Zomerbedmaatregel - Deel 4 - Rivierverruiming van vormgeving naar beheer

Beschrijving

Onder zomerbedmaatregelen vallen zomerbedverruiming en kribaanpassing (Figuur 3.1 en Figuur 3.2). Beide typen maatregelen zijn hieronder beschreven.

Zomerbedverruiming

Het zomerbed is de permanent watervoerende geul van een rivier. Over het algemeen wordt zomerbedverruiming uitgevoerd door verdieping van het zomerbed. Het zomerbed kan worden verdiept door het uitbaggeren van het zomerbed tot een bepaalde diepte. Hierdoor kan het zomerbed meer water afvoeren. Zomerbedverruiming is ook mogelijk door verbreding van het zomerbed, bijvoorbeeld door het afgraven van oevers of het verkorten of verlagen van kribben (zie hieronder).

Figuur 3.1 Illustratie zomerbedverdieping

Kribaanpassing

Kribben zijn aangelegd om de stroming te concentreren in het midden van het zomerbed. De kribkoppen en de gestrekte oever leggen de zogenaamde normaallijnen vast. De breedte tussen de normaallijnen wordt in een riviervak zoveel mogelijk constant gehouden. Op die manier blijft de rivier voldoende diep voor de scheepvaart zonder dat voortdurend baggeren nodig is en zandbanken ontstaan. Tijdens een vorstperiode kan ijs met een vrijwel constante snelheid worden afgevoerd. Het systeem van kribben met strandjes in de kribvakken is ook aangelegd om de oever van de uiterwaard te beschermen tegen erosie.  Meestal zijn de kribben loodrecht op de oever gebouwd. De hoogte van de kruin van de kribben is in de loop van de tijd op basis van ervaring bepaald. Voor oeverbescherming over langere trajecten worden ook wel langsdammen of vooroeververdedigingen aangelegd, om de kribvakken smaller te kunnen maken of om te voorzien in een sterke stroomgeleiding.

Figuur 3.2 Illustratie kribaanpassing

Kribaanpassing is het verlagen, inkorten of aanpassen van de vorm van kribben. Het doel van kribaanpassing is om het functioneren van kribben te verbeteren: een betere vaarweg of minder hydraulische weerstand van kribben als ze tijdens hoogwater onder water staan. Een kribaanpassing kan ook bijdragen aan het vergroten van de ecologische waarde van kribvakken. Het geheel verwijderen van de kribben is over het algemeen niet mogelijk, omdat het belangrijk is de functie van watergeleiding of oeverbescherming te behouden. Kribverlaging kan bijdragen aan het reduceren van de hydraulische weerstand van overstroomde kribben. Het gevolg daarvan is dat de kribben vaker overstromen en dat kan aan zanding in het zomerbed veroorzaken. Dat kan gunstig zijn om de autonome bodemdaling tegen te gaan maar het onderhoudsbaggerwerk voor de bevaarbaarheid kan toenemen. In binnenbochten zijn kribben soms gedeeltelijk te vervangen door een lage langsdam.

Een standaard krib is opgebouwd uit een kern van zand met toplagen van breuksteen en  zetsteen. Rond de krib is de rivierbodem tegen uitschuren beschermd met een bodem-verdediging, vaak bestaande uit een kraagstuk (zie Figuur 3.3). Belangrijk is dat de wortel goed verankerd is in de oever om te voorkomen dat de krib op die plaats door stroming ondermijnd wordt (achterloopsheid). Bij de aanpassing van kribben moet hier rekening mee gehouden worden. De overgang van de breuksteen toplaag naar de begroeiing van de uiterwaard (vaak gras) moet geleidelijk verlopen om te voorkomen dat bij de wortel stroomconcentratie optreedt op het moment dat die juist overstroomt. Stroomconcentratie is vaak het begin van erosie en achterloopsheid.

De onderhoudskosten van kribben zijn ongeveer als volgt opgebouwd:

• verwijderen van begroeiing (50 % van de onderhoudskostenkosten van kribben langs de Waal en de Boven-Rijn);
• herstel van schade door verzakkingen en schade aan kribbakens (25 %);
• herstel van achterloopsheid (5 tot 10 %);
• herstel van schade door aanvaringen (25 %).

Bij het herstel van schade en bij het verlagen van kribben wordt gestreefd naar hergebruik van het vrijkomende materiaal in het gebied waar het vrijkomt.

Toepassingsgebied

Zomerbedverruiming

Het is aan te raden zomerbedverdieping alleen toe te passen in trajecten die sterk aanzanden of waar de waterstanden onder normale omstandigheden door stuwen worden geregeld. In de bovenstroomse delen van de Rijn komt de bodem door natuurlijke erosieprocessen steeds lager te liggen (zie Kader 3.1). Het zal nodig zijn bodemverdedigingen rondom kunstwerken uit te breiden om de veiligheid en de stabiliteit van die kunstwerken te handhaven. Ook heeft zomerbedverdieping in bovenstroomse riviertrajecten effecten op grondwaterstanden waardoor verdroging op kan treden. In het benedenrivierengebied vindt aanzanding plaats. Zomerbedverdieping is daarom met name toepasbaar in de benedenloop van de riviertakken. De effecten van zomerbedverdieping in de Merweden zijn nader onderzocht door WL|Delft Hydraulics (2002). Als dicht onder het zomerbed (fijne) zandlagen liggen, kan door zomerbedverdieping sterke erosie optreden met ongewenste gevolgen voor de afvoerverdeling en de stabiliteit van kunstwerken. Ook kunnen kabels en leidingen onder de rivier zomerbedverdieping onmogelijk of kostbaar maken. De ‘RIZA-rapporten Gennep- Grave’ gaan hier nader op in (Wolters,1998; Schropp, 1999 en 2000; Wolters et al., 2001). Op sommige plaatsen kan munitie in het zomerbed aanwezig zijn.

Zomerbedverbreding is een optie op locaties waar verdieping gewenst is maar om bepaalde redenen niet mogelijk is of grote risico’s meebrengt.

Kribaanpassing

De kribben in de bovenstroomse Rijntakken zijn door erosie van het zomerbed steeds hoger komen te liggen ten opzichte van het rivierpeil (zie Kader 3.1). Bij hoogwater vormen de kribben nu een belangrijk obstakel. In deze trajecten is een aanzienlijke verlaging van de kribben mogelijk (tot 2 meter). Hierdoor neemt ook de uitschuring van het zomerbed af. Het maatregelenpakket van de PKB Ruimte voor de Rivier voor de korte termijn bevat kribverlaging (tot 1 meter) voor de Waal en als terugvaloptie voor het Pannerdensch Kanaal. In het benedenrivierengebied en de Maas zijn weinig kribben aanwezig en heeft kribaanpassing weinig effect.

Ontwerp- en beoordelingsaspecten

Veiligheid en hydraulische aspecten

Zomerbedverruiming leidt tot lagere waterstanden bij alle afvoeren. De waterstanden dalen ter plaatse van de maatregel en bovenstrooms daarvan (stuwkromme-effect, zie Kader 2.1). Omdat over het algemeen het grootste deel van de hoogwaterafvoer door het zomerbed stroomt, zijn zomerbedmaatregelen zeer effectief voor het behalen van waterstandverlaging. Als door zomerbedverdieping ook de bodem van de kribvakken lager komt te liggen, zullen eventuele kribben meer uitsteken en meer weerstand veroorzaken. Bij het bepalen van de effectiviteit van de zomerbedverdieping moet daarmee rekening worden gehouden.

De hydraulische effectiviteit van zomerbedverruiming in het bovenrivierengebied is zeer globaal in te schatten met ervaringsgetallen uit de PKB Ruimte voor de Rivier: iedere meter zomerbedverdieping levert een waterstandverlaging van een halve meter op. De waterstanddaling door kribaanpassing is niet in een kental uit te drukken en moet met hydraulische modellen worden berekend. Ook voor de bepaling van de waterstanddaling door zomerbedverbreding zijn hydraulische modellen nodig.

In ongestuwde riviertrajecten leiden zomerbedmaatregelen ook tot lagere waterstanden bij lage afvoeren. De vaardiepte voor de scheepvaart kan daardoor afnemen. Bij zomerbedverruiming moet rekening worden gehouden met de stabiliteit van verdedigingen, oevers en geleidingswerken. In het benedenrivierengebied kan door zomerbedmaatregelen de zoutindringing toenemen. Dit kan nadelige gevolgen hebben voor de inname van zoetwater ten behoeve van doorspoeling van de tuinbouwgebieden of voor het waterbeheer (verzilting).

Zomerbedmaatregelen en ijs

Door zomerbedverdieping nemen de stroomsnelheden af en wordt de kans op ijsdammen groter. Op locaties die gevoelig zijn voor ijsdamvorming, zoals in bochten, bij rivierverbredingen en -vernauwingen en bij brugpijlers, wordt zomerbedverdieping afgeraden. Ook aanpassingen aan kribben hebben invloed op de kans op ijsdammen. Het effect van een kribverkorting hangt af van de lokale omstandigheden. Als de kribverkorting tot een gelijkmatiger rivierprofiel leidt, wordt de kans op ijsdammen kleiner. Maar als door de kribverkorting een lokale verbreding ontstaat, wordt de kans op ijsdammen juist groter.

Morfologische aspecten

Door zomerbedverruiming en grootschalige kribaanpassing wordt het morfologische evenwicht in de rivier verstoord en zullen zowel op lange als korte termijn morfologische effecten optreden. Uitdaging is uiteraard om te komen tot duurzame oplossingen met minimale onderhoudsinspanning (bijvoorbeeld baggeren). Bij verstoring van het morfologisch evenwicht zal de rivier proberen dit evenwicht te herstellen via sedimentatie en erosie in het zomerbed. Om de effectiviteit van zomerbedmaatregelen in stand te houden zal met zekere regelmaat onderhoudsbaggerwerk nodig zijn. Na zomerbedverdieping zal de bodemverlaging zich in de loop van de tijd geleidelijk stroomafwaarts verplaatsen (zie Figuur 3.4). Terug-schrijdende erosie in bovenstroomse richting zal bodemdaling veroorzaken. De oorzaak hiervan is de dalende waterstand bovenstrooms die resulteert in een hogere stroomsnelheid en daarmee een grotere sedimenttransportcapaciteit. Nederland heeft met Duitsland afgesproken dat maatregelen in Nederland geen bodemdaling in Duitsland mogen veroorzaken. Terugschrijdende erosie moet daarom tijdig worden bestreden. Om te voorkomen dat de hogere stroomsnelheden aan het begin van het verdiepte zomerbed overlast veroorzaken voor scheepvaart, wordt aangeraden flauwe langshellingen toe te passen bij zomerbedverdieping. Na het verlagen van de kribben zal vooral na een hoogwater sedimentatie in het zomerbed optreden.

De morfologische processen verlopen in de Rijn en Maas in Nederland relatief traag en er kunnen tijdig compenserende maatregelen getroffen worden. Tijdens een hoogwater kunnen de processen lokaal snel verlopen en is er kans op lokale sedimentatie en erosie. Eventuele nadelige effecten zijn te compenseren met actief sedimentmanagement. Dat kan  bijvoorbeeld bestaan uit baggeren, bovenstrooms terugstorten, suppleties in kribvakken, suppleties van grof materiaal, het aanpassen van de vorm van splitsingspunten, uitbreiden van vaste lagen en het aanbrengen van lokale bodembescherming. Met deze maatregelen zijn bodemveranderingen op het splitsingspunt te voorkomen en blijft de bestaande sedimentverdeling in stand.

Morfologische inrichtingsprincipes

Bij zomerbedverbreding is na uitvoering van de maatregel herinrichting van de oever nodig. Dit kan met een rechte, harde verdediging, aangepaste kribben of door aanleg van een natuurvriendelijke oever. In dat laatste geval wordt een vorm gekozen die past bij de lokale morfodynamiek. Dat kan bijvoorbeeld een steilrand of kronkelwaard zijn. Deze vormen van oeverinrichting gaan vaak ten koste van de bevaarbaarheid van het zomerbed. Omdat de Grensmaas geen scheepvaartfunctie heeft, is aansluiten bij de morfodynamiek daar kansrijk.

Om de volgende redenen zullen kribben vrijwel nooit volledig verwijderd worden:

• aantasting van de oevers en eventueel de stabiliteit van daar aanwezige constructies;
• kans op vorming geulen in de uiterwaard en mogelijke vermindering van de stabiliteit van de hoofdgeul (kans op meandering);
• nadelige gevolgen voor de bevaarbaarheid van de rivier, met name in laagwatersituaties;
• aantasting van de toegankelijkheid voor recreanten, met als belangrijke groep de sportvissers;
• de grote waardering voor de strandjes in de kribvakken;
• aantasting van de cultuurhistorische waarde van kribben;
• vergroting van de kans op de vorming van ijsdammen aan het eind van een vorstperiode;
• verlengen en verkorten van kribben is een goedkope manier om de normaallijnen aan te passen of te verlengen.

Ruimtelijke kwaliteit

De belangrijkste gebruiksfunctie in het zomerbed is meestal de scheepvaart. Deze functie kan belangrijke eisen stellen aan maatregelen in het zomerbed. Voor scheepvaart is het van belang dat het zomerbed een goede belijning heeft en dat er geen geulen en ondiepten. in voorkomen die zich verplaatsen. Tijdens laagwaterperioden bepaalt de minst gepeilde diepte de aflaaddiepte op een riviertraject. In de vaargeul moet ook bij laagwater een minimale vaardiepte in stand blijven. Omdat zomerbedmaatregelen ook bij laagwater tot lagere waterstanden leiden, kan deze voorwaarde belangrijke beperkingen opleveren.

Door zomerbedverruiming kunnen sedimentatie- en erosieprocessen veranderen. Dit kan gevolgen hebben voor het landschapsbeeld. De diepte van het zomerbed en het waterpeil zijn van betekenis voor het karakter van een riviertak. Zomerbedverdieping kan tot gevolg hebben dat kribben hoger boven water uitsteken en daardoor meer beeldbepalend worden. Ook kan zomerbedverdieping tot gevolg hebben dat de rivier minder zichtbaar is vanaf de dijken

Kribben markeren de grens tussen hoofdstroom en uiterwaard (zie Figuur 3.5). Door kribaanpassingen kan deze markering minder duidelijk worden. Tussen kribben ontstaan vaak strandjes en ze bevorderen de instandhouding ervan. Het kan aantrekkelijk zijn om kribben zo aan te passen dat ze bijdragen aan natuurontwikkeling. Wanneer de krib alleen achter het kribhoofd wordt verlaagd, kan een oevergeul ontstaan. Rondere vormen van de krib geven een rustig stroombeeld en bieden goede mogelijkheden voor natuurontwikkeling.

Figuur 3.5 Het landschapsbeeld van rivieren met kribben

De ecologische waarde van het zomerbed is over het algemeen niet groot. Zomerbedverbreding kan in combinatie met de aanleg van natuurvriendelijke oevers interessant zijn voor de ecologie. Zomerbedverdieping is voor de ecologie over het algemeen nadelig omdat door de lagere waterstanden verdroging van de uiterwaarden op kan treden. Ook dringt minder licht door tot op de bodem als het zomerbed dieper wordt.

Grond

In de Waal, de Merwede, de IJsseldelta en de benedenloop van de Maas bestaat de bovenlaag van het zomerbed uit zandig materiaal. Zomerbedverdieping kan in deze trajecten waardevolle delfstoffen opleveren. In de Lek sedimenteert een mengsel van zand en licht vervuild slib. Dit is minder geschikt als bouwstof. Aandachtspunt voor de IJsseldelta is dat het holocene materiaal doorgaans veel veen bevat. In de Maas bestaat de bodem niet alleen uit zand maar ook uit grind.

Grond- en oppervlaktewater

Zomerbedverdieping kan het grondwaterregime in de omgeving verstoren. Door kwel ver- laagt de grondwaterstand in aangrenzende gebieden met mogelijk nadelige gevolgen voor het landbouwgebruik en natuur. In het benedenrivierengebied kan de zoutindringing toenemen door zomerbedverruiming en kribaanpassing. Hierdoor kan ook de binnendijkse kwel zouter worden, wat nadelig is voor de landbouw.