Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege - Deltares - Arcadis
Tekst van het document
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege Conceptueel model en handelingsperspectief voor knelpunten in de vaargeul Lauwersoog-Schiermonnikoog
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege Conceptueel model en handelingsperspectief voor knelpunten in de vaargeul LauwersoogSchiermonnikoog
Auteur(s) Carlijn Meijers Roy van Weerdenburg Bart Grasmeijer Klaas Lenstra Jelmer Cleveringa
2 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege Conceptueel model en handelingsperspectief voor knelpunten in de vaargeul Lauwersoog-Schiermonnikoog Opdrachtgever
Rijkswaterstaat Noord-Nederland locatie Leeuwarden
Contactpersoon
Ernst Lofvers, Jurre de Vries
Referenties
Referenties
Trefwoorden
Waddenzee, Lauwersoog, Schiermonnikoog, Vaargeul, Baggeren. Morfologie
Documentgegevens Versie
1.0
Datum
16-02-2024
Projectnummer
11209267-004
Document ID
11209267-004-ZKS-0001
Pagina’s
67
Classificatie Status
definitief
Auteur(s) Carlijn Meijers (Deltares) Roy van Weerdenburg (Deltares) Bart Grasmeijer (Deltares) Klaas Lenstra (Arcadis) Jelmer Cleveringa (Arcadis)
3 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Samenvatting Dit rapport beschrijft de morfologische ontwikkeling van de geulen Glinder en Groote Siege ten zuidwesten van Schiermonnikoog. In beide geulen, die onderdeel uitmaken van de vaarroute van Lauwersoog naar Schiermonnikoog, wordt de laatste jaren onderhoudsbaggerwerk uitgevoerd. De Zoutkamperlaag is de hoofdgeul in het bekken van het Friesche Zeegat en loopt van het zeegat tot Lauwersoog. De Glinder vormt een verbinding tussen de hoofdgeul Zoutkamperlaag en het Gat van Schiermonnikoog. De Groote Siege is een geuluiteinde op het laatste stuk van de veerroute en loopt tot aan de veerdam. Om inzicht te krijgen in de verwachte ontwikkelingen van deze twee knelpunten, worden eerst de grootschalige ontwikkelingen in het bekken Zoutkamperlaag vanaf de afsluiting van de Lauwerszee in 1969 beschreven waarna wordt ingezoomd op de kleinere schaal van Glinder en Groote Siege. Sinds de afsluiting van de Lauwerszee in 1969 is het getijvolume met 35 tot 43% afgenomen (Oost, 1995; Postma & Reenders, 1986) en is het zwaartepunt van het zuiden naar het oosten verplaatst. Als initiële reactie op de afsluiting is het wantij oostelijk verplaatst en hebben de geulsystemen zich oostwaarts uitgebreid. In de hoofdgeulen vond sterke sedimentatie plaats, met zand afkomstig uit de buitendelta en slib uit de Noordzee. Na geleidelijke morfologische aanpassing schuift het wantij weer deels terug.
Sinds het begin van de 21ste eeuw is er sprake van een overgang naar een tweegeulenconfiguratie. De nieuwe geul Binnenplaatgat heeft zich oostwaarts van de oude hoofdgeul Zoutkamperlaag gevormd en is snel in diepte toegenomen. Tegelijkertijd is in de Zoutkamperlaag sprake van verzanding en steeds verdere uitbochting. Modelberekeningen laten zien dat de debieten door de Zoutkamperlaag gestaag afnemen terwijl het Binnenplaatgat aan belang wint. Met het noordoostwaarts verschoven zwaartepunt na de afsluiting ligt het Binnenplaatgat gunstiger om het bekken te bedienen. Gezien de huidige ontwikkelingen is het waarschijnlijk dat het Binnenplaatgat op termijn de functie van de huidige hoofdgeul Zoutkamperlaag zal overnemen. De morfologische ontwikkeling van de Glinder wordt sterk beïnvloed door deze grootschalige ontwikkelingen in het bekken. De Glinder is in de jaren ’70 gevormd als verbinding tussen de Zoutkamperlaag en het Gat van Schiermonnikoog. Via de Glinder werd het noordelijk deel van het bekken door de hoofdgeul Zoutkamperlaag gevoed. Sinds 1994 is de stroming over de Glinder gestaag omgekeerd. Met de groeiende invloed van het Binnenplaatgat, dat de watertoevoer naar het noordelijke deel van het bekken heeft overgenomen, is de uitwisseling tussen de Zoutkamperlaag en het Gat van Schiermonnikoog gestagneerd.
In de modelberekeningen met de bodem uit 2018 is zelfs de omgekeerde beweging zichtbaar: het zuidelijke deel van de Zoutkamperlaag wordt (deels) gevoed door het nieuw gevormde Binnenplaatgat. Hierdoor ontstaat de mogelijkheid dat er op termijn geulvorming plaats zal vinden tussen het Binnenplaatgat en de Zoutkamperlaag, welke de bevaarbaarheid over het drempelgebied rondom de Glinder zou vergroten. De toekomstige ontwikkeling van de Glinder kan niet los worden gezien van deze grootschalige ontwikkelingen. De verwachting is dat de geplande verlegging van de Glinder voorgesteld door Lenstra (2023) zal zorgen dat de geul in lijn komt te liggen met de nieuwe stroomrichting en hierdoor op termijn het baggeronderhoud af zal nemen. De geul Groote Siege staat in verbinding met het zuidelijker gelegen geulsysteem Brakzandstergat. In de jaren ’80 vond in het Brakzandstergat een oostwaartse uitbreiding plaats die gepaard ging met de oostwaartse verplaatsing van het wantij na de afsluiting van de Lauwerszee. In diezelfde periode trok het geuluiteinde van de Groote Siege zich terug tot de
4 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
veerdam. Hoogstwaarschijnlijk zijn de Groote Siege en het Brakzandstergat concurrerende geulsystemen, en is de uitbreiding van het Brakzandstergat ten koste gegaan van het kombergingsgebied van de Groote Siege. De afgelopen twintig jaar zijn zowel de Groote Siege als het Brakzandstergat relatief stabiel. Ook in de debieten die volgen uit modelberekeningen zijn tussen 1994 en 2018 geen grote ontwikkelingen zichtbaar. Er wordt verwacht dat de onderhoudsbehoefte van dit gebied de komende jaren stabiel blijft.
5 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Inhoud
1
Samenvatting
4
Inleiding
8
1.1
Probleemstelling
8
1.2
Doelen
8
1.3
Studiegebied
8
1.4
Aanpak
9
1.5
Leeswijzer
9
2
Historische ontwikkeling van het Friesche Zeegat
11
2.1 2.1.1
Historische ontwikkeling van het Friesche Zeegat Sedimentbalans van de Zoutkamperlaag
11 14
2.2
Hydrodynamische effecten van de afsluiting van de Lauwerszee
15
2.3
Morfologische ontwikkeling sinds de afsluiting
17
3
Recente ontwikkeling van het bekken
21
3.1
Stromingspatronen
21
3.2
Veranderende balans tussen Zoutkamperlaag en Binnenplaatgat
22
4
Morfologische ontwikkeling van de knelpunten
27
4.1
Zoutkamperlaag
27
4.2
Glinder
29
4.3
Groote Siege
31
4.4 4.4.1 4.4.2
Baggeronderhoud Glinder Groote Siege
37 38 40
5
Conceptueel model
41
6
Conclusies en aanbevelingen
45
6.1
Conclusies
45
6.2
Aanbevelingen vervolgonderzoek Friesche Zeegat
46
6.3
Aanbevelingen generieke aanpak knelpuntanalyse
47
7
Bibliografie
49
A
Bijlagen
50
A.1
Bodemliggingskaarten
B
Modelberekeningen
6 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
50 53
B.1
Locaties dwarsdoorsnedes
53
B.2 B.2.1 B.2.2 B.2.3 B.2.4
Stroomsnelheden Volledige kombergingsgebied Zeegat Glinder Groote Siege
53 54 57 60 63
C
Kombergingsvolume
66
C.1
Groote Siege en Brakzandstergat
66
C.2
Zoutkamperlaag
66
7 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
1
Inleiding
1.1
Probleemstelling De vaarweg Lauwersoog-Schiermonnikoog kent een aantal knelpunten, d.w.z. locaties waar de morfologische ontwikkeling leidt tot (toenemend) baggerbezwaar. In deze rapportage beschrijven we een onderzoek naar de knelpunten Glinder en Groote Siege. De Glinder is een migrerende verbindingsgeul tussen de Zoutkamperlaag en het Gat van Schiermonnikoog (Figuur 1-1). De laatste jaren wordt er frequent baggeronderhoud uitgevoerd. Om het baggerwerk te verminderen wordt overwogen om de route via de Glinder te verleggen. De nabijgelegen Groote Siege is een terugtrekkend geuluiteinde, waar de veerdam van Schiermonnikoog aan ligt. Het terugtrekken van de Groote Siege heeft nog niet geleid tot een toename van het baggerbezwaar. De vraag is of dit in nabije toekomst wel zou kunnen gebeuren en op welke wijze de baggerstrategie geoptimaliseerd zou kunnen worden.
1.2
Doelen Deze knelpuntanalyse voor de Glinder en Groote Siege heeft 3 doelen: 1. Ontwikkelen van systeembegrip van de morfologische ontwikkeling en komen tot een conceptueel model over de huidige ontwikkeling en voorspellingen voor de toekomstige ontwikkeling van de vaarweg en de bestaande en verwachte knelpunten; 2. Inzicht krijgen in het handelingsperspectief voor ingrepen in de knelpunten Glinder en Groote Siege, en de daarbij behorende monitoringsbehoefte; 3. Een generieke methode ontwikkelen voor het uitvoeren van een knelpuntanalyse, die ook op andere locaties in de Waddenzee kan worden toegepast.
1.3
Studiegebied In dit rapport worden veel namen van geul- en plaatgebieden gebruikt om de morfologie en de morfologische ontwikkeling van het Friesche Zeegat te beschrijven. Die namen worden hieronder geïntroduceerd. Het Friesche Zeegat bestaat uit de geulsystemen Pinkegat in het westen en Zoutkamperlaag in het oosten (zie Figuur 1-1). De Glinder en de Groote Siege zijn gelegen in het bekken van de Zoutkamperlaag. De Zoutkamperlaag is de hoofdgeul in dit bekken, ondanks dat deze sinds de afsluiting van de Lauwerszee in 1969 in debiet en nat volume is afgenomen (Oost, 1995). De laatste jaren heeft zich oostelijk van de Zoutkamperlaag een nieuwe geul gevormd langs de kop van Schiermonnikoog: het Binnenplaatgat. Deze geul stelt het Gat van Schiermonnikoog en de bijbehorende geulsystemen van de Groote Siege en het Brakzandstergat in directe verbinding met de buitendelta. De Zoutkamperlaag bedient vooral de zuidelijker gelegen geulen van het Lutjewad. Zowel de Zoutkamperlaag als het Binnenplaatgat staan via het Westgat in verbinding met de buitendelta.
8 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Figuur 1-1 Belangrijkste geulen en platen in het Friesche Zeegat. Uit: Oost et al. 2020. De rode stippellijn geeft de veerbootroute van Lauwersoog naar Schiermonnikoog weer. De zwarte stippellijn is de vaarroute naar de Noordzee.
1.4
Aanpak De ontwikkelingen van de morfologie en waterbeweging in het gebied worden beschreven op basis van literatuur, data-analyses en modelberekeningen. Om inzicht te krijgen in de morfologische ontwikkeling van het bekken zijn vaklodingen geanalyseerd over een periode van 1926 tot 2019. Hiermee zijn vaklodingen beschikbaar van zowel de periode voor de afsluiting van de Lauwerszee in 1969 als van de periode na de afsluiting. Met behulp van erosie-sedimentatie kaarten en de ontwikkelingen van contourlijnen en doorsnedes is een beeld gevormd van de morfologische trends in het bekken voor de afsluiting, alsmede van de respons na de afsluiting. Naast de morfologische analyse zijn ook de hydrodynamische ontwikkelingen beschouwd. Hiervoor zijn de resultaten gebruikt van het Delft3D FM model van het gebied dat is gedraaid door Arcadis (Lenstra, 2023). De stroomsnelheden en debieten voor de bodems van 1994, 2006 en 2018 uit deze modelberekeningen zijn gebruikt om een beeld te krijgen in de recente hydrodynamische ontwikkelingen.
1.5
Leeswijzer Dit rapport begint met een beschrijving van de historische ontwikkeling van het gehele Friesche Zeegat in Hoofdstuk 2. Deze beschrijving op grote tijd- en ruimteschalen geeft de context en achtergrond die nodig is om de huidige ontwikkelingen in perspectief te plaatsen en te kunnen begrijpen. Hoofdstuk 3 zoomt vervolgens één schaalniveau verder in en beschrijft de recentere ontwikkelingen op basis van hydrodynamische modelberekeningen. Hierbij wordt gefocust op
9 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
de grote verschuivingen die de afgelopen dertig jaar plaatsvinden in het hoofdgeulensysteem, die grote gevolgen hebben voor de beschouwde knelpunten. De impact van deze ontwikkelingen op de knelpunten komt aan bod in Hoofdstuk 4, waar wordt ingezoomd op de morfologische ontwikkelingen van de deelgebieden. Eerst wordt het zuidelijk deel van de Zoutkamperlaag beschouwd (4.1), vervolgens de Glinder (4.2) en de Groote Siege (4.3). Ook wordt het baggeronderhoud besproken in 4.4. Alle bevindingen worden bij elkaar gebracht in een conceptueel model (Hoofdstuk 5). Op basis van het systeembegrip dat in de eerdere hoofdstukken is opgebouwd wordt een voorspelling gedaan voor de toekomstige ontwikkeling van de knelpunten, waarbij ook de implicaties voor beheer worden besproken. Tot slot worden aanbevelingen gedaan met betrekking tot de monitoringsbehoefte en voor een generieke methode voor het uitvoeren van knelpuntanalyses, op basis van de ervaringen die in deze en eerdere knelpuntanalyses zijn opgedaan.
10 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
2
Historische ontwikkeling van het Friesche Zeegat Dit hoofdstuk beschrijft de historische ontwikkelingen in het Friesche Zeegat. De grote veranderingen die zich hier de afgelopen eeuwen hebben voorgedaan, met als meest recente en meest ingrijpende de afsluiting van de Lauwerszee, hebben nog altijd een grote invloed op de ontwikkeling van het bekken. Dit hoofdstuk schetst de context die nodig is om de huidige ontwikkelingen rondom de knelpunten in de vaarroute te begrijpen en in breder perspectief te kunnen plaatsen. Het hoofdstuk begint met een beschrijving van de historische ontwikkelingen op grote tijd- en ruimteschalen (paragraaf 2.1). Daarna wordt ingezoomd op de gevolgen van de afsluiting van de Lauwerszee in 1969, waarbij respectievelijk de hydrodynamische (paragraaf 2.2) en de morfologische (paragraaf 2.3) gevolgen besproken worden.
2.1
Historische ontwikkeling van het Friesche Zeegat Het Friesche Zeegat omvat de geulsystemen van de Zoutkamperlaag in het oosten en het Pinkegat in het westen. Vanwege de sterke uitwisseling van sediment tussen de twee buitendelta’s zijn de morfologische ontwikkelingen van beide geulsystemen aan elkaar gekoppeld. Voorafgaand aan de afsluiting van de Lauwerszee werd het bekken gekenmerkt door honderden jaren aan bedijkingen en landaanwinningen, die geleidelijk het kombergingsvolume steeds verder hebben verkleind. De afsluiting van de Lauwerszee heeft het bekkenareaal in één keer met 9100 ha verkleind, wat neerkomt op 30% (Oost, 1995) tot 42% (Postma & Reenders, 1986) van het oorspronkelijke areaal. Tot de afsluiting vormde de Zoutkamperlaag een relatief stabiele hoofdgeul. Vanaf de afsluiting vond sterke verkleining en uitbochting van de geul plaats. Door een dikke holocene kleilaag onder de Engelsmanplaat verloopt de uitbochting betrekkelijk traag. De buitendelta vertoont herhalend geulgedrag zonder vaste herhalingsperiode (Elias & Oost, 2021). De hoofdgeul roteert van west naar oost, waarbij aan de westzijde banken worden gevormd die onder invloed van golven oostwaarts migreren (Figuur 2-1). Een één-geulconfiguratie en een tweegeulenconfiguratie wisselen elkaar af. In sommige perioden strekt de hoofdgeul zich verder richting de Noordzee uit dan in andere perioden.
11 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Figuur 2-1 Ontwikkeling van de buitendelta tussen 1967 (vlak voor de afsluiting) en 2019.
Historische geulconfiguraties in het bekken De ontwikkeling van de buitendelta en de dominante geulen binnenin het kombergingsgebied kunnen aan elkaar gekoppeld worden met behulp van oude kaarten. Figuur 2-2 laat zien hoe een één-geul-configuratie en een tweegeulenconfiguratie elkaar in de afgelopen twee eeuwen hebben afgewisseld. In periodes waarin de buitendelta wordt gekenmerkt door een één-geul-configuratie bevindt zich in het kombergingsgebied één dominante hoofdgeul, die het volledige bekken afwatert. Tijdens periodes met een tweegeulenconfiguratie in de buitendelta bevinden zich ook binnenin het bekken twee geulen. Ten oosten van de hoofdgeul ontstaat er in deze periodes een geul die het noordelijk deel van het bekken afwatert. Het debiet door de oorspronkelijke hoofdgeul wordt hierdoor kleiner. Figuur 2-2 wordt deze samenhang geïllustreerd aan de hand van 4 periodes: • Bovenste paneel - één-geul-configuratie: van 1832 tot 1859 was er sprake van een ééngeul-configuratie in de buitendelta. Gedurende deze periode werd het bekken gekenmerkt door een brede en diepe hoofdgeul die het volledige bekken bediende. Het Gat van Schiermonnikoog waterde hierbij af via deze hoofdgeul. • Tweede paneel - tweegeulenconfiguratie: kaarten uit 1873 laten een overgang zien naar een tweegeulenconfiguratie in de buitendelta, welke wordt beschreven in Elias & Oost (2021).
Ook binnenin het bekken vindt een transitie plaats van één naar twee geulen. Het Gat van Schiermonnikoog vormt zijn eigen uitstroom oostelijk van de hoofdgeul en sluit aan op de oostelijke geul in de buitendelta. De oorspronkelijke hoofdgeul verliest aan belang. Deze wordt smaller en ondieper en begint uit te bochten, maar behoudt zijn functie als hoofdgeul.
12 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
•
•
Derde paneel – één-geul-configuratie: vanaf ca 1927 centreert de buitendelta zich weer rond één hoofdgeul, die zich verder zeewaarts uitstrekt (Elias & Oost, 2021). De hoofdgeul Zoutkamperlaag wordt weer breder en dieper en de uitbochting wordt deels teruggedraaid. Gedurende deze één-geul-configuratie lijkt het bekken weer meer op de situatie voor 1859. Onderste paneel – tweegeulenconfiguratie: in de tweede helft van de twintigste eeuw is zichtbaar hoe de Zoutkamperlaag weer in omvang afneemt en begint uit te bochten. Deze ontwikkeling wordt in gang gezet na de afsluiting van de Lauwerszee in 1969. Vanaf het begin van deze eeuw is er weer sprake van een tweegeulenconfiguratie. Het Gat van Schiermonnikoog vormt via het Binnenplaatgat een nieuwe uitstroom en watert niet meer af via de Zoutkamperlaag.
De meest recente overgang naar een tweegeulensysteem wordt gestuurd door het verlies aan kombergingsvolume na de afsluiting van de Lauwerszee. Met de afsluiting nam het getijprisma af en verschoof het zwaartepunt van het bekken van het zuiden naar het oosten. Het nieuw gevormde Binnenplaatgat in het oostelijk deel van het bekken ligt gunstiger dan de Zoutkamperlaag om onder deze nieuwe omstandigheden het bekken te bedienen. Op deze wijze lijkt de afsluiting de overgang naar een tweegeulenconfiguratie die op dit moment plaatsvindt te stimuleren. In algemene zin is er wel iets bekend over het effect van een bekkenverkleining op cyclisch gedrag van de buitendelta, en de daaraan gerelateerde alternerende één- en tweegeulenconfiguraties. Lenstra & van der Vegt (2021) heeft dit onderzocht met lange termijn modelsimulaties. Een belangrijk verschil tussen hun geval en het Friesche Zeegat is dat het zwaartepunt van het bekken bij bekkenverkleining niet verschoven is. Uit de modelresultaten blijkt dat een bekkenverkleining tot gevolg heeft dat de morfodynamiek van de buitendelta en hoofdgeulen tijdelijk vertraagt of tot stilstand komt. Dit komt doordat de getijstroom in het zeegat sterk afneemt, wat ook bij het Friesche Zeegat is geobserveerd. Daardoor is het (natte) oppervlak van de geul te groot en wordt het ontstaan van nieuwe geulen belemmerd.
Tegelijkertijd neemt ook het volume van de buitendelta af, waarbij het beschikbare zand (net als bij het Friesche zeegat) verdeeld wordt over het bekken en een zandbank die aangroeit aan het eiland (Schiermonnikoog). Na deze initiële aanpassingsperiode zorgt het afnemende getijprisma uiteindelijk voor de versnelling van cyclisch gedrag. Voor het Friesche Zeegat suggereert dit dat de buitendeltadynamiek (geulrotatie en doorbraak) versnelt, wat de geulendynamiek in het zeegat versnelt.
13 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Figuur 2-2 Historische ontwikkeling van de komberging en buitendelta.
2.1.1
14 van 67
Sedimentbalans van de Zoutkamperlaag De sedimentbalans van de Zoutkamperlaag tussen 1926 en 2012 is uitgewerkt door Elias (2018; Figuur 2-3) en later bijgewerkt met recente data tot 2019 door Van der Lugt et al. (2020). Sinds de afsluiting van de Lauwerszee is 44 miljoen m 3 in het bekken gesedimenteerd. Na grote initiële effecten is er sinds 1989 een vrij constante trend van gemiddeld ruim 0.5 miljoen m3 per jaar (Van der Lugt, et al., 2020). Deze toename is de afgelopen 30 jaar ongeveer lineair verlopen en zet zich waarschijnlijk ook door in de toekomst. Sedimentatie in het bekken is vooral opgetreden in de geulen en in het lagere deel van het intergetijdengebied (lager dan NAP – 0.5 m). Hierdoor is het plaatareaal in het gehele zeegat toegenomen en het subtidale gebied licht afgenomen (Nederhoff, et al., 2017).
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Figuur 2-3 Erosie-/sedimentatiekaart van het Friesche Zeegat voor de periodes voor (midden) en na afsluiting van de Lauwerszee (onder) en voor de gehele periode waarvoor Vaklodingen data beschikbaar is (boven). De getallen geven de totale volumeveranderingen binnen de polygonen weer in miljoen m3. Overgenomen uit Elias (2018).
2.2
Hydrodynamische effecten van de afsluiting van de Lauwerszee De afsluiting van de Lauwerszee heeft het getijvolume met ca. 35% verkleind (Oost, 1995), ongeveer evenveel als de afname van de bekkenoppervlakte. Debietmetingen in het zeegat door Postma & Reenders (1986) wijzen op een afname van het getijvolume van ca. 43% (van 350 naar 200 miljoen m3 per getij).
15 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Anders dan bij de afsluiting van de Zuiderzee nam de getijslag niet wezenlijk toe door de afsluiting (Wang, et al., 1995). De beschikbare meetreeksen van de waterstanden bij Schiermonnikoog gaan echter niet veel verder terug dan de afsluiting. Figuur 2-4 toont het jaargemiddeld hoogwater, laagwater en de getijslag sinds het begin van de metingen bij Lauwersoog en Schiermonnikoog. Zowel de hoogwaters als de laagwaters nemen toe. GHW neemt met ca. 2 mm/j toe, vergelijkbaar met de zeespiegelstijging. Omdat de laagwaters iets sterker toenemen dan de hoogwaters, neemt de getijslag licht af. Op Schiermonnikoog neemt deze het sterkst af, met ca. 1 mm/j.
Figuur 2-4 Jaargemiddeld hoogwater (GHW), jaargemiddeld laagwater (GLW) en getijslag bij Lauwersoog (rood) en Schiermonnikoog (groen). Punten geven de jaargemiddelden, de doorgetrokken lijn toont de trend inclusief variatie als gevolg van de 18,6-jarige cyclus. Aangepast van Digitale Systeemrapportage Waddenzee (systeemrapportage.nl/wadden).
Omdat de geulen na de afsluiting in eerste instantie nog te groot waren voor het kleiner geworden getijvolume, en de relatieve weerstand dus afnam, kon het getij verder oostwaarts doordringen en verschoof het wantij tussen de Zoutkamperlaag en het Groninger Wad meerdere kilometers naar het oosten (Postma & Reenders 1986; Oost 1995; Figuur 2-5). In het noorden, direct ten zuiden van Schiermonnikoog, bedroeg de verschuiving ca. 1 km. Nabij de vastelandskust van Groningen was dat 3-4 km (Oost, 1995; Figuur 2-5). Het oostwaarts verplaatsen van het wantij hangt mogelijk ook samen met het aangroeien van de oostpunt van Schiermonnikoog. Het kombergingsgebied breidde door de oostwaartse verplaatsing van het wantij met ca. 1400 ha uit tussen 1969 en 1984, wat neerkomt op 11% van het kombergingsgebied van na de afsluiting. Het getijvolume nam evenredig toe (Postma & Reenders, 1986). Een groot gebied werd hierdoor niet meer gevuld door de Eilanderbalg, maar vanuit de Zoutkamperlaag.
16 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Na de geleidelijke morfologische aanpassing nam de omvang van de geulen af en kon het getij minder diep doordringen, waardoor het wantij deels terugschoof, met name in het zuidelijke deel van het kombergingsgebied. Dit terugschuiven van het wantij is vanaf het jaar 2000 te zien in Figuur 2-5 en Bijlage C.2. In 1968 bedroegen de maximale stroomsnelheden in het zeegat ca. 1,3 m/s. Na de afsluiting halveerden deze ongeveer om vervolgens door het oostwaarts migreren van het wantij weer geleidelijk toe te nemen tot boven de 1 m/s tijdens eb (Postma & Reenders, 1986).
Figuur 2-5 Morfologische wantijen zoals bepaald in Elias (2018). De locatie van het wantij is hierin bepaald op basis van de minimale waterdiepte en vormen en oriëntatie van de geulen.
2.3
Morfologische ontwikkeling sinds de afsluiting Na de afsluiting van de Lauwerszee trad sterke sedimentatie in de getijgeulen op ((1) in Figuur 2-6) door de afname van het getijvolume. De buitendelta was hierbij de leverancier van het zandige deel van het sediment. Vooral rond het wantij is ook veel slib bezonken (Colina Alonso, 2020). Na ongeveer 10 jaar nam de sedimentatiesnelheid sterk af. Postma & Reenders (1986) berekenen een afname van het natte volume van 30 miljoen kuub tussen 1969 en 1981, voornamelijk onder de -4 m GLW. Dit is ongeveer consistent met het verschil tussen het sedimentatievolume in het bekken van de Zoutkamperlaag tussen 1989 en 2020 (16 miljoen m3) berekend door Van der Lugt et al. (2020) en dat tussen 1971 en 2012 (44 miljoen m3) berekend door Elias (2018). Door de verminderde hydraulische weerstand na de afsluiting, zoals beschreven in 2.2, breidden de geulen in het oostelijke deel van het bekken oostwaarts uit ((2) in Figuur 2-6). Deze uitbreiding vond vooral plaats in de eerste jaren na de afsluiting en is sinds de jaren ’90 gestagneerd. De geul Eilanderbalg in het oostwaarts gelegen zeegat trok zich ver oostwaarts terug (3).
17 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
In de buitendelta vond ondertussen kloksgewijze rotatie van de hoofdgeul plaats. De noordelijke tak van de Zoutkamperlaag (bij de aansluiting met het Westgat) migreerde in oostelijke richting ((4) in Figuur 2-6). Deze ontwikkeling past in het herhalende geulgedrag van de buitendelta beschreven in paragraaf 2.1. Deze rotatie wordt mogelijk versneld door de afname van het debiet na de afsluiting, waardoor golven dominanter worden en golfgedreven zandtransport vanuit de buitendelta van het Pinkegat vermoedelijk een grotere rol is gaan spelen, een fenomeen beschreven in Lenstra & van der Vegt (2021).
Figuur 2-6 Erosie en sedimentatie tussen 1970 en 2019. (1) Sterke sedimentatie in de Zoutkamperlaag. (2) Uitbreiden geulen Brakzandstergat en Lutjewad. (3) Terugtrekken Eijlanderbalg. (4) Oostelijke verschuiving en kloksgewijze rotatie zeegat buitendelta. (5) Vorming van het Binnenplaatgat.
Sinds de afsluiting van de Lauwerszee is de hoofdgeul Zoutkamperlaag aanmerkelijk smaller geworden en is deze steeds meer gaan uitbochten, vooral door sedimentatie in de binnenbocht. Dit is zichtbaar bij nummer (1) in Figuur 2-7 en Figuur 2-8. Aan de oostzijde, tegen de kust van Schiermonnikoog, is de nieuwe geul Binnenplaatgat ontstaan, gescheiden van de geul Zoutkamperlaag door de Kuipersplaat (5). Deze geul vormt inmiddels een directe verbinding tussen het Gat van Schiermonnikoog en het zeegat, waardoor het Gat van Schiermonnikoog niet meer via de Zoutkamperlaag afwatert. In de doorsnede in Figuur 2-8 is duidelijk te zien hoe het Binnenplaatgat tussen 2000 en 2020 in hoog tempo is ontstaan en steeds verder uitdiept. Ter vergelijking toont Figuur 2-9 de ontwikkeling van een doorsnede door een zuidelijker deel van de Zoutkamperlaag. Deze figuur toont van 1926 tot het jaar van de afsluiting van de Zuiderzee in 1969 een toename van de natte doorsnede van de Zoutkamperlaag. Na de afsluiting neemt deze af. Dit duurt tot eind jaren ’80 waarna de veranderingen betrekkelijk klein blijven maar de afname heel geleidelijk door lijkt te gaan.
18 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Figuur 2-7 De ontwikkeling van de -6 m dieptecontour in het Zeegat. (1) Uitbochting en smaller worden van de Zoutkamperlaag. (2) Snelle vorming van het Binnenplaatgat (na 1994).
Figuur 2-8 Ontwikkeling van de doorsnede door Zoutkamperlaag en Binnenplaatgat. (1) Verplaatsen en smaller worden Zoutkamperlaag. (2) Snelle vorming Binnenplaatgat. Bovenste paneel: ontwikkeling van het natte oppervlak van de doorsnede. De toename in natte oppervlak vanaf 2000 wordt veroorzaakt door de groei van het Binnenplaatgat.
19 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Figuur 2-9 Ontwikkeling van een doorsnede door het zuidelijke deel van de Zoutkamperlaag.
20 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
3
Recente ontwikkeling van het bekken De grootschalige ontwikkelingen die plaatsvonden na de afsluiting van de Zuiderzee, import van sediment en een verschuiving van het zwaartepunt van het zuidelijke naar het oostelijke deel van het bekken met een oostelijke verplaatsing van het wantij, vormen de context en randvoorwaarden voor de huidige ontwikkelingen in het bekken. Paragraaf 3.1 beschrijft de stromingspatronen in het bekken van 1994 tot 2018. Zoals in het vorige hoofdstuk is besproken vindt de laatste decennia verzanding en uitbochting plaats in de Zoutkamperlaag en is tegelijkertijd het Binnenplaatgat gevormd en snel gegroeid. Dit leidt ertoe dat grote verschuivingen plaatsvinden in het hoofdgeulensysteem. Deze ontwikkelingen worden besproken in paragraaf 3.2.
3.1
Stromingspatronen Om de recente ontwikkelingen in hydrodynamica te kunnen beschrijven heeft Arcadis modelberekeningen uitgevoerd waarbij stroomsnelheden, debieten en waterstanden zijn bepaald. Dit is gedaan voor de bodems van 1994, 2006 en 2018 op basis van de vaklodingen uit deze jaren (Lenstra, 2023). Op basis van het Delft3D FM model dflowfm3d_dwaq_slib-waddenzee_200m-j17_6-v1 is een stapsgewijze roosterverfijning toegepast voor het Friesche Zeegat naar een resolutie van 25 x 25 m. De dwarsdoorsnedes die in dit model zijn gebruikt om de debieten en getijprisma’s te bepalen zijn te vinden in Bijlage B.1. Voor alle drie de bodems is gebruik gemaakt van dezelfde forcering. Hiervoor is de periode van 1 t/m 15 juni 2016 gebruikt, een springtij-doodtij cyclus in een periode met relatief kalm weer, waardoor de forcering zo dicht mogelijk overeenkomt met het astronomisch getij. De stroomsnelheden voor de drie gemodelleerde jaren zijn weergegeven in Figuur 3-1. Gedetailleerde stroomsnelheden voor de deelgebieden Zoutkamperlaag, Glinder en Groote Siege staan in Bijlage B.2. Hier is te zien dat in 1994 zowel tijdens eb als tijdens vloed de hoogste stroomsnelheden te vinden waren in de hoofdgeul Zoutkamperlaag. Stroomsnelheden tijdens eb zijn (iets) groter dan tijdens vloed. Tussen 1994, 2006 en 2018 vindt een verschuiving in de stromingspatronen plaats (Figuur 3-1).
De stroomsnelheden nemen af in de Zoutkamperlaag en nemen juist toe in het Binnenplaatgat, de geul die tussen 1994 en 2018 oostelijk van de Zoutkamperlaag ontstaat en vlak langs de kop van Schiermonnikoog loopt. Deze geul verbindt het Gat van Schiermonnikoog direct met het zeegat. Waar in 1994 de stroming nog geconcentreerd is op de Zoutkamperlaag is er in 2018 duidelijk sprake van twee geulen (Zoutkamperlaag en Binnenplaatgat) met hogere stroomsnelheden.
21 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Figuur 3-1 Stroomsnelheden voor de jaren 1994, 2006 en 2018 zoals gemodelleerd door Arcadis.
3.2
Veranderende balans tussen Zoutkamperlaag en Binnenplaatgat Wanneer het getijprisma door de Zoutkamperlaag wordt vergeleken met het getijprisma door het Binnenplaatgat, wordt duidelijk dat hier een sterke verschuiving heeft plaatsgevonden. In 1994 was de Zoutkamperlaag nog dominant in de afwatering van de komberging en was het getijprisma met 163 miljoen m3 tijdens vloed en 158 miljoen m3 eb meer dan acht keer zo groot als dat van het Binnenplaatgat (19 miljoen m3 gedurende zowel eb als vloed, Figuur 3-3). De afgelopen twee decennia nam het getijprisma van de Zoutkamperlaag sterk af tot 106 en 104 miljoen m3 bij respectievelijk vloed en eb, terwijl dat door het Binnenplaatgat steeg tot 65 en 66 miljoen m3. Er vindt een verschuiving plaats van een één-geul-configuratie in het bekken met de Zoutkamperlaag als dominante geul naar een tweegeulenconfiguratie waarin het getijprisma van het Binnenplaatgat inmiddels dezelfde ordegrootte heeft als dat van de Zoutkamperlaag. De modelberekeningen geven geen indicatie dat deze trend de komende jaren af zal zwakken
22 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Figuur 3-2 Ontwikkeling van debieten door de keel van het zeegat, zoals gemodelleerd door Arcadis. Het getijprisma neemt geleidelijk af.
Figuur 3-3 Ontwikkeling van debieten door de Zoutkamperlaag (blauw) en het Binnenplaatgat (rood) zoals gemodelleerd door Arcadis. Van 1994 naar 2018 neemt het getijprisma van het Binnenplaatgat toe, terwijl dat van de Zoutkamperlaag afneemt.
Naast een herverdeling van de debieten tussen Zoutkamperlaag en Binnenplaatgat is er ook een lichte dalende trend in het totale getijprisma van 251 bij vloed en 238 miljoen m3 tijdens eb in 2018, naar respectievelijk 232 en 224 miljoen m3 (Figuur 3-2). Dit zou kunnen komen door het terugschuiven van het wantij zoals beschreven in paragraaf 2.2. Deze afname van getijvolume heeft vooral effecten in het zuidelijk deel van het bekken. Tussen 1994 en 2018 zijn de debieten door het Gat van Schiermonnikoog, dat de verbinding vormt met de geulsystemen Groote Siege en Brakzandstergat in het noordelijke deel van het bekken, gelijk gebleven of zelfs licht toegenomen (Figuur 3-4; van 46 tot 50 miljoen m3 bij vloed en van 50 tot 54 miljoen bij eb). Het getijvolume door het zuidelijk deel van de Zoutkamperlaag neemt geleidelijk af; van 105 naar 93 miljoen m 3 vloed en van 98 tot 88 miljoen m3 eb.
Figuur 3-4 Ontwikkeling van debieten door het zuidelijk deel van de Zoutkamperlaag (Blauw) en het Gat van Schiermonnikoog (rood). Het getijprisma in het Gat van Schiermonnikoog blijft constant/neemt licht toe, terwijl de debieten in de Zoutkamperlaag afnemen.
23 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
De verschuiving die plaatsvindt in het systeem wordt verder duidelijk wanneer de debieten in het drempelgebied rondom de Glinder meer in detail worden bekeken. Tussen 1994 en 2018 heeft er een duidelijke verschuiving plaatsgevonden in de stroomrichting rondom Glinder, zoals te zien is in Figuur 3-5. In 1994 liep er tijdens vloed een noordoostelijk gerichte stroming vanuit de Zoutkamperlaag naar het Gat van Schiermonnikoog, via de Glinder die toen een vloedgeul was. Met de vorming van het Binnenplaatgat is de stroomrichting over de drempel bij de Glinder in 2018 veranderd. De noordoostelijk gerichte stroming van de Zoutkamperlaag naar het Gat van Schiermonnikoog is verdwenen. Het Gat van Schiermonnikoog stroomt tijdens eb nu niet meer uit via de Zoutkamperlaag maar direct via het Binnenplaatgat. De stroming over de drempel is duidelijk afgenomen.
Figuur 3-5 Stromingsvectoren en stroomsnelheden in het gebied rondom de Glinder voor 1994, 2006 en 2018 tijdens vloed (linker paneel) en eb (rechter paneel). In 1994 werd het Gat van Schiermonnikoog gevoed via de Zoutkamperlaag (witte pijlen bovenste paneel). In 2018 wordt het Gat van Schiermonnikoog gevoed via het Binnenplaatgat en is de stroming van de Zoutkamperlaag over de Glinder verdwenen (witte pijlen onderste paneel).
24 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Deze verandering is ook duidelijk zichtbaar wanneer het getijvolume over de drempel wordt beschouwd (Figuur 3-6 en Figuur 3-7). In 1994 was het getijvolume tijdens vloed noordelijk gericht en tijdens eb zuidelijk: het water stroomde via de Zoutkamperlaag naar het Gat van Schiermonnikoog en op dezelfde wijze weer terug. In 2018 wordt het noordelijk deel van het bekken niet meer gevoed via de Zoutkamperlaag en een omgekeerde beweging wordt zichtbaar: tijdens vloed is de waterverplaatsing over de drempel zuidwaarts gericht vanuit het Binnenplaatgat richting de Zoutkamperlaag, en tijdens eb noordwaarts. Ook de richting van de netto waterbeweging over de volledige getijcyclus is omgedraaid (in 1994 noordelijk gericht, nu zuidelijk) en de netto debieten over de drempel zijn afgenomen, zoals de rechter grafiek in Figuur 3-7 laat zien. Deze omkerende stroomrichting past in de ontwikkelingen op de schaal van het bekken, waarin het Binnenplaatgat aan belang wint en de Zoutkamperlaag gestaag krimpt. De verandering in transportrichting over de drempel laat zien dat het systeem zich aan het heroriënteren is en er grote verschuivingen plaatsvinden.
Figuur 3-6 Schematische weergave van het getijvolume over de doorsnedes verbinding tussen de Zoutkamperlaag en het Binnenplaatgat/Gat van Schiermonnikoog tijdens vloed (links) en eb (rechts). Het getijvolume is gedefinieerd als de som van alle debieten door de doorsnede gedurende de tijdstappen waarin de waterstand stijgt (vloed) en de waterstand daalt (eb). De pijlen staan loodrecht op de doorsnede en geven aan in welke richting het transport over de doorsnede positief is; ze geven dus niet de stroomrichting weer.
25 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Figuur 3-7 Som van het getijvolume over de vier doorsnedes weergegeven in Figuur 3-6. Het getijvolume gedurende de vloed is in 1994 nog noordwaarts gericht en in 2018 zuidwaarts. De verschuiving gedurende eb is andersom.
De belangrijkste bevindingen uit de afgelopen twee hoofdstukken voor de knelpunten kunnen als volgt worden samengevat: •
•
•
Grote tijd- en ruimteschaal: de afsluiting van de Lauwerszee heeft geleid tot een verschuiving van het zwaartepunt van het zuidelijke naar het oostelijke deel van het bekken en een afname van het kombergingsgebied. Hierdoor namen de debieten af en vond er import van sediment plaats. Op een kleinere schaal vindt er op dit moment een verschuiving plaats van een één- naar een tweegeulenconfiguratie in het bekken. De debieten door de Zoutkamperlaag nemen af terwijl het Binnenplaatgat aan invloed wint. Deze verschuivingen in het hoofdgeulensysteem beïnvloeden de knelpunten op de volgende wijze: o o o
26 van 67
De debieten door het zuidelijke deel van de Zoutkamperlaag nemen af (Figuur 3-4); De stroming over het drempelgebied waarin de Glinder zich bevindt verandert van richting (Figuur 3-5, Figuur 3-6 en Figuur 3-7); Het debiet naar het Gat van Schiermonnikoog, en daarmee naar het gecombineerde geulsysteem Groote Siege en Brakzandstergat blijft grofweg gelijk (Figuur 3-4). Dit gebied wordt niet meer gevoed vanuit de Zoutkamperlaag maar via het Binnenplaatgat.
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
4
Morfologische ontwikkeling van de knelpunten In de vorige twee hoofdstukken zijn de grootschalige ontwikkelingen in het bekken besproken. Deze ontwikkelingen vormen de context en randvoorwaarden om de individuele knelpunten in een breder perspectief te plaatsen. In dit hoofdstuk wordt ingezoomd op de morfologische ontwikkelingen van de deelgebieden langs de vaarroute van de veerboot, op de volgorde waarop ze gepasseerd worden op de route van Lauwersoog naar Schiermonnikoog. Eerst wordt het zuidelijke deel van de Zoutkamperlaag besproken in paragraaf 4.1. Vervolgens wordt gekeken naar de Glinder en de Groote Siege (respectievelijk in paragraaf 4.2 en 4.3). Tot slot wordt de ontwikkeling in baggervolumes op de vaarroute besproken in 4.4.
4.1
Zoutkamperlaag De veerboot naar Schiermonnikoog vertrekt vanuit Lauwersoog. De route leidt na vertrek richting het westen over het zuidelijke deel van de geul Zoutkamperlaag (Figuur 4-1). Een paar kilometer westelijk van Lauwersoog is een zandplaat in de Zoutkamperlaag ontstaan, welke de geul splitst in een eb- en vloedschaar. De vaargeul loopt noordelijk van deze zandplaat. Het ontstaan van de plaat is goed zichtbaar in Figuur 4-1. Vanwege de ontwikkelingen op grotere schaal nemen de debieten door dit zuidelijke deel van de Zoutkamperlaag tussen 1994 en 2018 geleidelijk af (Figuur 4-3). Hoewel de veranderingen van het zuidelijke deel van de Zoutkamperlaag vanaf eind jaren ‘80 betrekkelijk klein blijven lijkt deze wel een neiging te houden om af te nemen (zie par. 2.3). Figuur 4-2 toont de ontwikkeling van de doorsnede over de drempel. De diepte van de geul is sinds omstreeks 1970 aan het afnemen. Gelijktijdig neemt ook het natte oppervlak van de geul af (zie bovenste paneel Figuur 4-2). Sinds de eeuwwisseling lijkt de drempelvorming enigszins gestagneerd en lijken de diepte en natte doorsnede niet verder af te nemen.
27 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Figuur 4-1 Ontwikkeling -5 m dieptecontour tussen 1948 en 2019 bij Lauwersoog. De witte stippellijn toont de route van de veerboot.
Figuur 4-2 Ontwikkeling van de drempel in het Zoutkamperlaag tussen 1926 en 2019. De pijl geeft de locatie van de drempel aan. Bovenste paneel: ontwikkeling van het natte volume over de dwarsdoorsnede.
28 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Figuur 4-3 Ontwikkeling van het getijprisma over de drempel, op basis van de modelberekeningen van Arcadis.
4.2
Glinder De vloedgeul Glinder verbindt de Zoutkamperlaag met het Gat van Schiermonnikoog en is daarmee essentieel in de veerroute. De Glinder bevindt zich in een dynamisch drempelgebied dat sterk verbonden is met de ontwikkelingen van de hoofdgeulen eromheen. Zowel de omvang en locatie van de Glinder zelf als het gebied eromheen zijn aan sterke veranderingen onderhevig. De geul is ontstaan in de jaren ’70 en over de jaren steeds verder oostwaarts gemigreerd en in de verdrukking gekomen. Om de Glinder bevaarbaar te houden voor de veerboot wordt deze geul gebaggerd. Het baggerbezwaar is tussen 2005 en 2015 toegenomen en lijkt sindsdien weer stabiel. Mogelijke ingrepen in de Glinder zijn bestudeerd door Lenstra (2023), waarbij een aantal opties voor een doorsteek zijn gepresenteerd, met verschillende oriëntaties ten opzichte van de drempel en de overheersende stroomrichting. Deze voorgestelde ingrepen worden besproken in paragraaf 4.4. Voor de afsluiting van de Lauwerszee sloot het Gat van Schiermonnikoog aan op de Zoutkamperlaag, zoals het paneel linksboven in Figuur 4-4 laat zien (1948). De kaart uit 1987 laat een vroege variant van de Glinder zien als vloedschaar van de Zoutkamperlaag, nog westelijk van zijn huidige locatie.
De kaarten uit 1994 en 2000 tonen hoe het Gat van Schiermonnikoog steeds verder afkoppelt van de Zoutkamperlaag en zich meer op het Binnenplaatgat gaat oriënteren. Tussen 2000 en 2018 is de razendsnelle vorming en uitdieping van het Binnenplaatgat duidelijk zichtbaar. Door deze ontwikkeling komt de Glinder in een depositiegebied te liggen. De platen rondom de Glinder (de Kuipersplaat ten westen en het Roode Hoofd ten oosten) migreren beiden richting het zuidoosten en ook de Glinder beweegt steeds verder oostwaarts.
29 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Figuur 4-4 Morfologische ontwikkeling van het gebied rondom de Glinder. De rode stippellijn geeft de huidige locatie van de Glinder. De witte pijlen geven een indicatie van de voornaamste watertoevoer naar het Gat van Schiermonnikoog; eerst via de Zoutkamperlaag en sinds 2006 via het Binnenplaatgat.
De hydrodynamische ontwikkelingen in dit gebied zijn besproken in 3.2. Wanneer de gemodelleerde stromingsvelden en de historische bodems naast elkaar gelegd worden valt op dat de morfologie in dit gebied de hydrodynamica nauw volgt (Figuur 4-5). In 1994 is er sprake van een stroming door de Glinder vanuit de Zoutkamperlaag richting het Gat van Schiermonnikoog. Naarmate deze stroming afzwakt (2006) wordt ook de Glinder kleiner en komt deze meer in de verdrukking. Ondertussen nemen zowel de stroomsnelheid als de diepte in het Binnenplaatgat toe. In 2018 is het Binnenplaatgat de voornaamste leverancier van water aan het Gat van Schiermonnikoog en is er zelfs een kleine stroming vanuit het Binnenplaatgat richting het zuidoosten te ontdekken. Dit springt in de stromingsvelden nog niet in het oog, maar in de debieten is al een zuidwaartse beweging tijdens vloed zichtbaar voor 2018 (besproken in 3.2 en Figuur 3-6).
30 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Figuur 4-5 Koppeling hydrodynamische en morfologische ontwikkelingen van de Glinder. Links de stromingsvelden, rechts de bathymetrie voor de gemodelleerde jaren. De witte pijlen laten de overheersende stromingsrichtingen zien.
4.3
Groote Siege De Groote Siege vormt het laatste deel van de veerroute naar Schiermonnikoog. Deze geul loopt vanaf het Gat van Schiermonnikoog tot aan de veerdam. In het verleden liep de Groote Siege door achter de veerdam, maar in de jaren ’80 en ’90 heeft het geuluiteinde zich teruggetrokken en de geul eindigt nu bij de veerdam. Indien de natuurlijke geul zich nog verder terug zou trekken zou dit leiden tot een flinke toename van het baggerbezwaar. Er lijkt echter geen trend te zijn tot verdere terugtrekking in recente jaren. De gemodelleerde hydrodynamica door Arcadis laat geen grote verschillen zien in stromingen en debieten tussen 1994 en 2018. De stromingen zijn relatief constant in snelheid en patroon (Bijlage B.2.4). Ook de debieten door de doorsnedes over de Groote Siege en het Brakzandstergat voor de jaren 1994, 2006 en 2018 zijn relatief constant (Figuur 4-6). Voor deze periode is in de Groote Siege geen afname van stroomsnelheid of debiet te zien.
31 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Figuur 4-6 Ontwikkeling van debieten door de Groote Siege en het Brakzandstergat tussen 1994 en 2018 zoals gemodelleerd door Arcadis. De getijprisma's van zowel Groote Siege als Brakzandstergat blijven relatief constant over de gemodelleerde periodes.
Er zijn drie morfologische ontwikkelingen die opvallen in het gebied van de Groote Siege en het Brakzandstergat. De bodemkaarten laten zien dat de Groote Siege tot in de jaren ’80 doorliep tot ver na de huidige locatie van de veerdam (Figuur 4-7). Dit is ook te zien bij cijfer (1) in Figuur 4-8 en Figuur 4-9). De ontwikkeling van de dieptecontouren in Figuur 4-9 toont dat de geul Groote Siege tot 1982 achter de veerdam verder doorliep en in zuidelijke richting afboog, tot in het gebied dat nu is overgenomen door het Brakzandstergat. Tegelijkertijd heeft het Brakzandstergat zich uitgebreid: de geulen hier zijn dieper geworden en strekken zich verder oostwaarts uit, zoals te zien bij (2) in Figuur 4-8 en Figuur 4-9. De doorsnede van het Brakzandstergat in Figuur 4-11 toont hoe deze geulen zich tussen 1970 en 2000 steeds dieper hebben ingesneden. De uitbreiding van het Brakzandstergat die gelijk opgaat met het terugtrekken van de Groote Siege roept de vraag op of dit concurrerende geulsystemen zijn en de uitbreiding van het Brakzandstergat ten koste gaat van de Groote Siege. Sinds 1980 is de Groote Siege steeds verder noordelijk gemigreerd richting het vasteland van Schiermonnikoog, te zien bij (3) in Figuur 4-8 en Figuur 4-9. Ook in de doorsnede van de Groote Siege in Figuur 4-10 is dit zichtbaar. Dit hangt vermoedelijk samen met de aanleg van de nieuwe veerdam in 1962.
Deze harde constructie kan hebben geleid tot contractie van stroming. De kaart van 1987 in Figuur 4-7 laat zien hoe de geul na de aanleg van de veerdam strak langs de veerdam loopt en de bocht naar het zuiden achter de veerdam hierdoor veel scherper wordt. Het uitbreidende Brakzandstergat sluit in deze periode steeds beter aan op deze uitloper van de Groote Siege. Het is mogelijk dat de aanleg van de veerdam indirect de overname van deze geulstaart door het Brakzandstergat heeft gefaciliteerd. Doordat de geul na de aanleg van de veerdam noordwaarts is gemigreerd heeft de scherpere bocht mogelijk de afwatering van dit gebied via de Groote Siege bemoeilijkt, waardoor het kon worden overgenomen door het Brakzandstergat.
32 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Figuur 4-7 Morfologische ontwikkeling van het gebied Groote Siege - Brakzandstergat. Het terugtrekken van de Groote Siege en de uitbreiding van het Brakzandstergat is op deze figuren goed te zien, evenals het landwaarts verplaatsen van de Groote Siege na de aanleg van de veerdam (te zien in de kaart van 1987).
33 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Figuur 4-8 Erosie en sedimentatie tussen 1970 en 2019 voor de Groote Siege en het Brakzandstergat. (1) Het geuluiteinde van de Groote Siege heeft zich teruggetrokken tot aan de veerdam. (2) De Groote Siege is richting het eiland Schiermonnikoog gemigreerd. (3) Het Brakzandstergat heeft zich uitgebreid.
Figuur 4-9 Ontwikkeling van de -2 m dieptecontour voor de Groote Siege en het Brakzandstergat. (1) Het geuluiteinde van de Groote Siege heeft zich teruggetrokken tot aan de veerdam. (2) De Groote Siege is richting het eiland Schiermonnikoog gemigreerd. (3) Het Brakzandstergat heeft zich uitgebreid.
34 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Figuur 4-12 toont de hypsometrische curve voor het gebied van de Groote Siege en het Brakzandstergat, die laat zien dat het gebied lager is komen te liggen, vooral in het intergetijdegebied. Rond de hoogwaterlijn lijkt een toename van de hoogteligging te zijn opgetreden, maar dit kan ook een artefact zijn als gevolg van veranderingen in de datainwinning over de tijd. De verandering in bodemhoogte komt overeen met het beeld uit de erosie-sedimentatiekaarten, dat vooral rond het Brakzandstergat erosie laat zien. De afname van de geulomvang en lengte van de Groote Siege lijkt dus niet zozeer het gevolg van een grootschalige verlandende trend.
Figuur 4-10 Doorsnede van de Groote Siege. De geul is noordwaarts gemigreerd (zie zwarte pijl). Tussen 1985 en 2005 is het natte volume (onder de laagwaterlijn, -1,25m NAP) sterk afgenomen, sindsdien blijft het natte volume stabiel.
35 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Figuur 4-11 Doorsnede van twee geulen in het Brakzandstergat. Tussen 1980 en 2000 is het natte volume (onder de laagwaterlijn, -1,25m NAP) sterk toegenomen en hebben de geulen diep in de wadplaat ingesneden.
36 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Figuur 4-12 Hypsometrische curve voor het deelgebied Groote Siege-Brakzandstergat voor alle hoogtepunten (boven) en ingezoomd op het intergetijdengebied (onder).
4.4
Baggeronderhoud Bij de knelpunten Glinder en Groote Siege vindt baggeronderhoud plaats om de veerroute bevaarbaar te houden en te zorgen dat deze aan de wettelijke minimumbreedte- en diepte voldoet. De baggervolumes van de afgelopen 30 jaar zijn geanalyseerd om een beter beeld te krijgen van de gevolgen van de morfologische ontwikkelingen die in de vorige paragrafen beschreven zijn voor het vaargeulonderhoud en de bevaarbaarheid.
37 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
4.4.1
Glinder Voor de Glinder is er data over het baggeronderhoud beschikbaar vanaf 1992. De jaarlijkse baggervolumes zijn weergegeven in Figuur 4-13. Tot 2005 waren de baggervolumes in de Glinder relatief laag. Tussen 2004 en ca 2012 is er sprake van een stijgende trend, die daarna weer lijkt te stagneren. Deze ontwikkeling is in lijn met de verandering in dominante stroomrichting die in deze periode in het gebied rondom de Glinder wordt geobserveerd, zoals beschreven in paragraaf 4.2. Volgens Van der Vegt & Cleveringa (2022) is de invloed van de uitgebreide morfologische veranderingen op dit kortsluitgebied tussen de Zoutkamperlaag en het Gat van Schiermonnikoog niet helemaal duidelijk. De afgelopen 10 jaar schommelen de jaarlijkse baggervolumes tussen de 80.000 en 120.000 m3/jaar, met uitschieters naar 160.000 m3/jaar. Er is er geen eenduidige trend in de baggervolumes te herkennen (Van der Vegt & Cleveringa, 2022; Luiks, 2021). Er wordt hier voornamelijk zand gebaggerd. De reden van variatie in baggervolumes kan liggen in het gebruik van verschillende baggertechnieken, veranderende baggercontracten of jaarlijks variërende condities. Volgens Van der Vegt & Cleveringa (2022) is Glinder een aandachtsgebied voor dynamische vaargeulbeheer vanwege de relatief grote morfologische veranderingen in de omgeving, die in potentie gevolgen hebben voor de baggerinspanningen.
Figuur 4-13 Baggervolumes in de Glinder tussen 1992 en 2022.
Vanaf november 2021 wordt er in de Glinder voornamelijk gebruik gemaakt van ploegen als baggermethode (Figuur 4-14). De totale volumes lijken hierdoor sterk te zijn toegenomen (De Wit & Mastbergen, 2022)
38 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
Figuur 4-14 Geregistreerde volumes per methode voor baggervak Glinder 2017 - 2022 (figuur overgenomen uit de Wit & Mastbergen (2022)).
Lenstra (2023) suggereert een vaargeuloptimalisatie om de Glinder ook in de komende jaren bevaarbaar te kunnen houden. Verschillende mogelijke ingrepen zijn bestudeerd en een aantal opties voor een doorsteek gepresenteerd, met verschillende oriëntaties ten opzichte van de drempel en de overheersende stroomrichting (Figuur 4-15). Een verkorte versie, waarbij de drempel op het smalste deel wordt overgestoken, en een alternatief dat de huidige overheersende stroomrichting volgt. Er wordt verwacht dat een doorsteek in de stroomrichting (groen in Figuur 4-15) op termijn het beste aansluit bij de morfologische ontwikkeling in het gebied en zal leiden tot de laagste onderhoudsvolumes, ondanks dat het aanlegvolume groter is en de lengte van de vaarroute hierdoor (beperkt) toeneemt.
Figuur 4-15 Voorgestelde alternatieven voor vaargeuloptimalisatie uit Lenstra (2023).
39 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
4.4.2
Groote Siege De baggervolumes in de Groote Siege zijn zeer variabel (Figuur 4-16) en fluctueren tussen 20.000 en 80.000 m3 per jaar. Hoewel er grote jaarlijkse schommelingen zijn, is er geen eenduidige trend te herkennen (Luiks, 2021). Dit is in lijn met het feit dat de debieten in Groote Siege sinds 2000 relatief stabiel zijn. Zoals in paragraaf 4.3 is beschreven heeft de terugtrekking van de Groote Siege vooral plaatsgevonden in de jaren ’80 en het begin van de jaren ’90 en is de afname van natte geuloppervlak de laatste 20 jaar gestagneerd. De hoge pieken in baggervolume in 1995 en 1996 zouden hiermee geassocieerd kunnen worden, echter is dit niet zeker en zou ook van veel andere factoren af kunnen hangen. Net zoals in de Glinder wordt ook in de Groote Siege voornamelijk zand gebaggerd. Van der Vegt & Cleveringa (2022) verwachten dat de omvang van de Groote Siege ten westen van de veerdam verder zal afnemen. Het gevolg van zo’n afname van een geulstaart is een toename van de baggervolumes. Een dergelijke trend is echter nog niet opgetreden in Groote Siege; de natte doorsnede en debieten van de Groote Siege zijn sinds 2000 betrekkelijk stabiel (Figuur 4-6 en Figuur 4-10).
Figuur 4-16 Baggervolumes in de Groote Siege tussen 1989 en 2022.
40 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
5
Conceptueel model De beschreven ontwikkelingen uit de vorige hoofdstukken leiden tot een conceptueel model voor de morfologische ontwikkeling van het kombergingsgebied van de Zoutkamperlaag. Dat conceptueel model wordt in dit hoofdstuk toegelicht. Het is opgesplitst in drie fases, namelijk (1) de gevolgen van de afsluiting van de Lauwerszee, (2) de recente morfologische ontwikkelingen en (3) een prognose voor toekomstige ontwikkelingen, waarbij ook de implicaties voor beheer worden besproken. Gevolgen van de afsluiting van de Lauwerszee Het bovenste paneel in Figuur 5-1 laat de eerste effecten zien in de jaren na de afsluiting van de Lauwerszee. In deze periode was de Zoutkamperlaag nog de dominante geul die zowel het zuidelijke als het noordelijke deel van het bekken bediende, via het Gat van Schiermonnikoog en het gebied waar nu de Glinder ligt. Voorafgaand aan de afsluiting van de Lauwerszee werd het bekken gekenmerkt door honderden jaren aan bedijkingen en landaanwinningen, die geleidelijk het kombergingsvolume steeds verder hebben verkleind. Door de afsluiting van de Lauwerszee nam het getijvolume sterk af en kon het getij verder naar het oosten doordringen doordat de geulen te groot waren voor het afgenomen getijvolume. Als reactie hierop breidden de geulsystemen Brakzandstergat en Lutjewad oostelijk uit en verplaatste het wantij in oostelijke richting.
Gelijktijdig met de uitbreiding van het Brakzandstergat trok de Groote Siege zich terug tot de veerdam. In de jaren na de afsluiting begon het gebied zich morfologisch aan te passen aan de nieuwe omstandigheden. In de getijdegeulen vond veel sedimentatie plaats. Sedimentatie in de Zoutkamperlaag ging gepaard met een afnemend debiet en uitbochting naar het westen, voornamelijk door sedimentatie in de binnenbocht. Recente morfologische ontwikkelingen Het tweede paneel in Figuur 5-1 laat de ontwikkelingen van 1995 tot nu zien. De eerste effecten van de afsluiting, zoals de verplaatsing van het wantij naar het oosten, stagneren. De sedimentatie in de Zoutkamperlaag zet door, door een combinatie van verlies aan getijvolume na de afsluiting en concurrentie met het nieuwe Binnenplaatgat. Vanwege de afname aan debiet beginnen zich in de Zoutkamperlaag systemen van eb- en vloedscharen te vormen met drempels ertussen, die op termijn gevolgen kunnen hebben voor de bevaarbaarheid. Omstreeks 2000 ontstaat de nieuwe geul Binnenplaatgat oostelijk van de Zoutkamperlaag, die een directe verbinding vormt tussen het Gat van Schiermonnikoog en het zeegat. In de jaren die volgen diept het nieuwe Binnenplaatgat in hoog tempo uit en begint een steeds groter deel van het debiet van de oorspronkelijke hoofdgeul Zoutkamperlaag over te nemen.
Met zijn oostelijke ligging vormt het Binnenplaatgat een efficiëntere route voor het nieuwe bekkenzwaartepunt, dat na de afsluiting van de Lauwerszee van het zuiden richting het oosten is verschoven. Deze ontwikkelingen hebben een sterke invloed op de ontwikkeling van de Glinder. De Glinder is in de jaren ’70 ontstaan als verbindingsgeul tussen de Zoutkamperlaag en het Gat van Schiermonnikoog en de aanwezigheid, locatie en diepte van de Glinder wordt bepaald door de balans tussen de hoofdgeulen in het bekken. Met de ontwikkeling van het Binnenplaatgat verandert de stroomrichting over het drempelgebied waarin de Glinder ligt. Het Gat van Schiermonnikoog wordt niet meer gevoed vanuit de Zoutkamperlaag en de stroming parallel aan de Glinder verdwijnt en maakt plaats voor een waterbeweging van het Binnenplaatgat naar het zuiden, haaks op de huidige oriëntatie van de Glinder. Door een combinatie van deze
41 van 67
Knelpuntanalyse Glinder en Groote Siege 11209267-004-ZKS-0001, 16 februari 2024
veranderende stroomrichting en buitenbochtafzettingen van het Gat van Schiermonnikoog en de Zoutkamperlaag is er sprake van toenemende sedimentatie in de Glinder. Met het gedeeltelijk terugschuiven van het wantij stagneert de uitbreiding van het Brakzandstergat, en ook de Groote Siege trekt zich niet verder terug. De laatste jaren is dit gebied zowel in debieten als wat betreft morfologische ontwikkeling betrekkelijk stabiel. In grote lijnen is een patroon te zien van opvulling aan de zuidzijde van het bekken en erosie aan de noordzijde. Toekomstige ontwikkelingen en implicaties voor beheer Het onderste paneel in Figuur 5-1 schetst de verwachte morfologische ontwikkeling in de komende jaren tot decennia. Gezien de huidige trends in de debieten en natte volumes is de verwachting dat het Binnenplaatgat een steeds groter gedeelte van het debiet van de Zoutkamperlaag over gaat nemen. Dit heeft grote gevolgen voor de bevaarbaarheid van de Zoutkamperlaag, alsmede van de beschouwde knelpunten. Indien de Zoutkamperlaag haar functie als hoofdgeul verliest wordt verwacht dat de debieten verder af zullen nemen. Met een afnemend debiet is het waarschijnlijk dat de huidige ontwikkelingen van drempelvorming, vorming van eb- en vloedscharen, verzanding en uitbochting, worden versterkt. Dit zal leiden tot een toename van baggerbezwaar nabij Lauwersoog.