080 Bijl18 BP toelichting_Bijlage 17 Integraal Waterhuishoudingsplan.pdf

% van de piekafvoer 5 20 30 50 100

Waterpeil in m NAP 11,55 11,60 11,65 11,75 11,85

Het peilverschil tijdens basisafvoer is hierbij 1,95 meter. Tijdens een piekafvoer loopt dit peilverschil op tot ca. 2,85 meter. Op voorhand kan worden gesteld dat het niet noodzakelijk is dat de vispassage binnen deze volledige range van peilverschil werkzaam is. Zodoende dient een minimaal en een maximaal peilverschil te worden vastgesteld waarbinnen de vispassage moet functioneren. Het minimale peilverschil is 1,95 meter. Dit volgt uit het verschil van een minimale boven- en benedenstroomse waterstand, respectievelijk 13,5 m en 11,55 m NAP. Voor de maximale waterstand is de Q/H-relatie bekeken van het bovenstroomse pand.

HWBP Noordelijke Maasvallei Ons kenmerk:

Pagina

####

7/14

In onderstaande tabel zijn de peilonderschrijdingen weergegeven bij een afvoer van minimaal 100 l/s. Dit is de grens waarbij de vispassage (middels gelijke verdeling) moet functioneren.

Waterpeil (m) <13,80 <13,85 <13,90 <13,95 <14,00 <14,05 <14,10 <14,15 <14,20 <14,25

# dagen voorjaar

% voorjaar

# dagen jaarrond

% jaarrond

125 143 149 152 157 159 162 164 164 165

74,40 85,12 88,69 90,48 93,45 94,64 96,43 97,62 97,62 98,21

269 309 325 344 360 372 381 384 392 396

64,98 74,64 78,50 83,09 86,96 89,86 92,03 92,75 94,69 95,65

Wanneer ook de dagen worden meegerekend dat de benodigde minimale afvoer niet wordt gehaald, wordt duidelijk hoeveel procent van het voorjaar aan beide voorwaarden wordt voldaan en de vispassage optimaal functioneert.

Waterpeil (m) <13,80 <13,85 <13,90 <13,95 <14,00 <14,05 <14,10 <14,15 <14,20 <14,25

% voorjaar 60,39 69,08 71,98 73,43 75,85 76,81 78,26 79,23 79,23 79,71

% jaarrond 50,75 58,30 61,32 64,91 67,92 70,19 71,89 72,45 73,96 74,72 HWBP Noordelijke Maasvallei

Ons kenmerk:

Pagina

####

8/14

In overleg met het waterschap is besloten om 13,85 m NAP als maximaal peil te hanteren. De range van peilverschillen waarbinnen de vispassage moet functioneren, is daarmee 1,95-2,20 m. Aanvullend moet wel worden vermeld dat er sprake is van een onderschatting van de werkingspercentages. Bij de Q/h-relatie is namelijk geen rekening gehouden met een correctie van 100 l/s die door de vispassage in de toekomstige situatie wordt gebruikt. Dit leidt tot een verlaging van de werkelijke waterstand en daarmee tot een hoger werkingspercentage van de vispassage.

3.2 Ontwerpvereisten doelsoorten

De doelsoorten vallen binnen Brasem/barbeelzone. De randvoorwaarden voor de maximale stroomsnelheid in deze zones zijn weergegeven in onderstaande tabel. In het kader van de robuustheid van het ontwerp moet een correctiefactor worden toegepast voor stroomsnelheid van 0,72.

Stroomsnelheid

Barbeel zone

Brasem zone

≤ 1,6

Robuust ontwerp ≤ 1,15

≤ 1,4

Robuust ontwerp ≤ 1,01

Maximaal op de bodem van de slot/overlaat [m/s] Maximaal over de gehele waterkolom van de slot/overlaat [m/s] Maximaal binnen de bekkens [m/s]

≤ 1,8

≤ 1,30

≤ 1,7

≤ 1,22

0,5

0,36

0,5

0,36

Voor de doorzwemopening en waterdiepte zijn de randvoorwaarden te zien in de onderstaande tabel. Aspect Doorzwemopening (m) Minimale waterdiepte bekken (m) Minimale waterdiepte overlaat/slot (m)

Riviergrondel Kopvoorn ≥ 0,30 ≥ 0,30

Bermpje ≥ 0,30

Serpeling ≥ 0,30

Snoek ≥ 0,30

≥ 0,30

≥ 0,32

≥ 0,30

≥ 0,30

≥ 0,28

≥ 0,30

≥ 0,32

≥ 0,30

≥ 0,30

≥ 0,28

HWBP Noordelijke Maasvallei Ons kenmerk:

Pagina

####

9/14

3.3 Overige ontwerpeisen         

Materiaalkeuze (levensduur in jaren): minimaal 20 jaar Materiaalkeuze bodem: hoge ruwheid en minimaal 20 cm dik over de gehele passage Langs de vispassage moet een werkpad worden aangelegd van minimaal 3,5 meter breed met een maximale helling van 10%. Obstakelvrije afstand voor korfmaaier betreft minimaal 5 meter. Er dient een drijfbalk te worden aangebracht aan bovenstroomse zijde. Er dient een afsluiter te worden aangebracht om uitzakken te voorkomen bij afvoeren lager dan 100 l/s. Onderhoud kan worden uitgevoerd vanaf de noord/westzijde De passage mag voor 50-70% worden beschaduwd. Beplanting dient te worden aangebracht aan zuidzijde (zonzijde). Maximaal dichtgroei: 30%

4. Ontwerp 4.1 Type vispassage

Het ontwerpdebiet van 50 tot 100 l/s is te beperkt om V-vormige bekkenpassage aan te leggen. Het basisontwerp vereist een afvoer van minimaal 150 l/s. De oplossing is dan ook om een technische vispassage aan te leggen met een natuurlijk karakter. Daarbij moet gesteld worden dat de bypass langer is dan maximaal is benodigd voor een technische vispassage, waardoor de extra lengte kan worden ingericht als natuurlijke beek waarmee het natuurlijk karakter van totale bypass verder wordt versterkt. Het voorstel is om de vispassage in ieder geval te voorzien van een doorzwemvenster op de bodem, waarmee de basis wordt gevormd door het type De Wit-vispassage.

Figuur 1 De Wit-vispassage (Bron: HDSR) Het principe van deze passage is dat een vis door middel van opeenvolgende bekkens tegen het peilverschil in kan zwemmen. De bekkens worden met elkaar verbonden door middel van ten opzichte van elkaar verspringende doorzwemvensters (figuur 3) van een vaste afmeting (figuur 4).

HWBP Noordelijke Maasvallei Ons kenmerk:

Pagina

####

10/14

= doorzwemvenster

Figuur 2 Bovenaanzicht De Wit-vispassage

Schot

Doorzwemvenster

Stortsteen

Figuur 3 Vooraanzicht De Wit-vispassage

4.2 Afmetingen

Onafhankelijk van de werkelijke uitvoering van de schotten en de inrichting van de vispassage kan op hoofdlijnen al wat worden gezegd over de afmetingen.

4.2.1 Schot

Uitgaande van een maximale stroomsnelheid van 1,01 m/s in het doorzwemvenster, kan voor een peilverschil per schot worden uitgegaan van 0,06 meter. Daarmee komt de vispassage bij het maximaal te overbruggen peilverschil op 37 schotten (36 bekkens). In geval van het minimale peilverschil ontstaat daarmee een peilverschil per schot van 0,053 meter. Bij het minimale bovenstroomse waterpeil wordt ingezet op de minimale afvoer. Om vismigratie mogelijk te maken bij dit minimale waterpeil moet er een opening worden gecreëerd onder het minimale waterpeil. De afvoer van 50 l/s komt daarbij overeen met een opening (bxh) van 0,2x0,27 m. Daarmee komt het waterpeil in de bekkens op minimaal 0,27 meter. De maximale waterstand is 0,62 meter.

4.2.2 Bekken

Binnen de gestelde afvoerrange mag ook de maximale energiedemping van 100 W/m3 niet worden overschreden. Er wordt gekozen voor een bekkenbreedte van 1,0 meter en een bekkenlengte van 1,5 meter. Daarmee komt de energiedemping op 64 W/m3 bij een afvoer van 50 l/s. De stroomsnelheid komt op 0,16-0,18 m/s. HWBP Noordelijke Maasvallei Ons kenmerk:

Pagina

####

11/14

4.2.3 Lengte

De lengte van de vispassage wordt daarmee vastgesteld op minimaal 54 meter. Omwille van het aantal bekkens wordt voorgesteld om een viertal rustbekkens in het ontwerp te voorzien, indien het noodzakelijk is dat alle bekkens achter elkaar worden geplaatst. Deze rustbekkens hebben een dubbele bekkenlengte, waardoor de vispassage maximaal 60 meter wordt.

4.3 Schotvariatie

Naarmate het peil verder stijgt richting de 13,85 m NAP, neemt de afvoer van de hierboven beschreven opening toe tot ruim 53 l/s. Het overige deel van het schot moet garant staan voor 47 l/s bij een peilstijging van maximaal 0,35 m. Hiervoor zijn verschillende opties: 1)

De hierboven vermelde opening wordt een venster van 0,5 meter hoog. De vermelde breedte blijft 0,2 m. a)

Voordelen: De afvoer van de vispassage is goed te reguleren. Met een afsluiter vergelijkbaar met de opening van het venster is de vispassage te openen en af te sluiten wanneer dat nodig wordt geacht. Hogere waterstanden leiden tot hogere stroomsnelheden in de vensters, maar de afvoer neemt in verhouding tot de overige opties beperkt toe. Daarmee kan de vispassage ook bij hogere waterstanden open blijven staan, waarmee de passeerbaarheid voor slechte zwemmers overigens wel afneemt bij waterstanden > 13,85 m NAP. De energiedemping neemt slechts beperkt toe.

b)

Nadelen: Bij meer water blijft de afvoer nagenoeg gelijk. Daarmee ontstaan minder dynamische omstandigheden in de vispassage.

2)

De hierboven vermelde opening wordt een venster van 0,27 meter hoog. De vermelde breedte blijft 0,2 m. Het schot wordt afgetopt op 13,77 m NAP (horizontale kruin), waardoor een waterstand hoger dan 13,77 m NAP zorgt voor een overstort waarmee de vispassage extra afvoer genereert tot de maximale 100 l/s bij 13,85 m NAP met een schotbreedte van 1,0 meter. a)

Voordelen: De vispassage reageert snel op wisselende waterstanden boven de 13,77 m NAP en krijgt daarmee meer natuurlijke dynamiek. Ook het overstortende water geeft de vispassage een meer natuurlijk karakter.

b)

Nadelen: Bij een hogere waterstanden neemt de energiedemping in de bekkens snel af. De beoogde 8 cm overstort over de horizontale drempel is slechts voor het uiterlijk. De overstorthoogte is te beperkt voor vissen om over te migreren. Bij hogere waterstanden kan de vispassage watervoerend blijven, maar uitspoeling wordt snel een risico.

3)

De hierboven vermelde opening wordt een venster van 0,27 meter hoog. De vermelde breedte blijft 0,2 m. Het schot krijgt een V-vormige kruin (hoek ca 147 graden) . Met het diepste punt gelegen op 13,70 m NAP, waardoor een waterstand hoger dan 13,70 m NAP zorgt voor een overstort waarmee de vispassage extra afvoer genereert tot de maximale 100 l/s bij 13,85 m NAP met een schotbreedte van 1,0 meter. a)

Voordelen: De vispassage reageert snel op wisselende waterstanden boven de 13,77 m NAP en krijgt daarmee meer natuurlijke dynamiek. Ook het overstortende water geeft de vispassage een meer natuurlijk karakter. Bij de beoogde maximale waterstand van 13,85 m NAP kunnen vissen ook gebruik maken van de overstortende straal van 0,15 m ter hoogte van de kruin.

b)

Nadelen: Bij een hogere waterstanden neemt de energiedemping in de bekkens snel af. Bij hogere waterstanden kan de vispassage watervoerend blijven, maar uitspoeling wordt snel een risico.

HWBP Noordelijke Maasvallei Ons kenmerk:

Pagina

####

12/14

4.4 Bodemhoogte en ruimtelijk inpassing

Voor de bodemhoogte van het bovenstroomse pand moet worden uitgegaan van 13,23 m NAP. Benedenstrooms is de bodemhoogte vastgesteld op 11,17 m NAP. Het streven is om de vispassage minimaal onder het maaiveld te laten komen om zo de zichtbaarheid te vergroten. De huidige loop van de beek ligt echter ook ver onder maaiveld en het perceel waar de vispassage is beoogd ligt relatief hoog (15,75 m NAP). Vanuit die optiek wordt voorgesteld om de volledige vispassage te concentreren in het laatste deel, nabij de monding. Daarmee komt de bypass zo hoog mogelijk in het landschap te liggen, maar met ca 2,5 meter nog steeds ver onder het maaiveld. Met een bodembreedte van 1 meter een talud van 1:3 heeft de bypass een breedte van 16 meter vanaf de insteek. Wanneer tevens wordt voorzien in een onderhoudspad van 3,5 meter breed, komt de totale breedte op ca 20 meter. De trajectlengte van dit traject bedraagt minimaal 120 meter (rechte lijn). Het verdient echter de aanbeveling om een licht meanderende loop aan te leggen, waarbij een verhang wordt aangehouden van 0,4 m/km. Hiermee kan een beperkt deel van het peilverschil (ca 6-10 cm) middels het bodemverhang worden opgevangen. Aan het einde van het traject, nadat het de hoogte heeft gekruist en in de laagte van de bestaande uitmonding komt, wordt gestart met de vispassage. Ter hoogte van de bestaande hoogte wordt de inlaat voorzien.

Dat betekent dat het bovenstroomse deel van de bypass onder directe invloed staat van het bovenstroomse beekpeil. Bij het maximale beekpeil van 14,80 m NAP staat het water nog steeds een meter onder het maaiveld. De vispassage wordt zo ingepast dat deze in een hoek van de 30 graden aantakt op de bestaande monding. Dit laatste traject heeft ongeveer een lengte van 60 meter. Daarmee komt de totale lengte van de bypass op minimaal 180 meter. De vispassage komt daarmee volledig buitendijks te liggen. Indien dit niet gewenst is, moet een diepere insnijding van het landschap worden geaccepteerd.

4.4.1 Debiet en lokstroom

Een afvoer van 100 l/s is ruim 5% van de maximale afvoer (1860 l/s). De vispassagemonding bevindt zich echter te ver van de watermolen om gevonden te worden wanneer vissen zich voor de watermolen hebben verzameld. Om te voorkomen dat vissen toch doorzwemmen naar de watermolen is een drempel voorzien in de huidige loop net bovenstrooms van de vispassagemonding. Deze drempel wordt aangebracht tot een hoogte van 11,75 m NAP. Dit is dus 20 cm boven peil bij basisafvoer. De ligging is 5 meter bovenstrooms van de vispassagemonding, omdat direct na deze drempel ook turbulentie zal ontstaan.

4.5 Optimalisaties 4.5.1 Peilhandhaving

Uit de Q/h-relatie (figuur blijkt dat het bovenstroomse pand (gezien de spreiding van de punten) geen ‘nette’ relatie heeft tussen afvoer en waterpeil, waardoor mag worden geconcludeerd dat het waterpeil niet strak wordt gereguleerd. Het verdient de aanbeveling om in gesprek te gaan met de beheerder om zo strakker te sturen op het maximaal beoogde bovenstroomse peil van 13,85 m NAP, zodat het werkingspercentage van de vispassage wordt vergroot. Eventueel kan worden ingezet op het instellen van een maximaal peil.

HWBP Noordelijke Maasvallei Ons kenmerk:

Pagina

####

13/14

4.5.2 Waterverdeling

Tijdens perioden met een beperkte afvoer <100 l/s kunnen vispassage en molen niet tegelijk functioneren. Met name in het voorjaar, is het wenselijk om de vispassage te laten werken. Het verdient de aanbeveling om voor dergelijke gevallen afspraken te maken met de molenbeheerder. Daarbij moet worden gedacht aan het verdelen van water in de tijd, bijvoorbeeld dat de molen overdag draait en de vispassage ’s nachts.

4.5.3 Extra afvoercapaciteit

Omdat de watermolen onvoldoende capaciteit heeft om hoge afvoeren te verwerken, moet worden overwogen om de vispassage te voorzien van een extra losgoot. Daarmee kan extra water worden geloosd op de momenten dat de Maas lager staat dan het peil van de beek.

HWBP Noordelijke Maasvallei Ons kenmerk:

Pagina

####

14/14

ONTWERPRANDVOORWAARDEN VISPASSAGE LINGSFORTERBEEK

Bijlage 1

pagina 3/4

Randvoorwaarden vispassage Lingsforterbeek 1

Randvoorwaarden constructie

1.1

Vissoortenspectrum

De vissoorten vallen binnen Brasem/barbeelzone. De randvoorwaarden voor de maximale stroomsnelheid in deze zones zijn als volgt:

Maximale stroomsnelheid op de bodem van de slot/overlaat [m/s] Maximale stroomsnelheid over de gehele waterkolom van de slot/overlaat [m/s] Maximale stroomsnelheid [m/s] binnen de bekkens

Barbeel zone

Brasem zone

≤ 1,6

≤ 1,4

≤ 1,8

≤ 1,7

0,5

0,5

Voor de doorzwemopening, waterdiepte en migratieperiode zijn de randvoorwaarden zijn te zien in de onderstaande tabel. Voor robuustheid moet hier een correctiefactor op worden toegepast. Deze is te vinden onder 1.3. Riviergrondel Doorzwemopening ≥ 0,30 (m) Minimale ≥ 0,30 waterdiepte bekken (m) Minimale ≥ 0,30 waterdiepte overlaat/slot (m) april - mei Migratieperiode

Kopvoorn ≥ 0,30

Bermpje ≥ 0,30

Serpeling ≥ 0,30

Snoek ≥ 0,30

≥ 0,32

≥ 0,30

≥ 0,30

≥ 0,28

≥ 0,32

≥ 0,30

≥ 0,30

≥ 0,28

april - juni

april - juni

februari - maart

februari - maart

1.2

Functioneren door het jaar heen

1.2.1 Afvoeren

In de bovenstaande grafiek is voor het voorjaar het percentage van voorkomen per afvoeren-categorie weergegeven. Het aantal dagen dat de vispassage bij verschillende afvoerbereiken in het voorjaar (optimaal) werkt is te zien in de onderstaande tabel:

categorie

%

dagen per voorjaar werkend

100-900 200-900 300-900 400-900

89,9 54,6 30,6 17,2

134 81 46 26

dagen per voorjaar niet optimaal werkend 15 68 103 123

De afvoer volgens de duurlijnmethode:

Benodigde afvoer watermolen Reactie Stichting Limburgs Landschap: Naar aanleiding van je vraag afgelopen vrijdag over het minimale debiet voor de molen van Arcen. ……… Uitgaande van een belast draaiende molen zou je uitgaande van de ons toen beschikbare gegevens moeten je uitgaan van ruim 0,2 m3/s (200 l/s). Zoals je ook kan zien valt het hele kasteelpark binnen de invloedsfeer: Dat houdt in dat het kasteel profiteert van het verhoogde waterpeil in de beek. (Let op: dat hoeft op zich nog niet te betekenen dat de Lingsforsterbeek de grachten en vijvers ook vult/voedt). Ik ken de waterhuishoudkundige inrichting van het kasteelpark verder niet in detail, maar ik meen me wel te herinneren dat het park benedenstrooms van de molenstuw haar overtollige water loost. Indien het peilverschil tussen de grachten en de Lingsforterbeek bovenstrooms van de molen niet al te groot is, valt misschien te overwegen/ haalbaar om het peil van de grachten wat te verhogen. Met een beperkte extra waterschijf op de grachten kan je dat water uit de gracht tijdens een in werking zijnde molen ook bovenstrooms op de Lingsforterbeek afvoeren: Je hebt dan een forse extra watervoorraad.

Randvoorwaarde: Er is een vrij grote debietfluctuatie aanwezig in de Lingsforterbeek. De meeste afvoeren vallen echter tussen een range 100- 900 l/s. De randvoorwaarde voor de afvoer en verdeling tussen watermolen/vispassage is als volgt: Totale afvoer 100 l/s (4%) 215 l/s (20%) 360 l/s (30%) 875 l/s (50%) 1860 l/s (100%)

Minimale afvoer vispassage 50 100 100 100 100

afvoer watermolen/losgoot 50 115 260 775 1760

De vispassage moet minimaal functioneren vanaf een afvoer van 50 l/s en tot een afvoer van 100 l/s. De (totale) afvoer van 100 l/s (50/50 verdeling) komt overeen met een situatie die ca. 22 dagen per jaar onderschreden wordt. De maximale afvoer waarop de vispassage werkt is 100 l/s. Alle ‘resterende’ afvoer wordt via de molen en/of losgoot afgevoerd. Met dit afvoerbereik werkt de vispassage ca. 343 dagen per jaar. 1.2.2 Waterpeilen Bovenstrooms van de watermolen vindt een continuemeting van de waterpeilen plaats. De gemeten waterpeilen bovenstrooms van de molen zijn:

Dit komt neer op een minimaal gemeten waterpeil van 13,50 m NAP en een maximaal gemeten waterpeil van 14,80 m NAP.

De benedenstroomse waterpeilen worden niet gemeten. Met een modellering (NOM02a01.lit) zijn de onderstaande peilen berekend. Dit zijn de waterpeilen direct benedenstrooms van de molen. Situatie

% van de piekafvoer

Waterpeil in m NAP

Basisafvoer 5 11,55 Zomerafvoer 20 11,60 Voorjaarsafvoer 30 11,65 Winterafvoer 50 11,75 Jaarlijkse piekafvoer 100 11,85 Het peilverschil tijdens een basisafvoer is hierbij 1,95 meter. Tijdens een piekafvoer is het peilverschil nog ca. 2,85 meter. Randvoorwaarde: De benedenstroomse randvoorwaarde voor het waterpeil is 11,55 m NAP. Op deze waterpeilen moet de uitstroom/laagst gelegen drempel op worden ontworpen. De bovenstroomse randvoorwaarde is 13,50 m NAP. Hier moet de instroom/hoogst gelegen drempel op worden ontworpen. 1.3

Correctiefactoren voor robuustheid

Om de robuustheid van de vispassage te garanderen moeten de onderstaande correctiefactoren worden toegepast (Bron: DWA): • • 1.4

1

Stroomsnelheid: 0,72 Energiedemping: 0,9 Overige randvoorwaarden

• • •

Maximale energiedemping (W/m3): 100 W/m3. 1 Materiaalkeuze (levensduur in jaren): minimaal 20 jaar Materiaalkeuze bodem: hoge ruwheid en minimaal 20 cm dik over de gehele passage

• •

De hoek van de lokstroom moet 0-30 graden zijn ten opzichte van de as van de waterloop.

•

De bodem van de vispassage moet op de beekbodem boven- en benedenstrooms van het kunstwerk aansluiten.

•

Stroomsnelheid van de lokstroom o Minimum: 0,3 m/s o Maximum: 1,3 m/s

Uitstroom van de vispassage mag niet uitkomen in de turbulente zone en niet te ver weg liggen van de migratielijn van de stuw of eventueel nieuw aan te leggen barrière (max. 5 meter vanaf de stuw/barrière)

Maat voor de turbulentie. In bekkenpassages wordt deze berekend volgens formule ε = P/V = ρ * g * Q * Δh / L * B * γ0