3.5 Dijk53 – Vergunbaarheid Waterwet (RWS+WDOD)

Figuur 3 Raakvlakken ontwikkeling met primaire waterkering WDODelta

WDODelta geeft aan (gesprek van 14 december 2020) dat de beschermingszone deel A in de nabije toekomst buitendijks wordt uitgebreid n.a.v. het dijkontwerp. In het vervolg van deze notitie gaan we er daarom van uit, dat de hele ontwikkeling in de beschermingszone A valt. Ontwerp Stadsdijken primaire waterkering De ontwikkeling t.p.v. Triferto ligt in deeltraject 4b van het dijkontwerp. Het ontwerp bevindt zich nu in de planuitwerkingsfase waar een ontwerpnota is opgesteld voor een Voorlopig Ontwerp. Belangrijkste kenmerkmerken van het Voorlopig Ontwerp in deeltraject 4b (zie paragraaf 4.1 van de Ontwerpnota Waterveiligheid, 14 oktober 2020):  In het VO wordt een minimale geometrie met een buitentalud van 1:3 en een kruinbreedte van 4 m voorzien  De opleverkruinhoogte bedraagt 3,5 m NAP (tabel 3-2 ON)  Het buitentalud van 1:3 voldoet (tabel 4-3 ON). Dit levert een buitenwaartse verschuiving van de buitenteenlijn van circa 1 tot 4,5 meter op (shape DTZ_OBJ_VKV_dsg_l, email V. Frankena 3 december 2020).  Er wordt een heavescherm in de binnenteen voorzien om ondermijning van de dijk door piping te voorkomen. Er is geen fysieke overlap tussen de ontwikkeling en het dijkontwerp, zie Figuur 4.

Pagina

4 van 12

Figuur 4 Raakvlakken ontwikkeling met VO Stadsdijken, deeltraject 4b

Beschrijving effecten ontwikkeling op de primaire waterkering De belangrijkste mogelijke effecten op de waterveiligheid zijn2:  Doorsnijden van de deklaag door ontgraving haven, funderingspalen, kabels en leidingen en de sanering. Dit leidt tot verminderde weerstand tegen grondwaterstroming, wat mogelijk een negatief effect heeft op piping en macrostabiliteit.  Verminderde weerstand tegen afschuiven van het buitentalud van de waterkering door ontgraving haven of het falen van leidingen.  Vergroten open wateroppervlak door ontgraving haven. Dit leidt grotere strijklengte waardoor grotere golven kunnen ontstaan, wat mogelijk een negatief effect heeft op de erosiebestendigheid (hoogte en bekleding buitentalud). De mogelijke compenserende maatregelen zijn:  Aanpassingen aan het in de dijkversterking voorziene heavescherm rond Triferto om de negatieve effecten van de aanleg van de haven op piping te compenseren.  Het realiseren van een kade bij de nieuw aan te leggen haven (Triferto) die voldoet aan de eisen die aan waterkeringen worden gesteld. De kade compenseert daarmee de afname van de stabiliteit door het ontgraven van de haven.  Voorkomen van hogere golven door bijvoorbeeld aanpassingen aan de strekdam bij de nieuwe haven.  Het realiseren van een goede aansluiting van de aanwezige afdekkende lagen op de (paal)funderingen.

 Het aanleggen van kabels en leidingen die voldoen aan de normen NEN3650 en NEN3651. Omdat de compenserende maatregel ‘aanpassing van het heavescherm’ een directe afhankelijkheid met het ontwerp van de dijkversterking heeft, werken we deze in het vervolg van deze notitie verder uit.

2

Zie voor een uitgebreide beschrijving ‘Vergunbaarheid Waterwet Zwartewaterzone’, DIJK53, maart 2021 Pagina

5 van 12

3

ONTWERP EN BENODIGDE AANPASSING HEAVESCHERM DIJKVERSTERKING STADSDIJKEN

3.1

Inleiding

De ontwikkeling ligt langs deeltraject 4b van de dijkversterking Stadsdijken. Voor deeltraject 4b is een heavescherm ontworpen3, zie Figuur 5.

Figuur 5 Geplande traject heavescherm (paarse lijn)

Heave is een deelmechanisme in het pipingproces en voorwaardelijk aan het ontstaan van zandtransport. Wanneer het deelmechanisme heave kan worden uitgesloten, is zandtransport, en daarmee het ontstaan van een ‘pipe’ onder de dijk, ook uitgesloten. De weerstand van de ondergrond tegen grondwaterstroming (hydraulische weerstand) speelt een belangrijke rol in de benodigde (verticale) lengte van het heavescherm. De omgeving voor de waterkering (ligging Zwartewater en voorland, bodemopbouw en -soorten) bepalen samen de hydraulische weerstand. Het ontwerp gaat uit van de huidige situatie en drukt de aanwezige weerstand uit in de stijghoogterespons, de zogenaamde ‘responsfactor’. De responsfactor is gebaseerd op peilbuismetingen. In de toekomstige situatie verdwijnt een deel van het voorland door het aanleggen van de nieuwe haven. Daarmee vermindert ook de hydraulische weerstand. De consequentie daarvan kan zijn dat de in het huidige ontwerp bepaalde lengte van het heavescherm ontoereikend is.

3

Memo Ontwerpberekening heavescherm t.b.v. bomen in deeltraject 4B, Dijkteam Zwolle, versie 1.0, 14 januari 2021 Pagina

6 van 12

In dit hoofdstuk staat de volgende vraag centraal: welk effect heeft de ontgraving van de nieuwe haven op de in het

ontwerp gehanteerde lengte van het heavescherm? Om tot een antwoord op deze vraag te komen behandelt dit hoofdstuk de volgende vragen: 1. Welke methode en uitgangspunten zijn toegepast in het ontwerp van het heavescherm? 2. Hoe is in het ontwerp van het heavescherm met de responsfactor omgegaan? 3. Wat is de responsfactor ter plaatse van de nieuwe haven in de huidige situatie? 4. Wat is het effect van de ontgraving van de nieuwe haven op de responsfactor? 5. Wat is het effect van de ontgraving van de nieuwe haven op de verticale lengte en tracélengte van het heavescherm?

3.2

Methode en uitgangspunten ontwerp heavescherm Stadsdijken

De gehanteerde ontwerpmethode staat beschreven in het Ontwerpinstrumentarium 2014, versie 4. Deze methode controleert of heave kan plaatsvinden door de optredende heavegradiënt te vergelijken met de toelaatbare of kritieke heavegradiënt. In het ontwerp wordt de volgende verificatie uitgevoerd:

Waarin:

ic,h h hexit rexit γhe γb.h

Kritieke heavegradiënt [-] Waterstand bij de norm [m NAP] Maaiveldhoogte bij uittredepunt [m NAP} Responsfactor bij uittredepunt [m NAP] Schadefactor heave [-] Schematiseringsfactor heave [-]

Daarbij zijn de in Tabel 2 genoemde uitgangspunten gehanteerd. Nadere toelichting op deze uitgangspunten is te vinden in de memo ‘Ontwerpberekening heavescherm t.b.v. bomen in deeltraject 4B’, Dijkteam Zwolle, versie 1.0, 14 januari 2021, referentie 1804499-0187. Parameter

Symbool

Eenheid

Waarde

Bron

Maaiveldhoogte uittredepunt

hexit

m NAP

1,0

Ontwerpberekening heavescherm

Waterstand bij de norm

h

m NAP

2,77

Ontwerpberekening heavescherm

Responsfactor

rexit

-

0,86

Ontwerpberekening heavescherm en gesprek A. Pool en G. van Leeuwe 3-3-2021

Kritieke heavegradiënt

ic,h

-

0,5

OI2014v4

Schematiseringsfactor heave

γb.h

-

1,03

Ontwerpberekening heavescherm

Schadefactor heave

γhe

-

1,35

Ontwerpberekening heavescherm

Tabel 2 Gehanteerde uitgangspunten ontwerp heavescherm Stadsdijken

Toepassing van deze uitgangspunten leidt tot een heavescherm van 4,2 m lang op het in Figuur 5Fout! Verwijzingsbron niet gevonden. getoonde traject.

Pagina

7 van 12

3.3

De responsfactor in het ontwerp van het heavescherm

In het ontwerp is een responsfactor van 0,86 (karakteristieke waarde) gehanteerd. Deze responsfactor is gebaseerd op metingen4 in een peilbuis ter hoogte van de Prinses Margriethaven en dijkpaal 53-90.8 (raai 2, PB53-90.8). Naast deze peilbuis zijn er meer peilbuizen aanwezig. De locaties van de peilbuizen in de omgeving van de nieuwe haven zijn weergegeven in Figuur 6. Verder naar het noorden bevinden zich nog 8 raaien met peilbuizen. Deze bevinden zich langs het Zwartewater, ten noorden van de Twistvlietbrug. De responsfactoren zijn bepaald op basis van metingen van de stijghoogtes tijdens de hoogwatergolf in het voorjaar van 2019.

Figuur 6 Locatie peilbuizen (te ontgraven haven: blauwe vlak)

De responsfactoren voor raaien 1 t/m 3 lijken sterk op elkaar en variëren van 0,81 – 0,86. Zie Figuur 7.

Analyse responsfactor en weerstand van voorland op basis van peilbuismetingen, Dijkteam Zwolle, versie 4.0, 19 september 2019 4

Pagina

8 van 12

Figuur 7 Gemiddelde en karakteristieke responsfactoren en locatie nieuwe haven (rode pijl)

De relatief hoge respons is te verklaren door het vrijwel afwezige (raaien 1 en 2) of beperkt aanwezige voorland (raai 3), waardoor er weinig hydraulische weerstand is. De afname van de responsfactor vanaf raai 4 is grotendeels te verklaren door het daar aanwezige voorland. Ter hoogte van de nieuwe haven is er geen peilbuis beschikbaar. In het ontwerp van het heavescherm is daarom de minst gunstige van de nabijgelegen responsfactoren toegepast (0,86, raai 2). Zoals Figuur 6 laat zien ligt het buitenwater bij raai 2 dicht bij de dijk; er is vrijwel geen voorland vanwege de Prinses Margriethaven. Hetzelfde geldt voor raai 1, ter plaatse van de haven Leenman. Op de locatie van de nieuwe haven is wel voorland van significante breedte aanwezig. Het voorland is ongeveer 110 m breed. De hydraulische weerstand zal op deze plek in de huidige situatie hoger zijn dan bij raaien 1 en 2. De werkelijke responsfactor op deze plek zal daarom lager zijn dan de in het ontwerp gehanteerde waarde van 0,86.

3.4

De responsfactor bij de nieuwe haven in de huidige situatie

Er zijn geen metingen van de responsfactor ter plaatse van de nieuwe haven. Ook is er geen modelstudie uitgevoerd. Deze paragraaf geeft dan ook op basis van een kwalitatieve beschouwing een indicatie van de huidige responsfactor. Door te kijken naar de respons bij raai 3, valt er indicatief iets te zeggen over de respons ter plaatse van de nieuwe haven. Bij raai 3 is een voorland aanwezig van ongeveer 50 m breed, zie Figuur 3. Dat is de helft van de voorlandbreedte bij de nieuwe haven. Bij raai 3 neemt de responsfactor ten opzichte van raai 2 af tot 0,81, zie Figuur 7. Dat is een afname van 0,05. Grofweg zou je kunnen zeggen dat bij een twee keer zo breed voorland, met een vergelijkbare ondergrond5 (zie ook Bijlage I), de responsfactor ook twee keer zoveel afneemt. In dit geval dus met 0,1. Dat leidt tot een responsfactor van (0,86-0,1=) 0,76.

De bodemopbouw tussen raai 1 en 3 is relatief homogeen. Dat blijkt uit het geotechnisch lengteprofiel. Zie: Geotechnisch lengteprofiel dijkonderzoek HWBP Stadsdijken Zwolle, Dijkpaal 53-90.3 – 53-92.3, Blad 1 van 4. MOS Grondmechanica, 2101-2019. Opgenomen in Bijlage I. 5

Pagina

9 van 12

Responsfactor

De responsfactor zal vanaf raai 1 grofweg lineair afnemen tot orde 0,76 bij de nieuwe haven en vandaar weer lineair toenemen richting raai 2. 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

Locatie haven Locatie voorland Locatie heavescherm 90,2

90,4

90,6

90,8

91

91,2

Dijkpaal Respons raaien 1, 2 en 3 In het ontwerp gehanteerde responsfactor Indicatie werkelijke respons t.p.v. voorland nieuwe haven Figuur 8 Indicatie vermoedelijke verloop tussen responsfactor tussen raai 1 en raai 2

Overigens is de precieze getalswaarde van de responsfactor bij de nieuwe haven minder van belang; het gaat met name om de constatering dat deze lager is dan in het ontwerp van het heavescherm gehanteerde waarde.

3.5

Effect ontgraving nieuwe haven op de responsfactor en het heavescherm

Effect op responsfactor en verticale lengte heavescherm Door het voorland ter plaatse van de nieuwe haven gedeeltelijk te ontgraven, zal de responsfactor toenemen. Het gaat om het verwijderen van 95 m voorlandbreedte over een lengte van 150 tot 180 m. Het ontgravingsniveau is ongeveer 1,5 tot 2,0 m – NAP. De kade van de nieuwe haven ligt op ongeveer 11 m uit de ontwerpbuitenteen van de waterkering. Zie Figuur 6. De afmetingen en positionering van de nieuwe haven ten opzichte van de waterkering lijken sterk op die van de naastgelegen Prinses Margriethaven (die wel beduidend dieper is). De responsfactor ter plaatse van de nieuwe haven zal daarom na ontgraving naar verwachting grofweg vergelijkbaar zijn met de huidige responsfactor bij de Prinses Margriethaven, namelijk 0,86. Dat betekent dat de in het ontwerp van het heavescherm gehanteerde responsfactor van 0,86 ook na ontgraving van de nieuwe haven van toepassing blijft. Daarmee is er geen effect op de lengte van het heavescherm. Daarbij speelt nog wel de vraag naar driedimensionale effecten. Immers, grondwaterstroming is een driedimensionaal verschijnsel. De gemeten stijghoogten in raai 1 en 2 ‘voelen’ enigszins de hydraulische weerstand van het huidige voorland. Na ontgraving van de nieuwe haven ‘voelen’ ze ook de afname van die weerstand. De huidige responsfactoren zullen dus toenemen.

Naar verwachting is die toename niet significant. De reden daarvoor is dat de stromingsrichting van het grondwater, vanwege het potentiaalverschil, primair dwars op de waterloop / waterkering plaatsvindt. De minimale afstand tussen raai 2 en de nieuwe haven is 100 m. Effect op tracélengte Naast de lengte in verticale richting, is ook de tracélengte van belang. Deze is volgens het ontwerp 410 m en wordt bepaald door de lengte van het tracégedeelte waarlangs bomen staan én een extra lengte om achterloopsheid te voorkomen. De extra lengte voor achterloopsheid is bepaald met behulp van de rekenregel van Sellmeijer, waarbij de aanwezige kwelweglengte en het daarbij gekozen intredepunt een belangrijke rol spelen.

Pagina

10 van 12

De ontgraving van de nieuwe haven kan van invloed zijn op de ligging van het intredepunt. In het ontwerp van het heavescherm is echter gekozen voor een intredepunt bij de buitenteen van de waterkering. De ontgravingscontour blijft buiten de buitenteenlijn en heeft dus geen effect op het intredepunt. Er is daarmee geen effect op de tracélengte van het heavescherm.

3.6

Conclusies

De belangrijkste conclusies luiden: 1. De voorgenomen ontgraving van een deel van het voorland t.b.v. de nieuwe haven heeft effect op de hydraulische weerstand en zal leiden tot toename van de huidige responsfactor ter plaatse van de nieuwe haven. 2. Het ontwerp van het heavescherm is gebaseerd op een responsfactor die ter plaatse van de Prinses Margriethaven is gemeten. Bij de nieuwe haven is geen meting beschikbaar. 3. De huidige responsfactor ter plaatse van de nieuwe haven is lager dan de bij de Prinses Margriethaven gemeten responsfactor vanwege het aanwezige voorland. 4. De afmetingen en positionering ten opzichte van de waterkering van de nieuwe haven is vergelijkbaar met die van de Prinses Margriethaven. Daarom zal de responsfactor ter plaatse van de nieuwe haven toenemen tot een waarde vergelijkbaar met die bij de Prinsesmargriethaven. 5. De in het ontwerp gehanteerde waarde voor de responsfactor blijft daarmee ook na aanleg van de nieuwe haven valide. Daarmee is er geen effect op de lengte van het heavescherm. 6. De ontgraving heeft geen effect op de tracélengte van het heavescherm omdat de ligging van het intredepunt ongewijzigd blijft na ontgraving.

Pagina

11 van 12

Bijlage I - Uitsnede geotechnisch lengteprofiel Bron: Geotechnisch lengteprofiel dijkonderzoek HWBP Stadsdijken Zwolle, Dijkpaal 53-90.3 – 53-92.3, Blad 1 van 4. MOS Grondmechanica, 21-01-2019.

Pagina

12 van 12

Buitenteen

.

Kruin

raai 2: peilbuis53-90.8

raai 1: peilbuis53-90.3

Binnenteen

Legenda

BIJLAGE V - REACTIE WDODELTA Schriftelijke reactie WDODelta, 31-3-2021.

Nota bene: Bijlage IV beschrijft de effecten op het heavescherm. Ook de overige opmerkingen zijn verwerkt in deze notitie.

Pagina 33 van 33