Toekomst Afsluitdijk
Total Page：16
File Type：pdf, Size：1020Kb
Toekomst Afsluitdijk antwoorden op vijf onderzoeksvragen ir. B. van Vossen C.M. Swinkels M.Sc dr. B.G.H.M. Wichman dr. L.M. Dionisio Pires dr.ir. G.A.M. van Meurs 1201757-000 © Deltares, 2010, A 1201757-000-GEO-0017, Versie definitief, 5 maart 2010, definitief Inhoud Samenvatting v Locatie Blue Energy Centrale (BEC) v Geotechnische haalbaarheid Valmeer vi Review van een Getijdenbekken vii Schaalgrootte van ecologische verbeteringen vii Gevoeligheidsanalyse overheidsreferenties viii 1 Inleiding 1 1.1 Algemeen 1 1.2 Vijf Onderzoeksvragen 2 2 Vier visies van consortia en twee overheidsreferenties 5 2.1 Monument in Balans: betonnen stormschild en ontwikkeling van koppen 6 2.2 Natuurlijk Afsluitdijk: zeewering en natuurdijk 7 2.3 WaddenWerken: kwelders in de Waddenzee 8 2.4 WATERmachine: overslagdijk en binnenmeer 9 2.5 Basisreferentie 9 2.6 2100-Robuust 10 3 Aanpak onderzoeksvragen 11 3.1 Locatie Blue Energy Centrale 11 3.2 Geotechnische haalbaarheid Valmeer 12 3.3 Review van een getijdenbekken 13 3.4 Schaalgrootte van ecologische verbeteringen 13 3.5 Gevoeligheidsanalyse overheidsreferenties 14 4 Resultaten en bevindingen 15 4.1 Locatie Blue Energy Centrale (BEC) 15 4.1.1 Inpassing BEC in huidige situatie 15 4.1.2 BEC in visie Monument in Balans 22 4.1.3 BEC in visie Natuurlijk Afsluitdijk 26 4.1.4 BEC in visie WaddenWerken 30 4.1.5 BEC in visie WATERmachine 35 4.2 Geotechnische haalbaarheid valmeer 39 4.2.1 Uitgangspunten valmeer 39 4.2.2 Ontwerp, aanleg en onderhoud van de ringdijk 42 4.2.3 Ontwerp en aanleg van de cementbentonietwand 43 4.2.4 Duurzaamheid / levensduur van de constructie 43 4.3 Review van een getijdenbekken 44 4.3.1 Waterstand in het IJsselmeer 44 4.3.2 Waterstand en getijslag op de Waddenzee 45 4.3.3 Waterstand en getijslag op vloedkom en tussenmeer 46 4.3.4 Pompen door de getijdencentrale 47 4.3.5 Rendement van de pompturbines 48 4.3.6 Energieopbrengst en energieconsumptie van pompturbines in basisplan 50 4.3.7 Energieopbrengst en energieconsumptie van pompturbines in varianten 52 4.4 Schaalgrootte van ecologische verbeteringen 52 Toekomst Afsluitdijk i 1201757-000-GEO-0017, Versie definitief, 5 maart 2010, definitief 4.4.1 Criteria 53 4.4.2 Grootte van de voorgestelde natuurgebieden 53 4.4.3 Beoordeling van visies 54 4.5 Gevoeligheidsanalyse overheidsreferenties 57 4.5.1 Uitgangspunten 57 4.5.2 Bevindingen en resultaten 64 5 Conclusies en Aanbevelingen 71 5.1 Locatie Blue Energy Centrale 71 5.2 Geotechnische haalbaarheid valmeer 74 5.3 Review van een getijdenbekken 75 5.4 Schaalgrootte van ecologische verbeteringen 77 5.5 Gevoeligheidsanalyse overheidsreferenties 79 Referenties 81 Bijlage 1 Locatie Blue Energy Centrale (BEC) 83 B1. Blue Energy technieken 83 B1.1 Pressure Retarded Osmosis (PRO) 83 B1.2 Reversed Electro Dyalysis (RED) 84 B2. Geïdentificeerde efficiëntie aspecten 85 B3. Geïdentificeerde Impact aspecten 88 B4. Expert sessies 90 Bijlage 2 Geotechnische haalbaarheid valmeer 91 Bijlage 2A Berekeningen 92 Bijlage 2B 93 Bijlage 3 Review van een Getijdenbekken 94 Bijlage 4 Schaalgrootte ecologische verbetering 95 Bijlage 5 Gevoeligheidsanalyse overheidsreferentie 96 Bijlage 5A 97 Bijlage 5B 98 Bijlage 5C 99 Bijlage 5D 100 Bijlage 5E 101 Bijlage 5F 102 Bijlage 5G 103 Bijlage 5H 104 Toekomst Afsluitdijk ii 1201757-000-GEO-0017, Versie definitief, 5 maart 2010, definitief Bijlage 5I 105 Bijlage 5J 106 Bijlage 5K 107 Bijlage 5L 108 Bijlage 5M 109 Bijlage 6 Betrokkenen bij het project 110 Toekomst Afsluitdijk iii 1201757-000-GEO-0017, Versie definitief, 5 maart 2010, definitief Toekomst Afsluitdijk iv 1201757-000-GEO-0017, Versie definitief, 5 maart 2010, definitief Samenvatting Een viertal visies is opgesteld door private partijen over de toekomst van de Afsluitdijk. Vervolgens heeft Rijkswaterstaat een tweetal overheidsreferenties opgesteld. Verschillende onderzoeksvragen over de visies en de referenties zijn naar voren gekomen. Een vijftal vragen is door Rijkswaterstaat voorgelegd aan Deltares. De vragen hebben betrekking op de Blue Energy Centrale opgenomen in alle vier de private visies, een getijdenbekken opgenomen in één visie, een valmeer eveneens opgenomen in één visie, de benodigde schaalgrootte van natuurontwikkeling opgenomen in alle vier de private visies en het uitvoeren van een gevoeligheidsanalyse op de beide overheidsreferenties. Locatie Blue Energy Centrale (BEC) In alle vier de visies is een BEC opgenomen om uit menging van zoet en zout water energie op te wekken. In de visie van Monument in Balans is de exacte locatie nog open gelaten en kan afgestemd worden op lokale omstandigheden. In de visies Natuurlijk Afsluitdijk en WATERmachine is de BEC nadrukkelijk verbonden met de locatie Breezanddijk. In de visie WaddenWerken is de locatie van een BEC verbonden met Den Oever. De evaluatie van mogelijke locaties van een BEC is gedaan op basis van beschikbare informatie en expert kennis. Gestart is met de huidige situatie rond de Afsluitdijk. Gekeken is naar de hydrodynamische, de morfologische en de ecologische processen in de omgeving en naar de functionele aspecten verbonden aan de Afsluitdijk zoals het spuiregime. Vervolgens is gekeken naar de veranderingen die opgenomen zijn in de vier visies. In twee expert sessies zijn de belangrijkste aspecten onderscheiden die aan de keuze voor een locatie ten grondslag liggen en zijn de verschillende locaties binnen de vier visies met elkaar vergeleken. Bij de omvang van een BEC is onderscheid gemaakt in drie verschillende types: een pilot BEC met een vermogen van 0,05 MW, een kleine BEC met een vermogen van 20 MW en een grote BEC met een vermogen van 200 MW. Uit efficiëntie overwegingen zijn de belangrijkste aspecten: het zoutgehalte bij het innamepunt van zoutwater, het slibgehalte bij de inname punten voor zoet en zout water en het onderhoudsbaggerwerk bij inname punten. De belangrijkste aspecten als het gaat over de gevolgen van een BEC voor de omgeving, zijn de morfologische en de ecologische effecten in de Waddenzee. In de huidige situatie is de locatie Kornwerderzand het minst geschikt op basis van de aspecten zoutgehalte en slibgehalte. Dit geldt voor alle drie de BEC types. Verder is er op alle drie de locaties een groter risico voor recirculatie naarmate een BEC groter wordt uitgevoerd. De inname en lozingspunten moeten daarom voldoende ver uiteen worden gelegd. Bij de afweging tussen de locaties Den Oever en Breezanddijk zijn de zout- en slibgehaltes ook erg belangrijk. Bij de locatie Den Oever zal het zoute water via een pijpleiding uit het Marsdiep moeten worden gehaald vanwege het regelmatige spuien van zoet water. Brakwater kan via de spuigeul geloosd worden. Als in een toekomstige situatie bij Den Oever minder gespuid gaat worden, zal de westelijke Waddenzee zouter worden. Dat is gunstig voor een BEC (visie Monument in Balans en visie WaddenWerken). De visie WaddenWerken is niet geschikt voor een grote BEC omdat het Toekomst Afsluitdijk v 1201757-000-GEO-0017, Versie definitief, 5 maart 2010, definitief debiet aan brakwater te groot wordt om Brakbaai morfologisch en ecologisch volgens de visie in te richten. Buiten de optimalisatievraag wat betreft de locatie van de BEC zoals behandeld in dit rapport, adviseert Deltares een nader onderzoek naar de haalbaarheid van een BEC op de Afsluitdijk. Geotechnische haalbaarheid Valmeer De visie van Natuurlijk Afsluitdijk bevat een onderdeel energieopslag door de aanleg van een zogenaamd valmeer. Een deel van het IJsselmeer (grootte 7 km2 en diepte 20 m) wordt van een ringdijk voorzien. In het valmeer kan het waterpeil sterk variëren. Bij de constructie van een valmeer is een wand opgenomen bestaande uit cementbentoniet. De wand is voorzien in de ringdijk en wordt geplaatst tot een diepte van NAP - 40m. Gegevens zijn verzameld betreffende de geologische gesteldheid van de ondergrond ter plaatse van het zoekgebied is verzameld. Daarbij is gebruik gemaakt van boringen en sonderingen. De risico’s, verbonden aan de realisatie van een valmeer binnen het zoekgebied van de locatie, zijn vervolgens in kaart gebracht middels expert sessies. Een belangrijke eis voor de locatie van een valmeer is de aanwezigheid van een continue kleilaag aan de onderzijde van het meer. Een dergelijke kleilaag remt de toe- en afstroming van water door de bodem en draagt direct bij aan het rendement. Helaas zijn onvoldoende gegevens over de opbouw van de ondergrond beschikbaar om een betrouwbare uitspraak te doen over de continuïteit van de kleilaag. Geologische expertise geeft aan dat het niet mogelijk is om met enige zekerheid uitspraken te doen over het voorkomen, de dikte en de eigenschappen van de kleilagen in de ondergrond van het zoekgebied van het valmeer op diepten tussen ongeveer NAP – 20 m tot NAP – 40 m. Bij een gedeeltelijk ontbreken van de kleilaag is het concept van een valmeer niet uitvoerbaar. Als een dergelijke kleilaag in de ondergrond van het valmeer aanwezig is, kunnen er indicatieve waarden worden gehanteerd voor de geohydrologische eigenschappen van deze kleilaag. De bijdrage van kwel via de ondergrond aan de verandering van het waterpeil in het valmeer wordt dan geschat op 5 à 10 mm per dag. De bijdrage van horizontale toestroming via de wand van cementbentoniet wordt lager geschat dan de bijdrage via kwel door de kleilaag. Andere risico’s verbonden aan de aanleg van een valmeer zijn het opbarsten van kleilagen, zettingsvloeiingen en eventuele afschuiving van het talud. Opbarsten van kleilagen in de ondergrond van het valmeer treedt op als het gewicht van de lagen geringer is dan het drukverschil van het (grond)water. Een zettingsvloeiing kan plaatsvinden onder invloed van fluctuerende waterstanden in het valmeer. Drukopbouw in het grondwater en het vervolgens weer uitstromen van grondwater kan namelijk leiden tot zandtransport. Als het talud te steil is en water sijpelt boven de waterstand in het valmeer vanuit de ondergrond naar buiten dan kan dat leiden tot afschuiving van het talud.