Dimensionering van verbeteringsmaatregelen - Onderhoud

Kustverdedigingsmaatregelen

Toetsen van een duinwaterkering

Als ofwel de BKL is overschreden of dreigt te worden, ofwel de toetsing op veiligheid een ‘onvoldoende’ oplevert, moet de waterkering worden verbeterd. Het dimensioneren van de vereiste maatregelen verschilt feitelijk niet zo veel van het toetsen op veiligheid of toetsen op de ligging van de kustlijn. Bij het toetsen van een duinwaterkering wordt één of enkele jaren vooruitgekeken, waarbij men dan uitgaat van de waargenomen ontwikkeling van het bestaande kustsysteem. Bij het dimensioneren van verbeteringsmaatregelen wordt, uitgaande van de verwachte ontwikkeling van het aangepaste kustsysteem, een langere periode vooruit gekeken (planperiode). Vervolgens kan de maat- regel dan zo worden ‘ontworpen’, dat er met de omstandigheden die naar verwachting aan het eind van de planperiode ‘maatgevend’ zijn, nog juist een stabiele duinwaterkering resulteert.

Planperiode

De planperiode kan voor elke maatregel anders zijn. Voor zachte maatregelen is dit veelal relatief kort, ongeveer vijf jaar. Voor harde maatregelen kan dit veel langer zijn, bijvoorbeeld vijftig jaar. De overwogen maatregelen kunnen zodoende worden gedimensioneerd aan de hand van de beschreven toetsingsconcepten uit § 5.4. Tabel 6.3 geeft een overzicht van enkele gangbare maatregelen voor kustverdediging plus een indicatie van de belangrijkste doelen die ermee kunnen worden bereikt. De maatregelen zijn onderverdeeld in ‘zacht’, ‘hard’ en ‘hybride’ (combinaties van harde en zachte kustverdediging in een duindoorsnede).

Zachte en harde/ hybride maatregelen

Hoofdstuk 4 van het Basisrapport bevat een uitgebreide beschrijving van de in tabel 6.3 genoemde kustverdedigingsmaatregelen, en de overwegingen die een rol kunnen spelen bij de toepassing ervan. § 6.7.2 en § 6.7.3 benoemen enkele aspecten die een rol spelen bij respectievelijk zachte en harde/hybride maatregelen.

Zandsuppleties

Zandsuppleties beogen niet het erosieprobleem definitief op te lossen

Zachte maatregelen zoals zandsuppleties beogen niet het erosieprobleem definitief op te lossen, maar slechts de gevolgen ervan te compenseren. Door (herhaaldelijk) zandsuppleties toe te passen, wordt het zandverlies ten gevolge van structurele erosie van tijd tot tijd (in de praktijk meestal vijf jaar) weer aangevuld. Feitelijk wordt een soort ‘slijtlaag’ aangebracht die de achteruitgang van de kust opvangt. Het oorspronkelijke strand en de duinen blijven zo intact.

Voordelen van zandsuppleties Relatief goedkoop Natuurlijke karakter

De belangrijkste voordelen van zandsuppleties boven andere methoden zijn:

• Aanzienlijk lagere kosten. Omdat zand goedkoop is, blijft suppleren ondanks de noodzaak van regelmatige herhaling een relatief goedkope oplossing
• Zandsuppleties passen bij het natuurlijke karakter van de zandige kust. De natuurlijke processen langs de kust worden nauwelijks verstoord en er zijn geen negatieve gevolgen voor naburige kustvakken, wat bij andere kustverdedigingsmaatregelen vaak wel het geval is;
• Zeer flexibele methode: vrijwel overal toepasbaar, eenvoudig aanpasbaar qua hoeveelheden, goede mogelijkheid tot spreiding van de kosten in de tijd (sinds kort worden hiertoe zelfs meerjarige contracten gesloten).

Ontwerpen van zandsuppleties

Voor het ontwerpen van zandsuppleties aan de Nederlandse kust behoeft geen uniforme methode te worden toegepast. Lokale en regionale verschillen in onder andere kusttype en belangen in de kustzone vragen om varianten van het algemene principe dat het zandverlies in een bepaalde periode moet worden gecompenseerd.

Optimale suppletiehoeveelheid

De relatie tussen de investering en de vermoedelijke levensduur kan relatief eenvoudig worden ingeschat. Samen met de kosten (waarbij de onderverdeling in vaste- en variabele kosten van belang is) van de suppletie kan hiermee, door te kapitaliseren, de (economisch) optimale suppletiehoeveelheid worden bepaald. Het Basisrapport (§ 4.3) en het Handboek Zandsuppleties (RWS, 1988) behandelen uitvoerig de aspecten die van belang zijn bij de toepassing van zandsuppleties.

Landelijke afweging

Via een landelijke afweging worden de prioriteiten bepaald: gehoord de adviezen van de POK’s wordt het suppletieschema jaarlijks door de Minister van Verkeer en Waterstaat vastgesteld.

Morfologisch en besteksontwerp

Bij de voorbereiding van een suppletie kan onderscheid worden gemaakt tussen twee ontwerpfasen: het morfologisch ontwerp en het besteksontwerp.

Erosie en herhalingstijd

Het doel van een morfologisch ontwerp is het vaststellen van de benodigde zandhoeveelheid en de verdeling hiervan langs de kust. De belangrijkste parameters zijn de te verwachten erosie (e) in het actieve deel van het kustprofiel (dus niet alleen de BKL-zone) en de herhalingstijd (t). Omdat in een suppletievak de BKL niet overal tegelijkertijd wordt overschreden, zal in het algemeen worden gesuppleerd als het totale zandvolume nog niet de bij de BKL behorende minimumwaarde heeft bereikt.

Zandreserve

De zandreserve (R) bepaalt dus mede de suppletie- hoeveelheid. Deze reserve kan negatief zijn (als de BKL reeds is overschreden). Een algemene formule voor het suppletievolume (V) is:

V = e*t - R

Aan het einde van de levensduur moet de kans op BKL-overschrijdingen in alle raaivakken nog klein zijn. Omdat de autonome erosieverdeling in het suppletie- vak doorgaans in de tijd verandert, kan niet worden volstaan met de in de afgelopen jaren opgetreden verdeling. Bovendien zal de kustuitbouw door de suppletie de erosieverdeling beïnvloeden, met name aan de uiteinden van het suppletievak.

Onzekerheid in de toekomstige erosieverdeling Strandsuppleties

In het algemeen wordt de onzekerheid in de toekomstige erosie- verdeling gecompenseerd door een toeslag op het berekende suppletievolume. Bij strandsuppleties kan doorgaans worden volstaan met 10 à 25% extra zand. Langs kustvakken die gevoelig zijn voor BKL-overschrijdingen, door smalle duinen of bebouwing in de zeereep, worden echter toeslagen tot 50% toegepast.

Onderwater-suppleties

Bij onderwatersuppleties is er een extra onzekerheid in welke mate en waar het suppletiezand de MKL-ontwikkeling gunstig zal beïnvloeden. Omdat bij onderwatersuppleties de m³-prijs laag is en tot dusver de kosten van een strandsuppletie uitgangspunt zijn bij de hoeveelheidsbepaling, wordt doorgaans meer dan het dubbele van de verwachte erosiehoeveelheid gesuppleerd.

Fijner zand en/of zand met ruimere sortering

In principe moet ook een toeslag worden toegepast als fijner zand en/of zand met een ruimere sortering (grotere spreiding in korrelgrootte) wordt gebruikt. Omdat langs de Nederlandse kust zand van goede kwaliteit beschikbaar is, speelt dit alleen als wordt gesuppleerd met zand met een afwijkende gradering uit het duingebied (werk met werk).

Met een factor voor effectiviteit en onzekerheden (f) wordt de formule: V = f(e*t - R)

Figuur 6.5 geeft de hoeveelheidsbepaling grafisch weer.

Het doel van een besteksontwerp is de morfologisch benodigde zandhoeveelheid in te passen in de situatie. Het aanbrengen van de benodigde hoeveelheden moet in de praktijk uitvoerbaar zijn en een acceptabele situatie opleveren.

Geen steile afslagranden

Bij een strandsuppletie zal de profielvorm zo moeten worden gekozen dat geen steile afslagranden ontstaan, die voor de recreatie gevaarlijk kunnen zijn. Mede hierdoor is de verhoging van het strand aan een maximum gebonden. Op plaat- sen waar onder de laagwaterlijn geen zandberging mogelijk is (steile geulwand) of gewenst is (wijze van verrekening), is de benodigde hoeveelheid niet altijd aan te brengen en zal soms worden gekozen voor een kortere herhalingstijd. Ook kan een deel worden verschoven naar nabije raaivakken waar wel bergingscapaciteit is en die naar verwachting de kritische raaivakken voeden. In het algemeen wordt aanbevolen om met de suppletie, in hoogte en breedte, een gelijkmatig strand te creëren dat de natuurlijke strandhelling ter plaatse benadert.

Veiligheid kritisch

Waar echter de veiligheid in het geding is, moet in ieder geval voldoende zand worden aangebracht. De overgang tussen de verschillende suppletievakken en naar de niet gesuppleerde, aansluitende, vakken dient vloeiend te verlopen. Het aanbrengen van een dunne laag is niet economisch. In het besteksontwerp wordt daarom een minimum hoeveelheid toegepast. Afhankelijk van de situatie bedraagt deze 40 à 125 m³ per strekkende meter. Voor een hele suppletie wordt vaak uitgegaan van minimaal 0,2 miljoen m³. Het ontwerp van een onderwatersuppletie is meestal gebaseerd op de uitvoeringsmethode. De stortplaats zal bereikbaar moeten zijn voor de in te zetten sleephopperzuiger. De hellingen van de ‘zandbult’ zijn afhankelijk van de zand- textuur en de stortmethode.

Zo hoog mogelijk zonder hulpmiddelen

Het is gewenst het zand zo hoog mogelijk op de vooroever te storten, direct uit de hopperzuiger. Hulpmiddelen om het zand hoger te brengen verhogen de kostprijs, waardoor het beschikbare budget eerder is uitgeput en er minder gesuppleerd kan worden. Het inzetten van (sleep-)hopperzuigers met een diep- gang tot 5 m is gebruikelijk. Het stortschema moet ervoor zorgen dat het zand steeds, afhankelijk van het getij, zo hoog mogelijk wordt gestort. Mogelijk kan het vaartuig tijdens het storten nog iets landwaarts varen. Door niet steeds maxi- maal te beladen kan het vaarschema zodanig worden geregeld, dat niet alleen bij laagwater behoeft te worden gestort. Op die manier kan het zand in de praktijk tot een uiterste hoogte van NAP -5 m worden aangebracht. Aan het profiel van de suppletie behoeven geen nadere eisen te worden gesteld.

Sturen op belangen

Algemeen uitgangspunt bij het ontwerp is het voorkomen van overschrijdingen van de BKL. In de praktijk wordt de prioritering echter afgestemd op de aanwezige belangen in de kustzone. Waar BKL-overschrijding risico’s voor belangen en functies inhoudt, wordt stringent gehandhaafd, bijvoorbeeld als de sterkte van smalle duinwaterkeringen in gevaar komt. Hier wordt dus gestuurd op belangen

Sturen op volume

Waar kustdynamiek kan worden getolereerd en vanuit natuuroogpunt gewenst  is, wordt minder stringent gehandhaafd. Hier wordt bij het ontwerp gestuurd op het zandvolume in een kustvak en kan inhoud worden gegeven aan de beleidsdoelstelling ‘dynamisch handhaven’.

Maatwerk per raai

Om te kunnen sturen op belangen wordt het ontwerp gekenmerkt door maat- werk. Per raai wordt de benodigde zandhoeveelheid bepaald.

Morfologisch ontwerp

De te suppleren hoeveelheid moet per raai minimaal overeenkomen met het morfologisch ontwerp.

Smalle waterkering Steile oevers

Maatwerk wordt toegepast in het zuidelijke deltagebied met overwegend smalle duinwaterkeringen en steile onderwateroevers. Hier worden vooralsnog uitsluitend strandsuppleties uitgevoerd. In enkele gevallen is een ondersteunen- de vooroeversuppletie aangebracht.

Grove aanpak Structurele erosie en zandreserve

Om te kunnen sturen op zandvolume wordt het ontwerp gekenmerkt door een grove aanpak. Uitgangspunt is de structurele erosie en de zandreserve in het te handhaven kustvak. Omdat meer wordt gekeken naar de gemiddelde kust- lijnpositie over het gehele vak dan naar de overschrijdingen per raaivak, zal de zandreserve een kleinere rol spelen dan bij het bovenbeschreven maatwerk.

Grove onderverdeling

Bij strandsuppleties over lange trajecten wordt een grove onderverdeling gemaakt om een differentiatie in de zandbehoefte te kunnen aanbrengen

Voorkeur op onderwateroever

Waar kan worden gestuurd op zandvolume worden de laatste jaren bij voorkeur suppleties op de onderwateroever toegepast. Hierbij past de grove benadering, mede gezien de grote toeslagen die door de lage m³-prijs kunnen worden toegepast

Harde en hybride maatregelen

Oorzaak van de structurele erosie bestrijden

Zowel structurele erosie van een kustvak als waarborging van de veiligheid kan nopen tot harde maatregelen. In het eerste geval is het doel zodanig in te grijpen in de fysische processen, dat de oorzaak van de structurele erosie (gradiënt in het zandtransport) wordt bestreden. Voorwaarde voor een effectief ontwerp is wel dat aard en de omvang van de structurele erosie volledig bekend zijn. Veelal is dat inzicht nog onvolledig. Grote terughoudendheid met de toepassing van nieuwe harde kustverdedigingsmaatregelen is daarom zeer verstandig - vooral in kustgebieden waar die methoden nog niet zijn toegepast. Afdoende harde maatregelen veranderen het kustsysteem soms ingrijpend, hetgeen onder meer kan leiden tot afname van aanzanding (mogelijk gepaard gaande met omslag naar erosie) dan wel sterkere erosie elders.

DUROSTA kan inzicht geven

Waarborging van de veiligheid kan ook een reden zijn om harde maatregelen te overwegen, bijvoorbeeld een duinvoetverdediging. Met behulp van DUROSTA kan inzicht worden verkregen in het effect van zulke maatregelen (zie § 5.4.2). Rekenregels waarmee dergelijke constructies direct kunnen worden gedimensioneerd op een zeker veiligheidsniveau zijn echter nog niet beschikbaar.

Dimensionering

De dimensionering van de maatregel moet uiteraard aansluiten op de maat- gevende situatie. Dit kan ofwel de situatie zijn direct na het aanbrengen van de maatregel, ofwel die aan het eind van de planperiode. Bij evaluatie van de invloed van maatregelen, die het morfologisch systeem meer dan marginaal kunnen beïnvloeden, wordt aanbevolen, om ten behoeve van de dimensionering, analyses te laten uitvoeren met modellen die de kustlijnontwikkeling benaderen, zoals UNIBEST. Bijlage IV van het Basisrapport bevat een overzicht van dergelijke modellen.