De Markermeerstranden Onderzocht
Total Page:16
File Type:pdf, Size:1020Kb
De Markermeerstranden onderzocht KANSEN VOOR SCHELPENSTRANDEN Afstudeerscriptie Definitief 1.0 September 2005 II “De Markermeerstranden onderzocht” “KANSEN VOOR SCHELPENSTRANDEN” Afstudeeronderzoek in het kader van de opleiding Civiele Techniek en Management aan de faculteit Construerende Technische Wetenschappen van de Universiteit Twente. Alkmaar, september 2005 Auteur: Ing. R. van der Weij Afstudeercommissie: Universiteit Twente: Dr.ir. C.M. Dohmen-Janssen Universiteit Twente: Dr.ir. J.S. Ribberink Grontmij Noord-Holland: Ir. J. Kollen Alkyon: Dr.ir. H.J. Steetzel III © Copyright: No part of this piece of work may be reproduced, stored in a retrieval system or transmitted in any form or by any means electronic, chemical or mechanical, photocopying, recording or otherwise, without a licence or other permission in writing from the copyright owners. Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opname of enige andere manier, zonder voorafgaande, schriftelijke toestemming van de uitgever. Dit rapport is met de meeste zorg samengesteld, niettemin is het niet geheel uitgesloten dat de geboden informatie onjuist is. Noch de uitgever, nog de drukkerij, noch de medewerkers aan het rapport persoonlijk, aanvaarden enige, aansprakelijkheid, hoe ook genaamd, uit welke hoofde ook, voor enig gevolg rechtstreeks of indirect voortvloeiend uit de in deze uitgave vervatte gegevens. Het college van bestuur van de Universiteit Twente aanvaardt geen enkele aansprakelijkheid voor schade, voortvloeiend uit het gebruik van enige gegeven, hulpmiddel, procédé of enige werkwijze in dit rapport beschreven. IV Voorwoord Voor u ligt de afstudeerscriptie van de het project “De Markermeerstranden onderzocht, kansen voor schelpenstranden”. Deze scriptie is het resultaat van het afstudeeronderzoek, dat is uitgevoerd aan de Universiteit Twente, Opleiding Civiele Techniek en Management, afdeling Waterbeheer. Via deze weg dank ik Grontmij voor het beschikbaar stellen van de afstudeerplek. In het bijzonder dank ik de heer J. Kollen, voor het delen van informatie en kennis. Daarnaast wil ik graag mijn begeleiders van de Universiteit Twente, de heer J.S. Ribberink en mevrouw C.M. Dohmen-Janssen bedanken voor de vele adviezen. Ook wil ik de heer H.J. Steetzel van Alkyon bedanken voor het inbrengen van de nodige kennis. Enschede, september 2005 Reinier van der Weij V VI Samenvatting Het aanleggen en beheren van stranden in het Markermeer is kostbaar. In deze scriptie is onderzocht of aanleg en beheer goedkoper kan door gebruik te maken van natuurlijke morfologische processen. Er is onderzocht welke morfologische processen een rol spelen bij stranden rond het Markermeer. Ook zijn de aanwezige stranden onderzocht op kenmerken zoals sedimentsamenstelling, ligging en opsluitende constructies. Deze kenmerken zijn gekozen omdat ze inzicht verschaffen in hoe een strand het best aangelegd kan worden. In deze scriptie ligt de nadruk bij het realiseren van een kostenreductie bij het gebruik van schelpen, dit omdat er rond het Markermeer enkele natuurlijke schelpenstranden zijn aangetroffen. Indien we kijken naar wat de morfologie van de Markermeerstranden bepaalt, is dit uit te splitsten in belasting en belastbaarheid. Voordat sediment verplaatst zal het eerst in beweging moeten komen, dit gebeurt als de belasting hoger is dan de belastbaarheid. De belasting op stranden wordt bepaald door golven en stroming. In het Markermeer is de stroming nabij de stranden verwaarloosbaar ten opzichte van de golven. Golven worden veroorzaakt door de wind, het golfklimaat is zodoende direct gerelateerd aan het windklimaat. De door de wind opgewekte golven zorgen voor verschillende processen nabij de kust, waarbij sedimentverplaatsing kan plaatsvinden. Het belangrijkste proces dat zorgt voor sedimentverplaatsing is de orbitaalbeweging van de golven. Daarnaast veroorzaken golfoploop, onderstroom, bovenstroom en golfoverslag ook sedimentverplaatsing. De belastbaarheid van sediment wordt bepaald door verschillende sedimenteigenschappen, zoals dichtheid, korrelgrootte en vorm. Naarmate de dichtheid en korrelgrootte toenemen, zullen de valsnelheid (Wf) en de belastbaarheid toenemen. Naarmate het sediment hoekiger is zal de belastbaarheid ook toenemen. Uit het onderzoek blijkt dat er rond het Markermeer 66 stranden aanwezig zijn. De meeste stranden bevinden zich langs de Noord-Hollandse kust, dit komt doordat de Noord-Hollandse kant van het Markermeer ondiep is (0.75 à 2 meter) en doordat de kustlijn kronkelig is. Langs de Flevopolders bevinden zich geen stranden, het Markermeer is daar diep (tot 5 meter) en de kustlijn is daar nagenoeg recht. Tweederde van de stranden, dit zijn in het algemeen natuurlijke stranden, is uit schelpen(gruis) opgebouwd. Eenderde van de stranden bestaat uit zand. Deze zandstranden zijn doorgaans aangelegd en deze stranden hebben een recreatieve functie. Het sediment op de zandstranden is doorgaans kleiner dan het sediment op de schelpenstranden. Schelpenstranden bestaan voor het grootste gedeelte uit schelpengruis met een gemiddelde korreldiameter van 1.15 mm, terwijl zandstranden uit zand bestaan met een gemiddelde korreldiameter van 0.3 mm. Van de rond het Markermeer aanwezige stranden vertonen alleen de zandstranden kenmerken van netto erosie. Als we de grootte van het strand en de kustlijnen waartussen het is ingesloten beschouwen, dan is er een relatie te zien tussen de lengte van het strand en de hoek waartussen het strand is opgesloten. Indien de hoek waaronder het strand opgesloten ligt klein is, (dit houdt in dat het strand goed opgesloten ligt) dan is er een kort strand aanwezig. Indien de hoek waaronder het strand opgesloten ligt groot is, dan is er een lang strand aanwezig. Het dwarsprofiel van vijf stranden is nader onderzocht. Hieruit bleek ten eerste dat daar waar de golven invloed op het profiel hebben er een steil strandprofiel aanwezig is. Daar waar de VII golven geen invloed hebben is een zeer flauw profiel. Ten tweede blijkt dat als golven invloed hebben op het profiel dan geldt dat hoe grover het sediment, des te steiler het dwarsprofiel. Ten derde blijkt dat vrij snel uit de kust de bodem nagenoeg horizontaal is. Het strandprofiel gaat dan over in het bodemprofiel. Het strandprofiel lijkt op een monotoon dalende curve. Waarbij het strandprofiel bij de kustlijn het steilst is en bij de waterbodem het profiel nagenoeg horizontaal is. Het dwarsprofiel kan totdat de bodem bereikt is goed worden 1 ⎛⎞W 2 3 2 voorgesteld door: hx( )= 2.25 f x3 ⎜⎟ ⎝⎠g Wf is de valsnelheid (m/s) van het sediment, h(x) in meters is de waterdiepte en x (m) is de afstand tot de kustlijn. Dit is het evenwichtprofiel volgens Kriebel, Kraus en Larson1. Als we schelpen(gruis) en zand vergelijken blijkt dat schelpen morfologisch gezien beter geschikt zijn voor gebruik als strand dan zand, dit komt doordat schelpen grover zijn en een grotere haakweerstand hebben. Nadeel van schelpen is wel de geringere dichtheid dan zand, echter dit wordt ruimschoots gecompenseerd door het verschil in diameter. Schelpen komen van nature al voor in de Markermeerbodem. Indien de bodem erodeert komen de schelpen vrij. Om terug te komen op de hoofdvraag: Is het economisch voordeliger om schelpen te gebruiken voor de aanleg van stranden aan het Markermeer? Indien er een schelpenstrand wordt aangelegd ontstaat er een steiler onderwaterprofiel dan wanneer er een zandstrand wordt aangelegd. Daarnaast blijven schelpen beter liggen dan zand. Zodoende is er om een Markermeerstrand te realiseren ongeveer twee keer zo veel zand nodig voor het onderwaterprofiel dan dat er schelpen nodig zijn voor het onderwaterprofiel. Nadeel van schelpen is dat de aanschafkosten ongeveer twee keer zo hoog zijn dan die van zand. Dit heeft tot gevolg dat qua aanschafkosten een schelpenstrand niet goedkoper is dan een zandstrand. Indien er naast het strand ook opsluitende constructies nodig zijn, is er geen verschil in aanlegkosten. Het economische voordeel dient met name gerealiseerd te worden in onderhoud doordat er bij schelpenstranden minder suppletie nodig is. Daarnaast kunnen door een goede locatiekeuze, met effectieve opsluiting, de beheerkosten ook gereduceerd worden. Ook is er geconcludeerd dat voor het strandprofiel sedimentkenmerken belangrijker zijn dan golven. De golven zorgen voor de belasting op het strand en het sediment voor de weerstand. Verandering in golven zorgt voor een relatief kleine verandering in belasting. Daarnaast is het zo dat de verandering in golven tijdelijk is, waardoor het strandprofiel zich na een verhoogde golfaanval kan herstellen. Een verandering in sediment zorgt voor een aanzienlijke verandering in de belastbaarheid. Hoe grover sediment des te hoger de belastbaarheid, daarnaast zorgt fijn sediment voor een relatief flauw profiel en grof sediment voor een steil profiel. 1 Kriebel, Kraus, and Larson (1991). Engineering Methods for Predicting Beach Profile Response, Proceedings of Conference on Coastal Sediments '91, American Society of Civil Engineers, p557-571 VIII Lijst met symbolen Symbool Eenheid Omschrijving A (-) dean parameter, ter bepaling van dwarsprofiel Cd (-) drag coëfficiënt c (m/s) golfsnelheid d (m) waterdiepte D50 (mm) mediane korreldiameter D90 (mm) korreldiameter waarbij 90% door zeef gaat E (J/m2) golfenergie F (m) strijklengte van wind over het water g (m/s2) zwaartekrachtversnelling