Kenmerken van het rivierengebied: hydrologie - Deel 1 - Algemeen

Het Nederlandse rivierengebied is in te delen in het bovenrivierengebied, het benedenrivierengebied (ook wel Rijn-Maasmonding genoemd) en de IJssel- en Vechtdelta. De grens tussen deze gebieden komt overeen met de overgang naar een andere veiligheidsnorm. Langs de bovenrivieren wordt een norm van 1/1.250 per jaar gehanteerd, in het benedenrivierengebied een norm van 1/2.000, 1/4.000 en 1/10.000 per jaar en in de IJssel- Vechtdelta een norm van 1/2.000 per jaar. Voor de Noordoostpolder, die grenst aan het Zwarte Meer, geldt een norm van 1/4.000 per jaar. De toetsrandvoorwaarden voor de veiligheid zijn per deelgebied vastgelegd in de Hydraulische Randvoorwaarden (Ministerie van V&W, 2007-a). Sinds 2005 behoren de kaden langs de Limburgse Maas ook tot de primaire waterkeringen. Dit is vastgelegd in een wetswijziging van de Wet op de waterkering. Vanwege de geringere waterdiepte en de kleinere gevolgen bij overstromen geldt voor deze kades een lager beschermingsniveau (1/250 per jaar) dan voor de primaire waterkeringen in de rest van het bovenrivierengebied (1/1.250 per jaar).

Bovenrivierengebied

In het bovenrivierengebied bepalen vooral extreme afvoeren de hoge waterstanden. Windgolven veroorzaken een extra belasting op de waterkering, vooral waar de strijklengte groot is.

Rijn

De gemiddelde afvoer van de Rijn bij Lobith bedraagt ongeveer 2.200 m³/s (Figuur 2.8). In de afgelopen 100 jaar varieerde de afvoer van 600 tot 12.600 m³/s. In Nederland splitst de Rijn zich in drie takken. Het eerste splitsingspunt ligt bij Pannerden, 5 km vanaf de grens. Hier vertakt de Boven-Rijn zich in de Waal en het Pannerdensch Kanaal. Na 10 km splitst het Pannerdensch Kanaal6 zich bij Arnhem in de Neder-Rijn en de IJssel. Als bij lage afvoeren de vaardiepte op de IJssel te klein dreigt te worden, zorgt de eerste stuw in de Neder-Rijn (Driel) ervoor dat meer water door de IJssel en de Waal gaat stromen en minder door de Neder Rijn. Stuwen bij Amerongen en Hagestein zorgen ervoor dat de waterstand in de Neder-Rijn en Lek voldoende hoog blijft voor de scheepvaart en de grondwaterstand. Bij hoge afvoeren stroomt 64% van het Rijnwater via de Waal, 21% via de Neder-Rijn en 15% via de IJssel (Figuur 2.9). Figuur 2.10 toont het splitsingspunt van de Waal en het Pannerdensch Kanaal.

Bij hoogwater staan alle stuwen in de Neder-Rijn en Lek open. De afvoerverdeling wordt dan niet beïnvloed door kunstwerken. De rivierbeheerder kan de afvoerverdeling wel beïnvloeden met inrichtingsmaatregelen in de rivier. De afvoerverdeling is sterk afhankelijk van de riviergeometrie en de inrichting rond het splitsingspunt. Tijdens extreem hoogwater kunnen de beddingvormen (ribbels en duinen op de rivierbodem) snel veranderen en invloed hebben op de afvoerverdeling. Als de bodem in één van de Rijntakken ruwer wordt, bijvoorbeeld omdat hoge duinen op de bodem ontstaan, gaat meer water door de andere Rijntakken stromen. Met name de waterstanden op de IJssel en de Neder-Rijn zijn heel gevoelig voor afwijkingen in de afvoerverdeling. Als bij een hoge afvoer 100 m³/s meer water door de IJssel gaat stromen (ongeveer 4% van de maatgevende afvoer van de IJssel) neemt de waterstand op het bovenstroomse deel van de IJssel met ongeveer 10 cm toe.

Maas

De gemiddelde afvoer van de Maas in Nederland is 230 m³/s (bij Borgharen). Bij lage rivierafvoeren, in combinatie met wateronttrekkingen in België en Nederland, kan de afvoer in de Grensmaas in de zomer dalen tot er niet veel meer dan een klein stroompje overblijft (minder dan 10 m³/s). In de wintermaanden bedraagt de gemiddelde afvoer ongeveer 500 m³/s, maar bij extreme hoogwaters zoals in 1993 en 1995 kan de afvoer tot meer dan 3.000 m³/s toenemen. Omdat de Maas een klein stroomgebied heeft is de kans groot dat in het gehele stroomgebied tegelijk neerslag valt. Daardoor kan de waterstand zeer snel stijgen. Een hoog-waterpiek kan bovendien snel in Nederland aankomen. De hoogste afvoeren ontstaan als het eerst langdurige regent in het zuidelijk deel van het stroomgebied en vervolgens in de Ardennen.

Bij lage afvoeren wordt de bevaarbaarheid van de Maas in het traject buiten de Grensmaas zeker gesteld met behulp van stuwen. Deze stuwen worden bij hoogwater (boven 600-1.000 m³/s) gestreken. Parallel aan de onbevaarbare Grensmaas loopt het Julianakanaal voor de scheepvaart.

Benedenrivierengebeid

De waterbeweging in het benedenrivierengebied is afhankelijk van de afvoeren van de Rijn en de Maas, de zeewaterstand en de wind boven het gebied. De zeewaterstand is onderhevig aan getijbeweging en kan sterk toenemen tijdens een stormvloed, die ontstaat door een storm boven de Noordzee. De waterstanden in het gebied worden tevens beïnvloed door een aantal kunstwerken: de Maeslantkering in de Nieuwe Waterweg, de Hartelkering in het Hartelkanaal, de Haringvlietsluizen, de stormstuw in de Hollandsche IJssel en de keersluis in het Heusdensch Kanaal. Ook lokaal opgewekte windgolven kunnen hier tot hogere belasting van de waterkering leiden.

In het benedenrivierengebied kunnen de gevolgen van het bezwijken van een waterkering erg groot zijn. De polders liggen vaak diep, het gebied is dicht bevolkt en er zijn veel kapitaalgoederen aanwezig. Na een overstroming kan het vaak zoute water lang blijven staan. Dijkversterkingen zijn in het benedenrivierengebied vaak lastig uitvoerbaar omdat het gebied intensief gebruikt wordt door overslagbedrijven, industrie, wonen, natuur en recreatie. Vooral langs de Oude Maas en de Hollandsche IJssel liggen depots met zwaar verontreinigde bagger in het rivierbed, meestal dicht tegen de dijken aan. Ook die maken het moeilijk om aan de dijken te werken.

Het benedenrivierengebied is in drie gebieden in te delen: het zeegebied (Z) waar de invloed van zee groot is, het overgangsgebied (O) waar de invloed van zowel de rivier als de zee groot is en het rivierengebied (R) waar de invloed van de rivier groot is. De grens tussen het zeegebied en het overgangsgebied ligt op de Nieuwe Maas bij km 998, op de Oude Maas bij km 1006 en bij de Hartelkering. De grens tussen het overgangsgebied en het rivierengebied ligt op de Lek bij km 968, op de Boven-Merwede bij km 959 en op de Bergsche Maas bij km 240. Deze gebieden zijn weergegeven in Figuur 2.11 en zijn gebaseerd op criteria die beschreven zijn in Lodder (2003). In deze figuur is ook weergegeven waar de grens ligt tussen het bovenrivierengebied (BOR) en het rivierengebied (R) in het benedenrivierengebied. Let op: de grens tussen het overgangsgebied en het rivierengebied valt dus niet samen met de grens tussen bovenrivierengebied en benedenrivierengebied. De grens tussen laatstgenoemde benedenrivierengebied. De grens tussen laatstgenoemde gebieden is immers gebaseerd op de overgang naar een andere veiligheidsnorm (zie Figuur 2.1).

De gebieden zijn als volgt te karakteriseren:

• Het zeegebied binnen de stormvloed keringen

  • De Leidraad Rivieren is van toepassing in het zeegebied voor zover dat binnen de Maeslant- en Hartelkering ligt. Buiten de keringen is de Leidraad Zee- en Meerdijken van toepassing. De dijken in het zeegebied binnen de keringen worden voornamelijk bedreigd door stormvloeden. De stormvloedkeringen in de Nieuwe Waterweg en het Hartelkanaal moeten de hoogste stormvloeden tegenhouden, maar deze keringen kunnen falen of te laat worden gesloten. De dijken in het zeegebied moeten voldoen aan toetspeilen die ook rekening houden met het falen van de keringen. De kans dat het toetspeil overschreden wordt is 1/10.000 per jaar. Als dat gebeurt, hangt dat in negen van de tien gevallen samen met het falen van de kering. In die situatie kunnen de dijken door hoge windgolven belast worden die deels in het zeegebied buiten de keringen zijn opgewekt. Ook kan de deining in dat geval doordringen tot het gebied binnen de keringen.

• Het overgangsgebied

  • In dit gebied worden de dijken voornamelijk bedreigd door de combinatie van stormvloeden op zee en hoge, maar niet buitengewoon extreme, rivierafvoeren. Hoge windsnelheden kunnen de waterstanden in het overgangsgebied nog verder laten oplopen. De toetspeilen kunnen optreden als de keringen open staan, maar ook als ze dicht zijn omdat de rivierafvoer in dat geval niet weg kan stromen. Tot het overgangsgebied behoren ook het Haringvliet en het Hollandsch Diep. Op de brede wateren zijn de strijklengtes groot, waardoor ook windgolven bedreigend zijn voor de dijken. Ook hier kunnen de toetspeilen zowel bij open als gesloten keringen optreden. In het Haringvliet en het benedenstroomse deel van het Hollandsch Diep treedt overschrijding van het toetspeil in 95% van de gevallen op als de keringen dicht zijn. Op de grens tussen het overgangsgebied en het rivierengebied is dat maar in 2 à 3% van de gevallen.
• Het rivierengebied
  • In dit deel van het benedenrivierengebied heeft de zee weinig invloed meer op de waterstanden. Het rivierengebied is gedefinieerd als het gebied waar stormvloed en wind niet meer dan 10 centimeter bijdragen aan de toetspeilen. De hoogwaterstanden worden voornamelijk bepaald door extreme rivierafvoeren, waarbij geen al te hoge windsnelheden optreden. De windgolven op de rivieren hebben dan ook weinig invloed op de waterstand, ook omdat de strijklengtes over het algemeen kort zijn. In dit gebied is het effect van de stormvloedkeringen verwaarloosbaar: overschrijding van de toetspeilen vindt hier in minstens 97% van de gevallen plaats terwijl de keringen open staan.