Zand-slibsegregatie

Abstract

Dit rapport beschrijft de resultaten van de studie "Modellering van zand-slibsegregatie in de Nieuwe Merwede", uitgevoerd voor het Rijksinstituut voor Integraal Zoetwaterbeheer en Afvalwaterbehandeling (RIZA) van het Ministerie van Verkeer en Waterstaat. Als studiegebied heeft het RIZA gekozen voor de Nieuwe Merwede, een riviertak in het Noordelijk Deltabekken. De bovenstroomse rand ligt bij Werkendarn (km 961) en de benedenstroomse rand bij Anna Jacominaplaat (km 979). Op dit traject heeft na de sluiting van het Haringvliet (1970) veel sedimentatie van zand en slib plaatsgevonden. Uit bodernrnonsters en boringen blijkt dat er sprake is van zowel horizontale als vertikale zandslibstructuren. Zo blijkt dat in 1992 de toplaag in de Nieuwe Merwede erg zandig was. In de geul wordt sporadisch slib teruggevonden tussen 5 en 15%. In de kribvakken is het slibpercentage over het algemeen hoger dan in de geul (30 - 70%). Op sommige lokaties in de kribvakken worden ook zeer lage slibpercentages waargenomen. Ook in de vertikaal komen variaties in zand- en slibafzettingen voor. Uit de boringen blijkt dat in het benedenstroomse gedeelte van de Nieuwe Merwede na de sluiting van het Haringvliet (1970) flinke sliblagen zijn afgezet. In deze sliblagen komen dunne zandlagen voor. Deze sliblaag is afgedekt met een zandlaag die de toplaag vorrnde in 1992. In dit onderzoek wordt geprobeerd de horizontale en vertikale structuren middels een modelstudie te reproduceren. Hiervoor is gebruik gemaakt van een twee-dimensionaal horizontaal (2DH-) suspensietransport model voor zand en slib, uitgaande van respectievelijk een volledige zandbodem en een volledige slibbodem op de Nieuwe Merwede. Er is onder vier verschillende bovenafvoeren gerekend met een bodemschematisatie van 1970 en 1993. De vier bovenafvoeren worden representatief geacht voor de beschrijving van de totale kansverdeling. De simulaties zijn uitgevoerd met het waterbewegingsmodel WAQUA en het sedimenttransportmodel DELWAQ.Vit het zandmodel voor 1970 blijkt dat het zandtransport in het benedenstroomse gedeelte en het middendeel alleen onder hoge afvoer (Qbr = 6000 m3/s) plaatsvindt. Op het bovenstroomse gedeelte en vindt onder bovenafvoeren van 2200 en 3000 m3/s zandtransport plaats. Op jaarbasis is voor 1970 sprake van zandsedimentatie over het gehele traject. Ongeveer 94% van het zandaanbod sedimenteert in de Nieuwe Merwede. Het slibmodel geeft flinke slibsedimentatie onder lage en gemiddelde bovenafvoer op het benedenstroomse gedeelte (10 - 15 cm/jaar). Op basis van deze modelresultaten kan geconcludeerd worden dat de gevonden vertikale zand-slibstructuren (slibafzettingen met dunne zandlagen) in het benedenstroomse gedeelte het gevolg zijn geweest van afvoervariatie. Grote slibafzettingen zijn opgetreden gedurende lage en gemiddelde Bovenrijnafvoer, terwijl tijdens hoge afvoer (6000 m3/s) sprake dunne zandlagen zijn afgezet. In dit rapport is aangetoond dat het goed mogelijk is de grootschalige zand-slibstructuren in de Nieuwe Merwede, een rivier met een dominante bovenafvoer en schijngetij, te verklaren. De resultaten van het model komen kwalitatief en soms kwantitatief goed overeen met de resultaten verkregen uit boringen, bodemmonsters en lodingen. Het voorspellen van zandslibstructuren is van belang om de gedragskennis van gebieden in rivieren en estuaria, waar zowel zand als slib een rol spelen, uit te breiden.