanningssnelheid

(m) (m2/s) (m/s)

De bodemruwheid (r) is afhankelijk van de beddingsvormen die voorkomen op de bodem. In slibrijke gebieden komen microribbels voor op de bodem. Deze hebben een golflengte (λ) van ongeveer 1.5 cm en een amplitude (δ) van 0.2 cm (Theakstone, 1980). Met behulp van de volgende formule kan dan de bodemruwheid worden uitgerekend. r = 20γδ

γ λ δ

= = =

δ λ

(3.10) vormfactor golflengte van de ribbels amplitude van de ribbels

(-) (m) (m)

Uitgaande van een vormfactor van 1 (geldt voor ribbels) komt men op een bodemruwheid van 5.33*10-3 m. Deze waarde wordt aangehouden voor de Suriname rivier.


17


3.5

Spanningen en vervormingen

3.5.1 Algemeen Gedurende het ontwerpproces zijn in diverse stadia voorspellende berekeningen noodzakelijk om na te gaan wat de consequenties van bepaalde oplossingen zullen zijn. In het algemeen wordt daarbij aandacht besteed aan: • de te verwachten vervormingen; • de snelheid waarmee deze vervormingen tot stand komen; • de kans dat ergens in de constructie stabiliteitsverlies optreedt. Om het één en ander voor alle relevante situaties, zowel in de bouw- als de eindfasen voor verschillende varianten te kunnen beoordelen, is bepaalde theoretische kennis met betrekking tot het gedrag van grond noodzakelijk. Hieronder wordt een overzicht gegeven, die is gebasseerd op CUR 166, 1997.

3.5.2 Spanningen In verzadigde grond worden de krachten overgedragen door spanningen in de korrels en druk in het poriënwater. Kort gezegd: De grondspanning is gelijk aan de som van de korrelspanning en de waterspanning.

σ’ = σ - u σ’ σ u

= = =

(3.11) korrelspanning of effectieve normaalspanning totale spanning of grondspanning waterspanningen in de poriën

(kPa) (kPa) (kPa)

3.5.3 Spanningsverhogingen Belastingen op een grondconstructie kunnen van diverse oorsprong zijn. De verschillende soorten belasting worden hieronder aangeduid. Belasting door ophoging Indien materiaal in een bepaalde laagdikte wordt aangebracht, bijvoorbeeld in de vorm van een ophoging, bestaande uit primaire en/of secundaire grondstoffen, wordt de belasting op het maaiveld berekend door het volumiek gewicht van het aangebrachte materiaal te vermenigvuldigen met de laagdikte. Permanente uitwendige belastingen Op het maaiveld of op de ophoging aangebrachte permanente uitwendige belastingen in de vorm van een gelijkmatig verdeelde belasting (bijvoorbeeld een permanent met olie gevulde opslagtank) of puntlasten vormen extra belastingen op de ophoging en/of de grond.


18

Oeverbescherming Commewijne Variabele belastingen Op het maaiveld of op de ophoging werkende verkeerslasten veroorzaken eveneens extra belastingen op de ophoging en/of de ondergrond. Dit zijn dynamische lasten die in beginsel een korte duur hebben. Zij worden echter meestal beschouwd als semi-statische belastingen. Tevens kunnen betrekkelijk kortstondige statische belastingen voorkomen uit het tijdelijk verwijderen of aanbrengen van grondmassa’s of opslag van materialen. Belasting ten gevolge van waterspanningsveranderingen Materiaal dat in de loop van de tijd onder de grondwaterspiegel komt te liggen door bijvoorbeeld een maaivelddaling ten gevolge van zetting, ondervindt een gewichtsvermindering. Evenzo heeft een tijdelijk of permanent fluctuerende grondwaterstand (bijvoorbeeld door het getij in een rivier) gevolgen voor de actuele belastingsituatie. Wanneer zich beneden het weinig draagkrachtige en slecht doorlatende grondpakket een relatief goed doorlatende ondergrond bevindt waarin zich tijdelijke of permanente fluctuaties van de grondwaterstand voordoen, kan een verticale grondwaterstroming ontstaan als gevolg van een potentiaalverschil ten opzichte van de grondwaterstand in de weinig draagkrachtige bovenlaag. Dergelijke fluctuaties treden op als de ondergrond bijvoorbeeld in open verbinding staat met een rivier. Belastingen veroorzaken in de ondergrond normaal- en schuifspanningsverhogingen waarvan de grootte wordt bepaald door: • de grootte van de belasting; • de afmetingen van het belaste oppervlak; • de positie in de grond waar de spanningen worden beschouwd ten opzichte van de postitie van de belastingen (in horizontale en verticale zin). Indien de belasting gelijkmatig verdeeld en oneindig uitgestrekt is, zal de toename van de grondspanning op alle diepten gelijk zijn aan de belastingverhoging. Wanneer verticale belastingen in horizontale richting niet oneindig uitgestrekt zijn dient voor de berekening van de spanningen in de ondergrond gebruik te worden gemaakt van algemene, uit de toegepaste mechanica stammende theoriën inzake spanningsverdeling. Berekening van de spanningsspreiding op basis van elastisch gedrag wordt in het algemeen beschouwd als een redelijke benadering; voor de correcte bepaling van bijbehorende vervormingen is een aanpak noodzakelijk met behulp van meer gecompliceerde berekeningsmodellen.

3.5.4 Spanningsvervormingsgedrag; analyse en berekening Omdat vrijwel alle vervormingen van de grond het gevolg zijn van veranderingen in de korrelstapeling door middel van het schuiven van korrels over elkaar, is het te verwachten dat bij ontlasting de oorspronkelijke korrelstapeling niet zal terugkeren. Het schuiven is een irreversibel proces, zodat de deformatie bij ontlasting gehandhaafd blijft. Het verband tussen spanningen en vervormingen vertoont twee curven; één beneden de voorbelasting (of préconsolidatiebelasting) en één erboven. Een dergelijke grond, die in een eerder stadium voorbelast en daarna weer ontlast is geweest, wordt


19

Oeverbescherming Commewijne overgeconsolideerde (OC) grond genoemd. Grond die geen ontlasting heeft ondergaan wordt aangeduid als maagdelijke of normal geconsolideerde (NC) grond. Grond is in principe geen isotroop en geen lineair elastisch materiaal. Onder bepaalde randvoorwaarden blijkt echter als eerste benadering bij grondmechanische berekeningen gebruik te kunnen worden gemaakt van een spanningsvervormingsrelatie voor incrementele spanningen en rekken in de vorm van de wet van Hooke. Deze beschrijft voor een isotroop lineair-elastisch materiaal het verband tussen spanningen en vervormingen met behulp van twee constanten: • De compressiemodulus (K), die het lineaire verband weergeeft tussen de volumerek en de isotrope spanning; • De glijmodulus of distorsiemodulus (G), die het lineaire verband weergeeft tussen de overeenkomstige schuifspanningsrekken en schuifspanningen. De waarden van de elastische constanten K en G zijn afhankelijk van het beschouwde vervormingstraject. Deze grootheden blijken overigens ook sterk afhankelijk te zijn van het spanningsniveau; zij nemen ongeveer lineair toe met de isotrope spanning c.q. de diepte beneden maaiveld. Eén van de karakeristieke grondeigenschappen is dat bij toenemde schuifspanningen de hoekverdraaiingen progressief groter worden en dat zelfs bezwijken optreedt als de schuifspanningen te groot worden. In dit verband definieerde Coulomb een zogenaamde kritieke schuifspanning.

τkr = c + σn.tanφ τkr c

σn φ

= = = =

(3.12)

kritieke schuifspanning cohesie korrelspanning loodrecht op het beschouwde vlak hoek van inwendige wrijving

(kPa) (kPa) (kPa) (º)

Zolang de schuifspanning op een bepaald vlak kleiner is dan de kritieke waarde zijn de vervormingen begrensd. Indien de schuifspanning op dat vlak de kritieke waarde bereikt zijn de vervormingen onbegrensd en treedt bezwijken op. Met behulp van de cirkel van Mohr kunnen de schuifspanningen op vlakjes met verschillende oriëntatie grafisch worden weergegeven. Een punt van de cirkel van Mohr representeert de normaalspanning en de schuifspanning op een zeker vlakje. Op bepaalde vlakjes kan de schuifspanning zo groot worden dat aan de bezwijkvoorwaarde van Coulomb wordt voldaan. De maximale schuifsterkte van de grond wordt in vaste lagen bij een veel kleinere vervorming bereikt dan in relatief slappe lagen zoals klei en veen. Elastoplastische modellen Zoals reeds opgemerkt leidt toepassing van de elasticiteitstheorie bij een materiaal als grond met gecompliceerde constitutieve betrekkingen tot praktisch onoverkomelijke problemen. De plasticiteitstheorie kan evenwel een acceptabel alternatief vormen. In zijn meest eenvoudige vorm gaat deze theorie uit van één enkele vaste vloeivoorwaarde. Dat betekent dat voor bepaalde spanningscombinaties in het materiaal de vervormingen lokaal onbegrensd kunnen toenemen. Anders gezegd; er treden plastische vervormingen op ofwel het materiaal gaat vloeien, terwijl dat bij lagere spanningen niet het geval is. In Delft, september 2002

20

Oeverbescherming Commewijne de literatuur worden verschillende vloeivoorwaarden genoemd, maar de vloeivoorwaarde van Mohr-Coulomb is het meest geaccepteerd. Verschijnselen en mechanismen De snelheid waarmee de vervormingen tot stand komen wordt bij weinig draagkrachtige en sterk samendrukbare grond in hoge mate beïnvloed door de samenstelling c.q. door het consolidatiegedrag. Voor relatief kleine vervormingen c.q. relatief kleine spanningsveranderingen wordt grond meestal beschouwd als een lineair-elastisch materiaal, dat voldoet aan de wet van Hooke. Het elastisch gedrag laat zich fysisch verklaren door het feit dat het korrelskelet onder invloed van de aangebrachte belasting slechts ingedrukt wordt, zonder dat de individuele korrels ten opzichte van elkaar verschuivingen ondergaan. Bij berekeningen wordt gebruik gemaakt van diverse elastische consanten: de elasticiteitsmodulus (E) en de dwarscontractiecoëfficiënt (ν). Met behulp van deze waarden kunnen de compressiemodulus (K) en de glijmodulus (G) worden bepaald. E = 2G (1 + ν )

(3.13a)

E = 3K (1-2ν )

(3.13b)

E G

ν

K

= = = =

elasticiteitsmodulus glijmodulus dwarscontractiecoëfficiënt compressiemodulus

(kPa) (kPa) (-) (kPa)

De elastische vervorming treedt op gelijk na het aanbrengen van de belasting en wordt teniet gedaan direct na de verwijdering ervan. Bij relatief grote belastingen zullen de korrels van het korrelskelet in de korrelcontactpunten enige vergruizing vertonen. Bovendien kunnen ze ten opzichte van elkaar gaan verschuiven. Beide verschijnselen zullen bij een eventuele daarop volgende ontlasting niet ongedaan worden gemaakt; het process is irreversibel. De optredende vervorming wordt betiteld als plastisch.

3.5.5 Consolidatie Bij een belastingverhoging zullen zowel de korrelspanningen als de waterspanningen toenemen. Direct na de belasting zullen de waterspanningen het hoogst zijn (overspannen water), waarna er afstroming van water plaats vindt. De waterspanningen worden minder en de korrelspanningen zullen toenemen. De waterspannings- c.q. volumevermindering als functie van de tijd ten gevolge van het uitpersen van water uit de poriën wordt consolidatie genoemd. De duur van de consolidatieperiode is afhankelijk van de volgende factoren: - de grondeigenschappen van het belaste pakket (de doorlatendheid en de samendrukbaarheid);


21

Oeverbescherming Commewijne -

de geometrie van het belaste pakket (de dikte van de laag en de oppervlakte waarover de laag wordt belast); de waterspanningen in de omgeving (boven, beneden en opzij van het belaste pakket).

De consolidatie wordt als functie van de tijd meegenomen in de onderstaande formule die wordt gebruikt voor de berekening van de zetting. Dit is de formule van Koppejan waarin tevens de consolidatiegraad wordt betrokken. Op deze manier wordt behalve met de tijdsafhankelijke zetting ten gevolge van het seculair effect ook rekening gehouden met tijdsafhankelijke zetting ten gevolge van consolidatie. ∆ hi  1 1 ∆ t   σ i '+ ∆ σ '  =  U (∆ t ) + log .ln h Cs' ∆ td   σ i '   Cp

∆hi h Cp’ U(∆t) Cs’ ∆td σi’ ∆σ’

= = = = = = = =

(3.14)

totale samendrukking grondlaag dikte van de grondlaag primaire samendrukkingscoëfficiënt boven grensspanning consolidatiegraad na belastingduur ∆t secundaire samendrukkingscoëfficiënt boven grensspanning tijdsduur van één dag initiële korrelspanning in het midden van de grondlaag toename van de korrelspanning na consoldatie

(m) (m) (-) (-) (-) (s) (kPa) (kPa)

Globaal kan worden aangenomen dat de helft van de primaire zetting tot stand komt in ongeveer 10% van de consolidatieperiode; in ongeveer de helft van de consolidatieperiode wordt ongeveer 90% van deze zetting bereikt. De berekeningen die nodig zijn om de zettingen als functie van de tijd gedurende de consolidatieperiode te voorspellen, worden meestal uitgevoerd op basis van de ééndimensionaleconsolidatietheorie van Terzaghi. Daarbij wordt alleen rekening gehouden met verticale afstroming van overspannen poriënwater.

3.5.6 Zetting Verticale vervormingen of zettingen zijn spanningsvervormingsverschijnselen die zich afspelen in de fase voordat het materiaal bezwijkt. Instantane zetting De elastische samendrukking treedt vrijwel direct na het aanbrengen van de belasting op; het wordt dan ook instantane zetting genoemd en is onafhankelijk van de tijd. Zetting als functie van de tijd Naast de instantane zetting voltrekt zich ook een tijdsafhankelijke zetting, waarvan de duur en het verloop behalve van de geometrie, de grootte van de belasting en de laagdikte, afhankelijk is van de eigenschappen van het korrelskelet.


22

Oeverbescherming Commewijne Het primaire zettingsgedrag is een gevolg van het geleidelijk uitdrijven van het poriënwater, dat ten gevolge van het aanbrengen van de belasting in overspannen toestand is geraakt. Vooral bij relatief ondoorlatende grond (zoals klei), kunnen deze wateroverspanningen slechts langzaam dalen. Naast de primaire zetting treedt bovendien een zogenaamde secundaire zetting op, die op initiatief van Keverling Buisman en Koppejan, ook wel als het seculair effect wordt betiteld. De secundaire zetting hangt samen met het zogenaamde kruipgedrag en gaat in principe oneindig lang door; in de praktijk blijkt de zettingstoename na een bepaalde periode van een verwaarloosbare grootte. Meestal wordt daarom aangenomen dat het zettingsproces na 104 dagen (circa 30 jaar ) is beëindigd. In waterverzadigd schoon zand en grind komt de samendrukking vrijwel onmiddelijk na het aanbrengen van de bovenbelasting tot stand. Samenhangende gronden als klei en veen hebben een dermate geringe doorlatendheid dat het overspannen poriënwater tijd nodig heeft om af te stromen.

3.5.7 Bezwijken De laatste fase van het spanningsvervormingsgedrag wordt aangeduid als de bezwijkfase. De spanningen hebben een niveau bereikt waarbij de vervormingen blijven toenemen. Er wordt onderscheid gemaakt in volgende bezwijkvormen: - het bezwijken door afschuiving langs een glijvlak; - het bezwijken door opdrijving; - het bezwijken door zijdelingse wegpersing of “squeezing”; - het bezwijken door cyclische belasting. Afschuiving langs een glijvlak Wanneer in een bepaalde verticale grondmoot de voor het evenwicht benodigde schuifsterkte niet meer kan worden gemobiliseerd kunnen glijvlakken ontstaan waarlangs de grondmoot vervolgens afschuift. Opdrijving Opdrijving kan optreden wanneer de stijghoogte van het grondwater in de zandlaag hoog oploopt, omdat deze bijvoorbeeld afhankelijkk is van een bepaalde buitenwaterstand op een rivier, waarvan de bedding insnijdt in de betreffende zandlaag. Wegpersen of squeezing Wanneer een beperkt draagkrachtige en sterk samendrukbare laag is gesitueerd tussen een min of meer vaste bovenlaag en een vaste onderlaag (zand ) bestaat de kans dat de tussenliggende laag wordt weggeperst. Er onstaan in relatief korte tijd wateroverspanningen in de weinig draagkrachtige laag, waardoor de schuifspanning de aanwezige schuifsterkte overschrijdt. Verweking door cyclische belasting Cyclische belastingen veroorzaken in het algemeen ook schuifspanningen en schuifrekken in de ondergrond. Losgepakt fijn zand of silt is in het algemeen gevoelig voor verweking door cyclische belasting. Klei in veel mindere mate.


23


3.6

Damwanden

3.6.1 Algemeen Damwanden zijn op zichzelf staande, verticale elementen die onderling zijn gekoppeld door middel van een slotconstructie of een messing- en groefverbinding. De gronden waterdrukken worden door middel van de ‘ligger’werking van de damwandprofielen naar de ondergrond en eventueel de verankering afgevoerd. De damwand gedraagt zich als een uitkragende (elastisch) in de grond ingeklemde ligger of als een ligger op twee steunpunten; aan de onderzijde de grond en aan de bovenzijde een anker. Een verankering of stempeling wordt aangebracht om de verplaatsingen te beperken en tevens een economische damwandconstructie te verkrijgen. De verticale damwandplanken worden door een gording of een kopbalk of deksloof onderling gekoppeld om de ankerkracht gelijkmatig te verdelen en om eventuele locale variaties in de grondgesteldheid te overbruggen en scheve buiging te beperken.

3.6.2 Materialen en toepassing Damwandplanken worden geleverd in de volgende materialen: Staal Warm gewalste en koud vervormde Z-, U- en H-vormige profielen. De staaldikte varieert van 6 mm tot circa 31 mm. Lengten tot 31 meter zijn normaal leverbaar. Beton Geprefabriceerde planken met dikten variërend van 120 mm tot 300 mm. Hout Loofhout, zoals azobé, bangkirai, karra, jarrah en Europees eiken of naaldhout, zoals Europese soorten grenen, vuren, douglas en lariks. De laatsten zijn van nature minder duurzaam. Bij gebruik voor damwanden met een economische levensduur van 25 jaar of meer moeten ze worden verduurzaamd. Damwandplanken worden afzonderlijk of met meerdere tegelijk vanaf het maaiveld ingebracht door middel van trillen, heien of drukken, zonodig in combinatie met spuiten, fluïderen of voorboren. Voor tijdelijke damwandconstructies wordt meestal hout of staal gebruikt. Planken van deze materialen zijn na gebruik over het algemeen goed uit de grond te trekken, zodat ze kunnen worden hergebruikt. Moeten hoge verticale belastingen door de damwand naar de grond worden overgebracht, dan kunnen de relatief dikke betonnen planken een goede oplossing bieden. Bij zeer grote kerende hoogten komt meestal alleen staal in aanmerking. Voor de oeverbescherming in Commewijne is een levensduur van 100jaar vereist (paragraaf 7.5). Verder zullen delen van de constructie afwisselend onder en boven water liggen, door het getij. Hout zou dus niet voloen. Beton en staal echter wel. Betonnen damwandplanken zijn echter beperkt in hun lengte. De keuze voor het materiaal wordt gemaakt en gemotiveerd in paragraaf 8.3.


24

Oeverbescherming Commewijne 3.6.3 Voor- en nadelen van damwanden Voor- en nadelen van damwanden in vergelijking met andere alternatieven zijn: • Damwandconstructies zijn eenvoudig te construeren, doordat gestandaardiseerde bouwelementen worden gebruikt; • Hergebruik van de planken is mogelijk. Betonnen planken worden zelden voor tijdelijk werk gebruikt; • De bouwtijd is relatief kort; • Het is niet gecompliceerd om, indien nodig, op verschillende niveaus verankeringen aan te brengen; • Er is geen afzonderlijke bouwsleuf nodig voor de bouw van de wand, zoals het geval is bij keermuren, L-wanden en caissons; • Bij stalen damwanden is de verticale draagkracht van de punt gering. De draagkracht kan echter op een eenvoudige manier worden verbeterd door het aanlassen van een tussenschot ter plaatse van de onderkant van de planken; • Het inbrengen van de planken geeft meestal trillingshinder en geluidsoverlast; • Diepe vaste lagen kunnen alleen worden gepenetreerd door heien en trillen te combineren met spuiten, fluïderen en voorboren.

3.6.4 Belastingen op damwanden Op de damwand in Commewijne zullen de volgende belastingen werken: • Belastingen door de grond; • Bovenbelasting; • Horizontale belastingen door waterstandsverschillen. Belastingen door de grond Bij berekening van damwanden, waarbij de damwand met de druk van de grond aan de achterzijde mee kan bewegen, mag de minimale waarde van de gronddruk als belasting worden opgevat. Is beweging nagenoeg uitgesloten dan moet tenminste de neutrale gronddruk als belasting in rekening worden gebracht. In het geval waarin horizontale wandverplaatsingen van enkele centimeters in tegengestelde richting van de grondweerstand geoorloofd zijn, mag de maximale waarde van de grondweerstand als belasting worden opgevat. In dit verband wordt onder gronddruk verstaan de belasting van de grond op de wand aan de actieve zijde en onder grondweerstand de belasting aan de passieve zijde. Voor de damwandconstructie in Commewijne geldt dat er verplaatsingen zijn toegestaan. Hierover zijn er geen specifieke eisen. Er zal dus moeten worden gewerkt met de minimale en maximale waarde van de gronddruk aan respectievelijk de actieve en de passieve zijde. Dit is gedaan in paragraaf 8.5. Bovenbelasting Voor de oeverbescherming in Commewijne geldt dat de weg die nu langs de oever loopt wordt verplaatst. Er komt geen nieuwe weg op de locatie van de oeverbescherming (Beleidsnota 2000). Er hoeft dus geen rekening te worden gehouden met verkeersbelasting. Er wordt dus alleen rekening gehouden met bovenbelasting die Delft, september 2002

25

Oeverbescherming Commewijne optreedt tijdens onderhoud. Over de grootte van deze bovenbelasting bestaat er in deze fase nog onzekerheid, daarom wordt een waarde van 10 kPa hiervoor aangehouden (CUR 166, 1997). Horizontale belastingen door waterstandsverschillen Bij het kiezen van rekenwaarden voor grondwaterdrukken moeten langetermijnwaarnemingen van grondwaterstanden in de directe omgeving van de constructie in beschouwing worden genomen, ook als een drainagesysteem wordt aangelegd. De damwandconstructie in Commewijne zal grond met een lage doorlatendheid moeten keren. In dit soort gevallen kan worden aangenomen dat het grondwater achter de muur tot aan het maaiveld kan komen. In het gedeelte van de Suriname rivier waar de oeverbescherming zal komen is er sprake van getijdewerking. In deze gevallen moet het niveau van Laagwaterspring (LWS) als maatgevende buitenwaterstand worden aangenomen (CUR 166, 1997).

3.6.5 Rekenmodellen Voor dit ontwerp is in eerste instantie gerekend met de methode Blum. Er is voor deze methode gekozen, vanwege de eenvoud en de brede toepasbaarheid. Blum gaat uit van een volledig plastische ontwikkeling van de gronddruk en de grondweerstand, waarbij in eerste instantie de wand als oneindig stijf wordt beschouwd. Voor het gebruik van de methode Blum moet eerst de resulterende gronddrukfiguur worden samengesteld. Aan de hand hiervan kunnen dan de inheidiepte, de ankerkracht en het maximaal optredend moment worden uitgerekend. Nadat de methode Blum is toegepast kunnen de ontwerpafmetingen worden geoptimaliseerd. Dit geschiedt dan met een meer geavanceerd rekenmodel, waarbij ook de verschillende bouwfases in het ontwerp kunnen worden betrokken. De maatgevende bouwfase voor dit project is de gebruiksfase, omdat dan de kerende hoogte het grootst is. Voor de optimalisatie is het computermodel Msheet gebruikt (zie paragraaf 8.6).


26


3.7

Filters

Het tegengaan van erosie is één van de functies van filters. De belangrijkste functie van beschermende filters is het voorkomen dat onderliggende korrels (basislaag) wegspoelen door de poriën van de bovenliggende lagen. Dit kan worden gedaan door één of meer lagen van korrels met oplopende diameter (granulair filter) of een geotextiel te gebruiken.

3.7.1 Granulaire filters Het ontwerp van granulaire filters kan worden gebasseerd op 2 criteria: • geometrisch gesloten; • geometrisch open. Geometrisch gesloten De stabiliteit van het filter is afhankelijk van de geometrische eigenschappen van de materialen (zeefkrommen). De grootte van de korrels wordt zodanig gekozen dat zij niet kunnen bewegen in het filter. De filterwetten voor geometrisch gesloten filters luiden (Schiereck, 2001): Stabiliteit:

d15F <5 d 85 B

(3.15a)

Interne stabilteit:

d 60 < 10 d10

(3.15b)

Permeabiliteit:

d15F >5 d15B

(3.15c)

d15F d15B d85B d60 d10

= = = = =

zeefdiameter waar 15% van het filtermateriaal door heen kan zeefdiameter waar 15% van het basismateriaal door heen kan zeefdiameter waar 85% van het basismateriaal door heen kan zeefdiameter waar 60% van het filtermateriaal door heen kan zeefdiameter waar 10% van het filtermateriaal door heen kan

(m) (m) (m) (m) (m)

Langs de buitenbocht van de Suriname rivier treden er grote stroomsnelheden op, die voor verlaging van het bodemniveau zorgen. Indien een oeverbescherming wordt aangebracht zullen er grotere ongrondingen langs de oever ontstaan. De reden hiervoor is dat het het tekort aan sedimentaanbod vanuit de oever zal worden gecompenseerd door meer uit de bodem mee te voeren. Dit kan voor instabiliteit van de constructie zorgen. Hiertegen moet er een geometrisch gesloten filter worden opgebouwd. Geometrisch open De korrels van de filterlaag zijn veel groter dan die van de onderliggende laag. Er wordt dus wel beweging toegestaan. Er zal alleen beweging plaats vinden als de belasting hoger Delft, september 2002

27

Oeverbescherming Commewijne is dan een bepaalde kritieke waarde. In alle andere gevallen is er geen sprake van erosie. Deze filters worden meer gebruikt ter voorkoming van drukopbouw.

3.7.2 Geotextielen Geotextiel is een verzamelnaam voor alle soorten van foil en synthetische materialen die erg belangrijk worden in de civiele techniek. Ze worden gebruikt om grond te beschermen in funderingen en hellingen en als filter in de waterbouwkunde. Geotextielen worden als een doorbraak in het filterontwerp beschouwd. Enerzijds door hun kosteneffectiviteit en anderzijds door de mogelijkheid om een zanddicht filter te ontwerpen met gelimiteerde dikte. Zoals bij granulaire filters zijn de twee hoofdaspecten de stabiliteit en de permeabiliteit. Een andere overeenkomst is het bestaan van zowel geometrisch open als geometrisch gesloten filters. De stabiliteitseis voor geometrisch gesloten filters luidt (Schiereck 2001):

O90 < 2 * d 90 B O90 d90B

= =

(3.16) zeefdiameter waar 90% van het korrelmateriaal niet door heen gaat (m) zeefdiameter waar 90% van het basismateriaal door heen gaat (m)

Om drukopbouw tegen te gaan, moet de permeabiliteit van een geotextiel groter zijn dan die van de bodem. Bij slecht doorlatende grond (klei) is dit geen probleem. Een simpele regel is dat de permeabiliteit (k) van het geotextiel 10 keer groter moet zijn dan die van de bodem. De permeabiliteit van een geotextiel kan op dezelfde manier worden uitgerekend als voor grond, gebruik makende van de Darcy vergelijkingen. Er wordt vaak een permeabiliteitsparameter gebruikt om de permeabiliteit van geotextielen uit te rekenen. Deze parameter is als volgt uit te rekenen. P=

P k e

k e

(3.17) = = =

permeabiliteitsparameter normale permeabiliteitscoëfficiënt dikte van het geotextiel

(-) (m) (m)

Geotextielen worden vaak gebruikt op plekken waar er geen ruimte is voor een granulair filter. Doordat granulaire filters geleidelijk worden opgebouwd en elke laag ongeveer een halve meter dik is kunnen zij niet altijd worden toegepast. Bijvoorbeeld als er scheepvaartdiepte nodig is. In deze gevallen bieden geotextielen vanwege hun beperkte dikte een oplossing.


28


3.8

Stabiliteit in stroming

In deze paragraaf, welke gebasseerd is op Schiereck (2001), wordt de nadruk gelegd op de stabiliteit van losse niet-cohesieve korrelmaterialen, zoals breuksteen en grind. Breuksteen is een erg belangrijk constructie materiaal voor beschermingen. De volumieke massa ligt tussen 2500 en 2700 kg/m3, terwijl er ook extremen zijn van 3000 kg/m3. Dit is voordelig voor de stabiliteit en is moeilijk haalbaar voor materialen als beton. Als constructie materiaal in de waterbouwkunde is breuksteen dus onmisbaar. Zand en grind zijn ook niet-cohesief, maar hebben veel kleinere korrels. Ze zijn niet zo stabiel als constructie materiaal, maar om de erosie uit te rekenen, zijn dezelfde stabiliteitsberekeningen als bij breuksteen toe te passen. Voor cohesieve grondsoorten (klei) zijn deze stabiliteitsberekeningen niet geschikt. Hiervoor is in paragraaf 3.4 al de benodigde aanpak gegeven. De onderstaande aanpak wordt gebruikt om de stabiliteit van de bodembescherming uit te rekenen.

3.8.1 Vergelijkingen Voor het uitrekenen van de stabiliteit kunnen de vergelijkingen van Izbash en Shields worden toegepast. Izbash (1930) Uc = 12 . 2 ∆ gd of

Uc ∆ g d

= = = =

Uc U 2c = 17 . of ∆ d = 0.7 2g ∆ gd

kritische stroomsnelheid relatief gewicht van de korrels zwaartekrachtversnelling korreldiameter

(3.18) (m/s) (-) (m/s2) (m)

Er is geen invloed van de diepte in deze formule. In feite is de plaats van de snelheid niet gedefinieerd. Ook is het niet duideluik hoe de diameter is gedefinieerd. De formule is een hulpmiddel voor een eerste schatting in gevallen waar er een snelheid bij de bodem bekend is, maar de relatie met de diepte niet duidelijk is. Daarom zal in het vervolg de formule van Shields worden gebruikt. Shields (1936) De meest bekende formule is die van Shields. Shields geeft een relatie tussen een dimensieloze schuifspanning en een zogenaamde deeltjes Reynolds-getal:

ψc = ψc τc

τc u2  u d = * = f (Re * ) = f  *c   ν  ( ρ s − ρ w ) gd ∆ gd = =

kritisch Shieldsgetal kritieke schuifspanning


(3.19) (-) (N/m2) 29

Oeverbescherming Commewijne ρs ρw U* U*c g d ∆ ν

= = = = = = = =

volumiek gewicht korrelmateriaal volumiek gewicht water schuifspanningssnelheid kritieke schuifspanningssnelheid zwaartekrachtversnelling korreldiameter relatieve massa korrelmateriaal viscositeit water

(kg/m3) (kg/m3) (m/s) (m/s) (m/s2) (m) (-) (m2/s)

Shields heeft de schuifspanning gekozen als actieve kracht. Dit is niet direct de juiste keuze, maar in de praktijk zijn de verschillen niet zo belangrijk. ψc wordt gewoonlijk de stabiliteitsparameter genoemd. Deze wordt gedefinieerd door gebruik te maken van een kritieke waarde van de schuifspanningssnelheid.

Fig. 3.5 Stabiliteitsrelatie Shields (Schiereck, 2001).

Bovenstaande figuur geeft een presentatie van de Shields relatie. Voor hoge waarden van Re*, is Ψc niet meer afhankelijk van Re* en wordt het een constante met een waarde van 0.055.

Fig. 3.6 Shields realtie met d* (Schiereck, 2001).

In figuur 3.6 wordt dezelfde stabiliteitsrelatie als het Shieldsdiagram gegeven, maar wordt Re* vervangen door een dimensieloze deeltjes diameter (d*). Dit heeft het voordeel dat er nier meer geïtereerd hoeft te worden met U*c.


30

Oeverbescherming Commewijne 3.8.2 Invloed waterdiepte Met behulp van de vergelijkingen voor uniforme stroming kan de vergelijking van Shields worden herschreven in dezelfde vorm als de Izbash formule, waarin U de over de verticaal gemiddelde snelheid voorstelt. Dit leidt tot de onderstaande formule.

C ψc Uc = ∆ gd n50 g Uc ∆ g dn50 C ψc

= = = = = =

(3.20)

kritieke stroomsnelheid, gemiddeld over de verticaal relatief gewicht korrelmateriaal zwaartekrachtversnelling zeefdiameter waar 50% van de korrels doorheen gaat Chézy ruwheid kritisch Shieldsgetal

(m/s) (-) (m/s2) (m) (m1/2/s) (-)

Opgemerkt moet worden dat door de herschrijving, via de hydraulische ruwheid (C), de waterdiepte nu in tegenstelling tot de vorige formule wel wordt meegenomen. Normaal wordt in de praktijk gezocht naar een zekere steenklasse die een zekere extreme waarde voor de snelheid kan weerstaan. De bovenstaande vergelijking is met die bedoeling herschreven. d n50 =

U c2 Ψ c∆ C2

Uc ∆ dn50 C ψc

= = = = =

(3.21)

kritieke stroomsnelheid, gemiddeld over de verticaal relatief gewicht korrelmateriaal zeefdiameter, waar 50% van de korrels doorheen gaat Chézy ruwheid kritisch Shieldsgetal

(m/s) (-) (m) (m1/2/s) (-)

Deze formule vormt de basis voor alle stabiliteitsrelaties in stromingssituaties waar er sprake is van niet cohesieve materialen. Deze formule geldt echter alleen maar voor een horizontale bodem. Voor een hellende bodem zullen correctiefactoren moeten worden toegepast.


31

Oeverbescherming Commewijne 3.8.3 Hellende bodem In geval van een hellende bodem zal de weerstand van het materiaal verminderen. Als de helling gelijk is aan de inwendige wrijvingshoek (φ) is een steen al op de rand van beweging en zal elke belasting zorgen voor beweging. In figuur 3.7 wordt de inwendige wrijvingshoek uitgezet tegen de korreldiameter.

Fig. 3.7 Invloed helling op stabiliteit (Schiereck, 2001).

Als de helling van de bodem ligt tussen horizontaal en de inwendige wrijvingshoek, moet de diameter zoals uitgerekend met vergelijking 3.21 gecorrigeerd worden met een correctiefactor. Als de stroom evenwijdig loopt aan de helling dan is de correctiefactor als volgt uit te rekenen. K(α ) =

K(α) φ α

sin(φ − α ) sin φ

= = =

(3.22)

correctiefactor inwendige wrijvingshoek hellingshoek van de bodem

(-) (°) (°)

Als de stroming loodrecht op de helling loopt dan is de correctiefactor als volgt uit te rekenen. K(α ) = 1 −

K(α) φ α

= = =

sin 2 α sin 2 φ

(3.23)

correctiefactor inwendige wrijvingshoek hellingshoek van de bodem


(-) (°) (°)

32


3.9

Oevervegetatie

Een gefaseerde overgang van water naar land is één van de sleutelwoorden in een natuurvriendelijk ontwerp. Dit wil in de eerste plaats zeggen; een kleine helling, want natuurvriendelijke oeverbeschermingen hebben ruimte nodig. Bij stijgende hydraulische belastingen kan men eraan denken om vegetatie te gebruiken als oeverbescherming.

3.9.1 Oevervegetatie als bescherming Vegetatie als gras, bomen en andere waterplanten kunnen de golfaanval reduceren. Compleet stijve taken zijn het meest effectief voor het reduceren van golfaanval. Uit empirisch onderzoek is de volgende formule afgeleid voor het uitrekenen van golftransmissie door de vegetatie.

KT = KT HT HI N B β

  HT B  = 1 − 1 − exp − 0.001N 0.8   HI cos β   

= = = = = =

transmissiecoëfficiënt doorgaande golfhoogte inkomende golfhoogte aantal takken per m2 breedte van de vegetatie hoek van de golfrichting

(3.24) (-) (m) (m) (-) (m) (°)

Voor het reduceren van de stroomsnelheden langs de oever is de vegetatie ook erg geschikt (zie paragraaf 3.9.2). De equivalente Chézy waarde voor vegetatie kan worden uitgerekend aan de hand van de onderstaande formule.

Cveg = Cveg g N D h

g 0.5 NDh = = = = =

(3.25)

Chézy-waarde van de vegetatie zwaartekrachtversnelling aantal takken per m2 diameter van de takken waterdiepte

(m1/2/s) (m/s2) (-) (m) (m)

Deze Chézy-waarden zijn erg laag in vergelijking met de waarden die worden gevonden in een “open channel” beschouwing. Deze Chézy-waarde heeft geen relatie met het logaritmisch snelheidsprofiel in uniforme stroming. Het is slechts een parameter die wordt gebruikt in de volgende relatie.


33


uveg = uopen

uveg uopen Cveg Copen hveg hopen

= = = = = =

Cveg hveg Copen hopen

stroomsnelheid bij de vegetatie stroomsnelheid in open water Chézy-waarde met vegetatie Chézy-waarde zonder vegetatie waterdiepte bij de vegetatie waterdiepte in open water

(3.26)

(m/s) (m/s) (m1/2/s) (m1/2/s) (m) (m)

3.9.2 Mangrove Mangrovebossen vormen de natuurlijke vegetatie in vrijwel alle tropische kust- en getijgebieden. Zij vormen een erg productief ecosysteem. Mangrove bomen kunnen overleven in erg dynamische condities. Ze kunnen zich aanpassen aan zoutwater, terwijl de meeste andere planten dat niet kunnen. Het getij is voor de mangrove erg belangrijk om te kunnen overleven. Er is een stijgende bewustwording als het gaat om de importantie en de kwetsbaarheid van mangrovebossen. Deze bossen vormen een natuurlijke oeverbescherming en in gevallen waar zij worden verwijderd, om wat voor reden dan ook, is erosie altijd het gevolg. Het planten van mangrove in gebieden met zware hydraulische belastingen is zinloos, omdat er een rustig golfklimaat en matige stroomsnelheden nodig zijn om de zaden te laten ontwikkelen. De mangrovebomen kunnen echter zelfs een enkele cycloon overleven als ze eenmaal volwassen zijn. Het wortelsysteem is één van de meest opmerkelijke eigenschappen van mangrove. Aangezien mangrovebomen gewoonlijk in in anaërobe condities, zoals modder leven hebben ze luchtwortels voor hun gaswisseling. Mangrovebomen kunnen zelfs stormvloeden overleven, maar als er te veel modder op hun wortels komt zitten belemmert dat hun gaswisseling en sterven ze.

mangrovebossen

MHW

invloedsgebied MSL

Fig. 3.8 Mangrovewerking.


34

Oeverbescherming Commewijne Mangrovebossen groeien op de oevergedeelten die een erg kleine helling hebben of horizontaal zijn. Op deze gedeelten zijn dan ook de luchtwortels te vinden. Deze luchtwortels vormen een uitstekende bescherming tegen erosie. De wortels houden de grond vast en zorgen ook voor reductie van golfaanval. De mangrove is een directe bescherming voor oppervlakte erosie, omdat haar wortels alleen op het vrijwel horizontale oppervlak voorkomen. Het dieper gelegen talud van de oever wordt op een indirecte wijze beschermd door de mangrove. De mangrove zorgt voor reductie van stroomsnelheden aan de oppervlakte. Door deze reductie aan het oppervlak zullen de stroomsnelheden binnen een bepaald invloedsgebied onder het wateroppervlak automatisch ook gaan dalen. Hierdoor worden dieper gelegen lagen ook op een indirecte manier beschermd. Dit is weergegeven in figuur 3.8.

3.10 Resumerend 3.10.1 Riviermorfologie De riviermorfologie probeert typische eigenschappen van rivieren te beschrijven en te verklaren. Door de complexe (3D) fenomenen die hierbij een rol spelen is deze verklaring slechts indicatief. Oevererosie in de buitenbocht van een meanderende rivier is een normaal verschijnsel. Er is in de bocht sprake van spiraalstroming die een verandering in het bodemniveau veroorzaakt. Tot op heden is het niet gelukt om op basis van stochastische als deterministische modellen de erosie te bepalen.

3.10.2 Erosie en transport van niet cohesief materiaal Bij niet cohesief sediment is er geen interactie tussen de deeltjes. Er zijn verschillende sedimenttransportformules ontwikkeld om het transport uit te rekenen. De verschillende formules zijn echter beperkt voor wat betreft de nauwkeurigheid en zijn er grote verschillen tussen de formules onderling. Voor dit project zullen we niet te maken hebben met niet cohesief sediment, aangezien we in een slibrijk gebied zitten.

3.10.3 Slibgedrag en haar eigenschappen Slib kan zich in verschillende vormen voordoen. Deze zijn (Parker en Kirby, 1977): • mobiele suspensies; • statische of stationaire suspensies; • afgezet materiaal (slib). De mobiele en statische suspensies die in de Suriname rivier voorkomen staan bekend onder de namen sling mud en fluid mud.


35

Oeverbescherming Commewijne 3.10.4 Erosie en transport van cohesief material Bij cohesief sediment speelt de interactie tussen de deeltjes een belangrijke rol en maakt het uitrekenen van het sedimenttransport heel moeilijk. Er zijn geen simpele formules, zoals dat bij loskorrelig materiaal het geval is om het transport uit te rekenen. Voor het uitrekenen van de erosie wordt gebruik gemaakt van een twee-lagensysteem. De keuze hiervoor is gebasseerd op veldwaarnemingen van onder andere Nedeco (1968) en Odd en Baxter (1972). In de studie van Nedeco waarbij onderzoek is gedaan naar de bodem van de Suriname rivier is geconstateerd dat nabij de bodem een slib-watermengsel aanwezig is met een relatief hoge sedimentconcentratie en een scherp grensvlak tussen het bovenstaande water en de waargenomen laag. Het sedimenttransport kan worden onderverdeeld in 2 categoriën. Laminair transport Voorwaarde voor laminair transport:

τ0 < τ1 < τc

(3.27)

b) Turbulent transport Voorwaarde voor turbulent transport:

τc < τ1

(3.28)

In de buitenbocht van een rivier is er sprake turbulent transport, aangezien de stroomsnelheden daar groot genoeg zijn om te kunnen zorgen voor schuifspanningen die groter zijn dan de kritische schuifspanning voor erosie.

3.10.5 Spanningen en vervormingen De spanningsverhogingen worden veroorzaakt door: • ophoging; • permanente uitwendige belasting; • variabele belasting; • belasting ten gevolge van waterspanningsverandering. Voor het uitrekenen van de vervormingen wordt grond opgevat als een lineair-elastisch materiaal. Deze benadering mag alleen worden toegepast onder bepaalde randvoorwaarden. De plasticiteitstheorie kan wel een acceptabel alternatief bieden. Dat betekent dat het materiaal voor bepaalde spanningscombinaties gaat vloeien. De meest geaccepteerde vloeivoorwaarde is van Mohr-Coulomb. De snelheid waarmee de vervormingen tot stand komen wordt bij weinig draagkrachtige en sterk samendrukbare grond in hoge mate beïnvloed door de samenstelling c.q. door het consolidatiegedrag.


36

Oeverbescherming Commewijne ∆ hi  1 1 ∆ t   σ i '+ ∆ σ '  =  U (∆ t ) + log .ln h Cs' ∆ td   σ i '   Cp

(3.29)

Globaal kan worden aangenomen dat de helft van de primaire zetting tot stand komt in ongeveer 10% van de consolidatieperiode; in ongeveer de helft van de consolidatieperiode wordt ruim 90% van deze zetting bereikt. De laatste fase van het spanningsvervormingsgedrag wordt aangeduid als de bezwijkfase. De spanningen hebben een niveau bereikt waarbij de vervormingen blijven toenemen. Er wordt onderscheid gemaakt in de volgende bezwijkvormen: - het bezwijken door afschuiving langs een glijvlak; - het bezwijken door opdrijving; - het bezwijken door zijdelingse wegpersing of “squeezing”; - het bezwijken door cyclische belasting.

3.10.6 Damwanden Damwanden zijn op zichzelf staande, verticale elementen die onderling zijn gekoppeld door middel van een slotconstructie of een messing- en groefverbinding. De gronden waterdrukken worden door middel van de ‘ligger’werking van de damwandprofielen naar de ondergrond en eventueel de verankering afgevoerd. Voor damwanden worden hout, beton en staal gebruikt. Voor grotere kerende hoogten en lange levensduur komt meestal staal in aanmerking. Op de damwand in Commewijne zullen de volgende belastingen werken: • belastingen door de grond; • bovenbelasting; • horizontale belastingen door waterstandsverschillen. Ten behoeve van de berekening van de inheidiepte wordt de methode Blum vaak gebruikt. Voor de optimalisatie van de ontwerpafmetingen kan een meer geavanceerd rekenmodel (Msheet) worden gebruikt.

3.10.7 Filters Filters kunnen dienen als bescherming tegen erosie. Hun hoofdfunctie is het voorkomen dat granulair materiaal van onderliggende lagen wegspoeld. Ze kunnen worden onderverdeeld in granulaire filters en geotextielen. Beide typen filters kunnen weer worden onderverdeeld in geometrisch open en geometrisch gesloten filters. De criteria waar op gelet moet worden bij het ontwerpen van filters zijn: • Stabiliteit; • permeabiliteit.


37

Oeverbescherming Commewijne 3.10.8 Stabiliteit in stroming Voor de stabiliteit van granulair materiaal in stroming wordt gebruik gemaakt van twee vergelijkingen. Shields:

τc u*2  u d ψc = = = f (Re * ) = f  *c   ν  ( ρ s − ρ w ) gd ∆ gd

(3.30)

Izbash: Uc = 12 . 2 ∆ gd of

Uc U 2c = 17 . of ∆ d = 0.7 2g ∆ gd

(3.31)

In geval van een hellende bodem worden er in de stabiliteitsvergelijkingen correctiefactoren toegepast.

3.10.9 Oevervegetatie Oevervegetatie is een belangrijke natuurlijke bescherming tegen erosie. Ze is in staat om zowel de stroomsnelheden als de golfaanval te reduceren. Reductie golfhoogte:

KT =

  HT B  = 1 − 1 − exp − 0.001N 0.8   HI cos β   

(3.32)

Reductie stroomsnelheden: uveg = uopen

Cveg =

Cveg hveg Copen hopen

(3.33)

g 0.5 NDh


38


4

Data collectie

Ten behoeve van de data collectie zijn enkele metingen uitgevoerd. Deze betroffen geotechnische en hydraulische metingen. Voor wat betreft de geotechnische metingen is een sondering uitgevoerd. De hydraulische metingen betroffen bathymetrische en snelheidsmetingen. In paragraaf 4.1 wordt de geotechnische data collectie nader beschreven. In paragraaf 4.2 en 4.3 wordt nader ingegaan op de hydraulische data collectie.

4.1

Geotechnische data

Vanwege het beperkt budget is slechts één sondering uitgevoerd. De sondering is uitgevoerd door een het geotechnisch consultancy bedrijf “Consulting Services”. Er is getracht de sondering zo dicht mogelijk bij de rivier uit te voeren, daarom is gekozen voor een locatie te Belwaarde (zie onderstaande foto). Daar was de beste mogelijkheid om zo dicht mogelijk op de oever te sonderen. De afstand van de rivieroever tot de locatie van de sondering was ongeveer 5 meter en het maaiveld lag op NSP+1.9 meter.

Fig. 4.1 Uitvoering van de sondering.

. Niveau (m t.o.v. NSP) +1.9 tot –3.6 -3.6 tot –6.6 -6.6 tot –8.1 -8.1 tot –9.1 -9.1 tot –10.1 -10.1 tot –13.6 -13.6 tot –23.1

Conusweerstand (kPa) 100 10000 1500 10000 1500 400 3000

Wrijving (kPa) 0 166 100 166 100 36 175

Wrijvingsgetal (%) 0 1.66 6.67 1.66 6.67 9 5.8

Grondsoort

Consistentie

zware klei siltig zand siltige klei siltig zand siltige klei zware klei siltige klei

zeer zacht middeldicht stevig middeldicht stevig zacht stijf

Tabel 4.1 Resultaten sondering.


39

Oeverbescherming Commewijne De sondering is uitgevoerd met een conus waarbij gelijk ook de mantelwrijving werd gemeten. De resultaten zijn te zien in de sondeerdiagram die is bijgevoegd in bijlage I. In tabel 4.1 is de grondopbouw gegeven met de bijbehorende conusweerstand en mantelwrijving per grondlaag. Aan de hand van de gegevens in tabel 4.1 zijn per grondsoort de representatieve waarden van de volgende grondparameters bepaald (CUR 166, 1997): • volumiek gewicht boven water (γ); • volumiek gewicht onder water (γsat); • hoek van inwendige wrijving (φ); • cohesie voor gedraineerde situatie (c’); • ongedraineerde schuifsterkte (fundr); • elasticiteitsmodulus (E). In de onderstaande tabel zijn deze waarden weergegeven. Grootheid zeer zachte zware klei middeldicht siltig zand stevige siltige klei zachte zware klei stijve siltige klei

γ (kN/m3) 14 18 20 15 20

γsat (KN/m3) 14 20 20 15 20

φ (°°) 0 40 23 22 24

c’ (kPa) 24 27 24 30

fundr (kPa) 10 75 35 150

E (kPa) 1000 20000 7000 1500 10000

Tabel 4.2 Representatieve waarden grondparameters.


40


4.2

Bathymetrische metingen

Het doel van de bathymetrische metingen is ten eerste om inzicht te krijgen in het verloop van de oever zowel boven als onder de waterlijn. Aan de hand hiervan kan dan de erosie verder worden onderzocht. Ten tweede zullen de profielen in een later stadium ook worden gebruikt als randvoorwaarde bij het ontwerpen van een oeverbescherming. De bathymetrische metingen zijn uitgevoerd door de WLA (afdeling Min. OW&V). Er zijn raaien (zoals in onderstaande figuur aangegeven) haaks op de oever getrokken. Deze raaien beginnen op het land en gaan tot 30 á 40 meter de rivier in.

Kabel Voorburg Suzanna’s Daal Belwaarde Lust & Rust Dordrecht Jagtlust

Fig. 4.2Locaties bathymetrische metingen.

Per traject zijn er 3 tot 5 raaien gemeten. Bij het meten werd allereerst een stuk touw gespannen vanaf de oever tot het eindpunt in de rivier. De korjaal vaart dus langs dit touw bij het meten. Er werd om de 5 meter gemeten m.b.v een baak die dan de rivier in werd gestoken. Op die manier werd dan de waterdiepte vastgesteld. Een belangrijk aspect bij de metingen was dat steeds het tijdstip van de metingen werd genoteerd. Die was nodig om achteraf de waterstand op dat tijdstip te vinden. Als toen de metingen waren afgerond werd m.b.v. de geregistreerde waterstanden van de Maritieme Autoriteit Suriname (MAS) het bodemniveau uitgerekend t.o.v het Nieuw Surinaams Peil (NSP). Er is voor deze werkwijze gekozen, omdat duurdere en meer geavanceerde meettechnieken door het beperkte budget niet haalbaar waren.


41

Oeverbescherming Commewijne Hieronder wordt het oeververloop per traject kwantitatief beschreven. Per traject wordt om praktische redenen slechts één representatief profiel gegeven. Naast ieder profiel is schematisch de grondopbouw weergegeven. In de onderstaande tabel wordt een legenda gegeven voor de arceringen die zijn gebruikt om de grondopbouw weer te geven. Arcering

Conusweerstand (kPa) 100

Wrijving (kPa) 0

Wrijvingsgetal (%) 0

Grondsoort

Consistentie

zware klei

zeer zacht

10000

166

1.66

siltig zand

middeldicht

1500

100

6.67

siltige klei

stevig

Tabel 4.1 Legenda grondsoorten.

Traject Jagtlust-Dordrecht Over de trajecten Jagtlust en Dordrecht is het oeververloop praktisch hetzelfde. De oever verloopt onder een vrij vlakke helling (10%) tot ongeveer 20 meter de rivier in. Over dit traject van de eerste 20 meter ligt de bodem te Dordrecht wel 25 cm lager. In dit gedeelte is er ook mangrove begroeiing. Het vlakke bodemverloop houdt op op 20 meter afstand van de waterlijn waar de bodem ligt op NSP-1.0m. Vanaf dit punt is het bodemverloop vrij steil (27%). Oeververloop Jagtlust-Dordrecht 2

niveau (m) t.o.v. NSP

1 0 -1

0

5

10

15

20

25

30

35

-2 -3 -4 -5 -6 afstand tot w aterlijn (m ) Jagtlust

Dordecht

Fig. 4.3 Oeververloop Jagtlust-Dordrecht.

Traject Lust & Rust Het oeververloop over het traject Lust & Rust heeft de vorm van een trap. Vanaf de waterlijn tot 5 meter de rivier in verloopt de bodem onder een helling van ongeveer 26%. Vanaf dit punt tot ongeveer 10 meter de rivier in is het verloop vrij vlak. Hierna is er een


42

Oeverbescherming Commewijne helling van 20% tot 25 meter de rivier in. Daar ligt de bodem op NSP-4 meter. Vervolgens is de bodem weer vlak tot 35 meter. Oeververloop Lust & Rust


1 0 0

5

10

15

20

25

30

35

-1 -2 -3 -4 -5 afstand tot w aterlijn (m)

Fig 4.4 Oeververloop Lust & Rust.

Belwaarde Bij het traject Belwaarde is er vanaf de waterlijn al sprake van een helling van 20%. Dit brengt de bodem op 10 meter afstand op NSP-1.0m. Vanaf daar is er een steile helling (46%) tot 15 meter afstand waar de bodem op NSP-3.2m ligt. Daarna is er een helling van 15 %. Oeververloop Belw aarde


1 0 -1

0

5

10

15

20

25

-2 -3 -4 -5 afstand tot w aterlijn (m)

Fig. 4.5 Oeververloop Belwaarde.


43

Oeverbescherming Commewijne Suzanna’s Daal Bij het traject Suzanna’s Daal is te zien dat er sprake is van 2 gedeelten. Een steile en een vlakke. De steile begint vanaf de waterlijn tot 15 meter afstand. Er is daar sprake van een bodemhelling van 44%. Dit brengt de bodem op 15 meter afstand op een niveau van NSP-7.0m. het vlakke gedeelte begint op 15 meter afstand en heeft vanaf dat punt een bodemhelling van ongeveer 5%. Oeververloop Suzanna's Daal 0


-1

0

5

10

15

20

25

30

-2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 afstand tot w aterlijn (m )

Fig. 4.6 Oeververloop Suzanna’s Daal.

Voorburg Te Voorburg is er vanaf de waterlijn tot 10 meter afstand een helling van 25%. Dit brengt de bodem op 10 meter afstand op NSP-2.6m. Vanaf daar is er dan een helling van 36% tot een afstand van 20 meter. De bodem ligt daar op NSP-6.2m. Vanaf dit punt blijft de bodem vrij horizontaal op NSP-6.2m. Oeververloop Voorburg


0 -1

0

5

10

15

20

25

-2 -3 -4 -5 -6 -7 afstand tot w aterlijn (m)

Fig. 4.7 Oeververloop Voorburg.


44

Oeverbescherming Commewijne Kabel Over het traject Kabel is te zien dat de bodem over de eerste 5 meter vanaf de waterlijn een helling heeft van ongeveer 20%. Daarna is er een steiler gedeelte. Deze loopt tot 15 meter vanaf de waterlijn. Dit gedeelte heeft een bodemhelling van 30%. Vanaf 15 meter afstand tot 25 meter is er een vrij flauwe helling van 13%. Vanaf dit punt waar de bodem op NSP-5.3m ligt, verloopt de bodem horizontaal. Oeververloop Kabel 1


0 0

5

10

15

20

25

30

-1 -2 -3 -4 -5 -6 afstand tot w aterlijn (m)

Fig. 4.8 Oeververloop Kabel.


45


4.3

Snelheidsmetingen

De snelheidsmetingen zijn evenals de bathymetrische metingen uitgevoerd in samenwerking met de Waterloopkundige Afdeling (WLA) van het ministerie van OW&V. Het doel van de snelheidsmetingen is om uit de verkregen data uit te rekenen welke belastingen op de oever werken als gevolg van de optredende stroomsnelheden. Aan de hand hiervan kan dan de mate van erosie worden uitgerekend. Vanwege de beperkte tijd en het budget voor dit afstudeerwerk is het slechts mogelijk geweest om op één locatie (Suzanna’s Daal) de snelheden te meten. Maar Uit Nedeco (1968) kan worden afgeleid dat de stroomsnelheden te Suzanna’s Daal, Belwaarde, Kabel en Voorburg ongeveer even groot zijn. Te Lust & Rust zijn de stroomsnelheden ongeveer 80% van de stroomsnelheden te Suzanna’s Daal, terwijl ze bij Jagtlust en Dordrecht ongeveer 60% van de stroomsnelheid bij Suzanna’s Daal bedragen. De snelheidsmetingen zijn verricht op 3 april 2002. Ze zijn uitgevoerd gedurende een hele getijcyclus vanaf 07:00 uur tot 18:00 uur. Gedurende deze tijd werden om een bepaalde tijd de stroomsnelheden op ongeveer 25 meter afstand van de oever vanuit een korjaal gemeten. Er werd gemeten m.b.v. een ottmolen. Deze werd dan het water in gestoken en per 0.5 meter diepte werd de stroomsnelheid gemeten. Ook zijn tijdens deze meting steeds de waterstanden geregistreerd. Dit is in figuur 4.9 samen met de tijdstippen van de metingen aangegeven. Er is ervoor gekozen om de waterstanden tijdens de ebstroom te registreren, omdat dan de grootste snelheden optreden. Om praktische redenen worden hier slechts 4 metingen belicht. De volledige resultaten zijn te zien in bijlage II. Waterstanden Suzanna's Daal op 3-4-2002 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2

Waterstanden (nsp)

1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 -0.1 6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

-0.2 -0.3 -0.4

Tijd (uren)

1

2

3 4

Fig. 4.9 Tijdstippen snelheidsmetingen.


46

Oeverbescherming Commewijne In de onderstaande figuur is met behulp van een stippellijn de locatie van de snelheidsmetingen aangegeven. Op de locatie is de bodem op NSP-7.3m. Suzanna's Daal

Locatie snelheidsmetimg


0 0

-1 -2

5

10

15

20

25

30

-3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 afstand tot w aterlijn (m)

Fig. 4.10 Locatie snelheidsmetingen.

Vermeldenswaardig is dat het meten van de stroomsnelheid in de onderste meter (tot 1 meter boven de bodem) met heel veel moeilijkheden gepaard ging. Dit vanwege de stroom met een sterke slibconcentratie (sling mud en fluid mud) erin. Deze metingen waren dus vrij onbetrouwbaar en zijn derhalve niet opgenomen in het snelheidsprofiel. De metingen stoppen dus op ongeveer 1 meter boven de bodem. Profiel 1 Profiel 1 is gemeten om 11:20 uur. Dit is ongeveer een uur na de hoogste waterstand. De waterstand op dat moment was op NSP+1.2 m. Met een bodemniveau van NSP-7.3m, wordt de waterdiepte op de meetlocatie 8.5 meter. Stroomsnelheden te Suzanna's Daal op 3-4-2002 om 11.20 uur snelheid (m\s)

diepte (m)

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8

Fig. 4.11 Snelheidsmeting 11:20 uur.


47

Oeverbescherming Commewijne Profiel 2 Profiel 2 is gemeten om 12:50 uur. Dit tijdstip is ongeveer halverwege de ebstroom. Op dit moment zijn echter de hoogste stroomsnelheden nog niet beriekt. De waterstand was op dat moment NSP+0.7 meter. Dit betekent dat er op dat moment een waterdiepte van 8 meter was op de meetlocatie. Stroom snelheden te Suzanna's Daal op 3-4-2002 om 12.50 uur snelheid (m \s)

diepte (m)

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5


Profiel 3 Profiel 3 is evenals profiel 2 ongeveer halverwege de ebstroom gemeten. Op dit tijdstip (13:55 uur) traden de hoogst gemeten stroomsnelheden op. De waterstand was op NSP+0.2 meter. Dit resulteert in een waterdiepte van 7.5 meter. Stroom snelheden te Suzanna's Daal op 3-4-2002 om 13.55 uur snelheid (m \s)

diepte (m)

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7



48

Oeverbescherming Commewijne Profiel 4 Profiel 4 is ongeveer een half uur na profiel 3 gemeten. Op dat moment was de waterstand op NSP +0.0m. Dit betekent dat er een waterdiepte van 7.3 meter was. Uit het snelheidsprofiel is te zien dat de snelheden na het bereiken van hun maximum om 13:55 uur weer aan het dalen zijn om 14:25 uur. Stroom nelheden te Suzanna's Daal op 3-4-2002 om 14.25 uur

snelheid (m \s)

diepte (m)

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7



49


5

Morfologische beschrijving en de gevolgen in Commewijne

In dit hoofdstuk wordt een algemene beschrijving gegeven van de Surinaamse kust (5.1) en de Surinaamse rivieren (5.2). Vervolgens wordt nader ingegaan op de Suriname rivier (5.3), waarvan de morfologische gevolgen voor Commewijne worden beshreven (5.4.). Tenslotte worden de conclusies die hieruit voortvloeien opgesomd (5.5).

5.1

De Surinaamse kust

De kust van Suriname wordt begrensd door de estuaria van twee grote rivieren namelijk de Corantijn in het westen en de Marowijne in het oosten. De totale lengte van de kust bedraagt 350 km en wordt onderverdeeld in 3 delen van 135 km, 85 km en 125 km door de Suriname en de Coppename rivier (in figuur 5.1 aangegeven in het blauw). De ondiepe modderige kust wordt bedekt door mangrovebossen. Los van enkele visserskampen is Totness het enige bewoond kustgebied. Het kustgebied tusssen alle meanderende rivieren bestaat uit zwampen die ongeveer 25 km landinwaarts gaan in het oosten en 65 km in het westen.

Guyana

FransGuyana

Fig.5.1 Kaart van suriname.


50

Oeverbescherming Commewijne De Surinaamse kust is onderhevig aan erosie en aanslibbing, veroorzaakt door een intensief slibtransport dat in de vorm van golven langs de kust trekt. Deze golven verplaatsen zich in de vorm van modderbanken, gemiddeld zo’n 45 km lang, met een snelheid van ongeveer 1.5 km/jaar. De duur van een cyclus wordt daarmee gemiddeld ca. 30 jaar, maar grote verschillen komen voor. Het slib is afkomstig uit de Amazone. Deze rivier transporteert jaarlijks bijna 1 miljard ton slib naar de oceaan (Suriname rivier 250.000 ton jaarlijks). Het slib van de Amazone wordt dan door de in westelijke richting stromende Guyanastroom getransporteerd. Voor een uitvoerige beschrijving hiervan wordt verwezen naar Nedeco (1968), samengevat en aangevuld door Stuip en Augustinus in Furoris (1982). Het proces van verplaatsing van de modderbanken wordt maar ten dele begrepen, maar voor beschouwingen over de de stabiliteit van de kust in Suriname vormt het periodiek aanslibben en eroderen een belangrijk uitgangspunt. In de perioden van aanslibbing is de verleiding groot geweest om de jonge gronden voor landbouw in gebruik te nemen, hetgeen in latere jaren tot grote problemen leidde als weer een periode van erosie aanbrak. Vestigingen aan de rechteroevers van de Nickerie en de Commewijne rivier moesten in de loop der jaren opgegeven worden. Op dit moment speelt dit proces zich af bij de kust van Totness en Nieuw-Nickerie.

5.2

De Surinaamse rivieren

Vier grote rivieren monden uit in de Atlantische oceaan. De twee grootste, de Corantijn en de Marowijne, vormen de grens met de buurlanden. Evenwijdig aan deze twee rivieren lopen ook de Coppename en de Suriname rivier. Bij elk van deze vier grotere rivieren voegt vlak vóór de monding een kleinere rivier zich in. De rivieren met hun stroomgebieden zijn weergegeven in de onderstaande lijst. Van west naar oost zijn de rivieren: • Corantijn 69.000 km2 ; • Nickerie 9.700 km2 ; • Coppename 20.000 km2 ; • Saramacca 12.000 km2 ; • Suriname 16.000 km2 ; • Commewijne 6.700 km2 ; • Marowijne 70.000 km2. Ongeveer 25% van het stroomgebied van de Corantijn ligt in Guyana en 40% van het stroomgebied van de Marowijne ligt in Frans-Guyana. Meer dan 55% van het hele land (Suriname) wordt door de Corantijn en de Marowijne ontwaterd. De loop van de rivieren kan worden onderverdeeld in twee verschillende delen: • het gedeelte in de heuvels en Bergen; • de estuaria. De overgang tussen deze 2 gedeelten wordt gevormd door de soela’s (stroomversnellingen) die verdere indringing van het getij voorkomen. Alleen de Commewijne rivier en haar belangrijkste zijtak, de Cottica, stromen alleen maar in de kustvlakte. Karakteriserend voor de Surinaamse rivieren zijn het grote aantal watervallen en stroomversnellingen. Het estuarium van de Marowijne rivier is ongeveer 100 km lang. Delft, september 2002

51

Oeverbescherming Commewijne De estuaria van de Coppename en de Suriname rrivier hebben een lengte van ongeveer 160 km, terwijl die van de Nickerie, de Corantijn en de Saramacca rivier een lengte van bijna 200 km hebben. De estuaria in het westen hebben een grotere lengte dan die in het oosten. In de kustvlakte zijn de estuaria diep, met veel meanders en modderbanken. De modderbanken ontstaan door de aanvoer van het slib dat zich vóór de kust bevindt. Silt uit de zee dringt de benedenloop van de estuaria binnen en zet zich af in het gebied waar zoet en zout water elkaar tegenkomen. Dit vormt daar dan ondiepe banken. Dit proces speelt zich ook af bij de monding van de Suriname rivier en vormt een obstakel voor de scheepvaart. De maximale rivierafvoeren (gedurende regenseizoen) per rivier zijn gegeven in de onderstaande tabel. Afvoer (m3/s) 2.000 200 470 240 400 120 2.000

Rivier Corantijn Nickerie Coppename Saramacca Suriname Commewijne Marowijne

Tabel 5.1 Maximale afvoer van de Surinaamse rivieren.

Er is geen betrouwbare informatie over directe observaties van de hoeveelheid sediment dat wordt getransporteerd door de Surinaamse rivieren. Over het algemeen hebben de rivieren van het Guyana schild, waar Suriname ook deel van uitmaakt heel weinig sedimenttransport. Dit komt doordat het Guyana schild bestaat uit harde rotsformaties en dichte vegetatie in het stroomgebied. Door de dichte vegetatie en de afwezigheid van steile hellingen is de erosieve productie van de stroomgebieden relatief klein. Het is te verwachten dat een groot deel van het transport wordt afgezet in riviervalleien, dus dat het wordt tegengehouden, vóór het bereiken van het estuarium. Heel vaak hebben de rivieren een donkere kleur in plaats van geel-bruin te zijn gekleurd door slib. Gedurende de droge tijd zijn de snelheden te klein voor transport. Maar tijdens het natte seizoen zijn deze wel groot genoeg voor transport. Morfologische eigenschappen zoals zandbanken, beddingsvormen en eilanden in de rivieren bevestigen het bestaan van sedimenttransport. Rivieren in de buurt zoals de Orinoco en de Amazone hebben een jaarlijks transport van 75 tot 100 ton sediment per km2 stroomgebied. Het jonge Andesgebergte behoort echter tot hun stroomgebied en produceert een groot deel van hun sediment. Rivier Corantijn Nickerie Coppename Saramacca Suriname Commewijne Marowijne

Sedimenttransport (ton/jaar) 1.2* 106 0.1* 106 0.25*106 0.13*106 0.25*106 0.06*106 1.3*106

Tabel 5.2 Sedimenttransport van de Surinaamse rivieren.


52

Oeverbescherming Commewijne Een redelijke aanname voor de bijdrage van het stroomgebied in Suriname is 20 ton per km2 (Volgens Nedeco, 1968 is de situatie bij de Congo rivier vergelijkbaar met de Surinaamse rivieren. Daar is de bijdrage 20 ton per km2 stroomgebied). Uitgaande hiervan zijn de sedimentafvoeren voor de Surinaamse rivieren gegeven in tabel 5.2. Deze waarden bevatten zowel suspensie- als bodemtransport. De rivieren in Suriname zijn over het algemeen vrij stabiel in ligging. In Nedeco (1968) wordt aandacht besteed aan het sedimenttransport in de rivieren. In de monding van de rivieren wordt het sedimentatie- en erosiepatroon volledig beheerst door de getijstromen, zoutgehaltegradiënt, windgolven, scheepvaart en het sediment uit de zee. Op dit moment zijn er met name problemen met de rehteroever van de Suriname rivier tussen Jagtlust en Nieuw-Amsterdam en verder langs de linkeroever van de Commewijne tot Nijd en Spijt.

5.3

De Suriname rivier

5.3.1 Topografie Suriname rivier De Suriname rivier loopt over het algemeen in noordelijke richting, maar heeft lokaal grote meanders en scherpe bochten. In de bovenloop zijn rotsformaties te vinden. Verder stroomafwaarts (Joden Savanna) bevindt zich de overgang van een savanna gebied naar een alluviaal kustgebied. Los van enkele uitzonderingen bestaan de oevers in het kustgebied hoofdzakelijk uit klei. De vaargeul naar de havens aan de Suriname rivier ligt in de buitenbocht, vanwege de beschikbare scheepvaartdiepte. Er is een groot verschil in bodemligging tussen de buitenbocht en de binnenbocht. In de binnenbocht komen ondiepe vlakten voor die net onder de laagwaterstand liggen, terwijl in de buitenbocht de bodem meer dan 6 meter onder de laagwaterstand (LWS) ligt. Dit komt door de uitschurende werking als gevolg van de spiraalstroming in de buitenbocht.


Dwarsdoorsnede meander 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 1529

1294

1059

824

589

354

119

afstand (m) tot rechteroever

Fig.5.2 Bodemligging buitenbocht.


53

Oeverbescherming Commewijne 5.3.2 Morfologie Suriname rivier De Suriname rivier is afgezien van de erosieproblematiek te Commewijne vij stabiel. De vaargeul heeft zich in de afgelopen 40 jaar ook niet verplaatst, zelfs niet in de buitenbocht te Commewijne. De oever heeft zich te Commewijne in de laatste 30 tot 40 jaren wel degelijk verplaatst, door de erosie die optreedt in de buitenbocht. Sinds enkele jaren is de vaargeul duidelijk aangegeven met bakens etc. Dit heeft erin geresulteerd dat de beschikbare diepte voor de scheepvaart groter werd door de schroefwerking van de schepen. Aangezien de breedte van de vaargeul erg klein is ten opzichte van de rivier heeft de verdieping voor de rest geen invloed op de bodem. Uit onderzoek (Nedeco, 1968) is gebleken dat er sprake is van een sterke aanslibbing in de monding van de Suriname rivier. De aanslibbing kan worden toegeschreven aan: • De vorming van banken door de aanvoer van slib vóór de kust; • De afvoerregulatie te Afobakka. 1956

1962

1959

1966

Fig. 5.3 Aanslibbing vóór de Surinaamse kust.

De aanslibbing was al aan de gang was, voordat de regulatie te Afobakka plaats vond. Hierdoor kan worden gesuggereerd dat de de eerstgenoemde oorzaak de grootste rol speelt. De modderbanken groeien steeds verder richting de zee. Waarschijnlijk zorgt de groei van de banken ervoor dat de stroomsnelheden worden verlaagd door middel van een vergroting van de hydraulische weerstand. Door de verlaging van de stroomsnelheden kan het sediment zich dan afzetten, wat gebeurt bij de monding. Het is normaal dat zelfs kleine veranderingen in de hydraulische condities de aanslibbing in de monding kunnen beïnvloeden. Daarom kan worden geconcludeerd dat de huidige


54

Oeverbescherming Commewijne aanslibbing, voor zover het wordt beïnvloed door de grote hoevelheid slib in de monding, van tijdelijke aard is. Gedurende een periode van grote rivierafvoer (regentijd) zal het sediment dat zich in de droge perioden heeft afgezet worden weggespoeld uit de bendenloop van het estuarium. De modderbanken vóór de monding van de Suriname rivier zouden op deze manier niet de kans krijgen te groeien. Door de regulatie te Afobakka komen er nu geen hoge rivierafvoeren meer voor en is het te verwachten dat de aanslibbing in de monding juist zal toenemen. In tegenstelling tot de eerste oorzaak heeft deze een blijvend karakter en is het daarom niet te verwachten dat de originele situatie zal terug keren.

5.3.3 Sedimentbeweging De bodem van de bendenloop van de Suriname rivier bestaat grotendeels uit klei en silt. Verder is er wat zand, dat zich dichtbij de bodem bevindt. Door de kleine valsnelheid van de klei en silt deeltjes, worden zij getransporteerd als suspensietransport. Lokaal is de siltconcentratie erg hoog, vooral ter plekke van de vaargeul, waar de geul door de schepen wordt opengehouden. De siltconcentratie hangt verder af van de golfhoogten, dus de windsnelheden. In figuur 5.4 wordt het verschil aangegeven in siltconcentratie tussen maart en oktober. In maart zijn er grotere windsnelheden en is de siltconcentratie ook hoger.

Fig. 5.4 Siltconcentratie in maart en oktober.

Er zijn geen officiële cijfers bekend over het sedimenttransport van de Suriname rivier, maar het ligt waarschijnlijk rond de250.000 ton per jaar (tabel 5.2). Het grootste deel hiervan bestaat uit fijn sediment, dat wordt getransporteerd als suspensietransport. Door de regulatie te Afobakka is het verwachtbaar dat de bovenstroomse toevoer van sediment bijna compleet is stop gezet. Al het sediment zet zich namelijk af in het stuwmeer.


55

Oeverbescherming Commewijne Zoals in andere estuaria bewegen zich in het Suriname estuarium ook grote hoeveelheden silt onder invloed van stromen. Het meten van deze siltstromen is echter heel moeilijk vanwege grote verticale gradiënten in siltconcentratie en het voorkomen van een sling mud laag op de bodem.

5.4

De gevolgen in Commewijne

Om een beeld te krijgen van de huidige situatie en de gevolgen van de erosie in de buitenbocht zijn in de periode vanaf januari tot en met maart 2002 een serie veldbezoeken gebracht aan het gebied. Het betrof visuele inspecties die werden uitgevoerd vanaf het land en het water. Hieronder worden de visuele inspecties belicht. De inspecties zijn uitgevoerd over de hele srook vanaf Jagtlust tot en met Nieuw-Amsterdam. Op plekken waar de rivieroever niet te bereiken was (zwampgebied) is door middel van interviews met locale bewoners de nodige informatie verkregen. De bedoeling van deze veldbezoeken was om een beeld te krijgen van de huidige situatie aldaar. Er is vooral gelet op de eigenschappen van de oever (talud, oevermateriaal, vegetatie etc.). Aan de hand hiervan kan de erosie beter worden geanalyseerd. Overstroming Te Jagtlust en Dordrecht heeft men praktisch geen last van erosie. De rivieroever is vrij stabiel. Dit is gebleken uit gesprekken met de plaatselijke bewoners. In dit gebied is de rivieroever ook moeilijk via land te bereiken. Het is een moerasgebied en is helemaal begroeid met parwa en mangrove, die naar alle waarschijnlijkheid een goede bescherming bieden tegen oevererosie. Een probleem waar de bevolking hier wel erg last van heeft is overstroming.

Fig. 5.5 Het rivierwater komt tijdens springtij helemaal op de weg.

De waterkerende dam die de overstroming moet voorkomen is aangelegd in het moerasgebied. Door de slappe ondergrond aldaar vertoont de dam grote verzakkingen, waardoor ze niet in staat is het water te keren. Door de lage maaiveldligging van dit gebied is zij vrijwel altijd onder water. Dit tot grote ergernis van de locale bewoners die de gronden voor de landbouw gebruiken.


56

Oeverbescherming Commewijne Het gebied vanaf Lust & Rust tot Nieuw-Amsterdam heeft in mindere mate last van overstroming, aangezien het maaiveld daar iets hoger ligt. Toch is er tijdens springvloed sprake van overstroming. De gevolgen van de overstroming in dit gebied zijn ernstiger dan te Jagtlust (alleen maar landbouwgrond), aangezien de weg naar Nieuw-Amsterdam (belangrijke transportader voor Commewijne) dan helemaal onder water komt te liggen en gaat verzakken (figuur 5.5). Ook in dit gebied is er ooit een waterkerende dam aangelegd. Tijdens de aanleg heeft men de erosie onderschat, wat leidde tot een gebrekkig ontwerp. Als gevolg hiervan is de dam door de rivier weggespoeld. Erosie Het erosie probleem strekt zich uit vanaf Lust & Rust tot Nieuw-Amsterdam. In dit gebied woont men dicht op de oever. De oever wordt gebruikt ten behoeve van economische activiteit (steigers voor visserij en veerdienst). De mangrovebegroeiing langs de oever is in dit gebied dus grotendeels verwijderd. Het probleem is het grootst in Suzanna’s Daal, Voorburg en Kabel. Plaatselijk hebben particulieren door middel van improvisatie hun oever wel beschermd, maar van een structurele oplossing is er geen sprake. De situatie is bedreigend, aangezien de huizen dicht op de oever liggen en sommigen al delen van hun huis aan de rivier hebben verloren. Te Nieuw-Amsterdam is er wel een oeverbescherming gebouwd (dijk). Opmerkelijk is dat de delen waar de erosie het hevigst is praktisch geen oeverbegroeiing hebben. Terwijl er ook delen zijn waarbij de mangrovebegroeiing nog helemaal intact is.

Fig. 5.6 Restanten van de weg van 1891 die door erosie is weggespoeld.

Vaargeul De vaargeul naar de belangrijkste havens van Suriname (Paramaribo en Paranam) ligt dicht op de oever langs de buitenbocht. Dit vanwege de beschikbare scheepvaartdiepte aldaar. De afstand tot de oever varieert van maximaal 300 meter bij Jagtlust tot minimaal 150 meter bij Lust & Rust. Over de hele oever vanaf Jagtlust tot en met NieuwAmsterdam is de gemiddelde afstand van de vaargeul tot de rivieroever ongeveer 250 meter.


57


Fig. 5.7 Nabijheid van de vaargeul.

5.5

Conclusies

Aan de hand van het veldbezoek zijn een aantal conlusies getrokken, die hieronder zijn weergegeven. • Overal waar de vegetatie verwijderd, is er sprake van een extreme erosie; • Het beschermen van de oever met perkoenpalen van parwa/mangrove is niet duurzaam, omdat de levensduur onder invloed van fluctuaties van temperatuur en vochtigheid maximaal één jaar is; • Bescherming van de oever zonder of met slecht functionerende filterstof z.a. geotextiel is ook niet duurzaam, omdat de perkoenpalen de losse gronddelen niet optimaal kunnen tegehouden;

Fig. 5.8 Gevolgen van slecht functionerende filterstof. Dit werd niet eens 1 jaar geleden aangelegd.


58


• • • • • •

Het onderhoud van de oeverbescherming heeft niet optimaal plaats gevonden, vandaar de enorme toename van de erosie; De vegetatie speelt een belangrijke rol in het tegenhouden van de erosie; De kans bestaat dat de scheepsgolven bijdragen aan de erosie, gezien de korte afstand van de vaargeul tot de oever. Er moet worden onderzocht wat haar aandeel is; De overstroming is een direct gevolg van het wegspoelen van de waterkerende dam; De overstroming zal niet worden verholpen door alleen een oeverbescherming aan te leggen; Oeverbescherming van Walaba palen of andere duurzame houtsoorten beschermt de oever beter dan de perkoenpalen van parwa/mangrove, alleen zijn de palen die zijn toegepast niet lang genoeg. De palen hadden een maximale lengte van 4 meter, terwijl de hoogte die zij moesten keren 2.50 tot 3 meter bedroeg.


59


6

Oorzaken en kwantificering erosie

Zoals reeds opgemerkt vertonen de rivieren in Suriname over het algemeen een vrij stabiele ligging. Er zijn wel bochten en meanders, maar die veranderen niet veel in de loop van de tijd. Het traject Meerzorg tot Nieuw-Amsterdam is een buitenbocht van de Suriname rivier. Erosie als gevolg van het driedimensionale stroombeeld in de bocht is een normale zaak, de vraag is eerder waarom het niet veel meer gebeurt. Het antwoord daarop moet worden gevonden in de oeverbegroeiing die kennelijk altijd in staat is geweest de eroderende krachten te weerstaan, totdat ze werd verwijderd. Door verwijdering van de oeverbegroeiing (mangrove) is de oever blootgesteld aan de eroderende krachten en is er nu sprake van een bedreigende situatie. Een extra factor vormt de scheepvaart die door de ligging van de vaargeul vrij dicht op de oever vaart. Aangezien de overstroming een direct gevolg is van de erosie zullen alleen de oorzaken van de erosie nader worden onderzocht (6.1 en 6.2). Daarna wordt de erosie gekwantificeerd (6.3). Tenslotte wordt er een conclusie getrokken met betrekking tot het verdedigen van de oever (6.4).

6.1

Vegetatie

6.1.1 Inventarisatie mangrovebossen Door middel van veldbezoeken (momentopname) is geprobeerd een indicatie te krijgen van de mangrovebossen langs de oever en de mate van erosie op die locatie. Over de hele rechteroever vanaf Meerzorg tot Nieuw-Amsterdam was de oever begroeid met mangrovebossen, die een hele goede natuurlijke oeverbescherming vormden. Heden ten dage zijn deze bossen slechts ten dele intact. Door de economische ontwikkeling is de plaatselijke bevolking overgegaan tot het verwijderen van grote delen mangrovebos langs de oever. Het verwijderen van deze begroeiing is te wijten aan de behoefte voor onder andere aanleg van steigers ten behoeve van de visserij, de onwetendheid van de bevolking over de gevolgen van ontbossing en niet adequate controle en toezicht door de verantwoordelijke (overheids)instanties. De laatste heeft nagelaten om deze begroeiing te beschermen of goede voorlichting te geven aan de bevolking. Vanaf het begin van Jagtlust tot en met Kabel is over een lengte van 8.6 km langs de oever per plantage nagegaan welk percentage van de mangrovebossen er nog staat. De begroeiing van Jagtlust tot en met Kabel kan geclassificeerd worden zoals vermeld in tabel 6.1, waarin wordt aangegeven welk percentage van de begroeiing nog intact is, alsook de lengte van het betreffende stuk oeverlijn. De percentages zijn uitgerekend door van een strook langs de oever na te gaan welk percentage nog begroeid is. De plantages Meerzorg en NieuwAmsterdam, die ook deel uitmaken van de oeverlijn zijn niet meegenomen in de beschouwing. Meerzorg heeft geen last van erosie noch overstroming, terwijl NieuwAmsterdam is verdedigd met behulp van een dijk/oeverbescherming. Deze 2 plantages vallen dus buiten het probleemgebied.


60

Oeverbescherming Commewijne Plantage Jagtlust Dordrecht Lust & Rust Belwaarde Suzanna’s Daal Voorburg Kabel

Lengte (m) 2300 1200 1100 1200 1200 1100 600

0-5 %

5-10 %

10-25 % 25-50 % 50-75 % 75-100 % X X

X X X X X

Tabel 6.1 Percentages overgebleven mangrove.

Voorburg

Lust & Rust

Jagtlust Meerzorg

Fig 6.1 Trajecten.

gebieden waar minder dan 5% van de begroeiing intact is. gebieden waar meer dan 50% van de begroeiing intact is. gebieden waar 5 tot 50% van de begroeiing intact is.


61

Oeverbescherming Commewijne Op plaatsen waar erosie plaats vindt is de begroeiing meestal door kappen verwijderd. Bij Suzanna’s Daal is de weg al één keer weggespoeld en heeft men de weg ongeveer 10 meter landinwaarts verlegd. Hier is de oever verdedigd met perkoenpalen aangevuld met klei. De erosie is daardoor niet gestopt en de klei verdwijnt tussen de perkoenpalen in de rivier. Te Nieuw-Amsterdam is recentelijk een oeverbescherming aangelegd, waardoor dit gebied niet meer wordt bedreigd door erosie. In tabel 6.2 wordt per plantage een schatting gegeven voor het niveau van bedreiging en met welke soort van bedreiging men daar te maken heeft. Op deze manier kan een link worden gelegd tussen de begroeiing langs de oever en de erosie. De bedreiging is bepaald door na te gaan welk percentage van de oever aan erosie onderhevig is of onder water loopt tijdens een springvloed. Plantage

Lengte (m)

Jagtlust Dordrecht Lust & Rust Belwaarde Suzanna’s Daal Voorburg Kabel

2300 1200 1100 1200 1200 1100 600

Bedreigd voor < 25 %

Bedreigd voor 25 – 50 % X X

Bedreigd voor 50 – 100 %

X X X X X

Opmerking m.b.t. rivieroever Overstroming Overstroming Erosie/overstroming Erosie/overstroming Erosie/overstroming Erosie/overstroming Erosie/overstroming

Tabel 6.2 Mate van bedreiging.

Het is te zien dat de gebieden waar de vegetatie praktisch is verdwenen (Lust & Rust, Belwaarde, Suzanna’s Daal, Voorburg en Kabel) te maken hebben met een zware erosie bedreiging. Ook is te zien dat in alle gevallen waar er sprake is van erosie de situatie ernstig is (graad 50-100%) Deze gebieden zijn in figuur 6.1 in het rood aangegeven. Verder worden de gebieden vanwege hun laag maaiveldniveau ook bedreigd door overstromingen. De bedreiging te Jagtlust en Dordrecht is iets minder ernstig dan in de resterende gebieden, aangezien slechts de zwampgebieden en landbouwgronden tot hetbedreigd gebied behoren. Deze gebieden zijn in figuur 6.1 in het groen aangegeven.

6.1.2 Relatie oevervegetatie en erosie Uit de vorige paragraaf blijkt dat er een relatie bestaat tussen de oeverbegroeiing en de erosie. De gebieden waar de oevervegetatie nog redelijk intact is hebben praktisch geen last van erosie. De begroeiing is in staat de stroomsnelheden langs de oever te reduceren en op die manier de erosie tegen te gaan. Door de vegetatie wordt de hydraulische ruwheid van de oever erg vergroot. Deze Chézy-ruwheid is uit te rekenen met de volgende formule.

Cveg =

g 0.5 NDh


(6.1)

62

Oeverbescherming Commewijne = = = = =

Cveg g N D h

(m1/2/s) (m/s2) (-) (m) (m)

Chézy-waarde van de vegetatie zwaartekrachtversnelling aantal takken per m2 diameter van de takken waterdiepte

Voor de parameters zijn waarden aangehouden die grotendeels overeenkomen met de situatie in Commewijne. Voor het aantal takken per m2 is een gemiddelde waarde van 20 aangehouden. De diameter van deze takken is gesteld op 5 cm. De waterdiepte bij de vegetatie bedraagt onder gemiddelde omstandigheden 0.5 meter. De uitgerekende Chézy-waarden zijn erg laag in vergelijking met de waarden die worden gevonden in een “open channel” beschouwing. Het is slechts een parameter die wordt gebruikt in de volgende relatie:

uveg = uopen

uveg uopen Cveg Copen hveg hopen

Cveg hveg

(6.2)

Copen hopen

= = = = = =

stroomsnelheid bij de vegetatie stroomsnelheid in open water Chézy-waarde met vegetatie Chézy-waarde zonder vegetatie waterdiepte bij de vegetatie waterdiepte in open water

(m/s) (m/s) (m1/2/s) (m1/2/s) (m) (m)

Beperking stroom snelheden door m angrove

stroomsnelheid (m/s)

2.500 2.000

U = 1m/s

1.500

U = 1.25 m/s U = 1.5 m/s

1.000

U = 1.75 m/s U = 2 m/s

0.500 0.000 100

85

70

55

40

25

10

3

0

Percentage m angrove intact (%)

. Fig. 6.2 Beperking stroomsnelheden door mangrove.

Met behulp van de twee formules is uitgerekend wat de stroomsnelheden langs de oever zijn in geval de vegetatie intact is. Hierdoor kan het verschil worden aangetoond met gevallen waar de vegetatie helemaal is verwijderd. In figuur 6.2 wordt voor verschillende stroomsnelheden aangegeven hoe de vegetatie deze beperkt als functie van de intacte


63

Oeverbescherming Commewijne begroeiing. Uit de figuur is te zien dat als slechts 25% van de vegetatie intact is, dit nog een vrij goede bescherming geeft. Een stroomsnelheid van 2 m/s langs de oever wordt dan gereduceerd tot ongeveer 0.23 m/s. Als minder dan 25% van de vegetatie intact is, is te zien dat er een snelle stijging is van de stroomsnelheden, naarmate er minder begroeiing is. In Commewijne is te zien dat de plantages Jagtlust en Dordrecht een oever hebben waar meer dan 25% van de vegetatie intact is (tabel 6.1). In deze gebieden is de stroomsnelheid langs de oever ongeveer 0.75 m/s. De plaatselijke begroeiing reduceert dat dan (volgens fig 6.2) tot niet meer dan 0.18 m/s. Doordat de oevervegetatie in staat is de stroomsnelheden tot een aanvaardbare waarde te reduceren heeft dit gebied dus geen last van erosie.

Fig. 6.3 Links een stuk van de oever waar de mangrovebossen met rust zijn gelaten. Rechts een stuk waar men deze compleet heeft verwijderd.

De gebieden vanaf Lust & Rust tot en met Nieuw-Amsterdam hebben praktisch geen oevervegetatie meer. Alleen te Voorburg is er nog wat (ongeveer 10-20%) intact. Voor de rest is de vegetatie helemaal verdwenen. Belwaarde, Lust & Rust, Suzanna’s Daal en Kabel hebben helemaal geen vegetatie meer. In dit gebied wordt de rivier iets smaller en nemen de stroomsnelheden toe tot rond de 1 á 1.5 m/s. Doordat de vegetatie hier praktisch verdewenen is worden de stroomsnelheden niet gereduceerd en is er sprake van erosie. Concluderend kan worden gesteld dat het verdwijnen van de begroeiing (enerzijds door kappen ten behoeve van brandhout, anderzijds door het verwijderen voor het aanmeren van vissersbootjes), zoals hierboven is aangetoond, de hoofdoorzaak is van de toegenomen erosie. Deze heeft op haar beurt de waterkering weggespoeld, waardoor er ook sprake is van overstroming. Hierbij moet worden opgemerekt dat door het verwijderen van de oevervegetatie blijkbaar een soort van kettingreactie wordt geïnitieerd. Het zijn namelijk behoorlijke oeverlengten waarvan de vegetatie is verdwenen en het is zeer onwaarschijnlijk dat over deze gehele lengten de oevervegetatie door de bewoners is verwijderd. De verklaring hiervoor is dat als de erosie eenmaal aanvangt op het stuk waar de vegetatie door de mensen is verwijderd, deze ook een


64

Oeverbescherming Commewijne additionele druk uitoefent waardoor de som van de krachten op de omliggende vegetatie versneld toeneemt. Hierdoor ontstaat dus een kettingreactie.

6.2

Scheepvaart

6.2.1 Algemeen Aan de linkeroever van de Suriname rivier, ongeveer 15 km stroomopwaarts van het projectgebied, ligt de belangrijkste haven van Suriname, de “Nieuwe haven”. Deze haven wordt jaarlijks aangegaan door ongeveer 550 schepen (Sescon, 1995). Dit zijn voornamelijk multi-purpose schepen. Op dit moment wordt op jaarbasis 360.000 ton vracht afgehandeld. De verwachting is dat dit zal stijgen tot 1.300.000 ton in het jaar 2020 (Sescon, 1995). Het aantal schepen zal dan ook evenredig stijgen. De grootste schepen die de haven aandoen hebben een Dead Weigt Tonnage (DWT) van ongeveer 24.000. Gemiddeld hebben de bezoekende schepen een DWT van 5.000. Verder stroomopwaarts ligt de haven van Paranam. Deze haven wordt uitsluitend gebruikt door de bauxietmaatschappij Suralco. De schepen die daar aankomen zijn over het algemeen bulkschepen, die het bauxieterts vervoeren. Het grootste schip dat de haven van Paranam aandoet is de “Sentinel”, met een lengte van 209 meter. Een andere categorie scheepvaart die langs het projectgebied gaat zijn de duwbakken. Deze hebben als eindbestemming de haven van Paranam. De duwbakken vervoeren het erts vanuit Moengo over de Commewijne rivier en de Suriname rivier naar Paranam. De hierboven beschreven scheepvaart vormt het grootste deel van de scheepvaart over de Suriname rivier. Voor de rest zijn het hoofzakelijk pleziervaartuigen en korjaaltjes die de veerverbinding onderhouden. Deze varen echter niet langs de oever, omdat ze de grote diepte niet nodig hebben. De vaargeul ligt in de buitenbocht van de Suriname rivier, aangezien er hier een grotere scheepvaartdiepte aanwezig is. Ze wordt niet gebaggerd en wordt dus opengehouden door de schroefwerking van de schepen. Doordat de vaargeul in de buitenbocht ligt, varen de schepen heel dicht op de oever. Bij Voorburg en Kabel is deze afstand nog meer dan 300 meter, maar in de buurt van Lust & Rust en Dordrecht is deze afstand al minder dan 150 meter. Door het feit dat de vaargeul niet gebaggerd wordt is er een beperking in de diepgang van de schepen. Schepen met een diepgang van meer dan 5.5 meter kunnen alleen tijdens hoogwater naar binnen, anders moeten zij gebruik maken van de wachtplaats bij Voorburg of vóór de monding. De belastingen die deze schepen met zich meebrengen zijn: • primaire scheepsgolf, gerelateerd aan de lengte van het schip; • secundaire scheepsgolf, gerelateerd aan de vorm van de boeg; • propeller wash, gerelateerd aan het vermogen van het schip. Delft, september 2002

65

Oeverbescherming Commewijne 6.2.2 Primaire scheepsgolf De primaire scheepsgolf houdt in dat er sprake is van een waterspiegelverlaging naast het schip en een retourstroom. In dimensieloze vorm zijn deze (Schiereck, 2001):

Vs2 2z / h = gh (1 − As / Ac − z / h)−2 − 1 Vs g h z As Ac

= = = = = =

snelheid van het schip t.o.v. het water zwaartekrachtversnelling waterdiepte waterspiegeldaling natte doorsnede van het schip dwarsoppervlak van de geul

  v ur 1 = − 1 s gh  1 − As / Ac − z / h  gh

Ur Vs g h z As Ac

= = = = = = =

(6.3)

(m/s) (m/s2) (m) (m) (m2) (m2)

(6.4)

retourstroomsnelheid snelheid van het schip t.o.v. het water zwaartekrachtversnelling waterdiepte waterspiegeldaling natte doorsnede van het schip dwarsoppervlak van de geul

(m/s) (m/s) (m/s2) (m) (m) (m2) (m2)

Bij de primaire scheepsgolf kan de spiegeldaling zorgen voor een drukverschil langs de oever. Dit zorgt voor het uittreden van grondwater en eventueel grond. De vaargeul is echter vrij breed (300 meter) in relatie tot de schepen, waardoor de blokcoëfficiënt erg klein wordt. Hierdoor is de spiegeldaling beperkt tot 15 centimeter (bijlage III). Dit komt ook nog alleen maar voor als er een schip langs gaat. De invloed hiervan op de oevererosie is dus verwaarloosbaar. De retourstroom kan ook schade aanrichten aan de oevers van de waterwegen. De minimale afstand van de oever tot de vaargeul is echter 150 meter. De retourstroom is dan verkleind tot 0.022 m/s (bijlage III). Door deze grote afstand zal de retourstroom geen invloed meer hebben op de oever.

6.2.3 Secundaire scheepsgolf De secundaire scheepsgolven worden veroorzaakt door discontinuiteiten in de scheepshuid. Deze zijn te vinden bij de boeg en het achtersteven en zorgen voor golven. De boeg is gewoonlijk dominant. Helaas is er weinig bekend over de golfhoogten en moet men uitgaan van experimentele data (Schiereck, 2001). Hieronder is een relatie gegeven die is afgeleid uit experimentele data. Met behulp van deze formule kan men de golfhoogte op een bepaalde afstand van het schip uitrekenen. Delft, september 2002

66

Oeverbescherming Commewijne H  s =ζ   h h H h ξ s Fr

− 1/ 3

Fr 4

= = = = =

(6.5)

golfhoogte waterdiepte vormfactor afstand tot schip getal van Froude

(m) (m) (-) (m) (-)

De afstand van de vaargeul tot de oever varieert in de buitenbocht tussen de 150 en de 300 meter. De gemiddelde snelheid waarmee de schepen varen is ongeveer 10 km/uur. Zij kunnen alleen tijdens hoogwater naar binnen. Uitgaande van deze randvoorwaarden is de golfhoogte als functie van de afstand tot de oever onderzocht. Hierbij is uitgegaan van het grootste schip dat 1 keer per week gebruik maakt van de vaargeul. Secundaire golfhoogten

golfhoogte (m)

2

1.5

1

0.5

0 350

325

300

275

250

225

200

175

150

125

100

afstand tot oever (m )

Fig. 6.4 Secundaire golfhoogten.

Uit de bovenstaande figuur is te zien er bij een afstand van 150 meter tussen oever en schip (zoals te Lust & Rust) er een golf met een hoogte van ongeveer 1.4 meter voorkomt. Golven met deze hoogte kunnen wel voor oevererosie zorgen. Te Lust & Rust kunnen zij bijna niet worden gedempt, omdat praktisch alle oevervegetatie is verdwenen. De invloed van deze golf m.b.t. de erosie is echter verwaarloosbaar vergeleken met de erosie als gevolg van de stroming. De reden hiervoor is dat deze golf slechts één keer per week voorkomt als het grootste schip langs gaat. De frequentie van de golf is dus te klein om enige invloed te hebben.


67

Oeverbescherming Commewijne 6.2.4 Propeller wash De stroom achter de schroef van een schip is erg turbulent en kan in geval van een onbeschermde bodem zorgen voor bodemerosie. Dit is ook het geval in de Suriname rivier. Hier zal men de bodem niet beschermen, omdat de schroefwerking een heel groot voordeel heeft. De vaargeul wordt niet gebaggerd, dus gebruikt men de schroefwerking om de geul open te houden.

6.3 Terugdringing oever In deze paragraaf wordt met behulp van theoretische formules (twee-lagen systeem) en praktische data (metingen en veldbezoeken) de terugdringing van de oever uitgerekend. Door middel van de praktische waarnemingen zullen de onbekende parameters in de formules worden gecalibreerd (Best-fit methode). Dit wordt gedaan door eerst de schuifspanningen op de bodem (6.3.1 en 6.3.2) uit te rekenen. Vervolgens kunnen de schuifspanningen op de oever worden uitgerekend, waarmee ook de terugdringing van de oever (6.3.3) wordt bepaald. Bij de berekening wordt het effect van de scheepvaart weg gelaten, omdat uit paragraaf 6.2 al volgde dat haar invloed verwaarloosbaar is.

6.3.1 Kritische schuifspanning De kritische schuifspanning is afhankelijk van de sedimentconcentratie in het slibwatermengsel. De relatie tussen de kritische schuifspanningssnelheid en de sedimentconcentratie is weergegeven in de onderstaande figuur (Migniot, 1968).

400

350

300

250

200

150

100

50

0.035 0.030 0.025 0.020 0.015 0.010 0.005 0.000 0

U* (m/s)

Relatie sedim entconcentratie en kritische schuifspanning

sedimentconcentratie (kg/m^3) Fig. 6.5 Relatie sedimentconcentratie en kritische schuifspanning.

De sedimentconcentratie in het slib-watermengsel van het Suriname estuarium bedraagt ongeveer 225 kg/m3 (Nedeco, 1968). Uitgaande van bovenstaande relatie komt dit neer


68

Oeverbescherming Commewijne op een U*c van 0.015 m/s. Dit kan aan de hand van de onderstaande formule worden getransformeerd. U*c 2 τc = ( ρ s − ρ w ) gd ∆ gd

τc ρs ρw g d U*c ∆

= = = = = = =

(6.6)

kritische schuifspanning volumiek gewicht van het korrelmateriaal volumiek gewicht van het water zwaartekrachtversnelling korreldiameter kritische schuifspanningsnelheid relatief gewicht van het korrelmateriaal

(N/m2) (kg/m3) (kg/m3) (m/s2) (m) (m/s) (-)

Uitgaande van een korreldiameter van 20 µm voor het slib in het Suriname estuarium (Nedeco, 1968) wordt een kritische schuifspanning van 0.225 N/m2 gevonden.

6.3.2 Heersende schuifspanning De heersende schuifspanning wordt uitgerekend aan de hand van de onderstaande formule.

τb = τb ρ g Uw C

ρ gU w2

(6.7)

C2 = = = = =

bodemschuifspanning volumieke massa water zwaartekrachtversnelling stroomsnelheid water hydraulische ruwheid

(N/m2) (kg/m3) (m/s2) (m/s) (m1/2/s)

De hydraulische ruwheid wordt uitgerekend aan de hand van de onderstaande formule.

12h    r + ∂ / 3.2  

C = 18 log C h r ∂

= = = =

(6.8)



(m1/2/s) (m) (m) (m)

69

Oeverbescherming Commewijne De formule voor de dikte van de viskeuze laag is hieronder gegeven.

∂ =

116 .ν U*

∂ ν U*

= = =

(6.9) dikte van de viskeuze sublaag viscositeit van het water schuifspanningssnelheid

(m) (m2/s) (m/s)

In paragraaf 3.4.5 is uitgerekend dat de bodemruwheid voor slibrijke gebieden als dit projectgebied 5.33*10-3 m bedraagt. Nu de bodemruwheid en de formule voor de dikte van de viskeuze laag bekend zijn kan men de hydraulische ruwheid (C) uitrekenen. In de formule voor de viskeuze sublaag (∂) komt echter de schuifspanningssnelheid (U*) voor. Deze is afhankelijk van de schuifspanning die op haar beurt weer afhankelijk is van de hydraulische weerstand. De schuifspanning en de hydraulische weerstand zullen dus iteratief worden uitgerekend. In bijlage IV wordt in detail ingegaan op de berekening van de schuifspanningen en de hydraulische weerstand. In grote lijn komt het erop neer dat eerst een willekeurige schuifspanningssnelheid (U*) wordt aangenomen voor een bepaalde stroomsnelheid. Aan de hand van deze U* wordt dan de dikte (∂) van de viskeuze sublaag uitgerekend. Vervolgens wordt dan de hydraulische weerstand (C) uitgerekend. Als dit al bekend is kan dan de schuifspanning worden bepaald. Aan de hand van de uitgerekende schuifspanning wordt dan weer de schuifspanningssnelheid uitgerekend. Op deze manier zijn voor snelheden vanaf 0.05 m/s tot 2.5 m/s de bodemschuifspanning (τb), de schuifspanningssnelheid (U*), de dikte van de viskeuze laag (∂) en de hydraulische weerstand (C) uitgerekend. De resultaten zijn te vinden in bijlage IV. Aan de hand van de onderstaande grafiek kan voor een bepaalde stroomsnelheid de optredende bodemschuifspanning worden bepaald. In de buitenbocht van het Suriname estuarium komen stroomsnelheden voor die variëren tussen de 0.5 en 1.5 m/s. Uit de grafiek is af te lezen dat de optredende bodemschuifspanningen varriëren tussen 0.8 en 2.5 N/m2.

5.000 4.000 3.000 2.000 1.000

25

05

85

65

45

45 2.

2.

2.

1.

1.

05

25

1.

1.

1.

85

45

25

65

0.

0.

0.

0.

05

0.000

0.

schuifspanning (N/m^2)

Heersende schuifspanningen

stroom snelheid (m/s) Bodemschuif sp.

oeverschuif sp.

Fig.6.6 Heersende schuifspanningen.


70

Oeverbescherming Commewijne Figuur 6.6 is slechts geldig voor het specifiek geval in Commewijne. De randvoorwaarden waarbinnen deze grafiek geldig is zijn: • gemiddelde waterdiepte van 5.94 m; • cohesieve bodem; • sedimentconcentratie van 225 kg/m3 ; • turbulente meestroming; • microribbels op de bodem (δ = 0.2 cm en λ = 1.5 cm).

6.3.3 Oevererosie Nu de schuifspanningen op de bodem langs de buitenbocht bekend zijn kunnen de schuifspanningen op de oever ook worden uitgerekend. De schuifspanning op de oever is gerelateerd aan de bodemschuifspanningen via de volgende relatie (Mosselman, 1992).

τ w = α lτ b τw τb αL

= = =

(6.10) schuifspanning op de oever bodemschuifspanning constante

(N/m2) (N/m2) (-)

De constante αL is afhankelijk van de breedte/diepte verhouding. Voor een breedte/diepte verhouding groter dan 5 (zoals in de Suriname rivier) kan voor αL een waarde van 0.75 worden aangehouden. De schuifspanningen op de oever zijn weergegeven in figuur 6.6. Ze variëren tussen de 0.6 en 2 N/m2. Aan de hand van de oeverschuifspanningen kan de terugdringing van de oever als functie van de tijd worden bepaald. In het geval van de buitenbocht van het Suriname estuarium is er slechts sprake van “lateral entrainment” en wordt de formule gereduceerd tot de volgende vorm.

∂ nb τ −τ = E w wc ∂t τ wc ∂nb ∂t E τw τwc

= = = = =

(6.11)

terugdringing van de oever tijdsduur erosiecoëfficiënt schuifspanning op de oever kritische schuifspanning voor erosie

(m/s) (m/s) (-) (N/m2) (N/m2)

De erosiecoëfficiënt (E) verschilt per situatie en zal aan de hand van veldwaarnemingen moeten worden gecalibreerd. In het veld zijn er twee plekken waar de terugdringing van de oever bekend is alsmede de stroomsnelheden langs de oever. Aan de hand van deze twee gevallen kan de erosiecoëfficiënt (E) worden gecalibreerd.


71

Oeverbescherming Commewijne Geval 1: Te Kabel is er een terugdringing van ongeveer 0.7 meter per jaar. De gemiddelde stroomsnelheid langs de oever aldaar bedraagt 0.7 m/s. Uit figuur 6.6 is af te lezen dat dit overeenkomt met een schuifspanning (τw) van 1.2 N/m2 op de oever. De kritische schuifspanning (τwc) is te bepalen uit figuur 6.5 en bedraagt 0.225 N/m2. Als deze waarden worden gesubstitueerd in verg. 6.11 komt men op het volgende: 0.7 = E * 4.33

(5.12)

Hieruit volgt dat E = 0.16 m/jaar. Geval 2: Te Lust & Rust is er een terugdringing van ongeveer 0.35 meter per jaar. De stroomsnelheid langs de oever aldaar bedraagt 0.56 m/s. Uit figuur 6.6 is af te lezen dat dit overeenkomt met een schuifspanning (τw) van 0.77 N/m2 op de oever. De kritische schuifspanning (τwc) is te bepalen uit figuur 6.5 en bedraagt 0.225 N/m2. Als deze waarden worden gesubstitueerd in verg. 6.11 komt men op het volgende: 0.35 = E * 2.42

(5.13)

Hieruit volgt dat E = 0.14 m/jaar. Beide waarden voor de erosiecoëfficiënt (E) liggen dicht bij elkaar. Voor de verdere berekening zal het gemiddelde van beide (0.15 m/jaar) worden aangehouden. In de onderstaande figuur (deze is ook alleen geldig onder de in fig. 6.6 genoemde randvoorwaarden) wordt de mate van terugdringing van de oever gegeven als functie van de gemiddelde stroomsnelheid langs de oever. Vermeldenswaardig is dat de erosie die wordt aangegeven in de figuur geldt voor het geval waarbij de oeverbegroeiing helemaal is verwijderd. Dit is het geval te Belwaarde, Lust &Rust, Suzanna’s Daal en Kabel.

terugdringing (m/jaar)

Oevererosie 2.5 2 1.5 1 0.5 0 2.45

2.25

2.05

1.85

1.65

1.45

1.25

1.05

0.85

0.65

0.45

0.25

0.05

stroom snelheid (m /s)

Fig. 6.7 Terugdringing oever als functie van de stroomsnelheid.


72


6.4

Conclusie

Uit het voorgaande is te zien dat de scheepvaart bijna geen rol speelt bij de oevererosie en dat de het optreden van grote stroomsnelheden in de buitenbocht de voornaamste oorzaak is. Aan de hand van het bovenstaande is te concluderen dat de oevererosie door zal gaan met de snelheid zoals bepaald in figuur 6.7. Als de oever niet kunstmatig zal worden vastgelegd, zal de doorgaande erosie leiden tot het verlies van de achterliggende gronden. De zware erosie is momenteel te merken op bepaalde lokaties langs de oever (waar de vegetatie is verwijderd). In de komende jaren zal het aantal locaties gaan toenemen en uiteindelijk zal de hele oever vanaf Meerzorg aan erosie onderhevig zijn (Grabowsky & Poort, 1997). De oeverbescherming kan alleen langs de oever vanaf Lust & Rust tot en met Kabel worden aangelegd, omdat de bedreiging in deze gebieden het grootst is. Hier worden namelijk woonhuizen en kavels bedreigd (tabel 6.2). De oever van Jagtlust en Dordrecht heeft een minimale erosie en de oever bestaat alleen maar uit landbouwgebieden en moeras. Een oeverbescherming in dit gebied is dus niet noodzakelijk. In de volgende hoofdstukken zal dus alleen voor de gebieden vanaf Lust & Rust tot en met Kabel een oeverbescherming worden ontworpen.


73


7

Ontwerpkader en keuze

Zoals bij ieder project gelden er ook voor dit project beperkingen en zijn er eisen waar het project aan dient te voldoen. Binnen deze beperkingen (7.1 en 7.2) en eisen (7.3) zijn dan enkele alternatieven (7.4) mogelijk. Aan de hand van de opgestelde criteria zal dan de meest optimale worden uitgekozen voor verdere uitwerking (7.5).

7.1

Randvoorwaarden

De randvoorwaarden zijn onderverdeeld in een aantal categoriën. Deze zijn natuurlijke, juridische, technisch constructieve en economische randvoorwaarden.

7.1.1 Natuurlijke randvoorwaarden Waterstanden We hebben hier te maken met een M2- getij met de in tabel 7.1 weergegeven waterstanden. De waterstanden in de Suriname rivier, nabij de projectlocatie, zijn gegeven ten opzichte van het horizontaal referentievlak NSP (Nieuw Surinaams Peil). Low Water Spring (LWS) komt overeen met een onderschrijdingskans van ca. 0.1%. De kenmerkende gangbare waterstanden MHWS (Mean High Water Spring) en MHWN (Mean High Water Neap) worden in Suriname gerelateerd aan de bijbehorende overschrijdingskans van resp. 15% en 85%. Voor de Mean High Water (MHW) en de Mean Low Water (MLW) gelden overschrijdingsfrequenties van 50%. Waterstand LWS HWS MHWS MHWN MHW MLW

Niveau in m (t.o.v. NSP) -1.3 2.0 1.5 0.9 1.2 -0.8

Overschrijding (%) 99.9 0.1 15 85 50 50

Onderschrijding(%) 0.1 99.9 85 15 50 50

Tabel 7.1 Waterstanden.

Rivierafvoer De Suriname rivier is ongeveer 500 km lang en draineert een stroomgebied van ca. 16.000 km2. Als gevolg van de regulerende werking en de grote waterbergende capaciteit van het Brokopondo stuwmeer achter de Afobakka stuwdam, vertoont de Suriname rivier in tegenstelling tot de overige regenrivieren geen grote variaties in de afvoer. De gemiddelde afvoer varieert tussen 240 tot 420 m3/s. Wind De noordoostelijke windrichting is maatgevend in het kustgebied van Suriname. De windsnelheden zijn 3 á 4 m/s. De grootste windsnelheden komen voor februari en maart.


74

Oeverbescherming Commewijne Golfhoogte en –richting De noordoostelijke golfrichting is dominant op diep water. Nauwkeurige informatie over optredende golfhoogten ontbreekt. Uit gegevens van het WLA blijkt dat verwacht mag worden dat de maximale golfhoogte ongeveer 0.5 meter bedraagt. Wat betreft de scheepsgolven, zijn primaire scheepsgolven te verwaarlozen in verband met de breedte van de vaarweg ten opzichte van de scheepsbreedten. Bodemopbouw oever Uit bodemkaarten (Dienst bodemkartering, kaartblad 6) blijkt dat de ondergrond van de oever voornamelijk bestaat uit ongerijpte of bijna ongerijpte klei. Plaatselijk worden zandlenzen aangetroffen. De opbouw aan de hand van de sondering in bijlage I is gegeven in de onderstaande tabel. Niveau (m t.o.v. NSP) +1.9 tot –3.9 -3.9 tot –6.6 -6.6 tot –8.1 -8.1 tot –9.1 -9.1 tot –10.1 -10.1 tot –13.6 -13.6 tot –23.1


Wrijving (kPa) 8 166 100 166 100 36 175

Wrijvingsgetal (%) 8 1.66 6.67 1.66 6.67 9 5.8

Grondsoort

Consistentie



Tabel 7.2 Bodemopbouw.

Stroomcondities en snelheden De stroomcondities in de Suriname rivier worden voornamelijk bepaald door de combinatie van de getijstroom (loodrecht op de kust georiënteerd), de Guyana stroom en de afvoer van de rivier. De maximale stroomsnelheid in de rivier bedraagt ca. 1m/s waarbij in de relatief nauwe sectie nabij Leonsberg de stroomsnelheid kan oplopen tot ca. 1.5 m/s. Te Suzanna’s Daal bedraagt de maximale stroomsnelheid ongeveer 1.5 m/s. Lengte en dwarsprofiel van de vaargeul. Het bodemniveau van de vaargeul varieert tussen NSP-4.5m en NSP-7.5m afhankelijk van de locatie. Het oostelijk talud van de vaargeul nabij Jagtlust is relatief steil (ca. 1:25). Het erosieproces van de rivierbanken hier duidelijk zichtbaar. Bodem en sedimenttransport De sedimenttransport van de Suriname rivier is zeer gering ten opzichte van het sedimenttransport langs de kust. In de vaargeul moet echter rekening worden gehouden met ‘sling mud’ (natte dichtheid 1150-1250 kg/m3) en ‘fluid mud’ (natte dichtheid 1050 – 1150 kg/m3). De totale laag kan ca. 2 meter dik zijn en de gemiddelde gradiënt kan variëren tussen de 50 kg/m2 en 1300 kg/m2, afhankelijk van de locatie. De toplaag van de geconsolideerde bodem, namelijk de overgang van 1250 kg/m3 naar ca. 1450 kg/m3, is gemiddeld 0.5 meter dik, hetgeen een gemiddelde dichtheid gradiënt van 400 kg/m2 inhoudt. Beneden deze toplaag kan de natte dichtheid variëren tussen 1450 en 1600 kg/m3. De slibbodem wordt doorsneden door enkele zand- en schelpritsen.


75

Oeverbescherming Commewijne 7.1.2 Juridische randvoorwaarden • • •

De terreinen langs de rechteroever van de Suriname rivier zijn voor een gedeelte eigendom van de staat en voor een ander deel particulier eigendom; De Bouwwet zoals van toepassing in Paramaribo is niet van toepassing op Commewijne; Er moet worden gebouwd volgens de Surinaamse wetgeving.

7.1.3 Technisch constructieve randvoorwaarden • • • •

De bestaande weg van 1891 wordt ongeveer 600 meter landinwaarts verplaatst en komt niet meer op de nieuwe oeverbescherming te liggen; De vaargeul naar de haven van Paramaribo ligt afhankelijk van de plaats tussen de 150 en 300 meter van de oever; De schepen die de vaargeul gebruiken hebben een maximale lengte van 210 meter en een Dead Weight Tonnage (DWT) van 48000 (Sentinel); Gezien het feit dat de erosie niet over de hele strekking gelijk is zullen de dimensies van het ontwerp per plaats verschillen. Vanwege de korte tijd die beschikbaar is wordt het ontwerp voor maximaal 2 verschillende plaatsen uitgewerkt.

7.1.4 Economische randvoorwaarden • • • •

De arbeidskosten in Suriname zijn relatief laag; De overheid is van plan particulieren mee te laten financieren; Het bedreigd gebied heeft een totale economische waarde van $ 60 miljoen; Het gebied langs de rechteroever van de Suriname rivier heeft voor de Surinaamse overheid een grote waarde, aangezien dit gebied wordt gezien als de plek voor eventuele uitbreiding van havenfaciliteiten.


76


7.2

Aannamen

Hieronder volgt een lijst van aannamen die zijn gedaan. De aannamen zijn gedaan in gevallen waar er geen exacte gegevens bekend zijn. In dit geval wordt dan aan de hand van de literatuur een redelijke aanname gedaan.

7.2.1 Juridische aannamen • • •

Het verkrijgen van de nodige bouwvergunningen zal geen problemen opleveren, aangezien het ministerie van OW&V, die de bouwvergunningen uitgeeft, in haar beleidsnota zelf heeft aangegeven een oeverbescherming te willen aanleggen; De plaatselijke bevolking zal positief staan tegenover dit project, aangezien zij er zelf baat bij hebben; De nodige gronden zullen ten tijde van de start van het project beschikbaar zijn.

7.2.2 Economische aannamen • •

De politieke situatie blijft stabiel, dus het beleid zal niet plotseling veranderen; Commewijne zal in de komende jaren over het algemeen een groeiende economie hebben, vanwege de recentelijk gebouwde brug over de Suriname rivier.

7.2.3 Technisch constructieve aannamen • •

De benodigde grond en stortsteen zijn in Suriname zelf beschikbaar; Een constructie die minimaal onderhoud vergt is in Suriname beter op z’n plaats dan een onderhoudsintensieve constructie.

7.2.4 Natuurlijke aannamen • •

Het erosieproces zal niet stoppen en zonder ingreep zal meer land verloren gaan (Grabowsky & Poort, 1997); De situatie zoals bij de benedenloop van de Suriname rivier past volledig in de theorie van meanderende rivieren.


77


7.3

Programma van eisen

In deze paragraaf worden de eisen opgesomd waaraan dit project dient te voldoen. Deze worden onderverdeeld in functionele, techisch constructieve, juridische en economische eisen

7.3.1 Functionele eisen • • •

Het ontwerp moet het achterland beschermen tegen de optredende erosie en de oever vastleggen; In het ontwerp moet naast het beschermen van de oever ook de waterkerende functie worden meegebracht; De scheepvaart op de Suriname rivier moet zowel tijdens de aanleg als in de gebruiksfase zo min mogelijk hinder ondervinden van de bouw.

7.3.2 Technisch constructieve eisen • • • • • • • • • •

Voor de waterkerende functie moet worden uitgegaan van een waterstand van NSP +2.0m (HWS) met een overschrijdingsfrequentie van 0.1%; Het ontwerp moet in staat zijn de oever te beschermen bij maximale stroomsnelheden die optreden te Suzanna’s Daal; Het ontwerp moet bestand zijn tegen secundaire scheepsgolven met een hoogte van 1.40 meter; Aan weerszijden van de vaargeul dient een vrije ruimte van minimaal 100 meter aanwezig te zijn; Bij het ontwerp moet rekening worden gehouden met een ondergrond van slappe klei; Er moet rekening worden gehouden met een erg steil tot verticaal talud van de oever; Het ontwerp mag niet leiden tot het dichtslibben van de vaargeul; Bij de aanleg dient zoveel mogelijk gebruik te worden gemaakt van locale materialen en arbeid; Het ontwerp moet zo onderhoudsextensief mogelijk zijn; Indien van toepassing, moet bovenop de constructie een verticale belasting van 10 kPa mogelijk zijn voor onderhoud.

7.3.3 Juridische eisen • •

Bij de aanvang van de bouw moeten alle vergunningen reeds verkregen zijn; Bij de aanvang van de bouw moet het nodige deel van de oever reeds beschikbaar zijn.


78

Oeverbescherming Commewijne 7.3.4 Economische eisen • • •

7.4

Aangezien grote delen land langs de oever eigendom zijn van particulieren zullen zij moeten participeren in de financiering; De constructie moet een levensduur hebben van 100 jaar; De kosten voor de verdediging van het achterland mogen niet hoger zijn dan de economische waarde van het achterland.

Mogelijke oplossingen

Bij de keuze of de oever moet worden vastgelegd, speelt het belang van het achterliggende gebied een grote rol. Uit paragraaf 7.1 volgt dat het gebied een zodanige economische waarde heeft dat verdediging economisch verantwoord is. Zoals in vorige hoofdstukken al is beschreven, zal wanneer nu, maar ook op lange termijn niets aan de oever wordt gedaan de verdergaande erosie leiden tot een aanzienlijk verlies van bewoonde gebieden. De bouw van de brug over de Suriname rivier heeft ervoor gezorgd dat het gebied langs de oever van de Suriname rivier in Commewijne, door de korte afstand tot Paramaribo, een grotere economische waarde heeft gekregen. Het gebied is door de Surinaamse overheid aangewezen als toekomstig haven- en industriegebied (Zie beleidsnota 2000). Ervan uitgaande dat er structurele maatregelen gewenst zijn, kunnen de volgende oplossingsmodellen worden beschouwd: • palenscherm i.c.m. waterkerende dam; • kribben i.c.m. waterkerende dam; • doorgaande dijkververdediging; • verleggen vaargeul; • damwandscherm. 7.4.1 Palenscherm i.c.m. waterkerende dam Bij deze oplossing is het de bedoeling om een verticaal palenscherm evenwijdig aan de oever te plaatsen op een nader te bepalen afstand. De bedoeling is om tussen het palenscherm en de oever een stuk stil water te creëren en de oevervegetatie de kans te geven weer te groeien. Het rustige water is nodig, omdat de mangrove niet kan groeien in het snelstromende turbulente water in de buitenbocht. Op de locaties waar de vegetatie helemaal is verdwenen, is de oever vrij steil. De ruimte tussen het palenscherm en de oever zal dus moeten worden opgevuld met klei. Hierop zal dan de nieuwe aanplant komen. Het palenscherm is slechts een tijdelijke voorziening bedoeld om tijd en rust te kopen voor de jonge aanplant tot deze sterk genoeg is. Hierna kan het palenscherm worden verwijderd. De aanplant is dan al sterk genoeg om de aanval van de stromig en de golven te weerstaan. Deze oplossing is met success toegepast in Maleisië (Fiselier, 1990). Een schets van deze oplossing is te zien in figuur 7.1. De waterkerende dam wordt dan aangelegd langs de oever en dient alleen maar om het achterland te beschermen tegen Delft, september 2002

79

Oeverbescherming Commewijne overstroming tijdens hoge waterstanden. Wel moet worden opgemerkt dat het succes van de waterkerende dam direct afhankelijk is van het palenscherm, aangezien de waterkerende dam niet als oeverbescherming dient. Bij het falen van het palenscherm zal de waterkerende dam ook wegspoelen. De kosten voor dit ontwerp liggen grotendeels in de grondopvulling en bedragen ongeveer 2 miljoen euro.

NSP+3.2m

waterkerende dam

NSP+1.9m

grondopvulling palenscherm

NSP-4.0m

Fig. 7.1 Palenscherm i.c.m. waterkerende dam.

7.4.2 Kribben i.c.m. waterkerende dam Kribben zijn robuuste constructies die worden opgebowd uit een zandkern waarop een zinkstuk wordt aangebracht van een geokunststof met opgebonden takkenbossen. Daarop wordt een bekleding van stortsteen aangebracht. Het opspuiten van de zandkern gaat veelal gepaard met een nogal groot verlies aan zand. Dit hoeft geen probleem te zijn, aangezien een paar kilometers bovenstrooms te Braamspunt men zand kan winnen. Ook het stortsteen kan benedenstrooms van de Suriname rivier worden gewonnen. De lengte en hoogte van de kribben en hun onderlinge afstand worden vastgelegd op grond van een acceptabel stromingsbeeld tussen de kribben. De vorm van de kribben heeft tevens invloed op het locale stromingsbeeld rond de kribben. Deze aspecten dienen bij een definitief ontwerp te worden onderzocht. Afhankelijk van de geometrie van een kribvak en de kribben stelt zich in de kribvakken een stromingsbeeld in dat aangedreven


80

Oeverbescherming Commewijne wordt door de hoofdstroom. Deze zogenaamde neerstroom dient snelheden te hebben die niet leiden tot erosie.

Fig. 7.2 Stromingsbeeld bij toepassing van kribben.

Een belangrijk onderdeel bij het ontwerp van kribben zijn de ontgrondingskuilen, die met name ontstaan nabij de kop en benedenstrooms van de krib. De diepte van de ontgrondingskuil is afhankelijk van de afvoer en de versmalling van de stroomvoerende breedte. Voor het uitrekenen van de diepte van de ontgrondingskuil wordt de volgende formule gebruikt (Schiereck, 2001). h0 + hse =

h0 hse Q B b

= = = = =

 Q  2.2   B−b

2

3

gemiddelde waterdiepte diepte ontgrondingskuil rivierafvoer rivierbreedte kriblengte

(7.1) (m) (m) (m3/s) (m) (m)

In de bovenstaande formule wordt niet uitgegaan van een getijrivier zoals in dit geval. Er wordt ervan uitgegaan dat de maximale stroomsnelheden door de rivierafvoer ontstaan. De Suriname rivier is echter een gereguleerde rivier waarbij de maximale stroomsnelheden niet door de rivierafvoer maar door het getij worden veroorzaakt. Ook is het zo dat deze stroomsnelheden slechts over een bepaald deel (250 meter) van de rivierbreedte werken. De kribben zullen een lengte van 50 meter hebben. De bovenstaande formule kan dus worden herschreven, waarbij het debiet als gevolg van de rivierafvoer (Q) wordt vervangen door het debiet in deze getijgeul. In de getijgeul is er een gemiddelde waterdiepte van 5.5 meter. De gemiddelde stroomsnelheid (van de ebstroom) bedraagt ongeveer 0.7 m/s. Aan de hand van deze gegevens wordt de formule herschreven.


81


hgeul + hse = hgeul hse Ugeul Bgeul b

= = = = =

 hgeulU getij B geul 2.2  B geul − b 

   

2

3

gemiddelde waterdiepte in de getijgeul diepte ontgrondingskuil gemiddelde stroomsnelheid in de getijgeul geulbreedte kriblengte

(7.2)

(m) (m) (m/s) (m) (m)

Aan de hand van de bovenstaande formule is uitgerekend dat de diepte van de ontgrondingskuil ongeveer 0.8 meter zal bedragen. In de bovenstaande formule wordt echter ervan uitgegaan dat de kop een verticale wand is. Als met een talud wordt gewerkt kan dit een reductie van ongeveer 15 tot 50% met zich meebrengen afhankelijk van de helling van het talud. Een ander uitgangspunt in de bovenstaande formule is een rechte geul. In het projectgebied is er echter sprake van een bocht. Dit leidt tot een vergroting van de diepte van de ontgrondingskuil met ongeveer 10 tot 50% afhankelijk van de straal van de bocht. Bij het definitief ontwerp is een onderzoek naar de diepte van de ontgrondingskuil essentieel om de maatregelen voor de stabiliteit van de krib vast te stellen. In het algemeen geldt dat een kribafstand die ongeveer gelijk is aan de rivierbreedte leidt tot een acceptabele neervorming tussen de kribben (Grabowsky & Poort, 1997). In de situatie bij de rechteroever van de Suriname rivier is de rivierbreedte op gemiddeld peil zeer groot. Er wordt hier echter uitgegaan van de breedte van de getijgeul. Een onderlinge afstand van 250 tot 300 meter moet dus leiden tot een acceptabele neervorming. De kriblengte bij een dergelijke afstand dient dan ca. 50 meter te bedragen De hoogte van een krib zal ongeveer op gemiddelde rivierwaterstand (NSP + 0.27) moeten komen. Gezien het bodemniveau zal een kribhoogte van 4 tot 7 meter nodig zijn. De waterkerende dam die hoort bij dit alternatief wordt aangelegd langs de oever en dient alleen maar om het achterland te beschermen tegen overstroming tijdens hoge waterstanden. Wel moet worden opgemerkt dat het succes van de waterkerende dam direct afhankelijk is van de kribben, aangezien de waterkerende dam niet als overbescherming dient. Bij het falen van de kribben zal de waterkerende dam ook wegspoelen. Voor de aanlegkosten van een zetsteen/stortkrib kan worden uitgegeaan van ca. 300.000 euro per krib met een lengte van 50 meter (Grabowsky & Poort, 1997). Voor te totale oever (8.6 km) zijn ongeveer 35 kribben nodig. Dit komt op een totaal van 10.5 miljoen euro voor de kribben. De kosten voor de waterkerende dam zijn erg laag (0.5 miljoen euro) t.o.v. de kosten voor de kribben. Totale kosten voor dit alternatief liggen rond de 11 miljoen euro.


82

Oeverbescherming Commewijne 7.4.3 Doorgaande dijkverdediging Gezien de optredende belastingen zal een oeverbescherming moeten bestaan uit maatregelen die zowel het onderwatertalud (tegen stroming) als het talud boven water (tegen golven) moeten beschermen. Voor het onderwatertalud kan een constructie worden worden toegepast bestaande uit een zinkstuk waarop een steenbestorting wordt aangebracht. Het zinkstuk (kunststoffilter met takkenbundels) wordt vanaf het water afgezonken en verzwaard met bestorting. De exacte zwaarte van de bestorting dient later, aan de hand van de belastingen, nauwkeurig te worden bepaald. Het zinkstuk dient te functioneren als een “falling apron”. Een eventuele verdieping door erosie zal dan niet leiden tot ondermijning. De bovenkant van het zinkstuk kan worden net boven de gemiddelde rivierwaterstand worden aangelegd. Het zinkstuk zal dan daar worden vastgezet. De taludhelling zal worden vastgesteld op basis van de stroomgegevens, de karakteristieken van het stortsteen en de ondergrond. Boven het zinkstuk kan een zetsteenconstructie worden aangebracht. Dit bestaat uit een kunststoffilter, een laag van gebroken steenslag en zetsteen. De oeververdediging zou, voor een structurele oplossing, over een lengte van ca. 6 km moeten worden aangelegd. (vanaf Lust & Rust tot en met Kabel). De kruin van de dijk moet op een zodanige hoogte worden aangebracht dat ze in staat is het hoogtwater tijdens springtij te keren. Dit alternatief zal ongeveer 20 miljoen euro kosten (Grabowsky & Poort, 1997).

NSP+3.2m steenbestorting NSP+1.9m zinkstuk

NSP-4.0m bestaande oeverlijn

Fig. 7.3. Doorgaande dijkverdediging.


83

Oeverbescherming Commewijne 7.4.4 Verleggen vaargeul Het verleggen van de vaargeul door middel van baggeren is ook een optie. Vanaf de monding van de Suriname rivier zal men ongeveer in het midden van de rivier een nieuwe geul baggeren tot Jagtlust. Dit beslaat een lengte van ongeveer 10 kilometer waar de bodemligging gemiddeld op NSP-3.0m ligt. Ten behoeve van de scheepvaart zal de nieuwe bodemligging op ongeveer NSP-7.0m moeten komen. De bedoeling is dan dat er stroomgeleiders (flaps) onder water worden aangebracht die de hoofdstroom uit de buitenbocht moeten houden. Daarmee wordt erosie van de buitenbocht voorkomen. Verder zal er ook een constructie moeten worden aangelegd die de waterkerende functie zal vervullen. De kosten voor de aanleg van de waterkerende dam zijn verwaarloosbaar t.o.v. de kosten voor het baggeren van de geul. Uitgaande van een geulbreedte van 100 meter (breedte huidige geul) en een niveaudaling van 4 meter moet per strekkende meter 400 m3 van het bodemmateriaal worden gebaggerd. Over de volledige 10 kilometer moet dus 4 miljoen m3 bodemmateriaal worden gebaggerd. Uitgaande van een prijs van 3 euro per m3 kan men rekenen op een totaal kostenplaatje van ongeveer 12 miljoen euro.

7.4.5 Damwand Dit alternatief houdt in dat er enkele meters landinwaarts van de oever een dijklichaam wordt opgebouwd die primair de waterkerende functie zal vervullen. Ten behoeve van de oeverbescherming wordt dan net vóór het dijklichaam een damwand in de grond geheid. Het stuk land tussen de oever en de wand wordt dan eruit gebaggerd. De wand zal dan als het land ervoor is verwijderd als oeverbescherming moeten dienen. NSP +3.2m

NSP+1.9m

NSP+1.9m

bestaande oeverlijn wand

NSP-4.0m Fig. 7.4 Damwand.

toekomstige oeverlijn

Er moet bij dit ontwerp wel op worden gelet dat de wand tot voldoende diepte wordt geheid. Als dit niet gebeurt, dan kan in de toekomst de grond onder de wand ook


84

Oeverbescherming Commewijne eroderen en wordt het dijklichaam ondermijnd. Een vereiste is dus dat er een teenbescherming komt, anders zal er sprake zijn van een versnelde erosie bij de teen en dus een grote bodemdaling. Dit kan instabiliteit van de wand tot gevolg hebben. Dit alternatief zou ook anders (zie paragraaf 8.4.2) kunnen worden aangelegd, waarbij er land terug wordt gewonnen. Er zou dan enkele meters de rivier in een wand worden aangelegd en de ruimte tussen het damwandscherm en de oever wordt dan opgevuld. Hiervan wordt afgeweken, omdat men door enkele meters land op te offeren een besparing kan hebben, die meer waard is dan het opgeofferd land. Als de wand in de rivier worden aangelegd kost dat namelijk veel meer dan een wand die gewoon vanuit het land kan worden aangelegd, aangezien vanuit het land werken goedkoper is en er geen bouwput nodig is. De geldende prijs van een damwand (enkelvoudig verankerd ) met een kerende hoogte van ongeveer 8.7 meter bedraagt per strekkende meter ongeveer 1600 euro. (Rijkswaterstaat, Havinga). De totale lengte van de te beschermen oever bedraagt 5200 meter. Dit komt dus op een prijs van 8.7 miljoen euro voor de damwand alleen. Hier moet worden vermeld dat deze prijs geldt voor de Nederlandse condities. In Suriname zou dit enigzins kunnen verschillen. Het gaat hier echter slechts om een indicatie. Vervolgens moet ook nog het stukje oever vóór de damwand nog worden verwijderd. Per strekkende meter moet ongeveer 80 m3 worden verwijderd. Voor het heel traject van 5200 meter en tegen een prijs van 5 euro per m3 komt dit op een totaal van ongeveer 2.6 miljoen euro. De totale kosten voor dit alternatief bedragen dus ongeveer 11 miljoen euro.

7.5

Keuze oplossingsmodel

De keuze voor een oplossingsmodel zal worden gemaakt aan de hand van een multicriteria analyse (MCA). In deze MCA zullen de verschillende in paragraaf 7.4 beschreven alternatieven worden getoetst aan de hand van de opgestelde criteria. Aan elk criterium zal een bepaald gewicht worden toegekend. Het gewicht van een criterium is afhankelijk van de importantie van dat criterium. Het gewicht van een criterium wordt vermenigvildigd met de score van het alternatief voor dat criterium. De scores worden vervolgens per alternatief opgeteld. Het alternatief met de hoogste score wordt dan uigekozen en verder uitgewerkt.

7.5.1 Criteria De criteria zullen een gewicht krijgen op een schaal van 1 tot en met 3. Een gewicht van 3 wil zeggen dat het criterium erg belangrijk is. De criteria waarop de oplossingsmodellen zullen worden getoetst zijn: • onderhoud; • kosten; • scheepvaarthinder; • uitvoering.


85

Oeverbescherming Commewijne Onderhoud Het onderhoud van de constructie zal een belangrijk onderdeel gaan vormen na de voltooiing. Aangezien Suriname in een moeilijke financieel economische situatie verkeert zijn de nodige middelen voor het onderhoud niet altijd beschikbaar. Dit heeft er mede voor gezorgd dat heden ten dage een groot deel van de Surinaamse infrastructuur in vervallen toestand verkeert. Om te voorkomen dat de oeverbescherming in Commewijne hetzelfde lot boven het hoofd hangt is een onderhoudsextensief ontwerp gewenst. Behalve het financiële aspect is er ook nog het technisch aspect. Bij het ministerie van OW&V, die belast is met het onderhoud van de infrastructuur is er een groot gebrek aan specialistische kennis. Een ingewikkeld ontwerp vereist dan ook specialisten die het ministerie van OW&V moet ontberen. Deze zullen moeten worden ingehuurd. Een onderhoudsintensieve constructie zou dus zowel in financieel als in technisch opzicht nadelig uitvallen. Op grond van het bovenstaande wordt aan dit criterium een gewicht van 2 punten toegekend. Kosten Aangezien de Surinaamse overheid, die het merendeel van de kosten zal moeten opbrengen in grote financiële nood zit zullen de kosten van het ontwerp een doorslaggevende rol hebben. Er moet ernaar worden gestreefd de kosten zo laag mogelijk te houden. Behalve de kosten voor de aanleg moet hier ook worden gelet op de kosten voor onderhoud die men periodiek zal moeten betalen. Een ontwerp dat minder kost zal ook aantrekkelijk zijn voor eventuele financierders, die zeker een belangrijke rol moeten gaan vervullen, gezien de financiële nood van de overheid. Het komt er in principe op neer dat het wel of niet realiseren van het project erg zal afhangen van de kosten van het project. Dit criterium krijgt op grond van het bovenstaande een gewicht van 3 punten. Scheepvaarthinder Dit aspect is belangrijk vanwege de nabijheid van de vaargeul. De minimale afstand tot de vaargeul is 150 meter. Het is niet te verwachten dat de eerder genoemde oplossingsmodellen op zo een grote afstand nog invloed zullen hebben. Maar bij scheepvaarthinder wordt meer gelet op de toekomst, aangezien er plannen zijn om de havenactiviteiten in de toekomst te verplaatsten naar Belwaarde en omgeving (beleidsnota 2000). In dat geval zullen de schepen veel dichter op de oever varen dan nu het geval is. Constructies als kribben en palenschermen in het water kunnen dan voor problemen zorgen. Het is wel nog niet duidelijk hoe concreet de plannen voor het verplaatsen van de haven zijn. Een tweede aspect dat speelt is de hinder voor de vissersboten. Langs de oevers zijn er heel veel middelgrote en kleine vissteigers. Het is voor deze vissers erg belangrijk dat zij hun vangst kunnen laden en lossen bij de steigers. Op grond van het bovenstaande wordt aan dit criterium een gewicht van 1 punt toegekend. Uitvoering Voor de uitvoering is het belangrijk dat het ontwerp niet al te ingewikkelde uitvoeringstechnieken en equipment vergt. De nadruk ligt hierbij vooral op het werken vanaf het land of vanaf het water. Het verdient de aanbeveling om zoveel mogelijk vanaf het land te werken, aangezien dat veel goedkoper is dan het werken vanaf het water. De


86

Oeverbescherming Commewijne equipment hiervoor is ook aanwezig bij locale aannemers. Voor wat betreft de ingewikkelde uitvoeringstechnieken moet worden vermeld dat de specialistische kennis niet aanwezig is. Dit zou kunnen leiden tot een gebrekkige uitvoering en het plaatselijk of geheel falen van de constructie. Ook heeft het ministerie van OW&V te kennen gegeven het project liever door een Surinaamse aannemer te laten uitvoeren, aangezien het op die manier direct een investering is in de Surinaamse economie. Op grond van het bovenstaande wordt aan dit criterium een gewicht van 2 punten toegekend.

7.5.2 Multicriteria analyse In tabel 7.3a worden voor elk alternatief de scores per criterium gegeven. De scores zijn nog niet vermenivuldigd met het gewicht van het criterium. In tabel 7.3b worden de scores vermenigvuldigd met het gewicht waarna de som van de scores per alternatief staat vermeld in de laatste kolom. In paragraaf 7.5.3 worden deze scores per criterium toegelicht. De scores worden gegeven op een schaal van 1 tot en met 5, waarbij een 5 de beste score is.

palenscherm kribben dijk vaargeul damwand

Onderhoud 1 3 5 1 5

Kosten 5 3 1 3 3

Scheepvaarthinder 3 3 4 2 4

Uitvoering 5 2 3 1 4

Kosten (3) 15 9 3 9 9

Scheepvaarthinder (1) 3 3 4 2 4

Uitvoering (2) 10 4 6 2 8

Tabel 7.3a MCA: score per criteria.

Onderhoud Gewicht (2) palenscherm 2 kribben 6 dijk 10 vaargeul 2 damwand 10

Totaal 30 22 23 15 31

Tabel 7.3b MCA: Totaalscore.

Uit de MCA volgt dat het verleggen van de vaargeul het minst voldoet aan de opgestelde criteria. In tweede instantie zijn de kribben en de dijk eigenlijk bijna gelijk. Een keuze tussen deze twee alternatieven is moeilijk te maken, vanwege het minimale verschil in hun score. De damwand en het palenscherm komen als beste uit de bus. Hier is er echter ook sprake van een minimaal verschil. Het palenscherm komt op 30 punten, mede dankzij haar goede score voor de kosten en uitvoering. De damwand komt op 31 punten, mede dankzij haar goede score voor onderhoud en kosten. Een duidelijke keuze kan dus moeilijk worden gemaakt. Nader onderzoek is gewenst om een duidelijke keuze te maken tussen deze twee alternatieven. De opdrachtgever zal haar wensen nader moeten specificeren. Ook zal het één en ander nader moeten worden gekwantificeerd om een duidelijke keuze te maken. Een keuze maken tussen de twee alternatieven is dus moeilijk


87

Oeverbescherming Commewijne aan de hand van de nu beschikbare informatie. Toch wordt gekozen om de damwand verder uit te werken, omdat zij numeriek de hoogste score heeft.

7.5.3 Toelichtingen Onderhoud Voor dit criterium scoren het palenscherm en het verleggen vaargeul slecht, omdat ze een intensief onderhoud vergen. Bij het palenscherm bestaat het onderhoud uit het verzorgen van de jonge mangroveplanten en het onderhouden van de houten palen in het water Deze zullen boven de waterlijn kunnen rotten. Bij het alternatief verleggen vaargeul bestaat het onderhoud grotendeels uit baggerwerkzaamheden en metingen die moeten worden verricht om de geul op haar plaats te houden. Het onderhoud van de kribben beperkt zich tot het in de gaten houden van de ontgrondingskuilen. Dit vergt meetwerk en eventuele aanpassing van de teen. De dijk en de damwand hebben vrijwel geen onderhoud nodig en scoren daarom het hoogst (5) voor dit criterium. Kosten De dijk scoort slecht (1) voor de kosten, omdat ze het meest (20 miljoen euro) kost. De damwand, de kribben en het verleggen van de vaargeul kosten ongeveer 60% (11 tot 12 miljoen euro) van het eerder genoemd alternatief en scoren daarom 3 punten voor het kostencriterium. Het palenscherm kost het minst (2 miljoen euro) en scoort dus 5 punten. Scheepvaarthinder De kribben maken het onmogelijk om in de toekoemst havenactiviteiten naar Commewijne te verplaatsen. Deze plannen zijn echter nog niet concreet. Voor dit criterium scoren de kribben daaarom 3 punten. Het palenscherm maakt het niet onmogelijk, maar wel erg hinderlijk voor de vissers om de oever te gebruiken. Het palenscherm zal namelijk een hinder vormen voor hun aanlegplaatsen. Voor de scheepvaart naar de andere havens vormt het palenscherm geen hinder. Ze scoort daarom 3 punten voor dit criterium. De dijk en de damwand vormen helemaal geen hinder voor de scheepvaart naar de haven in Paramaribo. Wel zal ze voor de vissers enige hinder vormen voor het laden en lossen. Ze scoren beiden daarom 4 punten voor dit criterium. Het verleggen van de vaargeul zal tijdens de uitvoering enige hinder kunnen vormen voor de zeescheepvaart. Ook zal ze het onmogelijk maken havenactiviteiten naar Commewijne te verplaatsen, omdat de bestaande geul langs de oever zal dichtslibben. Voor de vissersboten zal het verleggen van de vaargeul geen hinder veroorzaken. Op grond hiervan scoort dit alternatief 2 punten. Uitvoering Het verleggen van de vaargeul is het moeilijkst uit te voeren, vanwege de vele onzekerheden hierin. Ook is hiervoor specialistische kennis en equipment nodig die beide uit het buitenland moeten komen. Dit alternatief scoort daarom 1 punt voor dit criterium. De kribben vergen evenals het eerste alternatief ook equipment en specialistische kennis uit het buitenland. Men heeft echter niet met zoveel onzekerheden als het eerste


88

Oeverbescherming Commewijne alternatief te maken. Daarom scoren de kribben 2 punten. Het palenscherm is het makkelijkst uit te voeren en kan ook door locale aannemers worden aangelegd. Dit alternatief scoort 5 punten voor de uitvoering. De damwand is ook door locale aannemers uit te voeren. Wel zal er bij de uitvoering veel aandacht moeten worden besteed aan de teenbescherming. Dit alternatief scoort 4 punten voor de uitvoering. De dijk is gedeeltelijk door locale aannemers uit te voeren. Vooral voor de bekleding van het talud zal equipment uit het buitenland vergen. Ook zal bij de uitvoering moeten worden gelet op zettingen van de slappe rivierbodem. Dit alternatief scoort 3 punten voor de uitvoering.


89


8

Ontwerp oeverbescherming

In dit hoofdstuk zal het gekozen oplossingsmodel (damwand) worden uitgewerkt. Allereerst wordt een opzet gegeven van het benodigd onderzoek en wat er werkelijk is verricht aan grondonderzoek (8.1). Daarna wordt aangegeven in welke veiligheidsklasse deze constructie valt (8.2). Vervolgens wordt een keuze gemaakt over welke materialen en welk soort damwand zal worden toegepast (8.3). Nadat er een keuze is gemaakt kan worden overgegaan tot de schematisatie van het ontwerp (8.4). Na de schematisatie worden de gronddrukken uitgerekend en wordt de inheidiepte bepaald met behulp van de methode Blum (8.5). Hierna wordt het ontwerp geoptimaliseerd met behulp van het rekenprogramma Msheet (8.6). Om ontgrondingen te voorkomen wordt er een teenbescherming ontworpen (8.7) Tenlotte wordt er aandacht besteed aan de duurzaamheid van de constructie, waarbij de nadruk wordt gelegd op corrosie (8.8).

8.1

Grondonderzoek

Ten behoeve van de grondkerende constructie is er een bepaalde hoeveelheid geotechnishe data nodig, die middels metingen of via andere informatie kunnen worden bepaald. De benodigde data zijn: • grondgesteldheid; • laagopbouw ; • grondparameters; • sterkteparameters; • waterspanningen. Hieronder wordt nader ingegaan op de verschillende data, metingen en proeven die gewenst zijn als randvoorwaarden bij het ontwerpen van de oeverbescherming. Hierbij moet worden vermeld dat vanwege het feit dat dit project ligt in het kader van het afstudeerwerk er geen uitgebreid grondonderzoek is geweest. De reden hiervoor zijn de beperkte tijd, het beperkt budget en soms het gebrek aan equipment. Het uitgevoerde grondonderzoek betrof slechts het uitvoeren van een sondering waarna de resterende data uit andere bronnen is bepaald.

8.1.1 Grondgesteldheid Allereerst moet een beeld worden verkregen van de grondgesteldheid in het gebied. Hierdoor krijgt men een beeld van de verschillen in laagopbouw in de omgeving. Deze informatie kan worden verkregen uit geologische kaarten, bodemkaarten en onderzoek in het gebied. Het onderzoek kan geschieden met behulp van geofysische metingen. Met behulp van deze metingen krijgt men een globaal beeld van de grondgesteldheid in het gebied. Uit dit onderzoek kan dan worden opgemaakt of er een grote spreiding is in de ligging van de verschillende grondlagen in het gebied. Aan de hand van deze gegevens kan een beslissing worden genomen over het aantal uit te voeren sonderingen.


90

Oeverbescherming Commewijne Voor het projectgebied vanaf Jagtlust tot en met Nieuw-Amsterdam was er bij de dienst bodemkartering in Suriname geen aparte bodemkaart beschikbaar. De enige bruikbare kaart was kaartblad 6, die de situatie voor heel Commewijne weergeeft en dus niet voldoende gedetailleerd is om de verschillen in het gebied (Jagtlust-Nieuw Amsterdam) te kunnen bepalen. Het uitvoeren van een geofysische meting zat er niet in, vanwege enerzijds het beperkt budget en anderzijds het gebrek aan de benodigde equipment.

8.1.2 Laagopbouw De laagopbouw is benodigd om te weten te komen hoe de verschillende grondlagen in een dwarsdoorsnede ten opzichte van elkaar liggen en wat de dikte is van de afzonderlijke lagen. Aan de hand van de uitkomsten van het geofysisch onderzoek wordt eigenlijk het aantal sonderingen bepaald. Hoe groter de verschillen in bodemopbouw des te meer sonderingen zullen worden uitgevoerd. Zoals eerder vermeld zijn er in het projectgebied geen geofysische metingen verricht, dus kan dat niet worden gebruikt om het aantal sonderingen te bepalen. Om een gedetailleerd beeld van de laagopbouw te krijgen zou er om de 25 meter over het hele traject langs de rivieroever een sondering moeten worden uitgevoerd. Voor het volledig traject (8700 meter) zouden dus 348 sonderingen moeten worden uitgevoerd. Door de 348 sonderingen te vergelijken kan dan ook een gedetailleerd beeld worden geschetst van de laagopbouw in het gebied. Het is ook vereist om een bij de sondering behalve de conusweerstand ook de kleef te meten. Op die manier kunnen dan 2 lagen die dezelfde conusweerstand hebben, maar een verschillende wrijving toch worden onderscheiden. Uit het sondeerdiagram waarin de conusweerstand en de kleef staan geregistreerd kan dan aan de hand van omrekentabellen een grondprofiel worden samengesteld waarin de verschillende lagen en hun ligging t.o.v. een horizontaal referentievlak zijn aangegeven. Het ministerie van OW&V, die het project grotendeels heeft gefinancierd heeft uit haar begroting helaas slechts één sondering kunnen financieren. Deze is uitgevoerd door “Consulting Services” (zie hoofdstuk 4). Er is voor gekozen om de sondering ongeveer in het midden van het traject (Belwaarde) te laten uitvoeren. Bij deze sondering is naast de conusweerstand ook de kleef bepaald (bijlage I). De resultaten zijn te zien in de onderstaande tabel. Niveau (m t.o.v. NSP) +1.9 tot –3.6 -3.6 tot –6.6 -6.6 tot –8.1 -8.1 tot –9.1 -9.1 tot –10.1 -10.1 tot –13.6 -13.6 tot –23.1


Wrijving (kPa) 0 166 100 166 100 36 175

Wrijvingsgetal (%) 0 1.66 6.67 1.66 6.67 9 5.8

Grondsoort

Consistentie



Tabel 8.1 Resultaten sondering.


91

Oeverbescherming Commewijne Voor het opsporen van dunne laagjes kan een piëzoconus worden gebruikt. Deze registreert de waterdrukken op elk niveau. De wrijvingsmantel heeft een dikte van 12 cm en zal bij laagjes die dunner zijn dan 12 cm dus de gemiddelde wrijving van het dunne laagje en de lagen in haar omgeving registreren. Op die manier worden dunne laagjes over het hoofd gezien. Een piëzoconus zal de waterspanning meten en bij het passeren van een dun laagje zal dit te zien zijn aan een verschil in waterspanning. Een overdruk in zandgrond duidt op de aanwezigheid van een kleilens.

8.1.3 Grondparameters Als uit de sonderingen is gebleken welke verschillende grondsoorten er voorkomen, kunnen de verschillende bodemparameters worden bepaald. De bodemparameters die in eerste instantie van belang zijn bij de damwandberekening zijn: • volumiek gewicht onder water (γsat); • volumiek gewicht boven water (γ); • effectieve cohesie (c’); • effectieve hoek van inwendige wrijving (φ’); • ongedraineerde schuifsterkte (fundr). Deze bodemparameters kunnen in tabellen (CUR 166, 1997) worden opgezocht, maar kunnen voor specifieke gevallen ook in een laboratorium worden bepaald. Het volumiek gewicht kan in een laboratorium worden bepaald door middel van weging van een op maat gesneden (getrimd) monster, waarvan het volume gemeten is. De andere parameters kunnen met behulp van een CU-triaxiaalproef worden bepaald. Deze proef voorspelt de sterkte voor elke willekeurige spanningstoestand. Er is wel een verzadigd monster vereist. Vanwege de beperkte tijd zijn er voor dit project geen laboratoriumproeven gedaan ter bepaling van de grondparameters. Deze zijn met behulp van tabellen (CUR 166, 1997) afgeleid. Grootheid zeer zachte zware klei middeldicht siltig zand stevige siltige klei zachte zware klei stijve siltige klei

γ (kN/m3) 14 18 20 15 20

γsat (kN/m3) 14 20 20 15 20

φ’ (°°) 0 40 23 22 24

c’ (kPa) 24 27 24 30

Tabel 8.2 Representatieve waarden grondparameters.

8.1.4 Waterspanningen Belangrijk is om te weten te komen hoe de waterspanningen verlopen in de verschillende lagen. In het meest simpele geval waar er sprake is van goed doorlatende grond zullen de waterspanningen vaak hydrostatisch verlopen. Op plekken waar de grond uit slecht doorlatende lagen bestaat hoeven de waterspanningen niet altijd hydrostatisch te verlopen. Er kan sprake zijn van wateroverspanning in bepaalde lagen. Dit is van belang


92

Oeverbescherming Commewijne om de effectieve grondspanning te kunnen berekenen. De waterspanningen kunnen het best worden gemeten met behulp van peilbuizen. In elke laag worden dan peilbuizen geslagen, waarmee aan de hand van de stijghoogte in de buis de waterspanningen kunnen worden gemeten. Wel zal het bij de kleilagen veel langer duren dan bij de zandlagen voordat de eigenlijke stijghoogte is bereikt. Dit komt door de geringe doorlatendheid van de klei. Er is bij dit project aangenomen dat de waterspanningen hydrostatisch verlopen.

8.2

Veiligheidsklasse

Alvorens kan worden overgegaan tot het bepalen van de op de constructie werkende belastingen moet eerst worden vastgesteld tot welke veiligheidsklasse de constructie behoort. De 3 geldende veiligheidsklassen zijn (CUR 166, 1997): Klasse 1: relatief eenvoudige constructies, geen persoonlijke veiligheidsrisico’s bij falen, relatief geringe schade bij falen; Klasse 2: Aanzienlijke schade bij falen; geringe persoonlijke veiligheidsrisico’s; Klasse 3: Grote schade bij falen en/of aanzienlijke persoonlijke veiligheidsrisico’s. De aan te leggen constructie zal de functie hebben van zowel oeverbescherming als van waterkering. Bij het falen van de waterkerende functie zullen woonerven en landbouwgronden onder water lopen. De waterkering kan op 2 manieren falen. Enerzijds doordat haar kruin te laag is en anderzijds, doordat de oeverbescherming is bezweken en de waterkering wordt weggespoeld door de stroming. De woonerven zullen bij een eventuele overstroming zeker 0.5 meter onder water lopen. Dit brengt grote materiële schade met zich mee. De persoonlijke veiligheid van de bewoners komt echter niet in gevaar. Bij het falen van de oeverbescherming zullen ook landbouwgronden en eigendomspercelen worden weggespoeld. De schade zal zich echter niet in één keer manifesteren, zoals het geval is bij een overstroming. Als er snel maatregelen worden getroffen kan de schade worden beperkt. Doet men niets dan zal er ook aanzienlijke schade worden geleden door het verlies van de gronden, zoals nu het geval is. Aan de hand van het bovenstaande kan worden geconcludeerd dat er bij eventueel falen van de constructie sprake is van grote materiële schade maar dat de persoonlijke veiligheidsrisico’s gering zijn. Op grond hiervan kan de constructie worden ingedeeld in veiligheidsklasse 2.

8.3

Keuze wand

De keuze voor de toe te passen wand en het materiaal zal afhangen van bepaalde eisen die specifiek voor dit project gelden. Deze eisen hebben betrekking op de de kerende hoogte, de duurzaamheid, uitvoering en vooral de kosten, die door het beperkt budget van de opdrachtgever (OW&V) in elke fase van het project doorslaggevend zijn. Voor oevervoorzieningen zijn houten en stalen damwanden de meest gangbare constructiematerialen. Verder worden ook betonnen damwanden, combiwanden, PSP wanden en cellenwanden in mindere mate gebruikt. Hieronder wordt nader ingegaan op


93

Oeverbescherming Commewijne de eerder genoemde eisen. De verschillende eisen worden ook gekwantificeerd, waarna op basis hiervan een beslissing wordt genomen over de te toe te passen wand. Kerende hoogte De maximale hoogte die de wand zal moeten keren is de hoogte vanaf de bodem (minimaal NSP-7.5m te Suzanna’s Daal) tot de top van de constructie (NSP+3.2m). Dit komt neer op een maximale kerende hoogte van 10.7 meter. Duurzaamheid De constructie moet in staat zijn haar functie gedurende 100 jaar lang met minimaal onderhoud te vervulllen. De reden hiervoor is dat onderhoudsintensieve constructies meestal niet het onderhoud krijgen die is vereist, vanwege de beperkte middelen van de Staat. Aangezien een gedeelte van de damwand afwisselend onder en boven water zal liggen, zal er sprake zijn van corrosie. Hier zal dus speciale aandacht aan moeten worden geschonken (paragraaaf 8.8). Uitvoering Doordat er sprake is van een getijde, zal de waterstand vóór de damwand mee fluctueren met het getij. Aangezien de sloten van een damwand niet 100% waterdicht zijn zal het grondwaterniveau achter de damwand de waterstandsfluctuaties volgen, echter met enige vertraging. Als er in de rivier na een periode van hoogwater weer sprake is van laagwater, zal het grondwaterniveau achter de damwand dus hoger liggen dan de waterstand vóór de damwand. Er ontstaat dan een gradiënt, waardoor er water van achter de damwand via de sloten naar buiten treedt. Bij een correcte uitvoering, waar de sloten goed op elkaar aansluiten is dit geen probleem. Maar als er sprake is van een damwand die uit het slot is getreden tijdens de uitvoering, zal dit ertoe leiden dat grond achter de damwand wordt weggespoeld. Dit zal uiteindelijk stabiliteitsverlies tot gevolg hebben. Kosten De kosten spelen, gezien de beperkte financiële middelen van de opdrachtgever een doorslaggevende rol. Behalve de aanleg is het ook belangrijk dat de onderhoudskosten minimaal zijn. Van de stalen wanden (damwanden, PSP wand, cellenwand en combiwand) is bekend dat ze ter plaatse van de sloten niet 100% waterdicht zijn. Voor dit project is het echter wel voldoende. De waterdichtheid is namelijk vereist om te voorkomen dat er grond wordt weggespoeld. Dit zal niet gebeuren, aangezien de sloten door hun vorm het water zodanig zullen vertragen dat het geen transportcapaciteit meer heeft als ze de wand is binnengedrongen. De PSP wand, cellenwand en de combiwand worden alleen toegepast in gevallen waarbij er speciale eisen m.b.t. de vervormingen worden gesteld. Dit is bijvoorbeeld het geval bij een kade. De kosten voor deze wanden zijn dan ook een stuk hoger dan voor een wand die is opgebouwd uit normale damwandplanken. Er is bijvoorbeeld zwaarder heiwerk vereist, omdat deze wanden (PSP wand, cellenwand en combiwand) naast de gewone damwandplanken ook zijn opgebouwd uit ronde buisprofielen en I-profielen. In Suriname zijn tot nu toe alleen maar stalen damwanden


94

Oeverbescherming Commewijne bestaande uit de traditionele damwandplanken uitgevoerd. PSP wanden, cellenwanden en combiwanden zijn nog onbekend. De duurzaamheid van stalen damwanden is zonder maatregelen bij een fluctuerende waterstand niet gegarandeerd voor de beoogde 100 jaren. Hiertegen zullen dus maatregelen moeten worden genomen. De kerende hoogte van maximaal 10.7 meter zal zorgen voor damwandplanken van rond de 20 meter. Tot 31 meter zijn ze wel normaal leverbaar. Voor wat betreft de uitvoering moet worden vermeld dat het mogelijk is dat tijdens de uitvoering een damwand uit het slot kan lopen. Dit kan leiden tot het uittreden van achterliggende grond. Het is dus van belang dat men het opmerkt als een damwand uit het slot loopt. De kerende hoogte van 10.7 meter is voor betonnen damwanden niet haalbaar, aangezien de betonnen damwandplanken niet worden gemaakt in de vereiste lengte van 20 meter. De duurzaamheid van betonnen damwandplanken is wel beter dan staal en hout, maar ze zijn duurder. Houten damwanden zijn in Suriname nooit toegepast voor grote projecten. Er zijn wel houten wanden te vinden, maar die zijn meestal in slootjes door particulieren zelf aangelegd. De kosten voor houten damwanden kunnen in Suriname erg gunstig uitvallen, aangezien het lokaal te fabriceren is. De kerende hoogte van 10.7 meter zal in geval van een houten damwand ook niet mogelijk zijn, vanwege de beperkte sterkte. Voor wat betreft de duurzaamheid kan worden gezegd dat hout bij een levensduur van meer dan 25 jaar moet worden verduurzaamd. In dit geval waarbij een deel boven water staat en een ander deel onder water, zal het hout zonder verduurzaming erg snel gaan rotten. Het is dus erg onwaarschijnlijk dat de houten constructie 100 jaar kan blijven staan, gezien het feit dat onderhoud niet optimaal is in Suriname. Op grond van het bovenstaande kan worden gesteld dat een betonnen of houten wand niet kan worden toegepast, vanwege het feit dat de kerende hoogte daarvoor te groot is. Het staat dus vast dat er een stalen damwand moet worden gekozen. Van de opgesomde stalen damwanden zal er niet worden gekozen voor een PSP wand, cellenwand of combiwand, omdat die duurder zijn dan een normale stalen damwand. In het geval van de oeverbescherming worden er geen speciale eisen gesteld met betrekking tot de vervorming van de damwand, dus hoeft er ook geen dure PSP wand, cellenwand of combiwand te worden gekozen. De keuze valt dus op een normale stalen damwand. Wel zal er speciale aandacht moeten worden besteed aan de verduurzaming. Dit kan door het kiezen van een extra dik profiel, door het gebruik van verduurzamingsmiddelen of met behulp van een kathodische bescherming. Voor wat de damwandsloten betreft is het gebruik van een slotenverklikker aan te bevelen. Hierdoor zal men het direct opmerken als een damwand uit het slot is gelopen en kan men maatregelen treffen.

.


95


8.4

Schematisatie

Ten behoeve van de berekeningen zal het ontwerp moeten worden geschematiseerd. Aangezien de constructie naast haar beschermende functie ook een waterkerende functie heeft, moet er ook rekening worden gehouden met de verschillende peilen en niveaus aan de buitenzijde. Verder wordt aandacht besteed aan de grondlagen aan zowel de actieve als de passieve zijde. Tenslotte wordt ook nog de kerende hoogte voor de uit te werken varianten bepaald.

8.4.1 Peilen Het ontwerppeil van de waterkering moet gelijk zijn aan een waterstand met een voldoende kleine frequentie. Voor getijrivieren, zoals in dit geval, is het ontwerppeil een combinatie van een hoge waterstand en een hoge rivierafvoer. Aangezien in dit geval de afvoer bovenstrooms gereguleerd is, zorgt ze niet voor waterstandsverhoging bij de monding. Er wordt dus gewerkt met een hoge rivierwaterstand die door het getij wordt veroorzaakt. Hiervoor wordt HWS (NSP+ 2.0m) aangehouden. De overschrijdingsfrequentie van deze waterstand bedraagt 0.1% (tabel 7.1). Tot de waakhoogte behoren de golfoploop, de lokale opwaaiing en overige waterstandsverhogende factoren. Er is geen sprake van golfoploop, aangezien we hier te maken hebben met een verticale wand en geen talud. Als de golven tegen een verticale wand komen, treedt er een staande golf op met een golfhoogte die twee keer zo groot is als de inkomende golven. De maatgevende golven zijn in dit geval de secundaire scheepsgolven, aangezien ze een grotere golfhoogte bezitten dan de windgolven. De hoogste secundaire scheepsgolven zullen optreden te Lust & Rust, omdat de afstand tot de vaargeul daar het kleinst is (150 meter). In paragraaf 6.2.3 is uitgerekend (zie fig. 6.4) dat er daar golven met een hoogte van 1.4 meter kunnen optreden. Over het resterend gedeelte van het traject (Belwaarde t/m Kabel) is de afstand tot de vaargeul gemiddeld 250 meter en zullen de secundaire scheepsgolven daar een hoogte van ongeveer 0.7 meter hebben. Deze golven worden gebruikt als ontwerpgolf. De reden hiervoor is dat het gebruiken van de golven te Lust & Rust (1.4 meter) als ontwerpgolf zal leiden tot een hogere waakhoogte en een langere damwand, dus extra kosten. Eigenlijk zullen die kosten alleen maar worden gemaakt om een klein stuk te Lust & Rust te beschermen tegen golfoverslag van een golf die eigenlijk maar één keer per week optreedt (grootste schip gaat één keer per week langs). De golf met een hoogte van 0.7 meter treedt op langs het resterende gedeelte van het traject en ook met hogere frequentie (kleinere schepen varen ongeveer vijf keer per dag langs). Door het ontstaan van de staande golf zal de golfhoogte verdubbelen tot 1.4 meter. De secundaire scheepsgolf met een hoogte van 1.4 meter, die 1 keer per week optreedt over een gedeelte van Lust & Rust zal verdubbeld worden tot 2.8 meter. Dit zal zorgen voor golfoverslag. Hiertegen zullen maatregelen moeten worden genomen. Er moet een laag grind op de kruin van de constructie worden geplaatst waar het overgeslagen water in kan bezinken. Dit water stroomt vervolgens af in een achterliggend slootje. Dit kost veel minder dan een langere damwand, vooral omdat grind makkelijk te krijgen is in Suriname.


96

Oeverbescherming Commewijne Van opwaaiing is er geen sprake, aangezien de wind vanuit Noordoostelijke richting komt en dus geen opwaaiing kan veroorzaken. Overige waterstandsverhogende factoren zijn er niet. De waakhoogte is dus de helft van de maximale scheepsgolfhoogte (die zijn maatgevend). Dit leidt tot een waakhoogte van 0.7 m. Vanaf het niveau van NSP+1.9 tot NSP-3.6m is er sprake van een erg slappe kleilaag. Het aanbrengen van een grondlichaam hierop t.b.v.de waterkering zal ongetwijfeld tot zettingen leiden. Om te voorkomen dat kruinhoogte na verloop van tijd beneden de waakhoogte komt te liggen, zal een overhoogte worden aangebracht. Voor de overhoogte wordt 0.5 meter aangehouden. De aanleghoogte komt hiermee op NSP+3.2 m aanleghoogte (NSP+3.2m) 0.5m waakhoogte (NSP+ 2.7 m)

HWS (NSP+2.0m)

NSP+1.9m

wand

1.4 m

maatgevende golf

Fig. 8.1 Schematisatie peilen.

8.4.2 Kerende hoogte Voor wat betreft de locatie van de damwand zijn er 2 mogelijkheden. De damwand kan in het droge worden uitgevoerd door deze ongeveer 3 meter achter de oeverlijn de grond in te heien (in het groen aangegeven in figuur. 8.2). De strook grond vóór de damwand wordt dan aan de rivier opgeofferd. Een tweede mogelijkheid is om de damwand verder de rivier in aan te brengen en wat land terug te winnen (in het rood aangegeven in fig. 8.2). In dit geval zal er vanuit het water moeten worden gewerkt. Er wordt gekozen voor de eerste mogelijkheid, aangezien de waarde van het op te geven stuk land en de eventueel te slopen huizen minder is dan de meerkosten als er vanuit het water wordt gewerkt. De situatie in fig. 8.2 geldt voor het traject Lust & Rust waar de bodem op NSP4.0m vrijwel horizontaal is. Het niveau van de rivierbodem verschilt per traject. In het vervolg zullen de damwandberekeningen worden gemaakt voor 2 trajecten. Er wordt gekozen voor de trajecten Lust & Rust en Suzanna’s Daal, omdat deze 2 trajecten respectievelijk het hoogste (NSP-4.0m) en laagste bodemniveau (NSP-7.0m) hebben. Het bodemniveau van de resterende trajecten ligt tussen NSP-4.0m en NSP-7.0m. Door de verticale damwand zal er een extra ontgronding optreden vóór de teen van de damwand, waardoor de rvierbodem zal dalen, zoals aangegeven in de figuur 8.2. De ontgrondingskuil zal zorgen voor afname van de passieve grondweerstand, dus voor een


97

Oeverbescherming Commewijne grotere inheidiepte en een zwaarder profiel. De rivierbodem kan ook door middel van een teenbescherming op haar plaats worden gehouden. Op die manier kan men de extra kosten voor een grotere inheidiepte en een zwaarder profiel besparen. NSP+3.2m

NSP+3.2m NSP+1.9m

zeer zachte zware klei NSP-4.0m middeldicht siltig zand stevige siltige klei

toekomstige bodem

NSP-12.0m

zachte zware klei

NSP-12.om

Fig. 8.2 Mogelijke locaties damwand.

Lust & Rust De teen bij Lust & Rust ligt op een zandbodem op een niveau van NSP-4.0m (zie figuur 8.4). Zand is erg erosiegevoelig. De ontgronding is afhankelijk van de straal van de bocht, de breedte van de getijgeul en de gemiddelde waterdiepte bovenstrooms van de bocht. De rivier kan te Lust & Rust als volgt worden geschematiseerd.

MSL NSP+0.27m NSP-1.5m

β

NSP-4.0m

H 1125

425

300 25

Fig. 8.3 Ontgrondingskuil.


98

Oeverbescherming Commewijne Vanaf de linkeroever is er eerst een stuk van 1125 meter met een bodemligging op NSP1.5m. Daarna is er over de volgende 425 meter een helling van 1:170 naar de vaargeul toe. De vaargeul zelf heeft haar bodem op NSP-4.0m en heeft een breedte van 300 meter. Vervolgens is er over de volgende 25 meter een oevertalud van 1:4. In het rood is de situatie na het inbrengen van de damwand getekend. Als men de teen van de damwand niet beschermd zal er een ontgrondingskuil met diepte H bij de teen ontstaan. Deze diepte is uit te rekenen met behulp van de volgende formule.

hbocht hgemiddeld hbocht hgemiddeld R B

 R B  + 0.084 h B  gemiddeld 

= 1.8 − 0.051 = = = =

   

(8.1)

gemiddelde waterdiepte in de bocht gemiddelde waterdiepte bovenstrooms straal van de bocht breedte van de geul

(m) (m) (m) (m)

Aan de hand van de bovenstaande formule is uitgerekend dat de waterdiepte in de bocht na voltooiing van de constructie zal toenemen tot 7.7 meter (zie bijlageV). Uitgaande van een gemiddelde waterstand van NSP+0.27m zal de bodem komen te liggen rond NSP7.4m. Op het niveau van NSP-6.6m begint echter een kleilaag bestaande uit stevige klei. Volgens bovenstaande berekening zal de ontgronding dan door deze kleilaag moeten. Dit is niet waarschijnlijk, aangezien deze kleilaag al lang is afgezet en dus reeds geconsolideerd. Zij heeft dus een grote weerstand tegen erosie. De ontgrondingskuil gaat dus tot het begin van deze kleilaag op NSP-6.6m. De diepte van de ontgrondingskuil (H) komt dus op 2.2 meter. NSP+3.2m NSP+1.9m

teenbescherming NSP-4.0m (Lust & Rust) NSP-4.5m

NSP-7.0m (Suzanna’s NSP-7.5m

sliblaag Fig. 8.4 Teenbescherming.


99

Oeverbescherming Commewijne Suzanna’s Daal De teen bij Suzanna’s Daal ligt op een niveau van NSP-7.0m. Op dit niveau bevindt zich de erosiebestendige kleilaag zoals hiervoor beschreven. Te Suzanna’s Daal zal er dus geen ontgrondingskuil optreden bij de teen van de constructie. Er wordt ervoor gekozen om te Lust & Rust een teenbescherming aan te leggen op het niveau van de horizontale bodem, aangezien de extra kosten voor een grotere kerende hoger zijn dan de kosten voor een teenbescherming. Dit kan ook op 2 manieren. Er kan ervoor worden gekozen om de teenbescherming naar de oever toe te bouwen naarmate de rivier de grond vóór de damwand wegspoelt. Dit brengt een erg intensief onderhoud met zich mee, want er zal steeds moeten worden gemeten op welk niveau de bodem ligt en men zal aan de hand daarvan de teenbescherming steeds verder naar de wand toe moeten opbouwen. Een andere mogelijkheid is om direct na het voltooien van de damwand de grond ervoor te verwijderen tot het niveau van de vrijwel horizontale bodem en daar dan in één keer de hele teenbescherming aan te leggen. Er wordt gekozen voor de tweede optie, aangezien men zo min mogelijk onderhoud wil en het ook onwaarschijnlijk is of het benodigd onderhoud en metingen zoals in de eerste optie zijn voorgesteld daadwerkelijk zullen plaats vinden. Deze keuze zal wel extra baggerkosten met zich meebrengen. Het geeft echter een stukje zekerheid, die van cruciaal belang is voor de stabiliteit van de wand. Rekening houdende met een bodemniveau van NSP-4.0m te Lust & Rust ziet het er als volgt uit. Bij de plaatsing van de teenbeshcherming zal de slappe modderlaag (0.5 meter dik) worden ontgraven, zodat de teenbescherming op de zandlaag (NSP-4.5m) komt te liggen. In paragraaf 8.7 zal verder aandacht worden besteed aan de teenbescherming.

8.5

Gronddrukken en inheidiepte

In deze paragraaf worden allereerst de horizontale gronddrukken die op de damwand werken uitgerekend. Vervolgens worden de opleg-/inklemcondities bepaald voor deze damwand. Aan de hand van die condities kan dan tenslotte de inheidiepte worden bepaald met behulp van de methode Blum.

8.5.1 Gronddrukken Voor beide varianten zijn de horizontale gronddrukken bepaald. Per grondlaag zijn eerst de verschillende gronddrukfactoren uitgerekend. De gronddrukfactoren zijn uitgerekend aan de hand van de inwendige wrijvingshoek (φ) en de wandwrijvingshoek (δ) van iedere grondsoort. Er is ervan uitgegaan dat de damwanden een halfruw wandoppervlak hebben. We hebben hier te maken met een recht glijvlak dus de rekenwaarde van wandwrijvingshoek bedraagt 0.33φ (CUR 166, 1997). De gronddrukfactor voor de cohesie is in de berekening niet meegenomen, aangezien de cohesie voor de verschillende grondlagen niet met voldoende zekerheid kon worden bepaald en de cohesie toch alleen maar een gunstige invloed heeft. De berekende gronddrukfactoren zijn in de onderstaande tabel weergegeven. Aangezien we te maken hebben met een klasse 2 constructie moet de


100

Oeverbescherming Commewijne representatieve waarde van de inwendige wrijvingshoek (φ) worden gedeeld door 1.15 ter verkrijging van de rekenwaarde. Grond zeer zachte zware klei middeldicht siltig zand stevige siltige klei zachte zware klei stijve siltige klei

φrepr (º) 0 40 23 22 24

φreken (º) 0 35 20 19 21

δreken (º) 0 11.5 6.6 6.27 6.93

Ksur; a:d

Ksur; p:d

Kγ:ad

Kγ:pd

1 0.246 0.455 0.474 0.438

1 2.507 1.715 1.671 1.760

1 0.246 0.455 0.474 0.438

1 2.507 1.715 1.671 1.760

Tabel 8.3 Gronddrukfactoren.

Voordat wordt overgegaan tot de berekening moet het volgende nog worden opgemerkt • Bij beide varianten is de passieve gronddruk vanaf een niveau van 0.5 meter onder de rivierbodem in rekening gebracht. De kerende hoogte is dus met 0.5 meter verhoogd. Conform veiligheidsklasse 2 zou de kerende hoogte met 0.3 meter moeten worden verhoogd. Er is gekozen voor 0.5 meter, omdat tot een halve meter onder de rivierbodem de grond slechts uit zachte modder bestaat die geen weerstand heeft. De geconsolideerde lagen die wel grondweerstand kunnen bieden beginnen pas op een halve meter onder het gemeten bodemniveau; • Het gewicht van de eventule teenbeschermimg aan de passieve zijde wordt niet meegenomen; • De slappe kleilaag vanaf maaiveld (NSP+1.9m) wordt ontgraven tot NSP+1.0m (werkvloer). Vanaf dat niveau tot de top (NSP+3.2m) komt er dan een zandophoging; • Aangezien de laag tussen NSP+1.0m en NSP-3.6 een erg slappe laag is en vrijwel zeker zettingen zal vertonen, wordt bij de berekening van de gronddruk van het zandpakket erboven een vormfactor van 1.5 aangehouden; • De grondwaterstand achter de damwand is afhankelijk van het getij. Het zal in zekere zin mee fluctueren met de waterstand in de rivier, omdat de damwandsloten niet 100% waterdicht zijn. Er is bij de bepaling van de waterdrukken afgeweken van de klasse 2 veiligheidsbeschouwing, omdat we hier te maken hebben fluctuerende waterstanden. De fluctuatie van de grondwaterstand t.o.v. het getij is moeilijk te kwantificeren, omdat die afhangt van de doorlatendheid van de verschillende grondlagen. Er is daarom erg conservatief te werk gegaan. Het freatisch vlak is voor alle zekerheid aan de landzijde gelijk gesteld aan de bovenkant van de eerste kleilaag (NSP+1.0). Boven deze laag is er een zandophoging, waarin het freatisch vlak zal meegaan met het getij. In de kleilaag is dat niet meer zo, vanwegde de beperkte doorlatendheid. De maatgevende waterstand aan de rivierzijde is gesteld op LWS (NSP-1.3m); • Voor het volumiek gewicht van de verschillende grondlaagen is conform een klasse 2 benadering een materiaalfactor van 1.0 gebruikt. Bij het uitrekenen van de gronddrukken is er ervan uitgegaan dat de horizontale gronddruk wordt opgebouwd uit 3 drukken te weten de horizontale gronddruk als gevolg


101

Oeverbescherming Commewijne van het eigen gewicht, de horizontale gronddruk als gevolg van de bovenstaande belasting en de waterdruk. In formulevorm ziet het er als volgt uit: Pea;h; d = Pd K sur ;d + (γz ) K γd + w

Pea;h;d Pd Ksur;d γ z Kγ;d W

= = = = = = =

(8.2)

horizontale component van de van de gronddruk uniform verdeelde bovenbelasting gronddrukfactor t.g.v. de bovenbelasting volumiek gewicht van de grond diepte gronddrukfactor t.g.v. het grondgewicht waterdruk

(kN/m/m) (kN/m/m) (-) (kN/m3) (m) (-) (kN/m)

Voor beide varianten geldt dat de gronddruk aan de actieve zijde wordt opgebouwd uit de waterdruk, de druk a.g.v. het eigen gewicht en de druk a.g.v. de bovenbelasting. Aan de passieve zijde wordt de gronddruk opgebouwd uit de waterdruk en de druk a.g.v het eigen gewicht. In de onderstaande tabel worden ter indicatie op een aantal niveaus de verschillende horizontale gronddrukken gegeven voor de situatie te Lust & Rust. Passief Waterdruk (kN/m/m) 0 0 1 23 33 53 68 78 88 123 218

Eigen gewicht (kN/m/m) 0 0 0 0 5.01 105.3 156.8 207 241 329 633

Actief Niveau (m) Waterdruk t.o.v NSP (kN/m/m) 3.2 0 0.9 1 -1.4 24 -3.6 46 -4.6 56 -6.6 76 -8.1 91 -9.1 101 -10.1 111 -13.6 156 -23.1 241

Eigen gewicht (kN/m/m) 0 15.63 37.3 57.6 62.5 72.35 86.01 90.93 100.03 124.9 208.05

Bovenbelasting (kN/m/m) 2.46 6.73 6.73 2.46 2.46 2.46 4.55 2.46 4.55 4.74 4.38

Tabel 8.4 Horizontale gronddrukken.

Hieronder worden de gronddrukfiguren gegeven voor beide varianten. De gronddrukfiguren lopen tot een niveau van NSP-23.1m. Tot dit niveau is de sondering uitgevoerd. In de gronddrukfiguur voor Lust & Rust is te zien dat de maximale gronddruk aan de actieve zijde ongeveer 90 kPa bedraagt. Het belastingnulpunt ligt ongeveer op NSP-6.35m.


102


Resulterende gronddruk traject Lust & Rust

100.000 50.000 0.000 gronddruk (kPa)

-50.000 -100.000 -150.000 -200.000 -250.000 -300.000 -350.000 -400.000 -450.000 -23 -22 -21 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -9.8 -8.8 -7.8 -6.8 -5.8 -4.8 -3.8 -2.8 -1.8 -0.8 0.2 1.2 2.2 3.2 niveau (m ) t.o.v. NSP

Fig. 8.5 Resulterende gronddrukfiguur voor traject Lust & Rust.

De onderstaande gronddrukfiguur geldt voor het traject Suzanna’s Daal. In deze gronddrukfiguur is te zien dat de maximale gronddruk aan de passieve zijde ongeveer 110 kPa bedraagt. Het belastingnulpunt ligt ongeveer op NSP-11.4m.

Resulterende gronddruk traject Suzanna's Daal

150.000 100.000

gronddruk (kPa)

50.000 0.000 -50.000 -100.000 -150.000 -200.000 -250.000 -300.000 -23

-22

-21

-20

-19

-18

-17

-16

-15

-14

-13

-12

-11

-9.8

-8.8

-7.8

-6.8

-5.8

-4.8

-3.8

-2.8

-1.8

-0.8

0.2

1.2

2.2

3.2

niveau (m ) t.o.v NSP

Fig. 8.6 Resulterende gronddrukfiguur voor traject Suzanna’s Daal.


103

Oeverbescherming Commewijne 8.5.2 Opleg-/inklemmingscondities Aan de hand van de twee gronddrukfiguren kan voor beide alternatieven de inheidiepte worden bepaald. Alvorens dit wordt gedaan moet eerst een keuze worden gemaakt voor de opleg-/inklemmingscondities. Deze zijn: • onverankerd; volledig ingeklemd • enkelvoudig verankerd; opgelegd • enkelvoudig verankerd; volledig ingeklemd • enkelvoudig verankerd; gedeeltelijk ingeklemd Vrij opgelegde damwanden geven de hoogste ankerkrachten, de grootste veldmomenten, maar de kortste damwanden. Ten gevolge van het statisch bepaalde karakter is er geen mogelijkheid tot herverdeling van de belastingen. Vrij opgelegde damwanden worden vaak voor tijdelijke constructies toegepast. De belastingsituatie moet dan wel nauwkeurig bekend zijn. Het rekenmodel van een damwand met voetinklemming is statisch onbepaald. Relatief gezien gedragen deze wanden zich dan ook stijver. Bij overbelasting zal enige herverdeling van krachten tussen de verankering, de wand en de inklemming in de ondergrond optreden. Er is dus een soort extra verborgen veiligheid beschikbaar. Voor de bovenstaande ontwerpen wordt gekozen voor een damwand met voetinklemming. De reden hiervoor is de extra verborgen veiligheid. Deze kan goed worden gebruikt, indien blijkt dat de bodem vóór de damwand plaatselijk iets meer is weggespoeld. De passieve druk wordt daardoor minder en de extra veiligheid kan dan goed van te pas komen. Een andere reden waarom de extra veiligheid nodig kan zijn is dat er maar één sondering is uitgevoerd om de grondopbouw te bepalen. Er kan dus een grote spreading hierin zijn. Er zal ook een verankering komen ter verkleining van de inheidiepte.

8.5.3 Inheidiepte Bij de werkwijze van een damwand met voetinklemming (zoals gekozen) wordt de gronddrukfiguur onderverdeeld in stroken met een nader te bepalen dikte. Van elke strook wordt dan de resultante (p) en haar afstand (a) tot het ankerpunt bepaald. Met behulp van deze twee parameters worden de volgende 2 factoren uitgerekend. 6 m= K R l 3γ

m, n KR l l0 γ

∑ pa +l

− l0

= = = = =


en

6 n= K R l 5γ

+l

∑ pa

3

(8.3)

0

factoren resulterende gronddrukfactor afstand anker tot belastingnulpunt afstand bovenkant tot anker volumiek gewicht grond

(-) (-) (m) (m) (kN/m3)

104

Oeverbescherming Commewijne Nadat deze factoren zijn bepaald kan de inheidiepte worden uitgerekend. De inheidiepte kan dan worden uitgerekend aan de hand van de volgende formule. t = u + 12 . x t u x

= = =

(8.4) inheidiepte afstand rivierbodem tot belastingnulpunt afstand belastingsnulpunt tot theoretische inheidiepte

(m) (m) (m)

Voor beide ontwerpen is de inheidiepte bepaald. De waarden zijn weergegeven in onderstaande tabel. De betekenis van de parameters is behandeld in bijlage VI. Parameter Niveau Top Niveau rivierbodem Niveau harde bodem Kerende hoogte Niveau anker belastingnulpunt u l l0 m n ξ x t Inheiniveau Lengte planken

Eenheid m t.o.v. NSP m t.o.v. NSP m t.o.v. NSP m m t.o.v. NSP m t.o.v. NSP m m m m m m t.o.v. NSP m

Lust & Rust NSP+3.2 NSP-4.0 NSP-4.5 7.7 NSP+2.0 NSP-6.35 1.85 8.35 1.2 1.2 0.3 0.9 7.52 10.87 NSP-15.37 18.57

Suzanna’s Daal NSP+3.2 NSP-7.0 NSP-7.5 10.7 NSP+2.0 NSP-11.4 3.9 13.4 1.2 0.58 0.16 0.68 9.11 14.83 NSP-22.33 25.53

Tabel 8.5 Berekening inheidiepte m.b.v. de methode Blum.


105


8.6

Damwandberekening en optimalisatie m.b.v. Msheet

De inheidiepte die is bepaald m.b.v. de methode Blum wordt in deze paragraaf geoptimaliseerd met behulp van het computerprogramma Msheet. Het verschil tussen Msheet en Blum is dat Msheet de elasticiteit in rekening brengt, terwijl Blum dat niet doet. Dat wil zeggen dat de resultaten van Blum vrij conservatief zijn, dus een hoge mate van veiligheid bezitten. Met behulp van Msheet zal dit worden geoptimaliseerd. Met Msheet zullen ook de optredende momenten en de ankerkracht worden bepaald. Aan de hand van deze gegevens wordt er een anker en een optimaal damwandprofiel bepaald.

8.6.1 Damwand Lust & Rust Eerst zijn voor de mogelijke profielen de maximale momenten bepaald bij variërende damwandlengte. De mogelijke profielen zijn bepaald aan de hand van hun sterkte (weerstandsmoment) om de optredende momenten op te vangen. De meest geschikte profielen zijn de Larssen 22, Larssen 23 en Larssen 24 profielen. Ook is uitgerekend welk deel van de beschikbare grondweerstand wordt gemobiliseerd voor verschillende damwandlengten (bijlage VII). Aan de hand hiervan is ook bepaald bij welke lengte de damwand instabiel wordt. Uit deze drie damwandprofielen zal de meest optimale keuze voor dit ontwerp moeten worden gemaakt. Damwandlengte (m)

Gemobiliseerde sterkte (%)

19.2 18.2 17.2 16.2 15.2 14.2 13.2 12.2 11.2 10.2

69.5 71.4 73.8 75.8 77.4 79.5 83.2 92.8 97.3 instabiel

Maximaal moment (kNm) Larssen Larssen Larssen 22 23 24 252.6 253.0 252.7 252.7 253.0 252.7 252.7 253.0 252.8 252.8 253.7 253.8 254.4 257.7 258.8 264.4 272.2 274.3 291.2 298.7 300.4 317.3 322.4 323.6 330.3 332.8 332.9

Tabel 8.6 Optredende momenten bij variërende damwandlengte (Lust & Rust).

Met behulp van de methode Blum is voor Lust & Rust een damwandlengte van 18.5 meter uitgerekend. Uit tabel 8.6 volgt dat dan ongeveer 70% van de beschikbare grondweerstand wordt gebruikt. Bij de optimalisatie is het de bedoeling meer van de beschikbare grondweerstand te mobiliseren door een zo kort mogelijke lengte toe te passen. Er zal echter geen lengte worden gekozen die net iets langer is dan de instabiele damwandlengte, omdat er een extra veiligheid wordt ingebouwd voor de verschillen in laagopbouw. De laagopbouw is namelijk bepaald aan de hand van één sondering over een traject van 8.6 kilometer. Het is dus erg waarschijnlijk dat er variaties zullen zijn. De optimale lengten moeten volgens tabel 8.6 tussen de 12.2 em 15.2 meter worden gezocht,


106

Oeverbescherming Commewijne aangezien bij grotere lengten de momenten bijna niet afnemen. In de onderstaande tabel is aangegeven welke de optimale lengten zijn. Damwandlengte (m) 13.2 14.2 13.2 13.2 12.2

Profiel Larssen 22 Larssen 22 Larssen 23 Larssen 24 Larssen 24

Max. Mveld (kNm) 291.2 264.4 298.7 300.4 323.6

Max. Minkl (kNm) 81.6 142.9 70.9 67.4 18.7

Max. verplaatsing (mm) 80.1 69.3 47.9 41.2 42.9

Tabel 8.7 Optimale damwandlengte voor verschillende profielen (Lust & Rust).

Voor de vijf bovenstaande opties worden de maximaal optredende spanningen uitgerekend aan de hand van de volgende formule.

σ max =

M max W

σmax = Mmax = W =

(8.5) maximaal optredende spanning maximaal optredend moment weerstandsmoment

(N/mm2) (Nmm) (mm3)

De optredende spanning in de damwand moet kleiner zijn dan 240 N/mm2. Dit is de vloeispanning van staal, vermenigvuldigd met een materiaalfactor van 1 (CUR 166, 1997). Damwandlengte (m) 13.2 14.2 13.2 12.2 13.2

Profiel Larssen 22 Larssen 22 Larssen 23 Larssen 24 Larssen 24

W *103 mm3 1250 1250 2000 2500 2500

Mmax (kNm) 291.2 264.4 298.7 323.6 300.4

σmax (N/mm2) 233 212 149 129 120

Vloeispanning (N/mm2) 240 240 240 240 240

Tabel 8.8 Maximaal optredende staalspanning (Lust & Rust).

Uit de bovenstaande tabel volgt dat de staalspanning in de Larssen 22 profielen vrij dichtbij de vloeispanning ligt. Er is dus weinig reserve. Aangezien een gedeelte van de constructie afwisselend onder en boven water komt te liggen zal er dus sprake zijn van corrosie (zie paragraaf 8.8). De reserve sterkte is dus nodig tegen dit mechanisme. Uitgaande hiervan zullen de Larssen 22 profielen niet worden toegepast. Er is dan keus uit Larssen 23 en Larssen 24 profielen. Deze keuze zal afhangen van het gewicht van de dawand per strekkende meter. Er wordt hier impliciet van uitgegaan dat de kosten van de profielen evenredig zijn met het gewicht. In tabel 8.9 zijn de drie alternatieven weergegeven met hun totaal gewicht.


107

Oeverbescherming Commewijne Damwandlengte (m) 13.2 13.2 12.2

Profiel Larssen 23 Larssen 24 Larssen 24

Gewicht (kg/m) 77.5 87.5 87.5

Tot gewicht (kg) 1023 1155 1067

Tabel 8.9 Staalgewicht bij verschillende profielen (Lust & Rust).

Een Larssen 23 profiel met een lengte van 13.2 meter komt als beste uit de bus bij de optimalisatie van de damwandlengte en het profiel. Aan de hand van deze lengte en de eigenschappen van het Larssen 23 profiel zullen de ankers en de gordingen voor dit ontwerp worden uitgerekend. Ankers Aan de hand van de bovenstaande keuze (Larssen 23 profiel met een lengte van 13.2 meter) wordt verder gerekend aan de ankerkracht. Er wordt ervoor gekozen om de ankers aan te brengen op een niveau van NSP+2.0m, omdat dan de ankers boven water kunnen worden aangebracht. Dit is veel goedkoper dan ankers die onder water moeten worden aangebracht. Het is echter wel zo dat de draagkrachtige zandlaag pas op het niveau van NSP-3.6m tot NSP-6.6m ligt. Dit wil dus zeggen dat de ankers onder een hoek zullen moeten worden aangebracht. Ankers waarbij er een ankerwand of ankerplaat wordt toegepast moeten vrijwel horizontaal of onder een kleine hoek worden ingebracht. In dit geval is dit niet mogelijk. De ankers zullen een lengte van 15 meter hebben en een hoek van 30 graden om in de draagkrachtige laag terecht te komen. Er wordt dus gekozen voor groutankers. Dit zijn trekelementen die bestaan uit een stalen staaf of een dradenbundel, voorzien van een onder hoge druk aangebrachte groutomhulling. Gebruikelijke staafdiameters zijn 26 en 32 mm. De staalkwaliteit heeft een vloeigrens van ongeveer 800 N/mm2. gording

Larssen 23 profiel

anker

1.00 m

1.00 m

1.00 m

Fig. 8.7 Bovenaanzicht damwand (Lust & Rust).

Met behulp van Msheet worden de maximaal optredende ankerkracht en de maximaal toelaatbare ankerkracht uitgerekend. De resultaten zijn te zien in bijlage VIII. De maximaal optredende ankerkracht bedraagt 122 kN/m. Er wordt ervoor gekozen om de ankers op een h.o.h. afstand van 3 meter te plaatsen. Op die manier wordt dan de maximale sterkte van de ankers gebruikt. De ankerkracht bedraagt dus 366 kN per anker (3m * 122 kN/m).


108

Oeverbescherming Commewijne Groutlichaam De sterkte van het groutlichaam wordt aan de hand van de onderstaande formule (CUR166) getoetst. Fa;max; gr ;d = 1.1 * Fa;max

Fa;max;gr;d Fa;max

= =

(8.6) rekenwaarde maximale kracht op het groutlichaam (kN) maximaal optredende ankerkracht (kN)

De rekenwaarde voor de maximale kracht op het groutlichaam bedraagt dus 403 kN (1.1* 366kN). Volgens de Msheet berekeningen (bijlage VIII) kunnen de ankers 498 kN opnemen, dus voldoet het groutlichaam wel. ankerstaaf Voor het ontwerp van de ankerstaaf geldt de volgende formule: Fa;max; st ;d = 1.25 * Fa;max

Fa;max;st;d Fa;max

= =

(8.7)

rekenwaarde maximale kracht in de ankerstaaf maximaal optredende ankerkracht

(kN) (kN)

De rekenwaarde voor de kracht in de ankerstaaf bedraagt 458 kN (1.25*366 kN). De sterkte van de ankerstaaf wordt getoetst aan de hand van de onderstaande formule.

σ=

Fa;max; st ;d

σ Fa;max;st;d A

(8.8)

A = = =

trekspanning in de ankerstaaf rekenwaarde maximale kracht in de ankerstaaf doorsnede van de ankerstaaf

(N/mm2) (N) (mm2)

Uitgaande van een staafdiameter van 32 mm bedraagt de trekspanning in de ankerstaaf 570 N/mm2. Dit voldoet dus aan de vloeigrens van 800 N/mm2.

Gordingen De ankers zullen aan de gordingen worden bevestigd op een h.o.h. afstand van 3 meter. Het maximaal moment wordt uitgerekend met behulp van de volgende formule. M gording = 110 * q an ker l 2 Mgording qanker l

= = =


(8.9)

maximaal moment in gording ankerkracht per strekkende meter h.o.h. afstand ankers

(kNm) (kN/m) (m)

109

Oeverbescherming Commewijne De ankerkracht bedraagt 122 kN/m en de h.o.h. afstand van de ankers bedraagt 3 meter. Het maximaal moment in de gordingen bedraagt dus 110 kNm. De staalspanning in de gording wordt met behulp van de onderstaande formule uitgerekend.

σ=

M gording

σ Mgording W

(8.10)

W = = =

staalspanning in de gording maximaal moment in de gording weerstandsmoment van de gording

(N/mm2) (Nmm) (mm3)

Er wordt een HE 240 profiel (W = 657*103 mm3) toegepast als gording. De trekspanning in de gording bedraagt dus 167 N/mm2. Dit voldoet aan de vloeispanning van staal (240 N/mm2). Larssen 23 profiel

gording (HE 240)

anker (R= 16mm)

1.00 m

1.00 m

1.00 m

Fig. 8.8 Gebruikte profielen; ankers, damwand en gording (Lust & Rust).


110

Oeverbescherming Commewijne 8.6.2 Damwand Suzanna’s Daal Voor het traject Suzanna’s Daal is dezelfde werkwijze gevolgd als bij Lust & Rust. De mogelijke profielen zijn bepaald aan de hand van hun sterkte (weerstandsmoment) om de optredende momenten op te vangen. De meest geschikte profielen zijn de Larssen 24, Larssen 25 en Larssen VI profielen. Uit deze 3 damwandprofielen zal de meest optimale keuze voor dit ontwerp moeten worden gemaakt. Er is voor variërende damwandlengte bepaald welk deel van de grondweerstand wordt gemobiliseerd (zie bijlage IX). Er is ook uitgerekend bij welke damwandlengte er instabiliteit optreedt. Damwandlengte (m)

Gemobiliseerde sterkte (%)

26.2 24.2 22.2 20.2 19.2 18.2 17.2 16.2 15.2 14.2

70.8 72.8 75.5 79.3 81.5 84.2 88.3 92.4 97.2 instabiel

Maximaal moment (kNm) Larssen Larssen Larssen 24 25 VI 493.1 493.0 493.0 493.1 493.1 493.1 493.0 493.1 493.2 494.6 495.5 497.2 502.2 504.5 508.7 526.4 530.6 536.4 566.4 570.6 574.6 601.5 604.8 606.8 620.4 622.7 623.1

Tabel 8.10 Optredende momenten bij variërende damwandlengte (Suzanna’s Daal).

Met behulp van de methode Blum is voor Suzanna’s Daal een damwandlengte van 25.5 meter uitgerekend. Uit tabel 8.10 volgt dat dan ongeveer 70% van de beschikbare grondweerstand wordt gebruikt. Bij de optimalisatie is het de bedoeling meer van de beschikbare grondsterkte te mobiliseren door een zo kort mogelijke lengte toe te passen. Er zal echter geen lengte worden gekozen die net iets langer is dan de instabiele damwandlengte. De reden hiervoor is al genoemd in de vorige paragraaf. De optimale lengten moeten volgens tabel 8.10 tussen de 16.2 en 19.2 meter worden gezocht. Grotere lengten zorgen bijna niet voor de afname van de optredende momenten . Damwandlengte (m) 17.2 18.2 19.2 16.2 17.2 18.2 16.2 17.2

Profiel Larssen 24 Larssen 24 Larssen 24 Larssen 25 Larssen 25 Larssen 25 Larssen VI Larssen VI

Max. Mveld (kNm) 566.4 526.4 502.2 605.2 571.4 531.7 606.8 574.6

Max. Minkl (kNm) 222.0 126.1 283.7 42.5 119.7 212.9 38.9 112.3

Max. verplaatsing (mm) 98.6 110.2 90.0 93.1 88.8 80.3 73.3 70.3

Tabel 8.11 Optimale damwandlengte voor verschillende profielen (Suzanna’s Daal).


111

Oeverbescherming Commewijne Voor de bovenstaande opties worden de maximaal optredende spanningen uitgerekend aan de hand van de volgende formule.

σ max =

M max W

σmax = Mmax = W =

(8.11) (N/mm2) (Nmm) (mm3)

maximaal optredende spanning maximaal optredend moment weerstandsmoment

De optredende spanning in de damwand moet kleiner zijn dan 240 N/mm2. Dit is de vloeispanning van staal, vermenigvuldigd met een materiaalfactor van 1 (CUR 166, 1997). Damwandlengte (m) 17.2 18.2 19.2 16.2 17.2 18.2 16.2 17.2

Profiel

W *10 mm3 2500 2500 2500 3040 3040 3040 4200 4200 3

Larssen 24 Larssen 24 Larssen 24 Larssen 25 Larssen 25 Larssen 25 Larssen VI Larssen VI

Mmax (kNm) 566.4 526.4 502.2 605.2 571.4 531.7 606.8 574.6

σmax (N/mm2) 227 211 201 199 188 175 144 137

Vloeispanning (N/mm2) 240 240 240 240 240 240 240 240

Tabel 8.12 Maximaal optredende staalspanning (Suzanna’s Daal).

Uit de bovenstaande tabel volgt dat de staalspanning in de Larssen 24 profielen vrij dichtbij de vloeispanning ligt. Ze voldoen in principe wel, maar er is weinig reserve. Aangezien een gedeelte van de constructie afwisselend onder en boven water komt te liggen zal er dus sprake zijn van corrosie (zie paragraaf 8.8). De reserve sterkte is nodig tegen dit mechanisme. Uitgaande hiervan zullen de Larssen 24 profielen niet worden toegepast. Er is dus keus uit Larssen 25 en Larssen VI profielen. Deze keuze zal afhangen van het gewicht van de dawamd per strekkende meter. Er wordt hier impliciet van uitgegaan dat de kosten van de profielen evenredig zijn met haar gewicht. In de onderstaande tabel zijn de drie alternatieven weergegeven met hun totaal gewicht. Damwandlengte (m) 18.2 16.2 17.2

Profiel Larssen 25 Larssen VI Larssen VI

Gewicht (kg/m) 103 145 145

Tot. gewicht (kg) 1874 2349 2494

Tabel 8.13 Staalgewicht bij verschillende profielen (Suzanna’s Daal).

Een Larssen 25 profiel met een lengte van 18.2 meter komt als beste uit de bus bij de optimalisatie van de damwandlengte en profiel. Aan de hand van deze lengte en de eigeschappen van het Larssen 25 profiel zullen de ankers en de gordingen voor dit ontwerp worden uitgerekend.


112

Oeverbescherming Commewijne Ankers Aan de hand van de bovenstaande keuze (een profiellengte van 18.2 meter en een Larssen 25 profiel) wordt verder gerekend aan de ankerkracht. Er wordt ervoor gekozen om evenals bij Lust & Rust de ankers aan te brengen op een niveau van NSP+2.0m, omdat dan de ankers boven water kunnen worden aangebracht. Het is echter wel zo dat de draagkrachtige zandlaag pas op het niveau van NSP-3.6m tot NSP-6.6m ligt. Dit wil dus zeggen dat de ankers onder een hoek zullen moeten worden aangebracht. Er zullen ook hier dus groutankers worden toegepast. Larssen 25 profiel gording

anker

1.00 m

1.00 m

1.00 m

Fig. 8.9 Bovenaanzicht damwand (Lust & Rust).

Met behulp van Msheet worden de maximaal optredende ankerkracht en de maximaal toelaatbare ankerkracht uitgerekend. De resultaten zijn te zien in bijlage X. De maximaal optredende ankerkracht bedraagt 165 kN/m. Er wordt ervoor gekozen om de ankers op een h.o.h. afstaand van 3 meter te plaatsen. Op die manier wordt dan de maximale sterkte van de ankers gebruikt. De ankerkracht bedraagt dus 495 kN per anker (3m * 165 kN/m). Groutlichaam Het groutlichaam wordt m.b.v. de onderstaande formule (CUR166) getoetst. Fa;max; gr ;d = 1.1 * Fa;max

Fa;max;gr;d Fa;max

= =

(8.12) rekenwaarde maximale kracht op het groutlichaam (kN) maximaal optredende ankerkracht (kN)

De rekenwaarde voor de maximale kracht op het groutlichaam bedraagt 544 kN (1.1* 495 kN). Volgens de Msheet berekeningen (bijlage X) kunnen de ankers 596 kN opnemen, dus voldoet het groutlichaam wel. ankerstaaf Voor het ontwerp van de ankerstaaf geldt de volgende formule: Fa;max; st ;d = 1.25 * Fa;max

Fa;max;st;d Fa;max

= =


(8.13)

rekenwaarde maximale kracht in de ankerstaaf maximaal optredende ankerkracht

(kN) (kN)

113

Oeverbescherming Commewijne De rekenwaarde voor de kracht in de ankerstaaf bedraagt 619 kN (1.25*495 kN). De sterkte van de ankerstaaf wordt getoetst aan de hand van de onderstaande formule.

σ=

Fa;max; st ;d

(8.14)

A

σ Fa;max;st;d A

= = =

trekspanning in de ankerstaaf rekenwaarde maximale kracht in de ankerstaaf doorsnede van de ankerstaaf

(N/mm2) (N) (mm2)

Uitgaande van een staafdiameter van 32 mm bedraagt de trekspanning in de ankerstaaf 770 N/mm2. Dit voldoet dus aan de vloeigrens van 800 N/mm2. Gordingen De ankers zullen aan de gordingen worden bevestigd op een h.o.h. afstand van 3 meter. Het maximaal moment dat hierdoor ontstaat wordt uitgerekend met behulp van de volgende formule. M gording = 110 * q an ker l 2 Mgording qanker l

= = =

(8.15)

maximaal moment in gording ankerkracht per strekkende meter h.o.h. afstand ankers

(kNm) (kN/m) (m)

De ankerkracht bedraagt 165 kN/m en de h.o.h. afstand van de ankers bedraagt 3 meter. Het maximaal moment in de gordingen bedraagt dus 149 kNm. De staalspanning in de gording wordt uitgerekend aan de hand van de onderstaande formule.

σ=

M gording

σ Mgording W

(8.16)

W = = =

staalpanning in de gording maximaal moment in de gording weerstandsmoment van de gording

(N/mm2) (Nmm) (mm3)

Er wordt een HE 240 profiel (W = 780*103 mm3) toegepast als gording. De trekspanning in de gording bedraagt dus 191 N/mm2. Dit voldoet aan de vloeispanning van staal (240 N/mm2).


114


Larssen 23 profiel gording (HE 240)

anker (R= 16mm)

1.00 m

1.00 m

1.00 m

Fig. 8.10 Gebruikte profielen; ankers, damwand en gording (Lust & Rust).

8.7

Teenbescherming

Om de ontgronding aan de teen van de damwand te Lust & Rust te reduceren is in paragraaf 8.4.2 besloten een teenbescherming aan te brengen. Deze kan worden opgebouwd uit een granulair filter of een geotextiel. Voor het uitrekenen van de benodigde korreldiameter van de teenbescherming zijn gegevens nodig over de stroomsnelheid ter plekke. Deze zullen worden gehaald uit paragraaf 4.3. In deze paragraaf zijn de resultaten van een snelheidsmeting te zien die is uitgevoerd te Suzanna’s Daal. Voor de berekening zijn de maximaal optredende stroomsnelheden nodig. Maximale snelheden per 0.5m te Suzanna's Daal op 3-4-2002 snelheid (m\s)

diepte (m)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 Fig. 8.11 Maximaal optredende stroomsnelheden Suzanna’s Daal.


115

Oeverbescherming Commewijne Het laagtse niveau waar er is gemeten bevindt zich ongeveer 1 meter boven de bodem. Voor het traject Lust & Rust is er geen snelheidsmeting beschikbaar, maar uit data van het WLA blijken de stroomsnelheden te Lust & Rust ongeveer 80% te bedragen van de stroomsnelheden te Suzanna’s Daal. De dieptegemiddelde stroomsnelheid bedraagt volgens figuur 8.11 ongeveer 1 m/s.

8.7.1 Keuze filtermateriaal Over het traject Lust & Rust zal de teen worden aangelegd op NSP-4.0m. Voor het traject Lust & Rust zal gelden dat de dieptegemiddelde stroomsnelheid (uitgaande van de veronderstelling dat stroomsnelheden te Lust & Rust ongeveer 80% van de stroomsnelheden te Suzanna’s Daal bedragen) 0.8 m/s bedraagt. De kritische stroomsnelheid voor Lust & Rust bedraagt dus 0.8 m/s. Voor het uitrekenen van de benodigde korreldiameter van het filter wordt gebruik gemaakt van de onderstaande formules. Deze zijn alleen geldig in geval van een logaritmisch snelheidsprofiel, zoals figuur 8.11.

Uc ∆gd n50

=

C = 18 Log Uc ∆ dn50 C g ψc h kr

C ψc g

→ d n50

12h kr = = = = = = = =

U c2 = ψ c ∆C 2

(8.17a)

(8.17b) kritische stroomsnelheid (dieptegemiddeld) relatief gewicht korrelmateriaal diameter korrels Chézy ruwheid zwaartekrachtversnelling kritisch Shields getal waterdiepte bodemruwheid

(m/s) (-) (m) (m1/2/s) (m/s2) (-) (m) (m)

De bodemruwheid wordt bepaald aan de hand van het gekozen kritisch Shieldsgetal (ψc). Voor ψc wordt een waarde van 0.03 gekozen en op grond daarvan is de bodemruwheid 2 keer de korreldiameter (Schiereck, 2001). De waarden voor de hydraulische ruwheid (C) en de benodigde korreldiameter zijn aan elkaar gekoppeld via de twee bovenstaande formules. Daarom zullen deze twee parameters iteratief worden uitgerekend. Er wordt begonnen met een waarde van 50 m1/2/s voor de hydraulische ruwheid (C). De waterdiepte langs het traject Lust & Rust is gemiddeld 4.27m. Het relatief gewicht van de korrels bedraagt 1.65. Aan de hand van deze waarden zijn een aantal iteraties uitgevoerd waarvan de resultaten zijn te zien in tabel 8.14.


116

Oeverbescherming Commewijne Iteratie 1 2 3 4 5

C (m1/2/s) 50.0 65.7 70.0 71.3 71.3

dn50 (m) 0.057 0.033 0.029 0.028 0.028

Tabel 8.14 Benodigde d50 bij variërende C.

Uit de iteraties blijkt dat de benodigde korreldiameter voor de teenbescherming 28 mm en de hydraulische ruwheid 71.3 m1/2/s bedraagt. De teenbescherming wordt aangelegd op een niveau van NSP-4.5 meter. De 0.5 meter dikke sliblaag op de bodem (NSP-4.0m) zal worden verwijderd waarna de teenbescherming wordt aangebracht op de zich op dat niveau bevindende zandlaag. Voor de aanleg van de teenbescherming zijn er twee opties. Er kan worden gekozen tussen een granulair filter of een geotextiel. Er zal in dit geval worden gewerkt met een geometrisch gesloten filter, aangezien er geen grond mag worden meegevoerd. Voor een geometrisch gesloten granulair filter geldt dat bij het opbouwen van het filter de korrels van de ene laag niet door de poriën van de bovenliggende laag mogen worden getransporteerd (paragraaf 3.7). Er moet dus een geleidelijke opbouw zijn. Er zal echter worden gekozen voor een geotxtiel als filter, omdat ten eerste de gradatie van de zandlaag die benodigd is voor een granulair filter niet bekend is. Ten tweede zal de dikte van het filter te groot worden. We hebben hier namelijk te maken met fijne korrels. Voor het geleidelijk opbouwen van het filter zullen dan al gauw 5 lagen nodig zijn. Uitgaande van een dikte van 0.5 meter voor elke laag zal de totale dikte op ongeveer 2.5 meter komen. NSP+3.2m NSP+1.9m

zeer zachte zware klei NSP-4.0m (Lust & Rust) NSP-4.5m middeldicht siltig zand

teenbescherming

Fig. 8.12 Filterconstructie Lust & Rust.


117

Oeverbescherming Commewijne 8.7.2 Geotextiel Het ontwerp van een geometrsich gesloten geotextiel moet voldoen aan de volgende basisvoorwaarde: O90 < 2d 90 B O90 d90B

= =

(8.18) zeefdiameter waar 90% van de korrels doorheen gaat diameter die door 90% van de korrels wordt overtroffen

(m) (m)

Zoals eerder vermeld zijn geen gradatie gegevens bekend voor de zandlaag. Er zal dus een aanname moeten worden gedaan voor d90B. Bij deze filterwet gaat het erom dat de kleinste korrels van de basislaag niet door het geotextiel heen gaan. Zandkorrels hebben een diameter minimaal 63µm en maximaal 2 mm. Het is dus het veiligst om voor d90B = 63µm aan te nemen. Kleinere deeltjes bestaan niet en zullen dus ook niet door het geotextiel gaan. Hieruit volgt dat O90 kleiner moet zijn dan 0.126 mm. Hiervoor kan gebruik worden gemaakt van het “Mesh net type” geotextiel met een O90 van 0.1 mm (Schiereck, 2001). Lengte Bij de bepaling van de lengte van de teenbescherming is het belangrijk dat de ontgrondingskuil aan het eind van de teenbescherming op voldoende afstand van de teen wordt gehouden. Hiermee wordt bedoeld dat ervoor moet worden gezorgd dat de ontgrondingskuil niet optreedt in de grondmoot die voor de passieve grondweerstand zorgt. NSP+3.2m NSP+1.9m

zeer zachte zware klei NSP-4.0m (Lust & Rust) middeldicht siltig zand

stevige siltige klei

10.19m

Fig. 8.13 Lengte filterconstructie.


118

Oeverbescherming Commewijne De grondmoot die zorgt voor de passieve weerstand ligt onder een hoek van 45°-(φ/2) met de horizontaal aan de onderkant van de damwand. Aangezien we te maken hebben met verschillende grondlagen zal de inwendige wrijvingshoek (φ) verschillen per grondsoort. Vanaf de teen van de damwand (NSP-4.5m) tot de onderkant van de wand (NSP-10.0m) komen twee grondlagen voor. Middeldicht siltig zand (φ = 40°) en stevige siltige klei (φ = 22°). In figuur 8.13 is aangegeven hoe de passieve grondmoot verloopt. Voor elke laag is het verloop bepaald en aan elkaar gekoppeld. Uit de figuur volgt dat de passieve grondmoot stopt op een afstand van 10.19 meter vanuit de teen van de damwand. De teenbescherming moet dus langer zijn dan 10.19 meter om de ontgrondingskuil uit de passieve grondmoot te houden. Er kan een lengte van 11 meter worden aangehouden. Uitvoering Allereerst zal het geotextiel aan land worden uitgerold. Hierop wordt dan een zinkstuk gewoven. Deze kan worden gewoven uit bamboetakken. Dit zinkstuk is bedoeld om het geotextiel af te spannen. Als het zinkstuk al is gewoven, wordt het afgespande geotextiel tijdens doodtij (minimale stroomsnelheden) afgezonken naar de bodem. Dit gebeurt door het storten van breuksteen op het zinkstuk die dan naar de bodem daalt.

8.8

Duurzaamheid

8.8.1 Corrosie Verreweg het belangrijkste mechanisme waardoor de duurzaamheid van staal wordt bedreigd is corrosie. Dit is de aantasting van metaal door onopzettelijke chemische of elektrochemische inwerking aan het oppervlak. Het klimaat en de omgeving hebben een grote invloed op de snelheid waarmee staal corrodeert. De beschikbaarheid van zuurstof is noodzakelijk. Kennis omtrent de agressiviteit van de omgeving is daarom onontbeerlijk. Een algemene indeling van macroklimaten geeft een aanwijzing voor de omstandigheden op de lokatie. Voor praktische doeleiden is de micro omgeving (directe nabijheid) van het bouwwerk ook bepalend. De constructie zal in een zoetwatermilieu (Suriname rivier) worden aangelegd. Stalen damwanden in een zoetwatermilieu hebben rond de waterlijn een gemiddelde aantasting van 0.02 mm per jaar (CUR 166, 1997). Dit geldt voor staal dat onbeschermd is. Rond de waterlijn zal de corrosie het zwaarst zijn, terwijl voor diepere delen de corrosie verwaarloosbaar. Er is daar namelijk een zeer geringe toevoer van zuurstof. Dit is een verborgen veiligheid, aangezien het maximaal moment meestal onder de waterlijn optreedt.


119

Oeverbescherming Commewijne 8.8.2 Maatregelen Voor het beperken van de corrosie zijn de volgende maatregelen uitvoerbaar: • Teer-bitumenlaag: biedt weinig bescherming, maar wordt vaak uit esthetische overwegingen aangebracht (CUR 166, 1997); • Epoxy-teerlaag: biedt t.o.v. een teer-bitumenlaag meer meschanische sterkte; • Epoxyharslaag: vormt een harde afsluitende laag die goede bescherming biedt tegen corrosie. Dit materiaal wordt in de fabriek aangebracht; • Verfsysteem, bestaande uit verschillende lagen: biedt eveneens een goede bescherming en heeft tevens uit esthetisch oogpunt de voorkeur boven de andere beschermingslagen. Het betreft verf op epoxybasis, die bij voorkeur vooraf moet worden aangebracht. Het verf blijft maximaal 8 tot 10 jaar zitten. Daarna raakt het los; • Metallische beschermingslaag: wordt toegepast onder zeer corrosieve omstandigheden, bijvoorbeeld in een zout milieu. De damwand wordt thermisch verzinkt. De behandeling kan alleen in de fabriek plaats vinden; • Kathodische bescherming: door middel van zogenaamde “opofferingsanoden” wordt de corrosie opgeheven; • Toepassing van overdikte: Door een zwaarder profiel te kiezen zorgt men ervoor dat de constructie na de corrosie nog genoeg staaldikte heeft om weerstand te leveren tegen optredende momenten. Bij het maken van een keuze wordt vooral gelet op het onderhoud en de kosten. Van de bovengenoemde maatregelen zijn het verfsysteem, de kathodische bescherming en het aanbrengen van overdikte het meest aantrekkelijk voor Surinaamse omstandigheden. Het verfsysteem zal echter steeds moeten worden onderhouden, aangezien de constructie een levensduur heeft van 100 jaar en het verfsysteem maximaal 10 jaar blijft zitten. Er zal dus periodiek moeten worden geverfd. Dit betekent extra onderhoud. Ook zullen de kosten voor het verven rond de waterlijn hoog zijn. Deze optie wordt dus niet toegepast. De kathodische bescherming kost wel minder dan het verfsysteem, maar vergt veel onderhoud. Er zal constant moeten worden gecontroleerd of de opofferingsanoden aan vervanging toe zijn. Het is zeer twijfelachtig of dit daadwerkelijk zal gebeuren in Suriname. De optie die wordt toegepast is het aanbrengen van overdikte. De enige kosten hiervoor zijn de meerkosten voor een iets zwaarder profiel. Er is helemaal geen onderhoud vereist. Hiermee was al rekening gehouden bij de optimalisatie in paragraaf 8.6. In de volgende paragraaf wordt gecontroleerd of de gekozen profielen voldoen aan de sterkte eis.

8.8.3 Aantasting Lust & Rust Voor dit traject zijn Larssen 23 profielen gekozen met een dikte van 10 mm en een weestandsmoment (W) van 2000*103 mm3. De vloeispanning van het staal bedraagt 240 N/mm2. Er wordt ervan uitgegaan dat er een corrosie snelheid optreedt van 0.02 mm/jaar rond de waterlijn. Uitgaande van een levensduur van 100 jaar voor de constructie zal de


120

Oeverbescherming Commewijne wanddikte na deze periode nog maar 8 mm bedragen. Er wordt verder uit praktische overwegingen ervan uitgegaan dat het weerstandsmoment evenredig afneemt met de wanddikte. Dit wil zeggen dat het weerstandsmoment na 100 jaar 1600*103 mm3 bedraagt. Alleen het deel wand de damwand rond de waterlijn zal worden beschouwd, omdat in dit deel de corrosie het zwaarst is. Rond de waterlijn stijgt het moment steeds met toenemde diepte. Het diepste deel dat afwisselend boven en onder water ligt is het niveau van LWS (NSP-1.3m). Op dit niveau bedraagt het moment 260 kNm (bijlage VIII). Aan de hand van formule 8.10 wordt dan een optredende spanning van 163 N/mm2 gevonden. Het damwandprofiel voldoet dus wel, want de optredende spanning ligt onder de vloeispanning van het staal. Suzanna’s Daal Voor dit traject is gekozen om Larssen 25 profielen toe te passen met een wanddikte van 11.5 mm en een weestandsmoment (W) van 3040*103 mm3. De vloeispanning van het staal bedraagt 240 N/mm2. Evenals bij Lust & Rust wordt ervan uitgegaan dat er een corrosie snelheid optreedt van 0.02 mm/jaar rond de waterlijn. Uitgaande van een levensduur van 100 jaar voor de constructie zal de wanddikte na deze periode nog maar 9.5 mm bedragen. Er wordt verder uit praktische overwegingen ervan uitgegaan dat het weerstandsmoment evenredig afneemt met de wanddikte. Dit wil zeggen dat het weerstandsmoment na 100 jaar 2500*103 mm3. Ook voor dit ontwerp zal het moment op LWS (NSP-1.3m) worden gebruikt voor de toetsing. Het moment bedraagt daar 400 kNm. Aan de hand van formule 8.10 wordt dan een optredende spanning van 160 N/mm2 gevonden. Het damwandprofiel voldoet dus wel, want de optredende spanning ligt onder de vloeispanning van het staal.


121


9

Kostenraming

In dit hoofdstuk wordt een kostenraming gemaakt voor de oeverbescherming. Deze kostenraming heeft een globaal karakter en is bepaald aan de hand van geldende eenheidsprijzen. De bedoeling van de kostenraming is een beeld te krijgen van de kosten voor dit project. De uitvoering wordt gesplitst in een aantal onderdelen. Van deze onderdelen worden dan afzonderlijk de kosten bepaald. De kosten per onderdeel worden gesommeerd ter verkrijging van de totale kosten. In de richtprijzen per eenheid zijn, voor zover van toepassing, de volgende kostenfactoren opgenomen: • Directe kosten - Aan- en afvoer materieel - Mobilisatie en demobilisatie materieel - Loonkosten - Materieelkosten - Materiaalkosten - Brandstofkosten • Indirecte kosten - Variabele werkonkosten (keten, loodsen, werkplaatspersoneel, bewaking) - Uitvoeringskosten (werkvoorbereiding, maatvoering, administratie) - Diversen (verzekeringen, zekerheidstellingen, loon- en prijsrisico’s) - Algemene kosten (kosten hoofdkantoor aannemer) - Winst en risico - Omzetbelasting (OB) In de meeste gevallen zijn voor de indirecte kosten de volgende toeslagpercentages aangehouden: Variabele werkonkosten 5% Uitvoeringskosten 5% Diversen 1% Algemene kosten 6% Winst en risico 7% Omzetbelasting 18% Totaal

9.1

49%

Onderdelen en eenheidsprijzen

Hieronder volgt een overzicht van de uit te voeren onderdelen van het project. Er wordt ook bepaald wat de omvang van de verschillende onderdelen is voor de trajecten Lust & Rust (lengte 1100 meter) en Suzanna’s Daal (lengte 1200 meter). Ontgraven maaiveld Allereerst zal het maaiveld over een strook van 6.9 meter (breedte grondverbetering) worden ontgraven tot een niveau van NSP+1.0m. De bedoeling hiervan is om een werkvloer te creëren voor de grondopvulling die het dijklichaam zal gaan vormen. Delft, september 2002

122

Oeverbescherming Commewijne Per strekkende meter moet er dus 6.2 m3 grond worden ontgraven. Voor het traject Lust & Rust moet er dan 6820 m3 worden ontgraven, terwijl er te Suzanna’s Daal 7440 m3 grond moet worden ontgraven. Het ontgraven kost ongeveer 2 euro/m3. Aanbrengen grondverbetering en verdichten De grondverbetering moet het dijklichaam gaan vormen. Deze grondverbetering wordt aangebracht vanaf een niveau van NSP+1.0m tot NSP+3.2m. Voor de grondverbetering wordt zand gebruikt die in de omgeving (Jagtlust) kan worden gewonnen. Het aanbrengen van de grondverbetering, inclusief het verdichten kost 2.50 euro/m3. De grondverbetering vormt een dijklichaam met de volgende vorm. Per strekkende meter moet er dus 22 m3 grondopvulling plaats vinden.

1.9 m

3.9 m .

3.0 m

Fig. 9.1 Geometrie grondverbetering.

Te Lust & Rust moet er dus 24200 m3 grondverbetering worden aangebracht. Voor Suzanna’s Daal is dit 26400 m3. Aankoop stalen damwanden De stalen damwanden zullen waarschijnlijk uit het buitenland moeten worden gehaald. Ze zijn tot een lengte van 31 meter normaal leverbaar. In dit project zijn er geen lengten groter dan 31 meter, dus hoeven er geen speciale bestellingen te worden geplaatst. De prijs van de stalen damwanden bedraagt 700 euro/ton. Voor Lust & Rust bedraagt het gewicht van de damwand 1.023 ton/damwandplank (tabel 8.9). De kosten zijn dus 710 euro per plank. De damwandplanken hebben een breedte van 0.5 meter. Lust & Rust heeft een lengte van 1100 meter, dus zijn er 2200 planken nodig. Voor Suzanna’s Daal bedraagt het gewicht van de damwand 1.874 ton/damwandplank (tabel 8.13). De kosten zijn dus 1300 euro per plank. De damwandplanken hebben een breedte van 0.5 meter. Suzanna’s Daal heeft een lengte van 1200 meter, dus zijn er 2400 planken nodig. Heien damwanden Voor het heien geldt een prijs van 14 euro per vierkante meter damwand. De damwandplanken hebben een breedte van 0.5 meter. Te Lust & Rust hebben de damwandplanken een lengte van 13.2 meter. Dus een oppervlak van 6.6 m2. Per plank kost het dus 92 euro om te heien. Te Suzanna’s Daal bedraagt de lengte 18.2 meter, dus het oppervlak per damwandplank bedraagt 9.1 m2. Per plank meter kost het heien dus 127 euro.


123

Oeverbescherming Commewijne Aanbrengen ankers De ankers zullen worden aangebracht op een h.o.h. afstand van 3 meter en op een niveau van NSP+2.0m. Ze worden dus boven de waterlijn aangebracht. Ze bestaan uit een stalen buis (diameter 32mm) met aan het einde een groutprop. De kosten voor groutankers bedragen 1150 euro per stuk. Voor Lust & Rust met een lengte van 1100 meter zijn er 366 ankers nodig, terwijl voor Suzanna’s Daal er 400 ankers nodig zijn. Aanbrengen gordingen De gordingen (HE-profielen) worden ook aangebracht op een niveau van NSP+2.0m. De gordingen kosten 180 euro/m. Baggeren grond vóór damwand tot niveau horizontale bodem Als de damwand is aangebracht zal de oever ervoor worden weggegraven tot een niveau van de horizontale bodem. Dit is nodig om het filter aan te leggen. De kosten voor het weggraven van de oever bedragen 4 euro/m3. Te Lust & rust moet ongeveer 90 m3 per strekkende meter worden weggegraven (zie fig.4.4). Te Suzanna’s Daal moet ongeveer 70 m3 per strekkende meter worden weggegraven (zie fig.4.6). Aanbrengen filterconstructie De filterconstructie bestaat uit een 11 meter breed geotextiel, dat wordt afgespannen met behulp van (bamboe)takken. Op het geotextiel komt dan nog een verzwaring van breuksteen. Per strekkende meter damwand is er dus een oppervlak van 11 m2 geotextiel filter. De kosten hiervoor zijn 4 euro/m2. Het filter kost dus 44 euro per strekkende meter.

9.2

Kostenraming Lust & Rust en Suzanna’s Daal

In deze paragraaf worden voor de trajecten Lust & Rust en Suzanna’s Daal afzonderlijk de kostenramingen gemaakt.

9.2.1 Kostenraming Lust en Rust Onderdeel

Hoeveelheid

Ontgraven Grondverbetering Damwanden Heien Ankers Gordingen Baggeren Filter Totaal

6820 m3 24200 m3 2200 stuks 2200 stuks 366 stuks 1100 m 99000 m3 1100 m

Eenheidsprijs Totaal (euro) (euro) 2 23.640 2.50 70.500 710 1.562.000 92 202.400 1100 402.600 180 198.000 3 297.000 44 44.000 2.800.140

Tabel 9.1 Kostenraming Lust & Rust.


124

Oeverbescherming Commewijne Lust & Rust heeft een lengte van 1100 meter. Per strekkende meter kost de oeverbescherming dus ongeveer 2.545 euro.

9.2.2 Kostenraming Suzanna’s Daal Onderdeel

Hoeveelheid

Ontgraven Grondverbetering Damwanden Heien Ankers Gordingen Baggeren Totaal

7440m3 26400 m3 2400 2400 400 1200 m 84000 m3

Eenheidsprijs Totaal (euro) (euro) 2 14.880 2.50 66.000 1300 3.120.000 127 304.800 1150 460.000 180 216.000 3 252.000 4.433.680

Tabel 9.2 Kostenraming Suzanna’s Daal.

Suzanna’s Daal heeft een lengte van 1200 meter. Per strekkende meter kost de oeverbescherming dus ongeveer 3.695 euro.

9.3

Totale kostenraming

Uit de 2 gemaakte kostenraming blijkt dat de aanschaf en het heien van de damwanden de grootste kostenpost zijn (60 tot 70%) van de totale kosten. Het is dus redelijk om aan te nemen dat de kosten evenredig toenemen met de kerende hoogte. Te lust & Rust bedraagt de kerende hoogte 7.7 meter. Per strekkende meter kost de damwand 2545 euro (paragraaf 9.2.1). Per meter kerende hoogte kost dit dus 331 euro. Te Lust & Rust bedraagt de kerende hoogte 10.7 meter. Per strekkende meter kost de damwand 3695 euro (paragraaf 9.2.2). Per meter kerende hoogte kost dit dus 345 euro. De kosten per meter kerende hoogte vertonen een minimaal verschil (4%) voor beide trajecten. Het gemiddelde hiervan (338 euro) wordt aangenomen als richtprijs voor de kosten van de resterende trajecten. Aan de hand van de kerende hoogte (hoofdstuk4) worden de kosten per traject uitgerekend (kerende hoogte * 338 euro). Traject

Kerende hoogte (m) Belwaarde 8.2 Voorburg 9.7 Kabel 8.7 Lust & Rust 7.7 Suzanna’s Daal 10.7 Totaal

Kosten/m (euro) 2770 3280 2900 2545 3695

Totale lengte (m) 1200 1100 600 1100 1200 5200

Totale kosten (euro) 3.324.000 3.608.000 1.740.000 2.800.000 4.434.000 15.906.000

Tabel 9.3 Kostenraming per traject.


125

Oeverbescherming Commewijne De totale kosten voor de oeverbescherming bedragen 15.9 miljoen euro voor een traject van 5200 meter. Dit komt neer op ongeveer 3000 euro per meter. Hierin zitten zowelde directe als de indirecte kosten. De indirecte kosten bedragen 49% van de directe kosten (aanleg). De directe kosten (aanlegkosten) voor de oeverbescherming bedragen dus ongeveer 2000 euro per meter. De directe kosten bedragen 1000 euro per meter. De eenheidsprijzen die voor de kostenraming zijn gehanteerd zijn de in Nederland geldende prijzen. Deze prijzen zullen natuurlijk enig verschil vertonen voor een uitvoering in Suriname. Bepaalde kosten zullen praktisch geen verschil vertonen met Nederland. Het gaat hier dan vooral om de kosten voor materiaal, materieel, mobilisatie, verzekeringen en uitvoeringskosten. Andere kosten vertonen wel een groot verschil met de in Nederland geldende prijzen. Zo is brandstof in Suriname 50% goedkoper dan in Nederland. Ook de loonkosten liggen erg laag (40% van de loonkosten in Nederland). De omzetbelasting (BTW) is in Suriname ook lager dan in Nederland. In deze kosten liggen dus de onzekerheden. Uit het bovenstaande kan worden geconcludeerd dat de aanlegkosten voor de oeverbescherming wel lager kunnen uitvallen dan is uitgerekend in de kostenraming. De verlaging kan echter niet met zekerheid in percentages worden uitgedrukt.


126


10

Conclusies en aanbevelingen

Het doel van dit afstudeerwerk was om een onderzoek te verrichten naar de erosie in de buitenbocht van de Suriname rivier te Commewijne en het aandragen van oplossingsmodellen. De indruk bestond dat door het verwijderen van de oevervegetatie de erosie, door de sterke stroom in de buitenbocht is toegenomen. Ook de scheepvaart zou, door de nabijheid van de vaargeul, enige invloed kunnen hebben. Het doel van het onderzoek was om de invloed van deze factoren te kwantificeren, waarbij de terugdringing van de oever als functie van de tijd wordt gegeven. Vervolgens moesten maatregelen tegen de erosie worden voorgesteld in de vorm van een oeverbescherming.

10.1 Conclusies Uit dit afstudeerwerk worden de volgende conclusies getrokken: •

Benedenstrooms van het hart van de bocht zijn de stroomsnelheden maximaal. Dit gebied wordt ook het zwaarst bedreigd door de erosie;

•

De oevervegetatie is kennelijk altijd in staat geweest de erosie te beperken. Door het groeiend aantal bewoners langs de oever is steeds meer oevervegetatie verdwenen. Deze zijn verwijderd door de plaatselijke bewoners t.b.v. vissteigers. Door de aanleg van luxe villawijken zijn nog eens grote delen van de oevervegetatie verwijderd voor een goed uitzicht op de rivier;

•

Het is niet waarschijnlijk dat alle oevervegetatie alleen door mensen is verwijderd. Door het wegkappen van de vegetatie oever een bepaald stuk, zal op de aangrenzende delen een additionele druk worden uitgeoeffend, waardoor die ook bezwijken. De mensen hebben dus een soort kettingreactie geïnitieerd;

•

De bijdrage van de scheepvaart op de oevererosie is verwaarloosbaar ten opzichte van de bijdrage van de stroomsnelheden in de buitenbocht. Hoewel de vaargeul vrij dicht op de oever ligt (150 tot 300 meter), is deze afstand voor zowel de primaire als de secundaire scheepsgolf nog te groot om invloed te hebben op de oevererosie;

•

De overstroming waar dit gebied mee te kampen heeft is een direct gevolg van de optredende erosie, die de waterkering heeft weggespoeld. Voor het functioneren van een waterkering zal de oeverbescherming een belangrijke rol spelen, aangezien bij het fallen hiervan, de waterkering ook zal wegspoelen;

•

Bij het nemen van maatregelen tegen de oevererosie zullen fysieke oplossingen (constructies) eerder worden toegepast dan bijvoorbeeld het verleggen van de geul. De reden hiervoor is dat dit soort oplossingen vrij veel onderzoek vergen en dus ook veel kosten.


127


10.2 Aanbevelingen Voor dit project worden de volgende aanbevelingen gedaan: •

Bij het aanleggen van de oeverbescherming is uitgebreider grondonderzoek gewenst. De geotechnische randvoorwaarden voor dit project zijn bepaald uit slechts één sondering over een traject van bijna 8 kilometer. Het is zeker te verwachten dat over dit traject wel variaties zijn in laagopbouw. Deze kunnen alleen worden bepaald door meerdere sonderingen uit te voeren. Het is ook raadzaam de waterspanningen te meten, aangezien we hier grotendeels te maken hebben met klei. Het voorkomen van overspannen water is dus mogelijk. Het doel van het grondonderzoek is om de grote onzekerheden weg te werken, waardoor het ontwerp kan worden geoptimaliseerd. Het is wel raadzaam dat men niet al te veel geld in het grondonderzoek gaat stoppen. Door de onzekerheden weg te werken kan misschien een iets economischer dimensioneren. De kosten voor het grondonderzoek moeten niet hoger zijn dan de besparingen door een economischer ontwerp. Het overigens niet te verwachten dat binnen een traject van 8 kilometer zulke grote verschillen in bodemopbouw zullen voorkomen dat ze voor grote besparingen op het ontwerp kunnen zorgen;

•

De overheid zal een strakke regelgeving moeten formuleren met betrekking tot het gebruik van de nieuwe oeverbescherming. Vorige maatregelen zijn voornamelijk door verkeerd gebruik bezweken;

•

De oevervegetatie te Jagtlust en Dordrecht moet worden beschermd. In deze gebieden is relatief veel oevervegetatie intact en zorgt ze nog voor bescherming. Het is van cruciaal belang de vegetatie te beschermen om de kosten voor dure maatregelen te besparen. Voorlichting zou de bewustwording bij de plaatselijke bevolking kunnen vergroten;

•

De maatschappijen die de luxe villawijken aanleggen langs de oever zullen moeten meehelpen met de financiering. De oeverbescherming zal per slot van rekening hun kavels ook beschermen en zij hebben ook grote delen van de oevervegetatie verwijderd;

•

De weg naar Nieuw-Amsterdam wordt ongeveer 600 meter landinwaarts verplaatst. Deze weg wordt aangelegd in een gebied van honderden hectare bos, dat eigendom is van de overheid. Door grond langs deze gebieden te verkavelen en te verkopen kan de overheid de oeverbescherming makkelijk financieren. Bouwkavels in Commewijne zijn door de bouw van de brug over de Suriname rivier en het overvolle Paramaribo erg in trek en in waarde gestegen;

•

Voordat de oeverbescherming wordt aangelegd, is het raadzaam om andere faalmechanismen (squeezing en afschuiven langs een glijvlak) ook te onderzoeken.


128


Referenties Bezuyen & d’Angremond K. e.a (1999) Inleiding Waterbouwkunde Collegedictaat, CT 3020, TU Delft Bijen J. & Fraaij A. e.a (1996) Materiaalkunde Collegedictaat, CT 1120, TU Delft Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving (1997) CUR 162; Construeren met grond CUR, Gouda Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving (1997) CUR 166; Damwandconstructies CUR, Gouda Commewijne Projectgroep, (2001) Commewijne als exportgebied Eindrapport projectgroep CF 595, TU Delft Cox, C.M. (1979) Reologisch gedrag van slib Afstudeerverslag T.H. Delft, faculteit CT Fiselier, J. (1990) Living off the tides, Environmental database on wetland interventions EDWIN, Leiden Grabowsky & Poort, (1997) Dijkrehabilitatie in Commewijne en Coronie, Suriname Missierapport 0023-001.rap Hendriks, Ch.F. (1999) Duurzame bouwmaterialen Aeneas, Best Hendriks, Ch.F. (1999) De bouwcyclus Aeneas, Best Jansen, P. (1976) Principles of River Engineering. Delftse Uitgeversmaatschappij, Delft


129

Oeverbescherming Commewijne Krone, R.B. (1962) Flume studies of the transport of Sediment in estuarial shoaling processes, final report, Hydraulic Engineering Laboratory and sanitary Engineering Research Laboratory Final report, Hydraulic Engineering Laboratory and Sanitary Engineering Research Laboratory, University of California, Berkley Ligteringen, H (2000) Ports and Terminals. TU Delft Collegedictaat CT 5306 Mahurry, C. & Migniot, C. (1968) Estude des properiétés physiques de différents sediments trés fins et de leur comportement sous des action hydrodynamiques La Houille Blanche, 23-7, p. 591-620 Ministerie van OW&V (2000) Beleidsnota 2000-2005 Mosselman, E. (1992) Communications on hydraulic and geotechnical engineering Promotie rapport. Nr. 92-3. Delft Nedeco, (1968) Surinam Transportation Study, report on hydraulic investigation Odd, N.V.M. & Baxter, T. (1972) A two-layer model of mud transport in the Thames estuary Proc. Instn. Civ. Engrs. 1972, supplement paper 7517 S Parker, W.R. & Kirby, R. (1977) Fine sediment studies relevant to dredging practice and control. Texas A and M University, USA Parker, W.R. & Kirby, R. (1979) Observartion of fine sediment behaviuor First international conference on cohesive sediments, Cambridge, England Partheniades, E (1965) A study of erosion and deposition of cohesive soils California, USA Partheniades, E & Paaswell, R.E (1970) Erodibility of channels with cohesive boundary Journal of the Hydraulic Division, ASCE, 96.


130

Oeverbescherming Commewijne Schiereck, G.J. (2001) Introduction to Bed, Bank and shore protection. Engineering the interface of soil and water. Delft University Press, Delft Schiereck, G.J. (1992) Rivieroever- en Kustbescherming Voorstudie voor het Ministerie van Openbare Werken & Verkeer van de Republiek Suriname Sescon (1995) Rehebilitie Nieuwe Haven Projectrapport, Paramaribo Staalbouwkundig Genootschap (1996) Overspannend staal, basisboek Stichting Kennisoverdracht SG, Rotterdam Stuip & Augustinus (1982) The changing of the shoreline of Suriname Missierapport, Paramaribo Theakstone W.H. (1980) Micro-ripples on silt-dominated beds Geologie en Mijnbouw, 59 Damme van, P. (1982) Slibgedrag in een natuurlijk milieu Afstudeerverslag, TU Delft, Faculteit CT Varshney, R.S. (1973) Erosion and deposition of cohesive sediments International Seminar on Hydraulics of Alluvial streams, IAHR, New Delhi, India Velden van der, E.T.J.M. (2000) Coastal engineering. Collegedictaat, CT 4300, TU Delft Verruijt, A (1999) Grondmechanica Delft University Press, delft Vriend de, H.J. (2001) Riverdynamics. Collegedictaat, CT 5311, TU Delft


131

Oeverbescherming Commewijne Vriend de, H.J. (1999) Rivierwaterbouwkunde. Collegedictaat, CT3340, TU Delft Wagemans, L.A.G. (1998) Algemene Constructieleer Infomap, CT 1050, TU Delft Waterloopkundige Afdeling, (2001) Erosieproblematiek Commewijne Meetrapport, WLA, Paramaribo Weele van, A.F. (1999) Moderne funderingstechnieken Waltman, Delft


132

Bijlage I

Sondeerdiagram

Bijlage II

Snelheidsmetingen

Stroom snelheden te Suzanna's Daal op 3-4-2002 om 8:50 uur

snelheid (m\s) 0.07

0.17

0.27

0.37

0.47

0.57

0.67

0 0.5 1

diepte (m)

1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

Stroom snelheden te Suzanna's Daal op 3-4-2002 om 9:30 uur

snelheid (m \s) 0.00 0 0.5 1

diepte (m)

1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

Stroomsnelheden te Suzanna's Daal op 3-4-2002 om 10:00 uur

snelheid (m \s) 0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0 0.5 1

diepte (m)

1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

Stroomsnelheden te Suzanna's Daal op 3-4-2002 om 11:00 uur

snelheid (m\s)

diepte (m)

0.05 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8

0.07

0.09

0.11

0.13

0.15

0.17

0.19

0.21

0.23

Stroom snelheden te Suzanna's daal op 3-4-2002 om 11:20 uur

snelheid (m\s)

diepte (m)

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8


snelheid (m\s)

diepte (m)

0.00 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90


snelheid (m \s)

diepte (m)

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5


snelheid (m \s)

diepte (m)

0.00 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

Stroomsnelheden te Suzanna's daal op 3-4-2002 om 14:25 uur

snelheid (m\s)

diepte (m)

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7

Gem iddelde stroom snelheid per 0.5 m diepte te Suzanna's daal op 3-4-2002

snelheid (m \s)

diepte (m)

0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

Maximale stroom snelheden per 0.5m diepte te Suzanna's daal op 3-4-2002

snelheid (m \s)

Diepte (m)

0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

Bijlage III

Primaire scheepsgolf

Bij de berekening van de primaire scheepsgolf is de onderstaande schematisatie als uitgangspunt gebruikt. De vaargeul is in de onderstaande schematisatie omlijnd.

MSL NSP+0.27m NSP-1.5m

NSP-4.0m

1125

425

300

De data voor de berekening zijn als volgt: Vaargeul: MHW Bodem Diepte (h) Breedte (b) Ac

NSP+1.2m NSP-5.5m 6.7 m 300 m 2010 m2

Schip (data MAS) Breedte (B) Diepgang (D) As Snelheid (Vs)

(er wordt alleen tijdens hoogwater gevaren) (gemiddeld) (MHW tot bodem) (b*h)

25 m 5m 125 m2 3 m/s

(gemiddeld) (gemiddeld) (B*D) (gemiddeld)

Hieruit volgen de volgende waarden As/Ac Vl Vs/Vl Ur z

= = = = =

0.06 0.56 m/s 0.7 0.022 m/s 0.15 m

(Schiereck 2001 figuur 9.4) (Schiereck 2001 figuur 9.7) (Schiereck 2001 figuur 9.6)

25

Bijlage IV

Schuifspanning en hydraulische ruwheid

In het onderstaand voorbeeld wordt aangegeven hoe de schuifspanning en de hydraulische ruwheid worden uitgerekend. Er wordt uitgegaan van de volgende parameters die representatief zijn voor het estuarium van de Suriname rivier: Grootheid Volumiek gewicht korrels Volumiek gewicht water Zwaartekrachtversnelling Korreldiameter Relatief gewicht korrels Waterdiepte (gemiddeld) Bodemruwheid Viscositeit

Symbool ρs ρw g d ∆ h r ν

Waarde 2000 1000 9.81 20*10-6 1 5.94 5.33*10-3 1.33*10-6

Eenheid kg/m3 kg/m3 m/s2 m m m m2/s

Er wordt uitgegaan van een stroomsnelheid (U) van 1 m/s en een schuifspanningssnelheid (U*) van 0.1 m/s. De volgorde van berekening is als volgt: 1) uitrekenen van de dikte van de viskeuze sublaag; 2) uitrekenen van de hydraulische ruwheid (C); 3) uitrekenen van de schuifspanning; 4) uitrekenen van de schuifspanningssnelheid.

Ad 1 Uitrekenen de dikte van de viskeuze sublaag De dikte van de viskeuze sublaag wordt uitgerekend aan de hand van de volgende formule:

∂ = ∂ ν U*

116 .ν u* = = =

dikte van de viskeuze laag viscositeit van het water schuifspanningssnelheid

(m) (m2/s) (m/s)

Hieruit volgt ∂ = 1.54*10-4 m. Ad 2 Uitrekenen van de hydraulische ruwheid (C) De bodemruwheid bedraagt 5.33*10-3 m (zie paragraaf 3.4.5). De hydraulische ruwheid wordt uitgerekend aan de hand van de onderstaande formule: 12h    r + ∂ / 3.2  

C = 18 log

C h r ∂

= = = =


(m1/2/s) (m) (m) (m)

Invullen van de parameters hierin levert een hydraulische ruwheid (C) op van 74.16 m1/2/s. Ad 3 Uitrekenen van de schuifspanning Nu de hydraulische ruwheid (C) bekend is kan aan de hand van de onderstaande formule de bodemschuifspanning (τb) worden uitgerekend.

τb = τb ρ g Uw C

ρ guw2 C2 = = = = =

bodemschuifspanning volumieke massa water zwaartekrachtversnelling stroomsnelheid water hydraulische ruwheid

(N/m2) (kg/m3) (9.81 m/s2) (m/s) (m1/2/s)

Invullen van de parameters levert een bodemschuifspanning op van 1.78 N/m2. Ad. 4 Uitrekenen van de schuifspanningssnelheid Nu de schuifspanning bekend is kan aan de hand van de onderstaande formule de schuifspanningssnelheid opnieuw worden bepaald.

(ρ τb ρs ρw g d U* ∆

τb

s

− ρ w ) gd = = = = = = =

=

U*

2

∆ gd bodemschuifspanning volumiek gewicht van het korrelmateriaal volumiek gewicht van het water zwaartekrachtversnelling korreldiameter schuifspanningsnelheid relatief gewicht van het korrelmateriaal

(N/m2) (kg/m3) (kg/m3) (m/s2) (m) (m/s) (-)

Invullen van de parameters hierin levert een schuifspanningssnelheid (U*) op van 0.0422 m/s. Nog een keer het proces doorlopen levet een U* op van 0.0423 m/s. Dit wordt al nauwkeurig genoeg geacht. In de onderstaande figuren zijn de relaties van de schuifspanningssnelheid, de hydraulische ruwheid en de dikte van de viskeuze sublaag met de stroomsnelheid weergegeven.

Stroom snelheid en hydraulische ruw heid

C (m^1/2 /s)

74.20 74.00 73.80 73.60 73.40 73.20 2.05

2.25

2.45

2.05

2.25

2.45

1.85

1.65

1.45

1.25

1.05

0.85

0.65

0.45

0.25

0.05

U (m/s)

Relatie stroomsnelheid en hydraulische ruwheid. Stroom snelheid en dikte viskueze laag 0.002

dikte (m)

0.0015 0.001 0.0005 0 1.85

1.65

1.45

1.25

1.05

0.85

0.65

0.45

0.25

0.05

stroom snelheid (m/s)

Relatie stroomsnelheid en dikte viskeuze sublaag.

0.08 0.06 0.04 0.02

stroomsnelheid (m/s)

Relatie stroomsnelheid en schuifspanningssnelheid.

2. 45

2. 25

2. 05

1. 85

1. 65

1. 45

1. 25

1. 05

0. 85

0. 65

0. 45

0. 25

0 0. 05

schuifspanningssnelheid (m/s)

Stroom snelheid en schuifspanningssnelheid

Bijlage V

Ontgrondingskuil

In de onderstaande figuur is de huidige situatie te Lust & Rust geschematiseerd. In het rood (gestippeld) is de situatie ingetekend na het aanleggen van de oeverbescherming.

MSL NSP+0.27m NSP-

NSP-4.0m

β

1125

425

300

25

Schematisatie dwarsprofiel vóór en na aanleg oeverbescherming.

De diepte van de ontgrondingskuil wordt uitgerekend aan de hand van de volgende formule:

hboxht hgemiddeld hbocht hgemiddeld R B

 R B  + 0.084  B  hgemiddeld 

= 1.8 − 0.051 = = = =

   

gemiddelde waterdiepte in de bocht gemiddelde waterdiepte bovenstrooms straal van de bocht breedte van de geul

(m) (m) (m) (m)

De volgende waarden worden aangehouden: hgemiddeld R B

= = =

5.5 meter 5000 meter 300 meter

(bovenstrooms ongeveer te Paramaribo) (Grabowsky & Poort 1997) (uitgaande van bovenstaande figuur)

hboxht  5000   300  = 1.8 − 0.051  + 0.084  = 1.41 5.5  300   5.5  hbocht = 7.7 m

Bijlage VI

Definitie rekenparameters methode Blum

belastingnulpunt

Analytische oplossingsmethode Blum.

Definitie parameters Pn an lo l u x A C

= = = = = = = =

resulterende kracht voor strookje n verticale afstand werklijn Pn tot anker verticale afstand anker tot top van de wand verticale afstand anker tot niveau lage zijde verticale afstand grondniveau tot belastingnulpunt verticale afstand belastingnulpunt tot theoretische inheidiepte ankerkracht passieve grondweerstand

(kN) (m) (m) (m) (m) (m) (kN) (kN)

Bijlage VII

Optimalisatie damwandlengte Lust & Rust

Bijlage VIII

Msheet resultaten damwand Lust & Rust

Bijlage IX

Optimalisatie damwandlengte Suzanna’s Daal

Bijlage X

Msheet resultaten damwand Suzanna’s Daal

Bijlage XI

Krantenartikelen over het probleem

Bijlage XII

Lijst van gesproken personen en instanties

•

Ir. D. Ballesar; minister van Openbare Werken & Verkeer (OW&V)

•

Drs. G. Castelen; minister van Transport Communicatie en Toerisme (TCT)

•

Ir. G.D. Soerdjoesingh; directeur Ilaco Suriname NV

•

De heer A. Sastropawiro; hoofd hydrografische dienst MAS

•

Ing. S. Koole; directeur ACE Consultancy

•

Ing. M. Ramdien; ministerie van OW&V

•

De heer R. Lachman; ministerie van OW&V

•

Ing. R. Ragoenath; directeur OW&V

•

De heer Tedjai; hoofd grondmechanisch laboratorium (OW&V)

•

De heer Narain; WLA (OW&V)

•

De heer Hoebba; ministerie van OW&V

•

De heer Ch. Tilakdharie; Lid van de Nationale Assemblee voor Commewijne

•

Ir. H. Havinga; Rijkwaterstaat

•

Ir. D.W. de Kramer; Rijkswaterstaat

•

De heer Verwey; Consulting Services

•

Ir. S. Naipal; docent sectie waterbouwkunde & vloeistofmechanica aan de Anton de Kom Universiteit (ADEK) in Suriname. Faculteit Civiele techniek

Voorwoord. Oeverbescherming Commewijne

Recommend Documents