De Markermeerstranden Onderzocht

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

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

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 (g ≈ 9,81 m/s2 ) H (m) significante golfhoogte (ook wel H1/3 ) h0 db (m) waterdiepte waar de bodem horizontaal is k (-) parameter ter bepaling van evenwichtsprofiel k (-) golfgetal K (-) coëfficiënt L (m) golflengte L0 (m) golflengte op diep water n (-) verhouding groepssnelheid golfsnelheid Pl (N/s) potentieel langstransport Q (m2/dag) volume transport Re (-) getal van Reynold s (-) relatieve dichtheid (ρs / ρw) S0 (-) richtingcoëfficiënt talud, (taludhelling = 1:S0) S* (-) sedimentvloeistof parameter T (sec) significante golfperiode u10 (m/s) windsnelheid op 10 meter hoogte uh (m) horizontale waterbeweging u (m/s) schuifsnelheid Wf (m/s) valsnelheid in water x (m) afstand tot de kust

α (o) hoek van golfinval ∆ (-) relatieve dichtheid ((ρs - ρw)/ ρw) κ (-) constante v (m2/s) kinematische viscositeit π (-) pi (≈ 3,14) 3 ρs (kg/m ) dichtheid sediment 3 ρw (kg/m ) dichtheid water τ (Pa of N/m2) schuifspanning 2 τb (Pa of N/m ) schuifspanning bodem ψ (-) Shields parameter ω (-) hoekfrequentie Ω (-) dimensieloze valsnelheid

IX X Inhoudsopgave VOORWOORD V SAMENVATTING VII LIJST MET SYMBOLEN IX INHOUDSOPGAVE XI 1 INLEIDING 1 1.1 AANLEIDING 1 1.2 ACHTERGROND 1 1.3 PROBLEEMBESCHRIJVING 4 1.4 DOELSTELLING 4 1.5 ONDERZOEKSVRAGEN 5 1.6 ONDERZOEKSMODEL 6 1.7 LEESWIJZER 7 2 THEORIE 9 2.1 GOLVEN EN GOLFKLIMAAT 9 2.2 SEDIMENTEIGENSCHAPPEN 15 2.2.1 Vorm, dichtheid en korreldiameter 15 2.2.2 Kritische schuifspanning en Shields 17 2.2.3 Valsnelheid 18 2.3 SEDIMENTTRANSPORT 20 2.3.1 Langstransport 21 2.3.2 Dwarstransport 22 2.3.3 Dwarstransport processen 22 2.4 KUSTMORFOLOGIE: DWARSPROFIELEN 25 2.4.1 Profielmodellen 25 2.4.2 Modelgevoeligheid 28 3 HET MARKERMEER 33 3.1 WINDKLIMAAT 33 3.2 GOLVEN EN STROMING 35 3.3 DIEPTELIGGING 38 3.4 BODEMSAMENSTELLING 39 4 INVENTARISATIE VAN DE STRANDEN 43 4.1 GEÏNVENTARISEERDE KENMERKEN 43 4.2 DE STRANDEN VOLGENS DE STRANDKENMERKEN 46 4.2.1 Locatie, ontstaanswijze en functie 47 4.2.2 Sediment kenmerken (korrelgrootte, soort sediment) 48 4.2.3 Strandlengte, insluiting en kunstwerken 52 4.2.4 Dominante golfrichting in relatie tot de strandrichting 53 4.2.5 Is er sprake van erosie of sedimentatie? 53 4.2.6 Conclusie 55 5 VERSCHILLEN TUSSEN DE ZAND- EN SCHELPENSTRANDEN 57 5.1 VERSCHIL IN VALSNELHEID BIJ ZAND EN SCHELPEN 57 5.2 VERSCHIL IN KRITISCHE SCHUIFSPANNING BIJ ZAND EN SCHELPEN 58 6 HET DWARSPROFIEL 59 6.1 BESCHRIJVING GEMETEN DWARSPROFIELEN 59 6.2 ONDERLINGE VERGELIJKING DWARSPROFIELEN 66 6.3 HET STRANDPROFIEL VOLGENS EMPIRISCHE FORMULES 67 6.3.1 Hoorn, Zon en Vreugd 68 6.3.2 Broekerhaven oost 2 69 6.3.3 Warder, Strandbad Warder 70

XI 6.3.4 Warder zuid 70 6.3.5 Muiderberg 71 6.3.6 Effect van invoerparameters per model 72 6.4 KARAKTERISTIEK VOLGENS DIMENSIELOZE VALSNELHEID 73 6.5 CONCLUSIE 76 7 WAT KOST EEN MARKERMEERSTRAND 79 7.1 KOSTENVOORBEELD AANLEG ZAND OF SCHELPENSTRAND 79 7.2 KOSTENVOORBEELD ONDERHOUDSKOSTEN 81 7.3 CONCLUSIE 82 8 ADVIEZEN VOOR AANLEG EN ONTWERP 83 9 DISCUSSIE 85 10 CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN 87 10.1 CONCLUSIES 87 10.2 AANBEVELINGEN 88 LITERATUUR 91 BIJLAGEN 93 A. TABEL MET GEGEVENS STRANDEN 94 B. ZEEFKROMMEN 97 C. MODELLEN VAN WRIGHT EN KOMAR BIJ VERSCHILLENDE WAARDEN VOOR SE, K EN H(0) 99 D. DE VIJF STRANDEN BEKEKEN PER MODEL (DEAN, HANSON, KOMAR) 101 E. KOSTENCALCULATIE 104 F. CLASSIFICATIE VAN KORRELDIAMETER 106 G. KAARTEN 107 H. SCHAAL VAN BEAUFORT 110 I. CD-ROM MET FOTO’S, SCRIPTIE, GIS DATA EN KAARTEN 111

XII 1 Inleiding

1.1 Aanleiding Er is behoefte aan ruimte voor recreatie rond het Markermeer. Om aan deze behoefte te voldoen zouden er stranden voor recreatieve doeleinden aangelegd kunnen worden, echter een groot struikelblok bij het aanleggen van stranden zijn de kosten die gepaard gaan met de aanleg hiervan. Foto 1-1 toont een strand met aangelegde golfwerende dammen. Het aanleggen van deze dammen is kostbaar ten opzichte van de andere aanlegkosten. Naast aanlegkosten zijn er ook de kosten voor beheer en onderhoud. Vanuit de Grontmij is de vraag of aanleg, beheer en onderhoud van deze stranden anders, en wellicht goedkoper mogelijk is. Mogelijk dat een andere sedimentsamenstelling uitkomst biedt.

Foto 1-1: Aangelegd strand met golfwerende constructie.

1.2 Achtergrond Ten tijde van de Zuiderzee waren er stranden rond de Zuiderzee aanwezig. Doordat de behoefte aan recreatie laag was, waren er voldoende stranden aanwezig. De Zuiderzee was een open water met een dynamische situatie. Getij en golven zorgden voor aanvoer en afzetting van sediment. Ook werd er sediment afgevoerd naar de Noordzee. Uit het oogpunt van veiligheid was het wenselijk om de Zuiderzee af te sluiten. Als gevolg hiervan zijn de morfologische processen veranderd.

Het Markermeer is ontstaan tijdens het project Zuiderzeewerken. Dit project ging uit van inpoldering van een deel van de Zuiderzee. Als eerste werd hiervoor de Zuiderzee deels afgeschermd. Zo ontstonden de Waddenzee en het IJsselmeer. Dit gebeurde door aanleg van de Afsluitdijk tussen Den Oever en Kornwerderzand / Zurich. In 1932 werd de Afstuitdijk voltooid. Het binnendijks ontstane meer kreeg de naam IJsselmeer. Het ontstane IJsselmeer werd gecompartimenteerd. De compartimenten zouden vervolgens ingepolderd worden,

1 waardoor de Noordoost Polder, Oostelijk-Flevoland, Zuidelijk-Flevoland en de Markerwaard zouden ontstaan. De Markerwaard is niet aangelegd en heet nu het Markermeer. De Houtribdijk tussen Enkhuizen en Lelystad scheidt het Markermeer van het IJsselmeer. De Gouwzee nabij Monnickendam en het IJmeer nabij Amsterdam worden ook tot het Markermeer gerekend. Het zomerpeil van het Markermeer is -0.2 NAP en het winterpeil is - 0.4 NAP.

De Zuiderzee kenmerkte zich als een getijdenwater, met een nauwe opening, waardoor water hoog opgestuwd kon worden. Ook stonden tijdens laag water geregeld stukken land droog. Na afsluiting van de Zuiderzee, kwam het nog maar sporadisch voor dat er stukken land droog stonden. Na aanleg van de nieuw polders en de Houtribdijk is het helemaal niet meer voorgekomen dat er buitendijks land is drooggevallen. Kaart 1-1 geeft de Zuiderzee anno 1904 weer, met daaroverheen de contouren van de huidige situatie.

Kaart 1-1: Hoogtekaart van de Zuiderzee, anno 1904.

2 Het Markermeer is samen met het IJsselmeer het natte hart van Nederland. Het Markermeer heeft grote natuurwaarde en tevens heeft het Markermeer een economische en recreatieve functie. Op kaart 1-2 is de locatie van het Markermeer weergegeven. Grote plaatsen die om het Markermeer liggen zijn Amsterdam, Almere, Lelystad, Volendam, Hoorn en Enkhuizen.

Kaart 1-2: Locatie Markermeer.

3 1.3 Probleembeschrijving Rondom het Markermeer zijn momenteel verschillende stranden aanwezig. Sommige stranden zijn door natuurlijke oorzaak ontstaan en sommige stranden zijn aangelegd. Het aanleggen van nieuwe stranden is nodig om te voorzien in de behoefte van kustrecreatie. Zo is bij Hoorn (Noord-Holland) bijvoorbeeld een recreatiegebied aangelegd. Dit gebied is bekend als het Julianapark. Onderdeel van het Julianapark zijn enkele stranden. Ook op andere locaties langs het Markermeer zijn er recreatieve stranden aangelegd. Een struikelblok bij het aanleggen en onderhouden van stranden zijn de kosten die hiermee gepaard gaan. Vaak zijn de kosten voor aanleg volgens traditionele ontwerpcriteria zo hoog dat het voor gemeenten en particulieren niet meer aantrekkelijk is om dergelijke stranden aan te leggen. Hierdoor blijft het aanbod van recreatieve stranden achter bij de vraag. Bij traditionele ontwerpcriteria moet men denken aan een zandstrand met een dam of golfbreker om ervoor te zorgen dat de golven het strand niet aantasten. Het strand is door de golfbreker of dam beschermd tegen de golven en erodeert minder snel.

Uit waarnemingen blijkt dat er naast aangelegde stranden ook natuurlijke stranden aanwezig zijn. Mogelijk zijn sommige natuurlijke stranden stabiel. Zo zijn er bijvoorbeeld natuurlijke schelpenstranden aanwezig. Deze stranden bevatten een mix van schelpen(gruis) en zand. Door gebruik te maken van processen die zorgen voor ontstaan en behoud van de natuurlijke stranden kan mogelijk een kostenreductie bij de recreatieve stranden bewerkstelligd worden. Daarnaast kunnen er, door het bestaan van de natuurlijke stranden te analyseren, mogelijk ontwerpcriteria afgeleid worden, zodat een strand goedkoper aangelegd kan worden dan dat nu het geval is volgens de huidige traditionele ontwerpcriteria. Het ontstaan van natuurlijke (schelpen)stranden wordt door morfologische processen bepaald. Met het afsluiten van de Zuiderzee van de Waddenzee is het getij verdwenen. Het wegvallen van het getij heeft ervoor gezorgd dat de morfologische processen in het Markermeer veranderd zijn. Vanuit recreatief oogpunt is het belangrijk om de morfologische processen en de aanwezige stranden in beeld te brengen en zodoende inzicht te verkrijgen in de morfologische ontwikkeling en geometrie. In de toekomst kunnen deze inzichten gebruikt worden bij aanleg en beheer van stranden.

1.4 Doelstelling Vanuit de probleemstelling is de volgende doelstelling geformuleerd:

“De belangrijkste morfologische processen en dimensies (lengte, breedte, talud, sedimentsamenstelling,) van (schelpen)stranden in het Markermeer in beeld brengen en zodoende inzicht krijgen in het ontstaan en de morfologische ontwikkeling van (schelpen)stranden. Daarnaast is het doel om te bepalen of er door gebruik te maken van schelpen(gruis) in plaats van zand een kostenbesparing bij aanleg en onderhoud gerealiseerd kan worden.”

4 1.5 Onderzoeksvragen Uit de probleemstelling en doelstelling zijn onderzoeksvragen afgeleid. Antwoorden op deze vragen worden in dit verslag gegeven. De vragen zijn hieronder weergegeven.

De algemene hoofdvraag die gesteld is:

“Kan er een materiaal- en kostenreductie in aanleg en bij onderhoud van Markermeerstranden gerealiseerd worden door gebruik te maken van natuurlijke processen en, of schelpengruis in plaats van zand?”

Om deze vraag te beantwoorden zijn de volgende subvragen opgesteld. Het beantwoorden van de subvragen leidt tot het antwoord op de hoofdvraag.

Met betrekking tot golven en stroming: 1 Hoe variëren stroming en golven in de tijd en welke belasting geven ze op de kust van het Markermeer? 1.1 Hoe variëren stroming en golfslag in het Markermeer? 1.2 Wat beïnvloedt stroming en golven in het Markermeer? 1.3 Waaruit is de belasting op een strand opgebouwd? 1.4 Wat is de relatie tussen golfbelasting en kustprofiel?

Met betrekking tot stranden: 2 Wat zijn de kenmerken van de stranden? 2.1 Wat is de geometrie van de stranden? 2.2 Waar liggen de stranden en hoe verklaren we de locatie? 2.3 Wat zijn de sedimenteigenschappen van de (schelpen)stranden?

Met betrekking tot strandprofiel en morfologie: 3 Hoe wordt verwacht dat de stranden eroderen, verplaatsen en/of aanzanden? 3.1 Hoe verklaren we de dimensie van de stranden? 3.2 Wat bepaalt de vorm van het dwarsprofiel en hoe ziet het dwarsprofiel eruit?

Met betrekking tot aanleg en onderhoud: 4 Zijn er vanuit morfologisch en economisch oogpunt mogelijkheden om schelpenstranden te gebruiken voor recreatieve doeleinden? 4.1 Wat is het verschil tussen de in het Markermeer aanwezige schelpen- en zandstranden? 4.2 Onder welke helling kan een strand het best worden aangelegd? 4.3 Hoe verhouden de aanleg- en onderhoudkosten van een schelpenstrand zich tot de aanleg- en onderhoudkosten van een zandstrand?

5 1.6 Onderzoeksmodel Het uitgevoerde onderzoek is in verschillende delen opgesplitst om het onderzoek uitvoerbaar en overzichtelijk te houden. Het onderzoek valt uiteen in drie delen: informatie inwinnen, informatie analyseren en advies geven. In Figuur 1-1 is dit schematisch weergegeven. Voor het verkrijgen van de informatie is een literatuurstudie gedaan, daarnaast is er informatie ingewonnen door locatieonderzoek (strandinventarisatie), door het uitvoeren van metingen en door gebruik te maken van metingen van derden. Het inwinnen van gegevens over de stranden is een survey onderzoek, waarbij veldwerk is verricht. Nadat de gegevens ingewonnen zijn vond er een eerste analyse plaats. Deze analyse is gekarakteriseerd als een bureauonderzoek. Uit de analyse volgt welke stranden er gedetailleerder bekeken worden, volgens een case studie. In de case studie zijn van de stranden dwarsprofielen ingemeten en sedimenteigenschappen gedetailleerd geïnventariseerd. Hierna zijn de gegevens geanalyseerd. Het analyseren van de gegevens heeft geleid tot inzicht in de geometrie en morfologie. Dit heeft er vervolgens toe geleid dat er enkele adviezen opgesteld zijn aangaande de geometrie en de sedimentsamenstelling van aan te leggen stranden. De analyse en advisering kunnen gezien worden als bureauonderzoek, waarbij de verkregen gegevens gebruikt zijn.

Figuur 1-1: Onderzoeksmodel.

6 1.7 Leeswijzer In hoofdstuk 2 wordt de gebruikte theorie gepresenteerd; de golfprocessen worden beschreven, de sedimenteigenschappen en de verschillende langs- en dwarstransport processen worden behandeld. Daarnaast worden de verschillende gebruikte evenwichtsprofiel modellen behandeld. In hoofdstuk 3 wordt het Markermeer behandeld. Hierin worden het windklimaat, de bodemsamenstelling en de diepteligging van het Markermeer weergegeven. In hoofdstuk 4 wordt beschreven welke strandkenmerken geanalyseerd zijn. Ook is in dit hoofdstuk de analyse van de geïnventariseerde stranden weergegeven. Ook wordt in dit hoofdstuk kort weergegeven waar erosie en sedimentatie optreden. Dit hoofdstuk sluit af met een korte conclusie. In hoofdstuk 5 wordt ingegaan op de verschillen tussen schelpen en zand. Er wordt gekeken naar het verschil in valsnelheid en het verschil in schuifweerstand en de effecten van deze verschillen worden weergegeven. In hoofdstuk 6 worden de ingemeten dwarsprofielen behandeld. Daarnaast vindt in dit hoofdstuk een analyse van vijf ingemeten dwarsprofielen plaats. De dwarsprofielen zijn één voor één beschreven, vervolgens zijn verschillende theorieën van evenwichtprofielen vergeleken met de gemeten strandprofielen. Dit hoofdstuk sluit ook af met een korte conclusie. In hoofdstuk 7 wordt ingegaan op het kostenverschil tussen zand en schelpenstranden. Dit is gesplitst in aanleg en in onderhoud van het strand. In hoofdstuk 8 volgen adviezen over de aanleg en het onderhoud van stranden. In hoofdstuk 9 worden enkele punten bediscussieerd. Dit zijn punten waarover de praktijk en de literatuur verschillen. Daarnaast worden er punten weergegeven waar literatuur over ontbreekt. Tot slot worden in hoofdstuk 10 de conclusies en aanbevelingen besproken.

7 8 2 Theorie Er zijn verschillende transportprocessen die een rol kunnen spelen bij het ontstaan, bestaan en verplaatsen van stranden rond het Markermeer. De locatie, sedimenteigenschappen en golven zijn de verschillende variabelen die bepalend zijn voor het sedimenttransport. Deze variabelen bepalen of en hoe er sedimenttransport is en hoe een strandprofiel zich ontwikkelt in langsrichting en dwarsrichting. In dit hoofdstuk gaan we in op de verschillende processen en op de verschillende variabelen. Er is weergeven hoe de processen ontstaan en wat de invloed van de processen kan zijn. Ook wordt ingegaan op het effect van de verschillende variabelen.

In paragraaf 2.1 is weergegeven waaruit het golfklimaat is opgebouwd. Ook is er weergegeven wat golven zijn en hoe deze bewegen. Omdat naast golven de sedimenteigenschappen van belang zijn voor het transportproces van sediment en voor het evenwichtsprofiel zijn deze eigenschappen behandeld in paragraaf 2.2. In paragraaf 2.3 wordt weergegeven hoe de relatie is tussen langstransport, golfinval en de kustlijn. Vervolgens is in paragraaf 2.4 weergegeven welke processen zorgen voor transport in dwarsrichting. Onder uniforme omstandigheden ontstaat er een evenwichtsprofiel waarbij erosie en sedimentatie in evenwicht zijn. Er zijn zeer veel theorieën die dit evenwichtsprofiel weergegeven, de meest gebruikten theorieën zijn in paragraaf 2.5 weergegeven.

2.1 Golven en golfklimaat Het ontstaan van golven heeft verschillende oorzaken. Door schepen en wind kunnen golven ontstaan, maar ook kunnen golven ontstaan als het gevolg van aardbevingen. Golven vertonen een onregelmatig patroon, in de eenvoudigste benadering kan dit geschematiseerd worden tot een regelmatige, sinusvormige beweging, zie figuur 2-1 voor een schets. Een golf veroorzaakt een orbitale waterbeweging. De energie verplaatst zich door het water; het water zelf verplaatst zich daarbij nagenoeg niet in horizontale richting. Er zijn verschillende theorieën die golven beschrijven, de meest toegepaste en de in het kader van dit onderzoek gebruikte golftheorie is de lineaire golftheorie. Deze theorie gaat uit van een sinusvormige golf.

Golven zijn gekarakteriseerd door: • Golfhoogte (H in meter) • Golfperiode (T in seconde) • Golflengte (L in meters) • Golfsnelheid (c in m/s) (c=L/T) • Voortplantingsrichting (θ in graden)

Figuur 2-1: Sinusvormige golf.

9 Diep en ondiep water golven Golven zorgen vaak pas voor zichtbare effecten in ondiep water. Zodoende is er onderscheid gemaakt tussen diep en ondiep water. Water wordt als ondiep beschouwd wanneer de waterdiepte kleiner is dan 1/20ste van de golflengte. Water wordt als diep beschouwd als de waterdiepte groter is dan de helft van de golflengte. In diep water raken de golven de bodem niet. De waterdeeltjes maken een cirkelvormige, orbitale beweging. Naarmate je dieper onder de waterspiegel komt is de waterbeweging minder, dit totdat er geen beweging meer is. Zie figuur 2-2 voor een schets. Als er geen waterbeweging meer is als gevolg van golven, vindt er geen opwoeling en geen sedimenttransport als gevolg van golven plaats. Bij ondiep water raken de golven de bodem wel, de lengte waarover de waterdeeltjes bewegen blijft gelijk naarmate je dichter bij de bodem komt. Nabij de bodem vindt er een horizontale golfbeweging plaats. Er kan dan sprake zijn van sediment opwoeling en sedimenttransport als gevolg van golven. Dit hangt nog wel af van het sediment. Tussen diep en ondiep water is sprake van “tussenliggend” water.

Figuur 2-2: Waterbeweging onder invloed van een golf (bewerkt naar Komar, 1998).

In ondiep water zijn de golfeigenschappen afhankelijk van de waterdiepte. In tabel 2-1 is weergeven wanneer er sprake is van diep, tussenliggend en ondiep water. Daarnaast is weergeven hoe de golflengte en golfsnelheid berekend worden

Classificatie d/L L (m) c golfsnelheid (m/s) Diep water 1/2 - ∞ gT 2 gL L = c = 2π 2π Tussenliggend 1/20 – 1/2 gT2 ⎛⎞2π d gL⎛⎞2π d L = tanh ⎜⎟c = tanh ⎜⎟ 2π ⎝⎠L 2π ⎝⎠L Ondiep water 0-1/20 L = Tgd cgd= Tabel 2-1: Classificatie van golven. Waarin : T= golfperiode() s H= golfhoogte() m L= golflengte() m d= waterdiepte() m

Op ondiep en tussenliggend water zijn golfprocessen als refractie en shoaling van belang. Deze processen behandelen we in onderstaande paragraaf.

10 Golfprocessen (shoaling, refractie, golfopzet) Shoaling is het toenemen van de golfhoogte van de golf als gevolg van het binnenvallen in ondiep water. Naarmate een golf in ondieper water komt, zal de golflengte en golfsnelheid afnemen. Aangezien de golfenergie constant is zal de golfhoogte toenemen (CEM, 2002). Shoaling treedt altijd op als golven ondiep water binnenvallen, dit in tegenstelling tot refractie, dat alleen optreedt bij schuin invallende golven.

Refractie is het bijdraaien van golven die de kust naderen onder een hoek. Dit proces treedt op als gevolg van het ondieper worden van het water. Indien golven onder een hoek invallen verschilt de waterdiepte onder de golf, als gevolg hiervan is de snelheid van de golf verder uit de kust hoger en zal de golf bijdraaien. De golven draaien bij tot evenwijdig aan de kust bij het naderen van de kust. Hoe dichter de golf bij de kust is, hoe groter dit effect is. Doordat de energie tussen twee golfstralen (bijvoorbeeld BB’ en AA’ in figuur 2-3) constant is, zorgt refractie ook voor een verandering van de golfhoogte. Bij een bolle kust zal de golfhoogte nabij de kust toenemen als gevolg van refractie. Bij een holle of rechte kust zal de golfhoogte door refractie afnemen. In figuur 2-3 wordt de golfhoogte verlaagd door refractie nabij de kust. In de figuur is de afstand A’-B’ groter dan afstand A-B, als gevolg hiervan is de golfhoogte door refractie bij A’ en B’ kleiner dan bij A en B. Er treedt echter ook shoaling op. Dit effectief is sterker en dus neemt de golfhoogte toch toe.

Figuur 2-3: Refractie.

Golfopzet is de verhoging van de gemiddelde waterstand aan de kust als gevolg van golven. Dit verschijnsel treedt op nabij de kust. Als gevolg van het breken van golven wordt kinetische energie omgezet in potentiële energie. In figuur 2-4 is het principe van golfopzet middels een schets verduidelijkt. Naast golfopzet, komt ook golf “set-down” voor, dit is het tegenovergestelde van golfopzet. De setdown vindt plaats nabij het punt waar de golven breken. In het Markermeer is de golfopzet van ondergeschikt belang ten opzichte van de windopzet.

Figuur 2-4 Golfopzet.

Golfoploophoogte is de waterstandverhoging als gevolg van golven die het strand op rollen. In figuur 2-5 is dit weergegeven. Doordat golven snelheid hebben als ze het strand oprollen komt het water hoger dan de gemiddelde waterstand. Naarmate de golf hoger het strand opkomt, zal de snelheid afnemen, totdat de snelheid nul is, vervolgens zal het water weer terug stromen naar het open water. De golfoploop is afhankelijk van het talud, de golfsnelheid en de golfhoogte.

Figuur 2-5: Golfoploop.

Van Windklimaat naar golfklimaat Windgolven zijn door de wind opgewekt. De wind bepaalt zodoende de richting, de hoogte en de snelheid van de golven. De wind is te karakteriseren door de windrichting, de duur en de windkracht. Bij afwezigheid van golfmetingen kan het windklimaat omgezet worden tot een golfklimaat, zodat dat er toch een idee is van de golven. Een geschikte methode om golfkarakteristieken, zoals golfhoogte en golfperiode te genereren uit windkarakteristieken is de methode van Bretschneider (Bretschneider, 1952; CEM 2002). De gecombineerde formules van Bretschneider waarin zowel de waterdiepte als de strijklengte tot uitdrukking komen zijn formule (1), en formule (2). Uit onderzoek van het KNMI (Koninklijk Nederlands Metrologisch Instituut) (Brouwers, 2003), blijkt dat deze formules goed toepasbaar zijn voor het Markermeer.

0.42 ⎛⎞⎛⎞gF 2 0,75 ⎜⎟0,0125⎜⎟2 ⎛⎞ugd⎛⎞⎛⎞ ⎝⎠u H = 0, 283 tanh⎜⎟ 0,53 tanh ⎜⎟ (1) s ⎜⎟ ⎜⎟⎜⎟2 0,75 ⎝⎠gu⎝⎠⎝⎠ ⎜⎟⎛⎞gd ⎜⎟tanh 0,53⎜⎟2 ⎝⎠⎝⎠u

12 ⎛⎞0,25 ⎜⎟⎛⎞gF 0,375 0,077⎜⎟2 ⎛⎞ugd⎛⎞⎛⎞ ⎜⎟⎝⎠u T = 2,4π tanh⎜⎟ 0,833 tanh (2) ⎜⎟ ⎜⎟⎜⎟2 ⎜⎟0,375 ⎝⎠gu⎝⎠⎝⎠ ⎛⎞⎛⎞gd ⎜⎟tanh⎜⎟ 0,833 ⎜⎟⎜⎟⎜⎟2 ⎝⎠⎝⎠⎝⎠u

Waarin : T= golfperiode() s u= windsnelheid op10 meter hoogte(/) m s g= zwaartekrachtversnelling(/ m s2 ) F= strijklengte() m d= waterdiepte() m H= golfhoogte() m

Door gebruik te maken van de methode van Bretschneider kan op elk punt de golfhoogte en golfperiode berekend worden als de waterdiepte, de windsnelheid en de strijklengte bekend zijn. In de formules (1) en (2) is de toename van de golfhoogte nabij de kust als gevolg van de golfprocessen refractie en shoaling niet meegenomen.

Voor het golfklimaat is het van belang te weten hoe vaak een bepaalde golf voorkomt en uit welke richting deze komt. In een meer (zoals het Markermeer) is het golfklimaat direct gerelateerd aan het windklimaat. In dat geval kan het golfklimaat bij gebrek aan golfmetingen samengesteld worden aan de hand van het windklimaat. Doordat het golfklimaat afhankelijk is van de waterdiepte en strijklengte verschilt het golfklimaat per locatie. Elke locatie op het meer heeft zodoende een ander golfklimaat. Voor het verkrijgen van het golfklimaat op een bepaalde locatie is het daarom nodig de windsnelheid naar richting en voorkomen en de strijklengte naar richting en de waterdiepte te weten, figuur 2-6 illustreert dit schematisch.

Windklimaat Waterdiepte Strijklengte

Golfklimaat

Figuur 2-6: Verkrijgen van het golfklimaat.

Het windklimaat bestaat uit richting, duur en snelheid van de wind. De windsnelheid (u10 in m/s) zijn gemeten op 10 meter hoogte. Vaak zijn windsnelheden in Beaufort (Bf) gegeven. De windsnelheid in Beaufort kan met formule (3) worden omgerekend naar m/s. In bijlage H is een complete tabel van de windschaal van Beaufort weergegeven.

(3.01Bf 1.5 ) u = (3) 10 3.6

13 Waarin :

u10 = windsnelheid op10 meter hoogte(/) m s Bf= windsnelheid in Beaufort() Bf

De windrichting is weergegeven volgens het meteorologische systeem, terwijl strandrichtingen zijn weergegeven volgens het Cartesiaanse systeem (zie figuur 2-7).

Cartesiaan Meteologie / Polair

0º 0º N

270º 90º W O 90º 270º Z 180º 180º

Figuur 2-7: Cartesiaanse en Meteorologisch richtingen.

14 2.2 Sedimenteigenschappen Het transport van sediment in een vloeisof hangt af van vele factoren. Van belang zijn onder andere de korreleigenschappen en de sedimentsamenstelling. Sediment heeft verschillende eigenschappen die bepalen of sediment in beweging komt. De belangrijkste eigenschappen en kenmerken van sediment staan in onderstaande paragrafen uitgewerkt.

2.2.1 Vorm, dichtheid en korreldiameter Vorm Zand heeft een andere vorm dan schelpen, zie figuur 2-8. Zand is ronder van vorm dan schelpen, schelpen zijn plat en hoekig. Bij zand is onderling weinig verschil tussen de vorm, echter bij schelpen is de vorm wel verschillend, zeker naarmate ze groter zijn. Schelpen zijn over het algemeen plat, hierdoor geven ze veel weerstand bij bezinking. Schelpen zijn ook hoekiger dan zand, hierdoor hebben ze een grotere haakweerstand dan zand. Indien de schelpen gebroken zijn, zijn ze nog steeds plat. Echter wanneer de schelpen zeer vaak gebroken zijn ontstaat er schelpengruis. Schelpengruis lijkt qua vorm meer op zand dan gebroken schelpen. De valsnelheid van sediment is onder andere afhankelijk van de vorm.

De vorm van schelpen kan ervoor zorgen dat er mogelijk maatschappelijke bezwaren zijn tegen het gebruik van schelpen. Schelpen kunnen scherp zijn waardoor een schelpenstrand minder comfortabel met blote voeten te belopen is dan een zandstrand. Naarmate schelpen meer gebroken zijn zal het belopen ervan comfortabeler worden.

Figuur 2-8: De vorm van (a) zand, (b) gebroken schelpen.

Dichtheid De dichtheid van sediment wordt aangegeven in (kg/m3). De sedimentdichtheid is afhankelijk van de samenstelling van het sediment. Voor zand en schelpen is de korreldichtheid als volgt:

3 Zand (quartz) silicium dioxide(SiO2 ) ρ = 2650 kg/m 3 Schelpen (kalk) calciumcarbonaat (CaCO3) ρ = 1600 kg/m

Indien er sprake is van mengsel van meerdere sedimentsoorten kan de dichtheid gemiddeld worden aan de hand van de gewichtspercentages van het sediment.

Korreldiameter De korreldiameter (D) bepaalt de grootte van het sediment. Om de korreldiameter vast te stellen kan er gebruik gemaakt worden van zeven. Ook kan voor een schatting van de korreldiameter gebruik gemaakt worden van een zandlineaal (zie figuur 2-9).

Figuur 2-9: Schatten van korreldiameters met een zandliniaal.

De mediane korreldiameter wordt aangegeven met D50. Dit houdt in dat de helft van de korrels, naar gewicht, een grotere diameter heeft. Naast D50, kan ook D90 bepaald worden. Dit houdt in dat 90% van de korrels kleiner is. Afhankelijk van de gebruikte norm kan een bepaalde korreldiameter een andere naam hebben in een andere norm. Grofweg is de volgende onderverdeling te maken:

D>2 mm kiezels 0.06

Schelpen vallen buiten de onderverdeling, echter de mediane korreldiameter is wel te bepalen. Een uitgebreide klasse verdeling is opgenomen in bijlage F.

Als voorbeeld is in figuur 2-10 is de zeefkromme weergegeven van het strand Zon en Vreugd, nabij Hoorn. De bijbehorende D50 is 0.77 mm en de bijbehorende D90 is 2.00 mm.

Zon en Vreugd (Hoorn)

100

percentage door zeef door percentage 0 0.01 0.1 1 10 Korreldiamer (mm)

Figuur 2-10: Zeefkromme strand Zon en Vreugd (Hoorn).

16 2.2.2 Kritische schuifspanning en Shields De kritische schuifspanning geeft aan welke schuifspanning op moet treden om sediment in beweging te krijgen. Indien de optredende schuifspanning kleiner is dan de kritische schuifspanning blijft sediment liggen. Indien de optredende schuifspanning groter is dan de kritische schuifspanning, dan komt sediment in beweging. De schuifspanning wordt vaak weergeven met de Shields parameter (ψ) (dit is de dimensieloze schuifspanning) (formule (4)). Aan de hand van de schuifspanning kan de schuifsnelheid berekend worden volgens formule (5).

τ ψ = b (4) ()ρρsw− gD τ τρ=⇒=()uu2 b (5) b **ρ Waarin : 2 τ b = schuifspanning bodem(/ N m ) ψ = Shields parameter(dimensieloze schuifspanning) g= zwaartekrachtversnelling(/ m s2 )

D= korreldiameter() mm 3 ρw = dichtheid water(/) kg m 3 ρs = dichtheid sediment(/) kg m u* = schuifsnelheidms(/)

De kritische schuifspanning kan bepaald worden met behulp van de Shields curve. Om de kritische Shields parameter te berekenen dient eerst de sedimentvloeistof parameter (S*) berekend te worden. De sedimentvloeistof parameter (formule (6)) wordt bepaald aan de hand van de korreldiameter, de dichtheid en de kinematische viscositeit. In het aangepaste Shields diagram (figuur 2-11) staat de sedimentvloeistof parameter uitgezet tegen de kritische Shields parameter (ψcr).

D ⎛⎞ρs SgD* =−⎜⎟1 (6) 4v ⎝⎠ρ Waarin :

S* =− sediment vloeistof parameter () D= korreldiameter() mm v= kinematischeviscositeit(/) m2 s ρ = dichtheid(/) kg m3

In figuur 2-11 kan de kritische Shields parameter afgelezen worden.

17 Shields diagram

0.12 0.10 0.08 )

cr 0.06 ψ ( 0.04 0.02 0.00 Kritische Shields parameter Shields Kritische 1 10 100 1000

Figuur 2-11: Aangepast Shields diagram (Madsen en Grand, 1976).

2.2.3 Valsnelheid De valsnelheid van sediment in water hangt af van de vorm en van de dichtheid van het sediment. Er zijn verschillende formules om de valsnelheid te berekenen (CEM, 2002). Voor dit onderzoek is gebruik gemaakt van onderstaande formulering, dit omdat bij gebruik van deze formulering alle parameters bekend zijn. De onderstaande formules gaan uit van stilstaand water.

De valsnelheid van sediment kan berekend worden met formule (7) (CEM, 2002).

1/2 ⎛⎞4 gD ⎛⎞ρ W =−50 s 1 (7) f ⎜⎟⎜⎟ ⎝⎠3 CDw⎝⎠ρ

Waarin :

Wf = valsnelheid(/) m s

D50 = korreldiameter() mm 3 ρw = dichtheid water(/) kg m 3 ρs = dichtheid sediment(/) kg m

Cd =− weerstandswrijvings coëfficiënt ()

In deze formule zijn de verschillende dichtheden (ρw en ρs), de korreldiameter (D50) en de weerstandswrijvingscoëfficiënt (Cd) als invoer nodig. De weerstandswrijvingscoëfficiënt wordt berekend met behulp van formule (8) en grafiek 2-12. Om de weerstandswrijvingscoëfficiënt te berekenen volgens formule (11), dient het getal van Reynolds (Re) bekend te zijn. Ook dienen de korreldiameter, de sedimenten vloeistofdichtheid en de kinematische viscositeit bekend te zijn. Indien het getal van Reynolds niet bekend is dient gebruik gemaakt te worden van formule 8 en grafiek 2-12. In deze grafiek π π is de weerstandswrijvingscoëfficiënt uitgezet tegen C Re2 . Door C Re2 uit te rekenen 8 d 8 d

18 met formule (8) en deze waarde in te vullen in de grafiek van figuur 2-12 is Cd af te lezen. Cd kan vervolgens ingevuld worden in formule (7), zodat de valsnelheid bekend is.

3 ⎛⎞ρs π Dg50 ⎜⎟−1 π ρ C Re2 = ⎝⎠w (8) 86d ν 2

Figuur 2-12: Weerstandswrijvingscoëfficiënt (Cd) uitgezet Tegen getal van Reynolds (Vanoni, 1975).

19 2.3 Sedimenttransport Naast sedimenteigenschappen is sedimenttransport van belang. Er spelen twee processen een rol bij het sedimenttransport. In eerste instantie gaat het erom dat het sediment in beweging komt. Dit proces wordt opwoeling genoemd. Sediment komt in beweging als de optredende schuifspanning groter is dan de kritische schuifspanning (zie paragraaf 2.2.2). Als sediment eenmaal in beweging is gaat het erom hoe het zich verplaatst; welk proces zorgt voor de sedimentverplaatsing en in welke richting verplaatst het sediment zich, met andere woorden, is er sprake van langs- of dwarstransport. Hieronder wordt kort ingegaan op de verschillende manieren waarop sediment kan verplaatsen. Vervolgens wordt ingegaan op het principe van schuilen en blootstellen van korrels. In de daarop volgende subparagrafen wordt vervolgens ingegaan op langstransport, dwarstransport en de verschillende transportprocessen.

Manieren van verplaatsing van sediment Indien er gekeken wordt naar verplaatsing van sediment, is er een onderverdeling te maken in hoe het sediment zich verplaatst. Dit kan rollend, springend, of zwevend gebeuren, zie figuur 2-13.

Figuur 2-13: Bodemtransport (rollend, springend, schuivend) en zwevend transport.

Indien er sprake is van een mengsel van sedimenten met verschil in korreldiameter en/of vorm, is er sprake van kleine korrels die schuilen achter grotere korrels. De kleinere korrels worden beschermd door de grotere korrels. Door dit effect van schuilen en blootstelling worden de kleine korrels minder mobiel en de grote korrels mobieler. Een gevolg is dat sediment minder snel of sneller in beweging komt, dan als er sprake zou zijn van één korreldiameter. In figuur 2-14 is het effect van schuilen en blootstelling visueel weergegeven.

Figuur 2-14: Schuilen en blootstelling van sediment.

20 2.3.1 Langstransport Langstransport is het transport van sediment langs de kust als gevolg van stroming evenwijdig aan de kust, of als gevolg van golven die schuin op de kust invallen. In het geval van langstransport door golven, bepalen de golfrichting en de kustrichting de mate van langstransport. Door gradiënten in langstransport ontstaat verandering van de kustlijn. Indien de dominante golfrichting loodrecht op de kust staat, is er geen langstransport door golven. Indien er geen langstransport is, is er geen verandering van langsprofiel te verwachten. Langstransport speelt ook een rol indien stranden afgeschermd zijn. Het langstransport wordt dan ter plaatse tegengehouden, wat doorgaans leidt tot sedimentatie.

De dominante golfrichting is de richting van waaruit de meeste golfenergie komt. Dit is doorgaans de richting van waaruit de meeste golven komen. Het kan echter ook zo zijn dat soms een krachtigere golf uit een andere richting komt, die ervoor zorgt dat die richting dominant is.

Er zijn verschillende indicatoren die langstransport aangeven. Als bekend is dat een mineraal uit een bepaald gebied komt en dit mineraal in een ander gebied neerslaat is dit een sterke indicatie. Het langstransport wordt vaak aangegeven als volumetransport volgens formule (9).

I Q = l (9) ()(1)ρρs −−gn1

Door gebruik te maken van de energie flux methode, (formule (10)) en gebruik te maken van de langstransport component van de golfenergie (formule (11)) is het volumetransport verder uit te schrijven tot formule (12). De energie flux methode staat ook bekend als de CERC formule, waarbij CERC staat voor Coastal Engineering Research Centre.

Ill= KP (10)

PECnlb= (cossin)α α (11)

KECn(cossin)α α Q = bl (12) ()(1)ρρs −−gn1 Waarin: Q= volumetransport(/) m3 s

n1 =≈ sediment porositeit 0.4 2 Eb = golfenergie ter plaatsevanbreken(/ J m ) C= golfsnelheid(/) m s

n=− verhouding groepsnelheid en golfsnelheid () α = hoek van golfinval() rad K=− coëfficiënt (0.044 0.7)

Ppol = tentieel langstransport golfenergie(/) N s

In formule (15) is alleen coëfficiënt K onbekend. In eerste instantie werd hiervoor een waarde van 0.77 geadviseerd door Komar en Inman (Komar en Inman, 1970). Later werd er een waarde van 0.70 geadviseerd door Komar (Komar, 1998). Ook zijn er onderzoeken gedaan

21 waaruit een waarde van 0.4 aannemelijk bleek (Schoones and Theron, 1994), andere onderzoekers geven een waarde aan tussen de 0.044 en 0.541 (Wang and Kraus, 1999). De CEM geeft als advies een waarde van 0.39. De waarde van K varieert doordat de onderzoekers verschillende methodes en datasets hebben gebruikt om K te kalibreren. De onduidelijkheid en de onbekendheid van K zorgt ervoor dat het transport zeer lastig te berekenen is. Uit onderzoek van Dean and Dalrymple (Dean and Dalrymple, 2002), Kamphuis (Kamphuis, 1986) en del Valle (del Valle, 1993) blijkt dat K afneemt naarmate de korreldiameter toeneemt. Het ligt zodoende voor de hand om niet één waarde voor K aan te nemen, maar de waarde van K afhankelijk te maken van sedimentparameters. Hiernaar is ook veel onderzoek gedaan, zodoende zijn er verschillende formules om de K waarde uit te rekenen (CEM, 2002).

2.3.2 Dwarstransport Dwarstransport van sediment ontstaat door loodrecht op de kust invallende golven. Het dwarstransport zorgt voor het transport naar de kust toe en van de kust af. Het dwarstransport wordt vaak 2-dimensionaal bekeken, dit houdt in dat er gewerkt wordt met een dwarsdoorsnede van de kust. Er zijn verschillede processen die dwarstransport beïnvloeden. In onderstaande paragraaf worden de belangrijkste processen weergegeven. In diep water, waar de golven de bodem niet meer raken, is er geen sprake meer van bodemtransport en opwoeling van sediment. Sediment dat al in suspensie is, kan wel verplaatst worden.

Schematisch kan de kustlijn ter plaatse van stranden als volgt worden voorgesteld.

Figuur 2-15: Schematisch dwarsprofiel.

2.3.3 Dwarstransport processen Er zijn verschillende processen die zorgen voor het dwarstransport van sediment. De belangrijkste worden hieronder weergegeven. Indien we aannemen dat het sedimenttransport op een bepaald punt nul is (de kustlijn) zal er erosie optreden als er meer sediment “zeewaarts” verplaatst dan dat er landwaarts verplaatst. Er is sprake van sedimentatie als er meer sediment op het land aanspoelt dan dat er “zeewaarts” verplaatst. Het dwarstransport van sediment kan zorgen voor een verandering van kustlijn. Uit studies blijkt dat de grootste verandering in kustlijn te verwachten is tijdens waterstandverhoging in combinatie met grote golven (Miller, 2004). Een verhoging van de waterstand zorgt ervoor dat het gemiddelde waterpeil hoger is. De kustlijn komt hierdoor verder landinwaarts te liggen. Het gevolg is dat het evenwichtsprofiel zich ook landwaarts verplaatst. Dit leidt tot erosie. Daarnaast zorgen grote golven voor meer energie, waardoor er meer kracht beschikbaar is voor het verplaatsen van sediment.

Sedimentatie processen De orbitaalbeweging van golven veroorzaakt een belangrijk deel van de sedimentverplaatsing. Een golf veroorzaakt een cirkelvormige waterbeweging. Nabij de bodem zal de golf als het ware langs de bodem schuren, waarbij sediment verplaatst kan worden (zie paragraag 2.1). Dit effect treedt alleen op daar waar de golven de bodem raken.

Op ondiep water is een golf niet meer sinusvormig, de orbitaalbeweging in de golftop is dan sneller dan in het golfdal. Dit komt doordat de golftop verder van de bodem is en er zodoende minder weestand is. Onder de aanname dat het sediment instant reageert op de watersnelheid leidt dit, door het niet-lineaire verband tussen de watersnelheid en sedimenttransport, tot een hoger sedimenttransport onder de golftop dan onder het golfdal. Er ontstaat zo netto landwaarts gericht sedimenttransport. Zie figuur 2-16. Er kunnen door allerlei omstandigheden echter vertragingseffecten optreden waardoor het sedimenttransport niet direct reageert op veranderingen in de watersnelheid.

Figuur 2-16: Sedimentverplaatsing, als gevolg van golfvoortplanting (bewerkt naar Brown, 1999).

Het sedimenttransport in de golfoploop zone is voornamelijk landwaarts gericht, sediment wordt door de golfoploop landwaarts meegenomen. Bij grof sediment zal het water infiltreren en via de bodem terugstromen, het sediment zal blijven liggen. Indien er sprake is van fijn sediment zal het water deels via de oppervlakte terugstromen, het fijne sediment gaat deels met de waterstroom mee terug naar het water. Volgens Pritchard (Pritchard, 2004) is het transport in de oploopzone voornamelijk landwaarts gericht. Tijdens stormen komt water het hoogst en is de golfoploop het verst reikend. Dit houdt in dat de golf ver op het land terecht komt en daar zijn sediment afzet.

Tijdens stormen vindt er ook golfoverslag plaats. Sediment wordt hierdoor buiten de actieve golfzone gebracht. Sediment blijft achter op het land en het water stroomt terug. Dit proces vindt vooral plaats op plekken waar een lage kustwering is aangebracht. De golven kunnen tijdens storm over de kustwering slaan en het sediment wordt afgezet. In figuur 2-17 is dit proces weergegeven. Echter stromen zorgen doorgaans vooral voor erosie.

Figuur 2-17: Golfoverslag.

Indien er door de wind een bovenstroom landwaarts ontstaat en er in deze bovenstroom sediment aanwezig is, zal dit sediment verplaatst worden in de kustrichting. Als gevolg van de bovenstroom zal er ook een retourstroom zijn, die sediment verplaatst uit de kust.

Erosieve processen Er zijn verschillende oorzaken waardoor sediment uit de kust verplaatst wordt. Bovenstaand werd al aangegeven dat een retourstroom voor sedimenttransport uit de kust kan zorgen. De retourstroom is vaak belangrijker dan de landwaarts gerichte bovenstroom. Er zijn verschillende oorzaken voor een retourstroom, deze kan bijvoorbeeld ontstaan als gevolg van windopzet, golfopzet of brekende golven. Er is bekend dat bij sterke aanlandige wind (wind vanaf het water richting land) er een netto transport zeewaarts ontstaat (CEM, 1998). De wind zorgt voor stroming aan de oppervlakte en opstuwing van water. Dit water wordt als het ware afgevoerd via de bodem. Het sediment gaat hierbij mee. In figuur 2-18 is dit effect met een schets verduidelijkt. Er vindt ook sedimenttransport uit de kust plaats als gevolg van de onderstoom onder brekende golven. Dit wordt ook retourstroom genoemd. Tijdens stormen is de onderstroom vaak zeer groot waardoor er tijdens stormen een aanzienlijke hoeveelheid sediment uit de kust verplaatst kan worden.

Figuur 2-18: Circulatie als gevolg van windopzet (van Rijn, 1998).

Naast de retourstroom zorgt de zwaartekracht ook voor sedimentverplaatsing. Als gevolg van de zwaartekracht zal sediment naar beneden willen verplaatsen. Indien er sprake is van een dalend monotoon profiel, zal het sediment zich uit de kust verplaatsen. Sediment wordt hierbij tegengewerkt door de wrijvingsweerstand. Aangezien de zwaartekracht altijd aanwezig is, speelt dit proces zich ook af als er geen of nauwelijks sprake is van golven.

24 2.4 Kustmorfologie: Dwarsprofielen Het kustprofiel wordt gevormd door verplaatsing van sediment. Het profiel ontwikkelt zich van nature tot een evenwichtsprofiel, waarbij de erosie gelijk is aan de sedimentatie. Er is de afgelopen jaren veel onderzoek gedaan naar evenwichtsprofielen. Het evenwichtsprofiel komt tot stand indien de omgevingsvariabelen constant zijn. Dit houdt in dat de golven altijd hetzelfde moeten zijn. In de praktijk zal een evenwicht zelden ontstaan. Het strandprofiel zal als gevolg van veranderingen in omgevingsvariabelen steeds een ander evenwicht op zoeken. Dit resulteert in een continu in beweging zijnd strand. Onderstaand worden enkele theorieën weergegeven die een evenwichtsprofiel beschrijven. Daarna volgt een gevoeligheidsanalyse, om te onderzoeken hoe gevoelig elk model is voor een range van de invoerparameters.

2.4.1 Profielmodellen Het evenwichtsprofiel is gebaseerd op de helling van het strand in relatie tot de zwaartekracht en de weestand van het sediment tegen bewegen (schuifweerstand). De verschillende modellen gebruiken verschillende parameters om een profiel weer te geven. Per model wordt aangegeven welke parameters gebruikt zijn. De onderstaande modellen worden behandeld, omdat deze regelmatig gebruikt worden. Deze modellen worden in hoofdstuk 5 vergeleken met de gemeten profielen.

Evenwichtsprofiel, Dean Het door Dean (Dean, 1977) ontwikkelde model kenmerkt zich door:

hAx= 2/3 (13)

Waarin hdieptem= ()

x = afstand tot de kust() m A= Dean parameter() m1/3

Formule (13) is ontwikkeld voor stranden langs de oceaan. Deze formule is gebaseerd op strandprofielen in Denemarken (Bruun, 1954) en de oosten westkust van Amerika (Dean, 1977). De formule is door Dean gekalibreerd aan de hand van de stranden aan de oosten westkust van Amerika. Nadeel van de formule is dat er een verticale asymptoot ontstaat indien x =0, in werkelijkheid zal dit niet voorkomen. Een ander nadeel is dat er in de formule geen bodemdiepte wordt gebruikt. Indien na een bepaalde diepte de bodem bereikt is, bijvoorbeeld doordat er na 5 meter diepte een rotsbodem aanwezig is, is dit niet in het model weer te geven. Het model zal pas veel dieper een horizontale bodem laten zien. Een derde nadeel is dat de formule monotoon dalend is, eventuele (zand)banken worden niet weergegeven. De enige parameter die bepaald dient te worden is A. Dit zorgt ervoor dat de formule eenvoudig is toe te passen. Er zijn zeer veel methoden om A te bepalen. Dean heeft zelf ook enkele methodes ontwikkeld om de A parameter te berekenen. Onderstaand zijn drie formules weergegeven om de A parameter te bepalen. Deze drie methode gaan allen uit van sedimentkenmerken. In het evenwichtmodel van Dean komen geen golfkenmerken voor. Dit houdt in dat verkregen modelresultaten betrouwbaar zijn bij golfomstandigheden die gelijk zijn aan de omstandigheden waaronder het model gekalibreerd is.

25 De A parameter bepaald aan de hand van de valsnelheid volgens Dean Dean (Dean, 1991) zelf heeft de A parameter bepaald aan de hand van de valsnelheid in cm/s. Zie formule (14). De A parameter is hierbij gekalibreerd aan de hand van gemeten strandprofielen van de oost en westkust van Amerika. Deze profielen bestonden uit zand.

0.44 AW= 0.067 f (14) Waarin :

Wf = valsnelheid(/) cm s 0.33 ⎛⎞m 0.44 0.067 =constante⎜⎟0.44 s ⎝⎠cm

Indien de valsnelheid wordt omgeschreven naar m/s wordt A weergegeven door:

0.44 AW= 5.08 f (15)

De A parameter bepaald aan de hand van de valsnelheid volgens Kriebel e.a. Door Kriebel, Kraus, en Larson (Kriebel, Kraus, and Larson (1991)) en door Hughes (Hughes 1994) wordt formule (16) geadviseerd voor zandstranden waarbij de korreldiameter (D50) varieert van 0.1 mm tot en met 0.4 mm. De A parameter is net als bij de door Dean bepaalde A parameter gekoppeld aan de valsnelheid.

1 ⎛⎞W 2 3 A = 2.25 f (16) ⎜⎟ ⎝⎠g Waarin :

Wf = valsnelheid(/) m s g= valversnelling(/ m s2 )

De A parameter bepaald aan de hand van de Sedimentdiameter volgens Hanson en Kraus Hanson and Kraus (Hanson and Kraus, 1989) hebben de A parameter ook bepaald. Dit hebben ze gedaan aan de hand van de korreldiameter van zand. Ze hebben daarbij gebruik gemaakt van metingen die door Moore (Moore, 1982) zijn uitgevoerd. Op basis van die metingen zijn ze tot de volgende onderverdeling gekomen:

0.94 0.33 0.94 A=<0.41( D50 ) voor D 50 0.4, 0.41 heeft als eenheid( m / mm ) 0.32 0.33 0.32 A=<<0.23( D50 ) voor 0.4 D 50 10.00, 0.23 heeft als eenheid() m / mm (17) 0.28 0.33 0.28 A=<<0.23( D50 ) voor 10.0 D 50 40, 0.23 heeft als eenheid() m / mm 0.11 0.33 0.11 ADv= 0.46(50 ) oor40< D50 , 0.46 heeft als eenheid() m / mm

Waarin :

D50 = mediane korreldiameter() mm

26 Doordat er gebruik gemaakt wordt van een bereik in korrelverdeling is er bij overgang van het ene bereik naar het volgende bereik een gebied waar de functies elkaar overlappen. Zo geeft een diameter van 10.0 mm een A waarde van 0.48, terwijl een diameter van 11.0 mm een lagere waarde geeft (11.0 mm geeft een A waarde van 0.45). In werkelijkheid zal de A waarde toenemen, naarmate de korreldiameter toeneemt. Doordat Hanson en Kraus alleen gebruik maken van de korreldiameter, worden materiaaleigenschappen verwaarloosd indien er ander materiaal gebruikt wordt dan zand.

Evenwichtsprofiel volgens Wright Het door Wright (Wright, 1986) ontwikkelde evenwichtsprofiel wordt gegeven door:

−kx hh=−0 ()1 e (18) Waarin : hdieptem= ()

h0 = diepte waar h horizontaal is() m k= parameter (10−−46 ...10 ) x= afstand() m

In deze formule dient de bodemdiepte ingevoerd te worden. Doordat de bodem als invoerparameter is meegenomen is aan te geven op welke diepte het evenwichtprofiel stopt. Zodoende heeft deze formule een beperking minder ten opzichte van de formule van Dean. Er wordt bij dit model wederom geen rekening gehouden met golfeigenschappen. Indien we het profiel bekijken op x=0 ontstaat er geen verticale asymptoot, dit houdt in dat het profiel op x=0 correct kan zijn. De korreleigenschappen zijn niet als variabele in te voeren en zijn vermoedelijk verwerkt in de k-waarde. Er wordt geadviseerd om een k-waarde te gebruiken tussen 10-4 en 10-6. De k-waarde dient gedetailleerder bepaald te worden door kalibratie van het model aan bestaande profielen. Formule (18) is door Wright getoetst met de metingen die Dean heeft gebruikt voor toetsing van zijn evenwichtsprofiel. Wright komt tot de conclusie dat zijn evenwichtsprofiel beter voldoet dan Dean zijn evenwichtsprofiel.

Evenwichtsprofiel volgens Komar en McDougal Komar en McDougal (Komar and McDougal, 1994) adviseren om in plaats van de bodemdiepte de strandhelling op de waterlijn (S0) te gebruiken. Dit resulteert in het volgende evenwichtsprofiel:

−ky hSk=−(/)(1e)0 (19)

Waarin : hdieptem= ()

S0 == richtingcoefficient strandhelling op y 0 k= parameter (10−−46 ...10 ) y= afstand() m

Deze formule is gekalibreerd aan de hand van kustprofielen van de Nijldelta in Egypte. De k- waarde van 10-4…10-6 is bepaald door kalibratie aan gemeten profielen. De golfkenmerken kunnen wederom niet ingevoerd worden. De korreleigenschappen zitten vermoedelijk

27 verwerkt in de k-waarde. Voordeel van deze formule is dat de helling op de waterlijn (op x=0) niet verticaal is. De steilheid van het profiel wordt bepaald door S0, deze parameter dient dus bekend te zijn. Echter indien er een nieuw strand aangelegd wordt, staat deze helling nog niet vast. Zodoende geeft de formule bij een aan te leggen strand geen indicatie van het te verwachten evenwichtsprofiel.

Evenwichtprofiel op basis van de dimensieloze valsnelheid Aan de hand van de dimensieloze valsnelheid is er een indicatie te geven van de steilheid van het strandprofiel (Benedet, 2004; Miller, 2004). De dimensieloze valsnelheid hangt af van de golfhoogte, de golfperiode en de sediment valsnelheid (formule (20)). Er kan bepaald worden of er een steil of flauw profiel ontstaat, echter “flauw” en “steil” zijn niet gedefinieerd als strandhellingen, zodoende is er alleen een rangorde en indicatie van helling te geven. H Ω= b (20) WTf

Waarin:

Hb = golfhoogtebij breken() m

Wf = sedi ment valsnelheid(/) m s T= golfperiode() s

Naarmate de dimensieloze valsnelheid toeneemt, zal de steilheid van het profiel afnemen. In figuur 2-19 is dit schematisch weergegeven.

Figuur 2-19: Strandprofiel volgens de dimensieloze valsnelheid (Masselink en Short, 1993).

2.4.2 Modelgevoeligheid Voordat de in paragraaf 2.4.1 genoemde modellen Dean, Komar en McDougal, Wright, Hanson en Kraus en Kriebel toegepast kunnen worden is het van belang te weten wat de gevoeligheid van de modellen is. Er is onderzocht wat het effect is van een 25% en 100 % toe- en afname van de korreldiameter ten opzichten van een bepaalde korreldiameter (dit wordt gedaan voor korreldiameters 0.2 mm en 2 mm). Daarnaast is er onderzocht wat de modelgevoeligheid is als gevolg van een toe- en afname van de sedimentdichtheid. Ook is de modelgevoeligheid als gevolg van de strandhelling onderzocht. Er is een enkelvoudige gevoeligheidsanalyse uitgevoerd, dit houdt in dat er vergeleken wordt met de originele input. De gevoeligheidsanalyse is uitgevoerd voor elk model zodat ook de modellen onderling vergeleken zijn. Van elk model is uitgerekend wat de afstand tot de kustlijn is waarbij een

28 waterdiepte van 1 meter optreedt (de afstand tot de kustlijn = x). Vervolgens is na invoer van de onzekerheid wederom gekeken op welke afstand van de waterlijn de diepte 1 meter is. De zo verkregen resultaten zijn vergeleken met de originele afstand. Het verschil in afstand is weergegeven in procenten ten opzichte van de originele afstand. Er is alleen op een diepte van 1 meter gekeken. Als er gekeken zou worden op een andere diepte zal de onzekerheid procentueel gelijk blijven, zodoende is het niet nodig meer dieptes te bekijken.

De stranddimensies die gekozen zijn voor het strand dat als uitgangspunt dient, 3 −4 zijn: Dmmenmm50 = 20.2, en ρs =1600kg / m , Se0 = 0.1 en k =10 . Door in de gevoeligheidsanalyse de dichtheid te variëren worden zowel schelpen als zand beschouwd.

In tabel 2-2 en 2-3 zijn de resultaten van de gevoeligheidsanalyse voor de modellen Dean, Kriebel e.a., Hanson en Kraus, Komar en McDougal weergeven. In de tabel zijn bij 1a, 1b. 2a en 2b de sedimentdiameter op gevoeligheid onderzocht. Bij 3a, 3b, 4a en 4b zijn de gevoeligheid voor de dichtheid onderzocht. Tot slot is bij 5a en 5b de gevoeligheid van de strandhelling onderzocht. Als voorbeeld: bij Dean met een D50 van 0.0015 m is er een afwijking van 25 % ten opzichte van de originele D50. Bij de bijbehorende gevonden afstand is de afwijking 26.6 %.

29 0% -25% 25% 100%

1a D50 (m) 0.002 0.0015 0.0025 0.004 g 9.81 9.81 9.81 9.81

ρ s 1600 1600 1600 1600 Wf (m/s) 0.16 0.13 0.20 0.28 x (m) x (m) x (m) x (m) Dean 9.2 10.7 7.9 6.4 Kriebel e.a. 5.7 7.3 4.5 3.3 Hanson and Kraus 19.6 22.5 17.6 14.1

2a D50 (m) 0.002 0.002 0.002 0.002

ρ s 1600 1200 2000 3200 Wf (m/s) 0.16 0.08 0.23 0.37 x (m) x (m) x (m) x (m) Dean 9.2 14.1 7.3 5.3 Kriebel e.a. 5.7 11.0 4.1 2.5

3a D50 (m) 0.0002 0.00015 0.00025 0.0004

ρ s 1600 1600 1600 1600 Wf (m/s) 0.01 0.01 0.02 0.03 x (m) x (m) x (m) x (m) Dean 56.8 71.9 42.0 26.3 Kriebel e.a. 90.7 129.7 57.4 28.2 Hanson and Kraus 19.6 22.5 17.6 14.1

4a D50 (m) 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002

ρ s 1600 1200 2000 3200 Wf (m/s) 0.01 0.00 0.02 0.03 x (m) x (m) x (m) x (m) Dean 56.8 102.6 40.1 25.7 Kriebel e.a. 90.7 222.2 53.5 27.4

5a Se 0.1 0.075 0.125 0.2 x (m) x (m) x (m) x (m) Komar and McDougal 10.0 13.3 8.0 5.0 Tabel 2-2: Resultaat gevoeligheidsanalyse; afstand (x) tot de kustlijn waarbij een waterstand van 1 meter optreedt.

30 1 0% -25% 25% 100%

D50 (m) 0.0002 0.00015 0.00025 0.0004 Dean 26.6% 26.1% 53.7% Kriebel e.a. 43.0% 36.8% 68.9% Hanson and Kraus 14.8% 10.2% 28.3%

2 -25% 25% 100%

D50 (m) 0.002 0.0015 0.0025 0.004 Dean 16.8% 14.3% 30.4% Kriebel e.a. 26.5% 20.8% 42.3% Hanson and Kraus 14.8% 10.2% 28.3%

3 -25% 25% 100%

D50 (m) 0.002 0.002 0.002 0.002 dichtheid 1600 1200 2000 3200 Dean 54.0% 20.4% 42.1% Kriebel e.a. 92.4% 29.3% 56.3%

4 -25% 25% 100%

D50 (m) 0.0002 0.0002 0.0002 0.0002 dichtheid 1600 1200 2000 3200 Dean 80.6% 29.4% 54.7% Kriebel e.a. 144.9% 41.0% 69.8%

5 -25% 25% 100% Se 0.1 0.075 0.125 0.2 Komar and McDougal 33.4% 19.9% 50.0% Tabel 2-3: Resultaat onzekerheidsanalyse, analyse resultaat in % ten opzichte van origineel.

Indien we de resultaten bekijken valt een aantal dingen op. Indien we de profielen bekijken waar sedimenteigenschappen invloed hebben op de profielen, (Dean, Hanson en Kriebel), dan valt op dat een verandering van sedimentdiameter bij het model van Hanson het minste effect heeft op verandering van profiel. Bij Dean is het effect als gevolg van verandering van sedimentdiameter groter. Bij het profiel van Kriebel heeft een verandering van sedimentdiameter het meeste effect op het profiel. Er valt te zeggen dat de parameter D50 bij Kriebel het zwaarst weegt, gevolgd door Dean en als laatste Hanson. Voor alle drie de modellen geldt dat naarmate men verder uit de kust komt, dus dieper, de afwijking als gevolg van gevoeligheid kleiner wordt. Daarnaast geldt ook dat naarmate er kleinere korreldiameters worden gebruikt de gevoeligheid toeneemt. Als laatste valt op dat een verandering van sedimentdichtheid meer effect heeft op het profiel dan verandering van korreldiameter. Er zit geen lineair verband tussen verandering van een parameter en de verandering van afstand x als gevolg van verandering van de parameter.

Bij het model van Komar en McDougal zit er wel een lineair verband tussen de verandering van de strandhelling (Se) en de afstand x. Bij verdubbeling van strandhelling, zal de afstand x halveren. Onzekerheid van de strandhelling zorgt dus voor eenzelfde onzekerheid bij het model. Dit geldt echter maar tot een bepaalde bodemdiepte, tot welke diepte dit geldt wordt bepaald door de k-waarde.

31 Het model van Komar en McDougal heeft de strandhelling en de k-waarde als invoerparameter. Grafieken van het model van Komar en McDougal zijn opgenomen in bijlage C. Er blijkt dat naarmate de k-waarde kleiner wordt, de afstand waarop de waterbodem bereikt is, ook kleiner wordt. De bodem is dus ondieper naarmate de k-waarde afneemt. Voor Se geldt hetzelfde. Naarmate Se kleiner is, wordt de bodem ondieper. Door variatie van Se en k, is elk gewenst monotoon dalend profiel te verkrijgen.

Het model van Wright heeft als variabele invoer de waterbodemdiepte (h0) en de k-waarde. De grafieken met verschillende parameters voor h0 en k zijn opgenomen in bijlage C. De steilheid van het profiel wordt bepaald door k, h0 geeft alleen aan op welke diepte de waterbodem begint.

32 3 Het Markermeer Voordat de rond het Markermeer aanwezige stranden onderzocht worden, is het van belang om een algemeen beeld van het Markermeer te krijgen. De morfologie van de stranden word namelijk bepaald door het golven, stroming en de bodem. Om die reden is in onderstaande paragrafen het windklimaat, het golfklimaat, de bodemligging en de bodemsamenstelling weergegeven.

Het windklimaat is weergegeven in paragraaf 3.1. Het windklimaat bepaalt het golfklimaat. In paragraaf 3.2 is informatie over de golven in het Markermeer weergegeven, er is van verschillende locaties in het Markermeer een golfklimaat weergegeven en er wordt ingegaan op de stroming die in het Markermeer kan optreden. In Paragraaf 3.3 wordt vervolgens ingegaan op de diepteligging van het Markermeer. In paragraaf 3.4 wordt tot slot ingegaan op de bodemsamenstelling van het Markermeer.

3.1 Windklimaat Het windklimaat van het Markermeer is bepaald aan de hand van urenreeksen van meetstations. De urenreeksen zijn omgezet naar frequentietabellen. Vervolgens zijn de frequentietabellen omgezet naar grafieken. De gebruikte meetstations zijn Schiphol en Weijdenes. Er is voor deze meetstations gekozen omdat deze stations relatief dicht bij het Markermeer liggen. Een kaart met daarop de locatie Weijdenes en Schiphol is weergegeven in bijlage G, kaart B1. De bij het bepalen van het winklimaat gebruikte periode is bij beide meetstations 1996-2003, deze periode is gebruikt omdat van deze periode bij beide stations meetdata aanwezig zijn. Door bij de twee meetstations dezelfde meetperiode te nemen is het mogelijk de data te vergelijken. In figuur 3-1 en 3-2 is het resultaat van de windmeting te zien. De gebruikte urenreeksen zijn afkomstig van het KNMI (KNMI, 2005).

% van voorkomen van windsnelheden % van voorkomen van windrichting 0 18 15 16 330 30 14 10 12 300 60 10 5 8 6 270 0 90 4 2 percentage van voorkomen 0 240 120 0 5 10 15 20 25

windsnelheid (m/s) 210 150

180

Figuur 3-1: Windkarakteristiek Weijdenes.

% van voorkomen van windsnelheden % van voorkomen van windrichting 18 0 16 15 330 30 14 10 12 300 60 10 5 8 270 0 90 6 4 2 240 120 percentage van voorkomen van percentage 0 210 150 0 5 10 15 20 25 windsnelheid (m/s) 180

Figuur 3-2: Windkarakteristiek Schiphol.

Indien we de winddata bekijken zien we verschillen tussen de karakteristieken. Onder andere het verschil in windrichting valt op. De meest voorkomende windrichting te schiphol is 210 graden (wind vanuit zuid-zuid-west) en de meest voorkomende windrichting te Weijdenes is 240 graden (wind vanuit zuid-westen). Daarnaast is ook te zien dat de windsnelheid te Schiphol iets lager is dan de windsnelheid te Weijdenes. Bij de berekening van golfgegevens nabij stranden is zodoende de windkarakteristiek van het dichtstbijzijnde meetstation gebruikt.

34 3.2 Golven en stroming Stroming Het Markermeer staat niet in open verbinding met de Waddenzee, zodoende is er geen sprake van getij en stroming. Er vindt wel een beperkte waterinlaat en wateruitlaat plaats naar omringende polders en het IJsselmeer. De stroming als gevolg hiervan is zo gering dat dit te verwaarlozen is. Er is wel een geringe stroming als gevolg van de wind. In het kader van de studie naar slib in het Markermeer (Witteveen en Bos, 2005), zijn er een twaalftal berekeningen uitgevoerd om de stroming in het Markermeer inzichtelijk te maken. Elke uitgevoerde berekening gaat uit van een stormsituatie met een potentiële windsnelheid van 25 m/s. Dit is zeer extreem, aangezien er in Nederland tussen 1962 en 2003 veertien keer een storm met potentiële windsnelheden boven 25 m/s is voorgekomen (KMNI, 2005). De conclusie uit de berekeningen is dat er langs de oevers stroomsnelheden in de orde van 0.2 tot 0.3 m/s op kunnen treden. In het midden van het meer treden stroomsnelheden op van 0.1 m/s. De onder normale omstandigheden optredende stroomsnelheden in het Markermeer zijn lager. Er is zodoende aangenomen dat de stroming in het Markermeer onder normale omstandigheden te verwaarlozen is ten opzichte van de golfslag.

Golven Er zijn op het Markermeer op beperkte basis golfgegevens ingewonnen door Rijkswaterstaat. Er zijn onvoldoende golfgegevens ingewonnen om een golfklimaat te genereren. Vanuit het opstelpunt Houdrib zuid (RD: 15817000, 50430000) in het Markermeer zijn door Rijkswaterstaat in de periode 1983-1984 golfgegevens ingewonnen. Onderstaande figuur 3-3 geeft de relatie tussen gemeten windsnelheid en gemeten golfhoogte weer. Duidelijk te zien is dat naarmate de wind harder is de golven hoger zijn. Dit houdt in dat er een duidelijke relatie is tussen de golfhoogte en de windsnelheid. De waterdiepte op het opstelpunt bedraagt gemiddeld 4.4 meter. Aangezien er geen knik in de grafiek zit, is te verwachten dat de golfhoogte die maximaal kan optreden bij deze waterdiepte nog niet bereikt is.

1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4

Gemeten (m) golfhoogte 0.2 0 0 5 10 15 20 25

Windsnelheid (U10) (m/s)

Figuur 3-3: Relatie golfhoogte en windsnelheid.

Naast deze golfmeting bestaan er verschillende modellen om golfgegevens te genereren. Door Alkyon (Alkyon, 2001) is het IJsselmeergebied doorgerekend met SWAN (Simulating WAves Nearshore). SWAN genereert op basis van invoer van windvelden en bodemligging de golfkarakteristieken. Alkyon heeft hiervan een golfatlas gemaakt waarbij voor een gegeven

35 windrichting en windsnelheid de golfgegevens (golfhoogte, golflengte) weergegeven worden op kaarten.

Naast het gebruik van de door Alkyon ontwikkelde golfatlas is het mogelijk om met de formules van Bretschneider de golfkarakteristieken op een bepaalde locatie te berekenen. Het samenstellen van één golfklimaat voor een bepaald punt is zodoende mogelijk. In onderstaande figuren 3-4 t/m figuur 3-7 is het golfklimaat weergegeven voor een aantal Markermeer locaties (zie kaart 6-1 voor de ligging van de locaties). Het golfklimaat is gegenereerd aan de hand van het windklimaat, waarbij de windkarakteristiek omgezet is naar golfkenmerken. Per locatie is rekening gehouden met de strijklengte per richting en de waterdiepte. In de eerste grafiek is de golfhoogte en golfrichting weergegeven. Golfhoogte waarvan de kans tot optreden kleiner is dan 1% zijn niet weergegeven. In de tweede grafiek is de kansdichtheid weergegeven met kansdichtheid als kans x golfhoogte. De kansdichtheid geeft aan uit welke richting de meeste golven verwacht worden.

golfhoogte en richting per windsnelheid kansdichtheid cumulatief 0 0.70 0 330 30 1 m/s 2 0.50 330 30 3 m/s 1.5 300 0.30 60 5 m/s 300 1 60 0.10 7 m/s 0.5 < 3 m/s 270 -0.10 90 9 m/s 270 0 90 < 5 m/s 11 m/s < 7 m/s 240 120 13 m/s 240 120 < 9 m/s 15 m/s < 11 m/s 210 150 max 210 150 < 13 m/s 180 180 max

Figuur 3-4: Golfklimaat Broekerhaven oost (d=0.75m).

golfhoogte en richting per windsnelheid kansdichtheid cumulatief 0 0.70 0 330 30 1 m/s 2.5 330 30 0.50 2 3 m/s 300 0.30 60 1.5 5 m/s 300 60 1 0.10 7 m/s 0.5 < 3 m/s 270 -0.10 90 9 m/s 270 0 90 < 5 m/s 11 m/s < 7 m/s 13 m/s 240 120 240 120 < 9 m/s 15 m/s < 11 m/s 210 150 max 210 150 < 13 m/s 180 180 max

Figuur 3-5: Golfklimaat Warder (d=1.5 m).

golfhoogte en richting per windsnelheid kansdichtheid cumulatief 0 0.70 0 330 30 1 m/s 3.00 330 30 0.50 3 m/s 2.00 300 60 0.30 5 m/s 300 60 0.10 7 m/s 1.00 9 m/s < 3 m/s 270 -0.10 90 11 m/s 270 0.00 90 < 5 m/s 13 m/s < 7 m/s 240 120 15 m/s 240 120 < 9 m/s max < 11 m/s 210 150 210 150 < 13 m/s 180 180 Max

Figuur 3-6: Golfklimaat Hoorn (d=1.75m).

golfhoogte en richting per windsnelheid kansdichtheid cumulatief 0 0.70 0 330 30 1 m/s 0.80 0.50 330 30 3 m/s 0.60 300 0.30 60 5 m/s 300 0.40 60 0.10 7 m/s 0.20 9 m/s < 3 m/s 270 -0.10 90 270 0.00 90 11 m/s < 5 m/s 13 m/s < 7 m/s 240 120 15 m/s 240 120 < 9 m/s max < 11 m/s 210 150 210 150 < 13 m/s 180 180 Max Figuur 3-7: Golfklimaat Muiderberg (d=0.5 m).

37 3.3 Diepteligging Vanuit het actuele dieptebestand IJsselmeergebied is een kaart gegenereerd met de bodemdiepte van het Markermeer (Figuur 3-8). De hiervoor gebruikte data is afkomstig van dieptelodingen is de periode 1996-2004 van Rijkswaterstaat (Rijkswaterstaat, 2005).

Figuur 3-8: Diepteligging Markermeerbodem (t.o.z. NAP) (Rijkswaterstaat, 2004).

Duidelijk te zien is dat het Markermeer aan de kant van de nieuwe polders, een stuk dieper is dan aan de Noord-Hollandse kant; De waterdiepte nabij Flevoland is tussen de 4 en 5 meter en nabij Noord-Holland ongeveer 0,75 tot 2 meter. Langs de Houtribdijk van Enkhuizen tot aan het werkeiland Tintelhaven zijn ook enkele ondiepe gedeeltes te zien. Deze ondiepe gedeelten, genaamd Enkhuizerzand zijn al terug te vinden op de hoogtekaart uit 1904 (zie figuur 1-2). Tegenwoordig wordt in dit ondiepe gebied tegen de Houtribdijk nog zand gestort dat vrijkomt bij het uitdiepen van vaargeulen.

38 3.4 Bodemsamenstelling Naast de diepte van het Markermeer is de sedimentsamenstelling van de bovenste bodemlaag geanalyseerd aan de hand van grondboringen. De boorstaten zijn beschikbaar gesteld door Rijkswaterstaat (Rijkswaterstaat, 1992). De sedimentsamenstelling van de bodem kan een verklaring geven voor het sediment bij het strand. Kaart 3-9 (a) geeft aan welk sediment in de bovenste bodemlaag als hoofdbestanddeel aanwezig is. Daarnaast is in kaart 3-9 (b) de tweede bodemfractie van de bovenste laag weergegeven. Er is voor gekozen om alleen de bovenste twee bodemlagen te bekijken, dit omdat de bovenste laag soms erg dun is (tot maar 5 cm). Bij erosie zal deze laag zeer snel geërodeerd zijn. Zodoende is ook de tweede laag geanalyseerd. Omdat verscheidene natuurlijke stranden uit schelpenfracties bestaan onderzoeken we de bodemfractie onder andere op schelpen. Indien we de eerste sedimentfractie van de eerste en tweede bodemlaag bekijken zien we nagenoeg geen verschil. In de tweede sedimentfractie is wel verschil te zien. Er valt op dat er in de tweede bodemlaag vaker maar één sedimentsoort te vinden is, er is geen tweede fractie aanwezig. Indien we naar verschillende locaties kijken zien we dat de Markermeerbodem nabij Enkhuizen vooral uit zand bestaat. De rest van het Markermeer bestaat voor het grootste gedeelte uit klei. Schelpen uit de Zuiderzeetijd komen als tweede sedimentfractie op veel plaatsen in het Markermeer voor. In de bovenste bodemlaag komen meer schelpen voor dan in de tweede bodemlaag. Nabij Warder zijn er zelfs twee boringen waar schelpen de hoofdfractie vormen. Indien de bodem erodeert komt er schelpenmateriaal vrij. Naast schelpen is in de bodem ook riet, grind en veen gevonden. Veen is onder andere in de bodem gevonden langs de kust tussen Warder en Edam/Volendam.

Figuur 3-9: Sediment in bovenste bodemlaag (a) hoofdbestanddeel (b) tweede fractie.

Figuur 3-10: Sediment in tweede bodemlaag (a) hoofdbestanddeel (b) tweede fractie.

40 Naast de grondboringen van het Markermeer is er door Rijkswaterstaat ook een kaart met sedimenteigenschappen beschikbaar gesteld. Deze kaart is opgenomen in figuur 3-11. De kaart met sedimenteigenschappen laat zien dat zand vooral in het noorden voorkomt. Slib komt vooral voor in het oosten. In het westen komen veel Zuiderzeeschelpen voor.

Figuur 3-11: Sedimenteigenschappen in het Markermeer (RIZA, 2003).

41 42 4 Inventarisatie van de stranden Er is een inventarisatie gemaakt van de stranden om te onderzoeken of er overeenkomsten zijn tussen deze stranden. Daarnaast is er onderzocht of er relaties zijn tussen de morfologie van de stranden en bodemsamenstelling, waterdiepte en windrichting. De inventarisatie kan gebruikt worden om te achterhalen waarom op een bepaalde locatie stranden zijn ontstaan en zodoende meer inzicht te verkrijgen in de omstandigheden waaronder een stand het best aangelegd kan worden. Ook kan de inventarisatie gebruikt worden om met toekomstige inventarisaties te vergelijken, zodat er een nog beter beeld ontstaat van de morfologie.

De volgende definitie is in dit onderzoek gehanteerd om strand te definiëren:

“Accumulatie van sediment dat niet geconsolideerd is, dat zich bevindt aan de kust op het grensgebied tussen land en water, waarbij het dwars en lengteprofiel wordt bepaald door golven en stroming.”

Als eerste zijn de stranden door middel van luchtfoto’s geïnventariseerd, waarna de stranden door middel van visuele inspectie en monsternamen verder in kaart zijn gebracht (voor foto’s zie de cd-rom in bijlage I). De monstername en inspectie heeft plaats gevonden in de winter van ’04 -’05. In onderstaande paragraaf staat uitgewerkt welke kenmerken geïnventariseerd zijn en hoe de kenmerken geïnventariseerd zijn. In paragraaf 4.2.6 staan vervolgens de resultaten van de inventarisatie samengevat. In tabel A-1 in bijlage A staat een uitgebreide lijst met de kenmerken per strand weergegeven.

4.1 Geïnventariseerde kenmerken Er zijn kenmerken geïnventariseerd om een zo goed mogelijk beeld te krijgen van de stranden. Een keuze voor deze kenmerken is gemaakt, enerzijds zodat er een functionele beschrijving is, anderzijds omdat veel van deze kenmerken invloed hebben op de morfologie van de stranden.

De volgende kenmerken zijn geïnventariseerd:

• locatie • locatiebeschrijving • strandbeschrijving • beschrijving kustlijn / aanwezige constructies • erosie, sedimentatie • hoek waaronder het strand is ingesloten en strandrichting loodrecht op kust • strandlengte • ontstaanswijze, natuurlijk of aangelegd • sedimentsoort • sedimentgrootte • aanwezige constructies • gebruik strand / functie • dwarsprofiel

Het is het niet mogelijk om van alle stranden al deze kenmerken vast te stellen, dit omdat een enkel strand zeer moeilijk bereikbaar is. Van enkele stranden zijn dwarsprofielen ingemeten. Deze profielen worden gepresenteerd in hoofdstuk 6.

43 Locatie Heel Nederland is vastgelegd in RD coördinaten, (Rijksdriehoek coördinaten). RD coördinaten zijn gebruikt om de locatie van het strand vast te leggen. Aan de hand van deze coördinaten is een strand later terug te vinden. Naast RD coördinaten is ook de dichtstbijzijnde straat, de plaats en de gemeente weergegeven als locatie. Voor zover de stranden een naam hebben is deze weergegeven. Ook is de naam van het gebied waarin het strand zich bevindt weergegeven.

Locatiebeschrijving De locatie is beschreven aan de hand van omliggende kenmerken. Er is bijvoorbeeld weergegeven welke kenmerken nabij strand aanwezig zijn. Kenmerken zijn onder andere campings, jachthavens maar ook elektriciteitsmasten en vuurtorens.

Strandbeschrijving/functie Het strand is ook beschreven aan de hand van kenmerken van het strand, hierbij is onder andere gekeken naar voorzieningen die bij het strand aanwezig zijn (o.a. afvalbakken en ligweide). Daarnaast is gekeken naar hoe het strand er uit ziet. Bevindt het strand zich bijvoorbeeld in een hoek bij een dam, of strekt het zich uit langs een dijk.

Beschrijving kustlijn / aanwezige constructies Bij de beschrijving van de kustlijn is gekeken naar hoe de kustlijn eruit ziet. Er is weergegeven aan wat voor oeververdediging het strand grenst. Ligt het strand achter een waterkering, of langs een lage dijk, of langs beschoeiing. Ook is weergegeven uit welke materialen de kustlijn bestaat (riet, basalt, stenen, zand).

Erosie, sedimentatie Bij erosie is weergegeven of het strand kenmerken van erosie of sedimentatie vertoont. Erosie houdt in dit geval in dat er zichtbare afslag van strand te zien moet zijn, wat het geval is als graspollen in het water staan of als bomen omgevallen zijn. Sedimentatie is veel lastiger te zien, dit omdat het verschil tussen sedimentatie en een stabiele kustlijn lastig te onderscheiden is. Sprake van sedimentatie is er indien er duidelijk ophoping van sediment aanwezig is.

Hoek waaronder het strand is ingesloten Hoe groot een strand is hangt mogelijk af van hoe een strand is ingesloten tussen twee kunstwerken. Een strekdam of pier is bijvoorbeeld een kunstwerk. Een strand kan ook ingesloten zijn door een bocht van een dijk. De mate van insluiting wordt uitgedrukt in een hoek in graden, hoek a in figuur 4-1. Deze hoek is bepaald door het verschil te nemen van de twee hoeken (b en c) die de kustlijn maakt ten opzichte van het noorden, zie figuur 4-1 ter illustratie. Naast de zo verkregen hoek waaronder het strand ingesloten is, is ook de hoek weergegeven die het midden van het strand maakt ten opzichte van het noorden. In hoofdstuk 4-1 wordt deze hoek vergeleken met de maatgevende golfrichting.

Figuur 4-1: Insluithoek.

44 Ontstaanswijze strand, natuurlijk of aangelegd De ontstaanswijze is onder andere bepaald aan de hand van de historie. Bijvoorbeeld als bekend is wanneer een strand is aangelegd. Daarnaast kan de aanwezigheid van kunstwerken iets zeggen over de ontstaanswijze. Indien de ontstaanswijze bekend is, is er mogelijk ook iets te zeggen over de herkomst van het sediment. Indien er op een bepaalde locatie een strand aanwezig is, maar er geen behoefte naar is en er geen kenmerken zijn die wijzen op aanleg ervan, dan wordt er vanuit gegaan dat het strand op natuurlijke wijze is ontstaan. Indien er alleen een dijk is aangelegd, zonder dat er verder sediment is aangevoerd en er vervolgens wel een (schelpen)strand ontstaan is, is er sprake van een natuurlijk strand.

Sedimentsoort Bij sedimentsoort is er gekeken uit welk sediment het strand is opgebouwd. Dit is gedaan middels visuele inspectie op het strand en inspectie van monsters die van het strand genomen zijn. Het aangetroffen sediment kan zand zijn maar ook schelpen (met schelpen wordt ook gebroken schelpen en schelpengruis bedoeld), klei of organisch materiaal. Ook is een mengsel van meerdere sedimentsoorten mogelijk. Het soort sediment bepaalt samen met de sedimentgrootte de sedimenteigenschappen.

Sedimentgrootte Sediment dat gebruikt is voor de inventarisatie is afkomstig van het midden van het langsprofiel. Ter plaatse van de waterlijn is een sedimentmonster genomen. Dit sediment is namelijk onderhevig aan morfologische processen.

Figuur 4-2: Zand, D50=0.25 mm. Figuur 4-3: Gebroken schelp D50=2 mm.

Figuur 4-4: Zand + kiezels D50=0.7mm. Figuur 4-5: Schelpen, grof D50 = 4 mm.

De korreldiameters van de stranden waarvan een dwarsprofiel is opgemeten zijn bepaald met een zeefproef. Van de overige stranden zijn de korreldiameters bepaald met de zandliniaal. Voor de zeefanalyse is gebruik gemaakt van de zeven 0.063mm, 0.125mm, 0.25mm, 0.50mm, 1.00mm, 2.00mm, 4.00mm. De zeefanalyse is verwekt tot een zeefkromme volgens

45 logaritmische schaal. De gebruikte procedure staat beschreven in NEN-EN 933-1 (NEN, 1997). Van de overige stranden zijn de sedimentmonsters op D50 en D90 geschat met een zandliniaal. Figuur 4-2 geeft zand weer met een gemiddelde korreldiameter van 0.25 mm, Figuur 4-4 geeft zand weer met daardoorheen kiezels, dit mengsel heeft een gemiddelde korreldiameter van 0.7 mm. Figuur 4-3 en 4-5 geven schelpen weer, waarbij figuur 4-3 een fijne fractie weergeeft en figuur 4-5 een grove fractie.

Gebruik strand / functie Bij gebruik van strand is er onderscheid gemaakt tussen de functies; recreatie, natuur en geen gebruik. Strand dat bedoeld is voor recreatief gebruik kenmerkt zich door voorzieningen die voor recreatief gebruik nodig zijn. Hierbij kan men denken aan bankjes, afvalbakken, ligweiden, bebording zwemwater, e.d.. Strand dat onderdeel is van een natuurgebied of in gebruik is als natuurgebied is te herkennen doordat het is afgeschermd middels riet, ruigte of hekwerk en vaak staan er ook borden van de beheerder. Stranden die geen functie hebben vallen buiten bovengenoemde categorieën, deze stranden kenmerken zich doordat ze vaak direct achter een aangrenzende dijk liggen, er zijn hier verder geen voorzieningen en beschutting.

Dwarsprofiel Het profiel is gemeten vanaf de overgang tussen begroeid en onbegroeid gebied. Indien het strand direct aan de onderkant van een dijk is gelegen is dat als startpunt (nulpunt) genomen. Er is loodrecht uit de kust gemeten, met op het strand om de meter een hoogtemeting. Karakteristieke punten zoals bermen zijn met meer detail ingemeten (metingen om de 30 a 50 cm). Na de waterlijn is ongeveer elke meter een meting verricht, dit totdat het profiel nagenoeg horizontaal is. De metingen zijn verricht tijdens rustig weer (geen golfslag), zodat de metingen onder water verricht konden worden ten opzichte van het waterpeil. Vervolgens is het waterpeil ten opzichte van NAP afgelezen op een nabij gelegen geijkte peilschaal. De metingen boven water zijn verricht met een zelfstellende laser, (een laser die zichzelf waterpas stelt) waarbij een nauwkeurigheid van 1 cm is aangehouden. Van elk strand zijn ten minste twee profielen gemeten, zodat eventuele gradiënten in helling zichtbaar zijn. Meer informatie over de gemeten dwarsprofielen is te vinden in paragraaf 6.1.

4.2 De stranden volgens de strandkenmerken De geïnventariseerde gegevens zijn verwerkt in een spreadsheet in een Geografisch Informatie Systeem (GIS). Vanuit de spreadsheet zijn met een GIS kaarten gemaakt. Door deze kaarten en de gegevens in de tabel te vergelijken zijn er verschillende trends waar te nemen. De dwarsprofielen zijn niet verwerkt met GIS. De dwarsprofielen worden nader besproken in hoofdstuk 6. De resultaten van de inventarisatie zijn weergegeven in de volgende kaarten.

• Locatie van de stranden • Soort sediment • Korreldiameter (D50) • Ontstaanswijze strand • Gebruik strand

In onderstaande paragrafen 4.2.1 t/m 4.2.5 wordt ingegaan op de gevonden relaties en kenmerken en ook de kaarten zijn weergegeven in deze paragrafen. De tabel met kenmerken is in bijlage A opgenomen.

46 4.2.1 Locatie, ontstaanswijze en functie Uit de geïnventariseerde gegevens blijkt dat er 66 stranden rond het Markermeer aanwezig zijn. De stranden zijn vooral te vinden langs de Noord-Hollandse kustlijn. Opvallend hierbij is dat deze stranden langs de gehele Noord-Hollandse kustlijn voorkomen. Ook komen ze voor nabij Almere en zijn er twee langs de Houtribdijk. De exacte locatie van de stranden is weergegeven in kaart 4-1.

Kaart 4-1: Locatie van de stranden.

Een oorzaak voor het afwezig zijn van stranden langs de Flevopolder is dat deze kant van de Markermeerkust relatief gezien jong is. Ook is de kant van de nieuwe polders een stuk dieper dan de Noord-Hollandse kust, waardoor meer sediment nodig is voor het ontstaan van stranden.

Indien we kijken naar het gebruik van de stranden (zie kaart 4-2b ) dan zien we dat de meeste stranden gebruikt worden voor recreatie. Ook komen er stranden voor die geen gebruiksfunctie hebben. Het percentage strand dat gebruikt wordt voor recreatie is 41%, 29% van de stranden heeft een natuurfunctie en 30% van de stranden heeft geen functie. Indien we kijken naar de ontstaanswijze van het strand dan is bijna de helft (48%) van de stranden natuurlijk ontstaan, 29% van de stranden is aangelegd en van 23% van de stranden is het onbekend of ze aangelegd of natuurlijk ontstaan zijn. De aangelegde stranden zijn te vinden op de volgende locaties: In de buurt van Almere, dit zijn recreatieve stranden. Langs de

47 Houtribdijk, dit zijn stranden aangelegd voor natuurdoeleinden. Nabij Hoorn en Monnickendam zijn de aangelegde stranden voor recreatieve doeleinden, daarnaast is er op IJburg (woningbouw in het IJmeer voor Amsterdam) een strand voor recreatieve doeleinden aangelegd. Ook vindt er voor IJburg natuurcompensatie plaats, er wordt daarvoor een natuurgebied met strand(en) ontwikkeld nabij Durgendam (ten noorden van Amsterdam). Van de recreatieve stranden langs het Markermeer is 84 % aangelegd. Van de stranden die een natuurdoel hebben is minder dan 1% aangelegd. Hieruit valt op te maken dat stranden vooral zijn aangelegd ten behoeve van recreatie. De voor recreatieve doeleinden aangelegde stranden bevinden zich in de buurt van steden.

Kaart 4-2: (a) Ontstaanswijze (b) Gebruik / functie van het strand.

4.2.2 Sediment kenmerken (korrelgrootte, soort sediment) De stranden rond het Markermeer bestaan uit verschillende soorten sediment. De twee meest voorkomende sedimentsoorten zijn zand en schelpen, zie kaart 4-3, daarnaast komt er op sommige stranden ook organisch materiaal voor. Bij schelpen gaat het veelal om gebroken schelpen. Deze schelpen zijn afkomstig uit de tijd van de Zuiderzee. Daarnaast komen naast de Zuiderzeeschelpen op sommige stranden tussen Enkhuizen en Warder zoetwatermosselen voor. De korreldiameter geeft aan hoe groot de (gebroken) schelpen zijn. Op 65% van de stranden komen schelpen voor. Van het totale aantal stranden bestaat 47% helemaal uit (gebroken) schelpen. Het verschil hiertussen ontstaat doordat er ook stranden zijn die bestaan uit een combinatie van schelpen en zand of schelpen en organisch materiaal. 21% van de stranden bestaat uit zand. Van 12% van de stranden is niet bekend uit welk sediment ze bestaan. De oorzaak hiervan is dat deze stranden niet toegankelijk zijn, zodoende zijn ze niet geïnspecteerd en bemonsterd.

De gemiddelde korreldiameter (gemiddelde D50) van de stranden is 0.81 mm. De grootst aangetroffen D50 is 4.0 mm, dit is te vinden op een zeer klein, natuurlijk, ongebruikt

48 schelpenstrand. De kleinst aangetroffen D50 is 0.2 mm, dit is te vinden op een zandstrand nabij Muiderberg. Er is een duidelijk verschil te zien tussen stranden die bestaan uit zand en stranden die bestaan uit schelpen. Schelpenstranden hebben een grovere D50 dan zandstranden. De gemiddelde D50 van schelpenstranden is 1.15 mm, tegen een gemiddelde D50 van 0.30 mm bij zandstranden. Ook is er een duidelijk verschil tussen de variatie in korrelverdeling te vinden. De gemiddelde D50/D90 van zandstranden is 2.4, terwijl dit bij schelpenstranden 3.4 is. Dit duidt erop dat zandstranden beter gesorteerd zijn dan schelpenstranden, schelpenstranden hebben vaak een bredere bandbreedte van voorkomen. Bij schelpenstranden zal het proces van schuilen en blootstelling van sediment zodoende een grotere rol spelen dan bij zandstranden.

Kaart 4-3: Sedimentsamenstelling van het strand.

Kaart 4-4: Gemiddelde korreldiameter ter plaatse van de waterlijn.

Als we kijken naar de relatie tussen natuurlijk of aangelegd strand (kaart 4-2 a) ten opzichte van het soort sediment (kaart 4-3) valt op dat bijna alle natuurlijke stranden uit schelpen bestaan. Uitzondering hierop zijn de stranden aan de zuidkust nabij Muiden en Muiderberg en een strand nabij de vuurtoren van Marken. De aangelegde stranden bestaan allemaal uit zand. Het aangelegde zandstrand nabij het werkeiland langs de Houtribdijk bestaat uit een bovenlaag van hele Zuiderzeeschelpen. Het is goed mogelijk dat deze schelpen in de loop der jaren hier zijn aangespoeld.

51 4.2.3 Strandlengte, insluiting en kunstwerken Indien we kijken naar de lengte van het strand, is te concluderen dat stranden in allerlei lengtes voorkomen, van enkele meters tot honderden meters. Het Almeerderstrand kenmerkt zich als enige tot een zeer groot strand met een lengte van 1.5 km.

De hoek waaronder het sediment ligt opgesloten, varieert zeer veel. Er zijn stranden met een opsluiting van 70 graden te vinden, onder andere in recreatiegebied Schellinkhout nabij Schardam. Daarnaast zijn er ook stranden te vinden met veel minder opsluiting, bijvoorbeeld ten noorden van Volendam bevindt zich een strand met een opsluiting van 149 graden. De schelpenstranden met nagenoeg geen opsluiting bevinden zich tussen Hoorn en Volendam. De opsluiting ontstaat meestal door een bocht in de achterliggende dijk, ook zijn er opsluitingen als gevolg van dammen in het Markermeer. De dijk aan de Markermeerzijde van de Flevopolder kenmerkt zich als een rechte dijk. Er zijn geen opsluitingen langs deze dijk en er zijn ook geen stranden langs deze dijk te vinden.

Indien de hoek waaronder het strand opgesloten ligt klein is, (dit houdt in dat het strand goed opgesloten ligt) is er een klein strand aanwezig. Indien de hoek waaronder het strand opgesloten ligt groot is, is er een lang strand aanwezig. Indien we dit nader bekijken en de strandlengte (SL) uitzetten tegen de hoek waaronder het strand opgesloten ligt ontstaat figuur 4-6. In de grafiek zijn niet alle 66 stranden meegenomen, dit omdat niet van elk strand de strandlengte en de opsluiting bekend is. Er is te zien dat de stranden korter dan 50 meter een variërende opsluiting hebben, bij stranden langer dan 50 meter is een duidelijke relatie te zien tussen de opsluiting en de strandlengte. Ter verduidelijking is in de grafiek een trendlijn weergeven voor stranden tot 50 meter en een trendlijn voor stranden langer dan 50 meter. Een verklaring voor de relatie tussen de strandlengte en de opsluiting kan zijn dat bij een kleine hoek van opsluiting er veel sediment nodig is voor een lang strand, een lang strand met goede opsluiting zal zodoende niet snel ontstaan. Indien er weinig opsluiting is, is er naar verhouding niet veel sediment nodig om een lang strand te laten ontstaan, zodoende zal er bij weinig opsluiting sneller een lang strand ontstaan.

Relatie tussen opsluiting en strandlengte

250

200

150 lineair SL>50 m 100 lineair SL<50 m

50 Strandlengte (m) Strandlengte 0 0 50 100 150 200 Opsluiting (graden)

Figuur 4-6: Relatie tussen strandlengte en opsluiting (SL =strandlengte).

Nabij enkele stranden zijn kunstwerken te vinden die het sediment moeten vasthouden en de golfaanval moeten tegengaan. Daarnaast zijn er ook locaties waar de stranden zijn ontstaan als het gevolg van het aanleggen van dammen. Bijvoorbeeld bij vluchthavens, dit zijn havens om

52 te schuilen bij slecht weer, zijn langs de dammen stranden ontstaan. Bij twee schelpenstranden zijn er dammen aangelegd om sediment vast te houden, dit is bij camping Uithoorn, en bij Zon en Vreugd te Hoorn. Er zijn verschillende zandstranden waarbij dammen zijn aangelegd om sediment vast te houden.

4.2.4 Dominante golfrichting in relatie tot de strandrichting De strandrichting is de richting loodrecht op de kust. Indien deze strandrichting overeenkomt met de dominante golfrichting is er geen verplaatsing van sediment te verwachten.

De dominante golfrichting is voor een vijftal locaties bepaald aan de hand van het golfklimaat. In paragraaf 3.2 is het golfklimaat omschreven. In tabel 4-1 staan de belangrijkste parameters weergegeven.

Dominante golfrichting Gemeten Strand (naam) strandrichting richting van waaruit de meest voorkomende (graden) hoogste golf komt richting Hoorn (Zon en Vreugd) 180 / 210 210 179 Broekerhaven Oost 2 210 210 124 Warder Strandbad 90 90 78 Warder zuid 90 90 75 Muiderberg 30 / 300 60 / 300 55 Tabel 4-1: Dominante golfrichting en gemeten richting

De dominante golfrichting komt bij de stranden redelijk overeen met de gemeten strandrichting. De afwijking is minder dan 15 graden. Verplaatsing of bijdraaiing van deze stranden is daarom nagenoeg niet te verwachten. De enige uitzondering hierop is het strand te Broekerhaven Oost 2. Bij dit strand komt de dominante golfrichting niet overeen met de gemeten strandrichting. Dit strand ligt in een bocht, waarbij de dominante golfrichting nagenoeg parallel aan de kust is. Het ligt voor de hand dat dit strand in de toekomst enigszins bijdraait zodat er minder refractie optreedt. De dominante golfrichting komt dan beter overeenkomt met de strandrichting.

4.2.5 Is er sprake van erosie of sedimentatie? Zoals al weergegeven bij de te inventariseren kenmerken is het zeer lastig om vanuit een korte meetperiode vast te stellen of er sprake is van sedimentatie. Netto erosie is beter vast te stellen.

Schelpenstranden worden over het algemeen niet beschermd door oeververdediging of kunstwerken. Schelpenstranden zijn dynamischer dan zandstranden, er vindt gedurende het jaar afslag en opbouw van schelpenstrand plaats. Dit is te zien doordat er plekken zijn waar schelpen opgehoopt liggen en doordat er plekken zijn waar stukken strand zijn weggeslagen. Afhankelijk van de windkracht en windrichting vindt er tijdens storm afslag of sedimentatie van schelpen plaats. Indien er afslag van een schelpenstrand plaats vindt lijkt het erop dat het strand zichzelf vrij snel herstelt. Bij schelpenstranden is er geen netto erosie waar te nemen. Mogelijk dat er enigszins netto sedimentatie plaatsvindt. Van het strand ten zuiden van de vuurtoren van Marken staat vast dat er netto sedimentatie plaats vindt. Van dit strand zijn namelijk foto’s van nu en van 10 jaar terug vergeleken. Ook van het strand bij strandbad Warder staat vast dat er netto sedimentatie optreedt, aangezien hier nog schelpen worden gewonnen voor plaatselijk gebruik.

53 Natuurlijke schelpenstranden zijn ontstaan doordat er schelpenmateriaal voorhanden was. Uit de bodemmonsters (kaart 3-9 en 3-10) blijkt dat schelpen aanwezig zijn in de bodem, deze schelpen komen vrij indien de bodem erodeert. Dit eroderen kan plaatsvinden tijdens storm en als gevolg van omwoelen van de bodem door vissen (Witteveen en Bos, 2005). Indien deze schelpen aanspoelen aan de kust is er sprake van sedimentatie.

De zandstranden nabij Hoorn, Monnickendam en Broekerhaven Oost kenmerken zich door netto erosie en zijn niet dynamisch. Het opbouwende proces kan mogelijk niet plaatsvinden door de aanwezigheid van (voor)oeververdediging. Het door golven aangevoerde sediment wordt mogelijk al op dieper water tegengehouden. Het proces van erosie wordt geremd, maar niet in zijn geheel gestopt door de oeververdedigend. Langs de oever komen graspollen voor die deels los hangen omdat het zand dat er eens onder lag weggeslagen was. Ook komt het voor dat de graspollen al deels in het water staan.

Het zandstrand nabij Almere is uitgebreid onderzocht door Alkyon, dit strand blijkt stabiel te zijn (Alkyon, 2001). Wel is er in 1987 een zandsuppletie uitgevoerd om het strand te verbreden en het onderwaterprofiel flauwer te maken.

De zandstranden nabij Muiderberg hebben geen kenmerken van erosie. Men kan zodoende aannemen dat deze stranden stabiel zijn of iets aangroeien. De stranden bij Muiderberg hebben een zeer flauw talud (1:250) en kenmerken zich als stranden waar geen op nauwelijks golfaanval is. Dit is ook te verklaren aan de hand van de ligging, de maximaal optredende strijklengte als gevolg van de wind is hier namelijk zeer gering.

Samenvattend is over erosie en sedimentatie te zeggen dat bij 6% van de zandstranden erosie is geconstateerd. Dit zijn onder andere zandstranden nabij Hoorn en Monnickendam. De zandstranden rond Almere en Muiderberg hebben geen kenmerken van erosie. Dit komt vermoedelijk doordat de stranden goed beschermd zijn tegen eventuele golfaanval. De kans dat er bij deze stranden een grote strijklengte optreedt en dus golfaanval plaatsvindt, is zeer klein. Bij schelpenstranden is er geen erosie vastgesteld. Wel is bij enkele schelpenstranden sedimentatie vastgesteld.

4.2.6 Conclusie Langs de gehele westkust van het Markermeer komen stranden voor, deze stranden zijn zeer divers. Duidelijk is dat een opsluiting van het sediment nodig is voor stranden. Er is een duidelijke relatie tussen de hoek waaronder het strand is ingesloten en de strandlengte, bij een grote ingesloten hoek is er een lang strand, bij een kleine ingesloten hoek is er een kort strand. Ook is duidelijk naar voren gekomen dat de meeste natuurlijke stranden uit schelpenmateriaal bestaan en dat de aangelegde stranden uit zand bestaan. De schelpenstranden zijn opgebouwd uit grof materiaal, een grove sedimentstructuur, terwijl de zandstranden uit veel fijner materiaal bestaan. Bij de schelpenstranden zijn er geen kenmerken van erosie gevonden en bij zandstranden langs de westkust wel.

55 56 5 Verschillen tussen de zand- en schelpenstranden Uit de inventarisatie blijkt dat veel aangelegde stranden uit zand bestaan, terwijl veel natuurlijke stranden uit schelpen bestaan. Opvallend is ook dat schelpenstranden geen kenmerken van erosie hebben en sommige zandstranden wel. Er zou afgeleid kunnen worden dat de natuurlijke (schelpen)stranden op een gunstigere locatie zijn ontstaan, dan waar de onnatuurlijke stranden zijn gecreëerd. Daarnaast kan het verschil in sedimentkenmerken tussen zand en schelpen een oorzaak zijn van het wel of niet eroderen van strand. Om meer inzicht te krijgen in de stranden worden in dit hoofdstuk de aanwezige schelpenstranden vergeleken met de aanwezige zandstranden. Er wordt in paragraaf 5.1 gekeken naar het verschil in valsnelheid en in paragraaf 5.2 naar het verschil in schuifspanning.

5.1 Verschil in valsnelheid bij zand en schelpen Het verschil tussen zand en schelpen komt onder andere tot uitdrukking in het verschil in valsnelheid en het verschil in kritische bodemschuifspanning. De valsnelheid is afgeleid van de materiaaleigenschappen. In figuur 5-1 is de valsnelheid van schelpen en zand weergegeven. De valsnelheid is berekend volgens de in paragraaf 2.2.3 weergeven methode. Bij de berekening van de valsnelheid is geen rekening gehouden met de vorm. Als er wel rekening gehouden wordt met de vorm zal de valsnelheid van schelpen nog lager zijn dan nu in de figuur weergegeven. Naarmate schelpengruis grover is wordt de valsnelheid meer afgeremd door de weerstand van het water en gaan de schelpen meer zweven.

Valsnelheid van zand en schelpen

0.3

0.25 zand 0.2 zand schelpen schelpen 0.15 gemeten 0.1 D50

Valsnelheid Wf (m/s) Wf Valsnelheid 0.05

0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Diameter D (mm)

Figuur 5-1: Valsnelheid van schelpen en zand.

Algemeen is te zeggen dat, indien de diameter van zand en schelpen gelijk is, de valsnelheid van schelpen lager is dan die van zand. Grofweg is te zeggen dat schelpen met een diameter D zich gedragen als zand met diameter D/2. De gemiddelde mediane korreldiameter van de schelpen- en zandstranden die in het Markermeer voorkomen is in figuur 5-1 met een rode stippellijn weergegeven. De valsnelheid van de op de stranden voorkomende schelpen is hoger dan die van het zand dat op zandstranden voorkomt. De aanwezige schelpenstranden zijn onder eenzelfde belasting stabieler dan de aanwezige zandstranden.

5.2 Verschil in kritische schuifspanning bij zand en schelpen De kritische schuifspanning bepaalt of sediment in beweging komt. In figuur 5-2 is de kritische schuifspanning uitgezet tegen de korreldiameter voor verschillende korreldiameters. De kritische schuifspanning is berekend met de formules die zijn weergeven in paragraaf 2.2.2. Met een rode stippellijn zijn in de figuur de D50 en de D90 weergegeven zoals die voorkomen op de stranden langs het Markermeer. De voorkomende D50 van schelpen en zand hebben ongeveer dezelfde schuifspanning. De schuifspanning van schelpen is bij D90 ruim drie keer zo hoog als bij de D90 van zand. Het effect van schuilen en blootstelling van sediment zal bij schelpenstranden dus groter zijn dan bij zandstanden. Echter, het effect van schuilen en blootstelling op de mobiliteit van sediment is vrij onbekend. Zodoende is vanuit de theorie niet te zeggen of schelpenstranden als gevolg van de kritische schuifspanning minder mobiel zijn.

Schuifspanning van zand en schelpen

2.0

1.5 zand

cr 1.0 D90 schelpen τ D50/D90 D50 0.5

0.0 Kritische schuifspanning schuifspanning Kritische 012345 Diameter D (mm)

Figuur 5-2: Schuifweerstand bij zand en schelpen.

58 6 Het dwarsprofiel Er zijn verschillende theorieën die evenwichtsprofielen bepalen. In dit hoofdstuk zijn enkele van deze theorieën getoetst aan Markermeerstranden. In Hoofdstuk 2 zijn de verschillende theorieën reeds toegelicht. Voordat de theorieën getoetst worden, zijn eerst de ingemeten dwarsprofielen onderling vergeleken. Dit is gedaan om te onderzoeken of er bij verschil in strandkenmerken ook verschil in dwarsprofiel waar te nemen is. Aan het eind van dit hoofdstuk volgen enkele conclusies.

6.1 Beschrijving gemeten dwarsprofielen Doordat er veel stranden aanwezig zijn en er beperkte tijd en middelen zijn is er een keuze gemaakt welke stranden in te meten en welke stranden niet in te meten. Deze keuze is gemaakt aan de hand van de gegevens die gevonden zijn bij de inventarisatie van de stranden. Er is voor gekozen om stranden in te meten op verschillende locaties rond het Markermeer (figuur 6-1), zodat er verschil in golfklimaat nabij de stranden is. Daarnaast hebben de stranden verschillende korreldiameter en sedimentsamenstelling, zodat hierin ook verschillen tot uitdrukking kunnen komen. Tabel 6-1 geeft de sedimenteigenschappen van de ingemeten stranden. Van elk strand zijn ten minste twee profielen gemeten. In de schetsen in de volgende paragrafen is aangeven waar de profielen opgemeten zijn. Door meerdere profielen te meten per strand is het mogelijk verschillen in dwarsprofiel vast te stellen. De voor het inmeten gebruikte meetmethode staat beschreven in paragraaf 3.1. Voor bodemdiepten dieper dan 1.0 meter (NAP -1.25) is gebruik gemaakt van dieptelodingen die zijn uitgevoerd door Rijkswaterstaat (Rijkswaterstaat, 2005).

Figuur 6-1: Locaties van de ingemeten dwarsprofielen.

Sediment Locatie RD; X; Y samenstelling D50 (mm) Broekerhaven oost 2 145315; 521587 schelpen/zand 0.45 Hoorn, Zon en Vreugd 131926; 628282 schelpen 0.75 Warder, Strandbad 130852; 509006 schelpen 1.7 Warder zuid 131673; 507913 schelpen 1.7 Muiderberg 137204; 482148 zand 0.25 Tabel 6-1: Kenmerken van de ingemeten stranden.

Broekerhaven oost 2 Figuur 6-2 geeft het profiel van het strand Broekerhaven oost 2 weer. Daarnaast is een kaartje van de locatie weergeven. Op foto 6-1 is het strand en de kustlijn weergegeven. Het strand bevindt zich direct achter de Zuiderdijk in een bocht. Er zijn geen andere opsluitende constructies dan de bocht in de dijk. Het strand is ongeveer 50 meter lang en de maximaal optredende strijklengte loodrecht op het strand is 20 kilometer. Op het eerste gezicht bestaat het strand uit schelpen(gruis), indien men het strand beter bekijkt valt op dat het strand voor ongeveer 50% uit zand bestaat. In het profiel boven de waterlijn bevinden zich enkele schelpenbanken. Na de waterlijn is het talud steil, vervolgens wordt het talud steeds minder steil. Na ongeveer 15 meter is het talud nagenoeg horizontaal. Uit waarnemingen blijkt ook dat na ongeveer 15 meter de sedimentsamenstelling van het schelpen/zand mengsel veranderd naar een geconsolideerd klei/zand/slib mengsel. Dit duidt erop dat ongeveer 15 meter uit de kust, op een diepte van ongeveer 0,5 meter het bodemprofiel begint en het strandprofiel eindigt. De helling van het strand in Broekerhaven verschilt afhankelijk van de locatie waar langs de kustlijn gemeten is. De helling wordt steiler naarmate men zuidelijker komt. In paragraaf 4.2.4 bleek dat de maatgevende golven vanuit het zuiden komen en dat de kustlijn nabij het strand daarvan afwijkt. Het steiler worden van het profiel in zuidelijke richting is te verklaren doordat de golven ook uit het zuiden komen. Sediment uit het zuiden zal naar het noorden willen verplaatsen, zodat het noordelijke deel van het strand minder steil afloopt.

Broekerhaven Oost 2

1.5

1 midden 0.5 zuid noord 0 -30 -20 -10 0 10 20 30 -0.5

Hoogte waterdiepte t.o.v. (m) -1 Afstand tot waterlijn (m)

Figuur 6-2: Gemeten dwarsprofielen te Broekerhaven.

Foto 6-1: Overzicht strand Broekerhaven Oost 2.

Zon en Vreugd te Hoorn. Het strand Zon en vreugd te Hoorn is van oorsprong een natuurlijk strand. In 2001 is dit strand vergroot en is een stekdam aangebracht evenwijdig aan de kustlijn (zie figuur 6-3). Dit strand bevindt zich enkele meters achter de Westerdijk. Aan de noordoostkant van dit strand, naast de strekdam bevindt zich een ligweide, achter deze ligweide is de Hoornse schouwburg het Park gevestigd. Het strand bestaat uit schelpen en het achterland voor de dijk bestaat uit zand. Het strand bevindt zich in een kom die is afgeschermd door de strekdam. In het water zijn palen geplaatst waaraan in de zomer een ballenlijn bevestigd is. Het strand is ongeveer 70 meter lang en de maximaal optredende strijklengte loodrecht uit midden van het langsprofiel is 4 kilometer. Op foto 6-2 is dit strand weergegeven.

Foto 6-2: Overzicht strand Zon en Vreugd te Hoorn.

Dwarsprofiel Hoorn, Zon en Vreugd

1.5

langs dam 0.5 vanuit dijk 0 -40 -20 0 20 40 -0.5 Hoogte t.o.v. waterpeil (m) waterpeil Hoogte t.o.v. -1 Afstand tot waterlijn (m)

Figuur 6-3: Gemeten dwarsprofielen te Hoorn, Zon en Vreugd.

Het dwarsprofiel langs de dijk is boven water smal en langgerekt. Dit is te zien in figuur 6-3. In het profiel langs de dam zijn boven de waterspiegel kleine ophopingen van sediment te zien. Na de waterlijn loopt het talud steil af, vervolgens neemt de taludhelling af. Onder de waterlijn bevindt zich op 20 meter uit de kust een klei/zandbank, na deze klei/zandbank loopt het profiel weer af. Bij het gemeten profiel bevindt zich op 30 meter vanaf de waterlijn de ballenlijn. Onder water zijn er nauwelijks verschillen in de gemeten profielen waar te nemen.

In figuur 6-4, is het bodemprofiel tot 200 meter uit de kust weergegeven. Dit profiel laat duidelijk zien dat na 30 meter uit de kust de waterdiepte nog steeds toeneemt. Op 250 meter uit de kust is er een waterdiepte van 2 meter. Er is bij dit strand geen sprake van een horizontaal bodemprofiel.

Dwarsprofiel Hoorn (Zon en Vreugd)

1.5 1 0.5 langs dam 0 vanuit dijk -40 10 60 110 160 -0.5 -1

Hoogte t.o.v. waterpeil (m) waterpeil t.o.v. Hoogte -1.5 -2 Afstand tot waterlijn (m)

Figuur 6-4: Dwarsprofielen te Hoorn, inclusief diepere deel.

62 Warder, Strandbad Warder In figuur 6-5 is het profiel van het strand bij Strandbad Warder weergegeven. Op foto 6-3 is het strand te zien, waarbij het Markermeer op winterpeil is. Ook is er aflandige wind, zodat het water laag staat. De situatie bij Strandbad Warder kenmerkt zich door een 200 meter lang schelpenstrand. Landinwaarts achter dit strand bevindt zich een kade van ongeveer 0.4 meter hoog ten opzicht van het gemeten waterpeil. Achter deze kade bevindt zich een ligweide. De maximaal optredende strijklengte loodrecht op het strand is 27 kilometer en er zijn geen golfwerende constructies aanwezig. Het strand boven water bevat één tot meerdere hopen met sediment (schelpenbanken), deze hopen strekken zich uit in kustlangsrichting. Onder water loopt het talud de eerste 5 meter steil af. Na 10 meter is de bodem nagenoeg horizontaal. Na ongeveer 10 meter is er een overgang van sediment waarneembaar van schelpen naar geconsolideerd zand/slik/klei. Het strandprofiel gaat hier vermoedelijk over in de waterbodem. De waterbodem gaat hier vervolgens flauw (1:250) verder.

Warder, Strandbad

0.6 0.4 0.2 0 profiel noord -10-0.2 0 10 20 30 40 profiel zuid -0.4 -0.6

Hoogte t.o.v. waterdiepte (m) t.o.v. waterdiepte Hoogte -0.8 Afstand tot waterlijn (m)

Figuur 6-5: Gemeten dwarsprofielen te Strandbad Warder.

Foto 6-3: Overzicht Strandbad Warder.

63 Warder zuid In figuur 6-6 is het profiel van het strand ten zuiden van Warder weergegeven. Dit strand is net als Strandbad Warder een langgerekt schelpenstrand. Het strand is ongeveer 130 meter lang en enkele meters breed. De maximaal optredende strijklengte is 27 kilometer, dit is gelijk aan de maximaal optredende strijklengte bij Strandbad Warder. Het strand Warder zuid bevindt zich direct achter de IJsselmeerdijk, dit is goed te zien op foto 6-4. Er is geen ligweide aanwezig en het strand is slecht toegankelijk. Het profiel kenmerkt zich boven water tot een onregelmatig profiel met zeer veel toppen en dalen. Het profiel onder water komt overeen met het profiel van Strandbad Warder.

Warder zuid

1 profiel noord 0.5 profiel zuid

0 -20-100 10203040 -0.5

-1

Hoogte t.o.v. waterdiepte (m) -1.5 Afstand tot waterlijn (m)

Figuur 6-6: Gemeten dwarsprofiel ten zuiden van Warder.

Foto 6-4: Overzicht Warder Zuid.

64 Muiderberg In figuur 6-7 is het dwarsprofiel van het strand te Muiderberg weergegeven. Het strand te Muiderberg bestaat uit zand en slik. Aan beide kanten van het strand is de oever dicht begroeid met riet, wat ervoor zorgt dat het strand goed beschut is. De maximaal loodrecht optredende strijklengte is 1.3 kilometer en er zijn geen golfwerende constructies aanwezig. Het profiel boven water kenmerkt zich door een zeer flauw egaal profiel. Onder water is het talud flauw. Er bevinden zich gaten in de bodem die gevuld zijn met slib/slik. In een slikgat kan je tientallen centimeters wegzakken, wat zeer gevaarlijk is. Een scherpe overgang tussen water en land is er niet. Afhankelijk van de opwaaiing (van maar enkele centimeters) kan de waterlijn al snel enkele meters opschuiven. Een duidelijke overgang tussen strandprofiel en waterbodem is er niet, tot honderden meters uit de kust blijft het water zeer ondiep.

Dwarsprofiel Muiderberg

1.4 1.2 1 0.8 0.6 west 0.4 oost 0.2 0

Hoogte t.o.v. waterpeil (m) waterpeil Hoogte t.o.v. -40 -20 -0.2 0 20 40 -0.4 Afstand tot waterlijn (m)

Figuur 6-7: Gemeten dwarsprofielen te Muiderberg.

Foto 6-5: Kustlijn en aangrenzende oever (op het Markermeer ligt een dun laagje ijs).

65 6.2 Onderlinge vergelijking dwarsprofielen Bij het vergelijken van de strandprofielen valt op dat het profiel in Muiderberg onder water als enige geen gekromd profiel bevat. De overige profielen bevatten wel een gekromd dalend profiel onder water. Bij drie profielen (Warder zuid, Broekerhaven Oost 2 en Strandbad Warder) is er een duidelijke knik te zien bij de overgang tussen bodemprofiel en strandprofiel. Deze drie stranden worden niet beschermd door oeververdediging en bij deze stranden kan er een grote strijklengte optreden. Het valt op dat het strand in Muiderberg geen zand/schelpenbanken boven water heeft, terwijl de overige stranden dat wel hebben. Een oorzaak van het verschil tussen het strand te Muiderberg en de overige stranden is mogelijk het verschil in strijklengte, bij het strand te Muiderberg is de maximaal loodrecht optredende strijklengte namelijk vele malen kleiner dan van de overige stranden. In figuur 6-8 zijn de verschillende dwarsprofielen weergegeven in één figuur.

Strandprofiel van 5 locaties

Warder zuid 2 Strandbad Warder 1.5 Muiderberg 1 Zon en Vreugd Hoorn 0.5 Boerkerhaven Oost 2 0 -20 -10-0.5 0 10 20 30 40 -1 Hoogte (m), waterpeil =0 =0 waterpeil (m), Hoogte -1.5 Afstand tot waterlijn (m)

Figuur 6-8: Vergelijking van de 5 gemeten dwarsprofielen.

In tabel 6-2 zijn de strandhellingen nabij de waterlijn weergegeven. De helling van het strand te Warder Strandbad en te Warder zuid zijn nagenoeg gelijk. De sedimentkenmerken van deze twee stranden zijn ook gelijk. Indien we de helling van het strand in de eerste meters bekijken valt op dat de helling steiler is naarmate het sediment grover is, dit komt overeen met de theorie over dwarsprofielen. Schelpenstranden kenmerken zich door een grof sediment en een steile helling onder water en zandstranden kenmerken zich door fijn sediment en een flauwe heling onder water.

Strand (1/Se) op x=0 Helling op x=0 Warder, Strandbad 0.25 1:4 Hoorn Zon en Vreugd 0.1 1:10 Broekerhaven oost profiel n 0.08 1:13 Broekerhaven oost profiel z 0.14 1:7 Warder zuid 0.26 1:4 Muiderberg 0.007 1:150 Tabel 6-2: Strandhelling gemeten profielen.

66 In figuur 6-9 is een grafiek weergeven met daarin uitgezet de korreldiameter en de gevonden strandhelling. Daarnaast zijn de door verschillende wetenschappers gevonden relaties tussen de korreldiameter en de strandhelling weergegeven. Uit de grafiek blijkt dat de helling afneemt naarmate de korreldiameter kleiner wordt.

Figuur 6-9: Relatie tussen korreldiameter en strandhelling.

6.3 Het strandprofiel volgens empirische formules De opgemeten dwarsprofielen zijn in onderstaande paragraaf vergeleken met enkele empirische formules. Van het profiel is alleen het strandprofiel bekeken en niet het bodemprofiel. Er is onderzocht of de modellen overeen komen met de gemeten profielen. Dit is gedaan door per model de strandkenmerken in te voeren en het resultaat te vergelijken met het gemeten profiel. Indien een model niet overeen komt is er bekeken welke verklaring hiervoor gegeven kan worden.

Een uitgebreide beschrijving van de formules (c.q. modellen) staat in hoofdstuk 2. Ook de uitgangspunten van deze modellen staan weergegeven in hoofdstuk 2. Onderstaand staat vermeld welke aanduiding gebruikt is voor welk model. De bij de modellen gebruikte sedimentkenmerken staan weergegeven in tabel 6-3.

67 Dean: Model van Dean, met A parameter bepaald aan de hand van de valsnelheid volgens Dean (Dean, 1991). Kriebel: Model van Dean, met A parameter bepaald aan de hand van de valsnelheid volgens Kriebel, Kraus en Larson (Kriebel, Kraus and Larson, 1991). Hanson: Model van Dean, met A parameter bepaald aan de hand van de sedimentdiameter volgens Hanson en Kraus (Hanson and Kraus, 1989). Wright: Model van Wright (Wright, 1986), bij dit model dient de diepte van de waterbodem als dieptegrens ingevoerd te worden. Komar: Model van Komar en McDougal (Komar and McDougal, 1994), bij dit model dient de strandhelling op y=0 ingevoerd te worden. Hierdoor is dit model niet geschikt om de strandhelling te voorspellen. Ondanks dit wordt onderzocht of het model overeenkomt met de gemeten stranden.

k (na Strand S D (mm) W (m/s) e 50 f kalibratie) Warder, Strandbad 0.25 1.7 0.138 0.42 Hoorn Zon en Vreugd 0.1 0.77 0.074 0.1 Broekerhaven oost 2 0.08 0.45 0.074 0.2 Broekerhaven oost 2 0.14 0.45 0.074 Warder zuid 0.26 1.7 0.138 0.42 Muiderberg 0.007 0.25 0.029 0.0001 Tabel 6-3: Invoerparameters van de verschillende stranden.

6.3.1 Hoorn, Zon en Vreugd Het profiel in Hoorn, Zon en Vreugd, heeft een klei/zand bank, het toepassen van één van de bovenstaande modellen voor dit profiel is zodoende niet optimaal, aangezien de profielen geen rekening houden met de zand/kleibank. Het profiel ver uit de kust is niet horizontaal, het profielmodel van Wright is daardoor ook ongeschikt. Ondanks de bank zijn de modellen gebruikt om het strandprofiel mee te vergelijken. Als invoer voor het model van Dean en Kriebel is gebruik gemaakt van de berekende valsnelheid (Wf=0.074 m/s). Voor het model van Hanson is gebruik gemaakt van de gemeten korreldiameter (D50=0.77 mm). Voor het model van Komar is een strandhelling van 1:10 gebruikt, deze helling is opgemeten. Indien we de modellen toepassen en vergelijken met het gemeten profiel krijgen we het volgende resultaat (figuur 6-10):

Hoorn, Zon en Vreugd

0 Kriebel 0 5 10 15 20 25 Hanson -0.2 gemeten -0.4 Dean Komar -0.6

-0.8

Diepte t.o.v. waterpeil (m) waterpeil t.o.v. Diepte -1 Afstand t.o.v. waterlijn (m)

Figuur 6-10: Strand Hoorn, Zon en Vreugd, volgens verschillende evenwichtsprofielen.

68 Uit deze grafiek blijkt dat het model van Dean het meest accuraat is tot de eerst 7 á 8 meter. Na deze afstand komt geen van de modellen overeen met de meting, dit is nog voor het gebied met de zand/klei bank. Het kan zijn dat de evenwichtsprofielen verder uit de kust niet overeen komen omdat het strandprofiel daar overgaat in bodemprofiel.

6.3.2 Broekerhaven oost 2 Het strandprofiel ten oosten van Broekerhaven en de verschillende modellen zijn in figuur 6- 11 weergegeven. Als invoer voor het model van Dean en Kriebel is gebruik gemaakt van de berekende valsnelheid (Wf=0.074 m/s). Voor het model van Hanson is gebruik gemaakt van de gemeten korreldiameter (D50=0.45 mm). Voor het model van Komar is een strandhelling van 1:7 gebruikt, deze helling is opgemeten. De evenwichtsprofielen van Hanson, Dean en Kriebel komen alle in de eerste 5 meter goed overeen. Indien we de grafiek nader bekijken komt het profiel van Hanson het meest overeen met het gemeten profiel. De modellen van Wright en Komar zijn toe te passen, maar voldoen niet. De geadviseerde k-waarde van 10-4 zorgt bij het model van Komar voor een te steil talud en bij dat van Wright voor een te flauw talud.

Broekerhaven oost 2

0 -0.1 0 5 10 15 20 25 gemeten Wright -0.2 Komar -0.3 Hanson -0.4 Kriebel -0.5 Dean -0.6

Diepte t.o.v. waterpeil (m) -0.7 Afstand t.o.v. waterlijn (m)

Figuur 6-11: Strand Broekerhaven, volgens verschillende evenwichtsprofielen.

Door aanpassing van de k-waarde van de modellen van Wright en Komar, is het mogelijk de modellen overeen te laten komen met het gemeten profiel. Figuur 6-12 geeft de modellen met een aangepaste k-waarde weer. Het model van Komar voldoet met een k-waarde tussen 0.32 - 0.34. Het model van Wright voldoet met een k-waarde van 0.45. Deze waarden liggen ver af van de geadviseerde waarde tussen 10-4 en 10-6.

Broekerhaven oost 2

0 -0.1 0 5 10 15 20 25 -0.2 gemeten -0.3 Wright -0.4 Komar -0.5

peil = -0.37 NAP -0.37 = peil -0.6

Diepte t.o.v. waterpeil (m) -0.7 Afstand t.o.v. waterlijn (m)

Figuur 6-12: Strand Broekerhaven, evenwichtsprofiel van Wright en Komar, met aangepaste k-waarde.

69 6.3.3 Warder, Strandbad Warder Het strand van Strandbad Warder en de verschillende modellen zijn in figuur 6-13 weergegeven. Als invoer voor het model van Dean en het model van Kriebel is gebruik gemaakt van de berekende valsnelheid (Wf=0.138 m/s). Voor het model van Hanson is gebruik gemaakt van de gemeten korreldiameter (D50=1.7 mm). Voor het model van Komar is een strandhelling van 1:4 gebruikt. De modellen van Dean, Hanson en Kriebel geven de eerste meters een correct beeld. Na ongeveer vier meter uit de kust komen de modellen niet meer overeen met het gemeten profiel, hier begint de Markermeerbodem. Het model van Kriebel komt het meest overeen met de gemeten profielen. Het profiel van Dean en het model van Hanson geven een te flauw profiel, terwijl het profiel van Wright en het profiel van Komar niet met de geadviseerde k-waarde voldoen.

Warder, Strandbad gemeten 0 Hanson 0 5 10 15 20 25 -0.2 Kriebel Dean -0.4 Wright -0.6 Komar

-0.8

Diepte t.o.v. waterpeil (m) -1 Afstand t.o.v. waterlijn (m)

Figuur 6-13: Strand Warder, volgens verschillende evenwichtsprofielen.

Het aanpassen van de k-waarde is wederom mogelijk om het model overeen te laten komen met het gemeten dwarsprofiel. De gevonden k-waarde voor het model van Komar is 0.42, voor het model van Wright is een k-waarde van 0.6 gevonden.

6.3.4 Warder zuid Het strand ten zuiden van Warder kenmerkt zich door een steil talud. In figuur 6-14 zijn de verschillende modellen en het gemeten dwarsprofiel weergegeven. Als invoer voor het model van Dean en Kriebel is gebruik gemaakt van de berekende valsnelheid (Wf=0.138 m/s). Voor het model van Hanson is gebruik gemaakt van de gemeten korreldiameter (D50=1.7 mm). Voor het model van Komar is een strandhelling van 1:4 gebruikt. Wederom valt op dat de modellen zeer dicht nabij de kust redelijk overeen komen met het gemeten profiel. Het model van Kriebel komt het meest overeen met het gemeten strandprofiel. De modellen van Wright en Komar voldoen niet met de geadviseerde k-waarde. Indien we de k-waarde aanpassen zodat de modellen overeen komen met het gemeten profiel wordt bij het model van Komar een k-waarde van 0.3 gevonden, bij het model van Wright wordt een k-waarde van 0.6 gevonden.

70 Warder zuid gemeten 0 Hanson 0 5 10 15 20 25 -0.2 Kriebel Dean -0.4 Wright -0.6 Komar -0.8

-1 Diepte t.o.v. waterpeil (m) waterpeil t.o.v. Diepte Afstand t.o.v. waterlijn (m)

Figuur 6-14: Strand ten zuiden van Warder, volgens verschillende evenwichtsprofielen.

6.3.5 Muiderberg Het in Muiderberg gemeten dwarsprofiel is in figuur 6-15 weergegeven. In het gemeten profiel is geen overgang tussen strandprofiel en bodemprofiel te zien. In de figuur zijn de verschillende modellen weergegeven. Als invoer voor het model van Dean en Kriebel is gebruik gemaakt van de berekende valsnelheid (Wf=0.029 m/s). Voor het model van Hanson is gebruik gemaakt van de gemeten korreldiameter (D50=0.25 mm). Voor het model van Komar is een strandhelling van 1:150 gebruikt, deze helling is opgemeten.

Muiderberg gemeten 0 Wright 0 5 10 15 20 25 -0.2 Komar Hanson -0.4 Kriebel -0.6 Dean -0.8

Diepte t.o.v. waterpeil (m) waterpeil t.o.v. Diepte -1 Afstand t.o.v. waterlijn (m)

Figuur 6-15: Strand Muiderberg, volgens verschillende evenwichtsprofielen.

Indien we de modellen bekijken valt op dat de modellen van Hanson, Kriebel en Dean niet voldoen. De modellen geven een te steil talud weer. Een oorzaak kan zijn dat er bij dit strand geen of nauwelijks sprake is van morfologische processen. Het model van Komar voldoet redelijk, maar houdt geen rekening met de verschillende curves in het profiel. Indien we ook de delen verder uit de kust bekijken (zie figuur 6-16) voldoet het model van Komar niet meer. Het kalibreren van de k-waarde in het model van Wright geeft geen goed resultaat, dit komt doordat het model meerdere curves heeft en het model van Wright uitgaat van één curve.

71 Muiderberg

0 0 20 40 60 80 100 gemeten -0.2 Wright -0.4 Komar -0.6

-0.8

Diepte t.o.v. waterpeil (m) waterpeil t.o.v. Diepte -1 Afstand t.o.v. waterlijn (m)

Figuur 6-16: Strand Muiderberg evenwichtsprofiel van Wright en Komar, met aangepaste k-waarde.

Samenvatting De modellen van Wright en Komar voldoen met de geadviseerde k-waarde niet voor de 5 gemeten stranden rond het Markermeer. Door aanpassing van de k-waarde is het mogelijk deze twee modellen wel overeen te laten komen met de gemeten profielen. De Modellen van Dean, Kriebel en Hanson voldoen allen vrij goed voor de eerste 5 meter van het strandprofiel. Het model van Kriebel voldoet van deze drie modellen het best.

6.3.6 Effect van invoerparameters per model Om meer inzicht in het modelgedrag te krijgen zijn per model de stranden weergegeven. Dit is gedaan door het model op te bouwen uit de bij de stranden behorende parameters. Onderstaand is het model weergeven dat het meest overeen komt met de werkelijkheid. De andere modellen zijn in bijlage D weergegeven.

In figuur 6-17 is het model van Kriebel weergeven dat is toegepast bij de verschillende stranden. Dit model gaat uit van de valsnelheid. De lijn van Broekerhaven Oost 2 en Hoorn, Zon en Vreugd, zijn gelijk, ondanks dat er verschil in sediment is. Het sediment te Broekerhaven oost 2 is fijner dan dat van Hoorn, maar de dichtheid van het sediment te Broekerhaven oost 2 is hoger dan dat van het strand in Hoorn. Dit resulteert erin dat de valsnelheid van het sediment bij beide stranden gelijk is.

Kriebel

0 Hoorn, Zon en 0 5 10 15 20 Vreugd -0.5 Broekerhaven -1 oost 2

-1.5 Warder

-2 Muiderberg

afstand t.o.v.waterpeil -2.5 afstand t.o.v. waterlijn

Figuur 6-17: Model van Kriebel voor de verschillende stranden.

6.4 Karakteristiek volgens dimensieloze valsnelheid De dimensieloze valsnelheid (Ω) geeft een indicatie van het profiel dat op een locatie verwacht wordt als gevolg van golven, getijde en de valsnelheid van het sediment. De indicatie houdt in dat er weergegeven wordt of er een flauw of steil profiel verwacht wordt. In de theorie in paragraaf 2.5 is verdere informatie over de dimensieloze valsnelheid weergegeven.

De classificatie van strandprofielen volgens de dimensieloze valsnelheid bestaat uit de relatie tussen de golfhoogte bij breken ten opzichte van de golfperiode en de valsnelheid. We nemen aan dat de golfhoogte bij breken gelijk is aan de karakteristieke golfhoogte. Met de formules van Bretschneider kan zodoende de golfhoogte en golfperiode berekend worden. De waterdiepte is als gegeven ingevoerd. Wegens de zeer grote hoeveelheid data is het niet mogelijk om voor elke windsnelheid en strijklengte naar kans van voorkomen een berekening uit te voeren. Er wordt daarom onderzocht bij welke strijklengte en windsnelheid er een dimensieloze valsnelheid van 2 en een dimensieloze valsnelheid van 5 optreedt. Dit houdt in dat er bij een dimensieloze valsnelheid van 2 en een dimensieloze valsnelheid van 5 wordt teruggerekend, naar de bijbehorende windsnelheid en de bijbehorende strijklengte. Een dimensieloze valsnelheid kleiner dan 2 kenmerkt zich door een steil profiel, een dimensieloze valsnelheid groter dan 5 kenmerkt zich door een flauw profiel.

Hoorn, Zon en Vreugd Indien we onderzoeken bij welke golfhoogte en golfperiode er een dimensieloze valsnelheid van 2 of meer optreedt, vinden we een relatie tussen de strijklengte en windsnelheid. Voor het strand in Hoorn komt een dimensieloze valsnelheid van 2 voor bij windsnelheden vanaf 9 m/s en strijklengte van 9330 m, zie tabel 6-3. Ook bij hogere waarden voor de windsnelheid is er een dimensieloze valsnelheid van 2 te vinden. Indien we het windklimaat bekijken zien we dat windsnelheden van 10 m/s en meer in minder dan 5% van de gevallen voorkomt. Zodoende is te verwachten dat een Ω kleiner dan 2 in 95 % van de gevallen voorkomt. Dit houdt in dat het strandprofiel volgens de dimensieloze valsnelheid als steil wordt gekarakteriseerd.

F en u, bij Ω =2 F(m) u (m/s) 9330 9.0 3013 10.0 1754 11.0 1137 12.0 Tabel 6-4: Waarden voor strijklengte en windsnelheid waarbij de dimensieloze valsnelheid 2 is.

73 Broekerhaven oost 2 Bij het onderzoeken van de dimensieloze valsnelheid voor het strand nabij Broekerhaven vinden we bij dimensieloze valsnelheid van 2 de in tabel 6-3 weergegeven waarden voor de windsnelheid (u (m/s)) en strijklengte (F (m)).

F en u, bij Ω =2 F(m) u (m/s) 495 22.0 648 23.0 756 24.0 846 25.0 Tabel 6-5: Waarden voor strijklengte en windsnelheid waarbij de dimensieloze valsnelheid 2 is.

De gevonden waarden treden alleen op in extreme situaties. Een Ω kleiner dan twee is zodoende zeer aannemelijk. Het profiel kan op basis van de dimensieloze valsnelheid gekarakteriseerd worden als een steil profiel. Het gemeten profiel heeft een helling van 1:7, wat gekarakteriseerd wordt als een steil profiel.

Warder Strandbad en Warder zuid De stranden van Warder Strandbad en Warder zuid kenmerken zich door hetzelfde golfklimaat, daarnaast zijn ook de sedimenteigenschappen gelijk. Bij onderzoek naar waarden van golfhoogte en golfperiode waarbij een dimensieloze valsnelheid van 2 optreedt worden waarden gevonden voor de windsnelheid van boven de 150 m/s. Dit zijn geen reële windsnelheden. Alleen waarden van de dimensieloze valsnelheid kleiner dan 2 worden gevonden voor reële combinaties van de windsnelheid en strijklengte. Volgens de dimensieloze valsnelheid wordt het strandprofiel gekarakteriseerd als steil. Dit komt overeen met het gemeten profiel.

Muiderberg Indien we onderzoeken bij welke waarde van golfhoogte en golfperiode, er een dimensieloze valsnelheid van 2 of meer optreedt, vinden we een relatie tussen de strijklengte en windsnelheid, als we de gevonden waarden bekijken (tabel 6-5) zien we geen extreme strijklengte en windsnelheid. Een steil profiel (Ω < 2) is zodoende niet te verwachten. Als we onderzoeken bij welke combinaties van waarden een Ω >5 optreedt, vinden we geen reële uitkomsten. Het strandprofiel van Muiderberg zou daarom op basis van de dimensieloze valsnelheid gekarakteriseerd worden als tussenliggend profiel. In werkelijkheid karakteriseert het strandprofiel in Muiderberg zich als flauw.

Waarden van F en u, bij Ω =2 F (m) u (m/s) 773 3.0 254 4.0 108 5.0 54 6.0 30 7.0 18 8.0 Tabel 6-6: Waarden voor strijklengte en windsnelheid waarbij de dimensieloze valsnelheid 2 is.

74 Samenvatting De meeste onderzochte profielen komen overeen met de te verwachten profielen, alleen Muiderberg komt niet overeen met de gestelde theorie over de dimensieloze valsnelheid. In figuur 6-18 zijn de verschillende profielen op volgorde van steilheid weergegeven. Deze volgorde is bepaald op basis van de dimensieloze valsnelheid. Deze volgorde komt overeen met de volgorde van steilheid van de gemeten profielen.

Figuur 6-18: Volgorde van steilheid volgens dimensieloze valsnelheid.

Indien we onderzoeken wat het effect is van de golfhoogte (en dus de windsnelheid) op de dimensieloze valsnelheid, is te concluderen dat bij een toenemende windsnelheid de dimensieloze valsnelheid groter wordt, het profiel wordt dus flauwer naarmate de wind toeneemt. Bij sediment met een lage valsnelheid is de invloed van golven hoger dan bij sediment dat een hoge valsnelheid heeft.

4.5 Muiderberg 4 3.5 3 Broekerhaven 2.5 2 Strandbad 1.5 Warder en 1 Warder zuid Hoorn Zon en 0.5 Vreugd dimensieloze valsnelheid (-) valsnelheid dimensieloze 0 1 5 10 20 30 windsnelheid (m/s)

Figuur 6-19: Verhouding dimensieloze valsnelheid en windsnelheid, bij gegeven strijklengte van 2000 m.

In figuur 6-19 is de dimensieloze valsnelheid uitgezet tegen de windsnelheid voor verschillende stranden. In figuur 6-20 is de gemeten strandhelling uitgezet tegen de dimensieloze valsnelheid voor verschillende windsnelheden. Er is te zien dat naarmate de dimensieloze valsnelheid toeneemt, de strandhelling afneemt. Dit komt overeen met de in paragraaf 2.4.1 gestelde theorie.

75 0.3 F=2000 m, 0.25 u=1 m/s 0.2 F=2000 m, 0.15 u=10 m/s 0.1 F=2000 m, 0.05 u=20 m/s

gemeten helling (1/Se) (1/Se) helling gemeten 0 01234 dimensiloze valsnelheid (-)

Figuur 6-20: Dimensieloze valsnelheid uitgezet tegen de gemeten helling.

Bij het onderzoeken van de theorie over de dimensieloze valsnelheid valt op dat de dimensieloze valsnelheid meer aan verandering onderhevig is als gevolg van verandering van de valsnelheid, dan als gevolg van verandering in golfhoogte. Dit komt doordat verandering in de golfhoogte beperkt wordt door het de Markermeerbodem. Bij grof sediment (orde 2 mm) wordt ongeacht de windsnelheid en golflengte altijd een steil profiel verwacht. Een verandering van waterdiepte in de formules van Bretschneider heeft nauwelijks effect op de dimensieloze valsnelheid. Dit geldt voor de golfcondities van het Markermeer. Verandering van de dimensieloze valsnelheid komt daardoor vooral door verandering van de valsnelheid, sedimentkenmerken zijn zodoende veel meer van belang dan de golfkenmerken.

6.5 Conclusie Aan de hand van de resultaten van het vergelijken van de gemeten dwarsprofielen met de modellen is het onderstaande geconcludeerd.

Tot enkele meters vanuit de kust, (+/- 5 tot 10 meter, afhankelijk van de bodemdiepte) voldoen de modellen van Dean, Kriebel en Hanson voor de stranden Hoorn Zon en Vreugd, Broekerhaven oost 2, Warder Strandbad en Warder zuid. Na enkele meters voldoen deze modellen niet meer, dit komt doordat het strandprofiel enkele meters uit de kust overgaat in het bodemprofiel. Dit punt kan gezien worden als de “closure depth”, het punt waar nagenoeg geen verticale bodemverplaatsing plaatsvindt. Op dit punt vindt ook een overgang van sedimentsamenstelling plaats. Er is gebleken dat na dit punt geconsolideerd sediment te vinden is, dat lastig is te eroderen.

Het door Kriebel voorgestelde evenwichtsprofiel is de eerste meters het meest accuraat ten opzichte van de gemeten profielen. Het model van Hanson geeft bij schelpensediment een te steil profiel, maar voldoet wel voor zandstranden. Dit komt doordat in het model van Hanson de zandkenmerken al verwerkt zijn. De modellen van Dean en Kriebel zijn bedoeld voor zandstrand, maar voldoen ook voor schelpenstranden. Het in Muiderberg gemeten profiel komt niet overeen met de evenwichtsprofielen. Het profiel komt ook niet overeen met de verwachte taludhelling op basis van de dimensieloze valsnelheid. Een oorzaak hiervan lijkt te zijn dat het profiel in Muiderberg niet in evenwicht is. Indien we hiervan uitgaan, is het logisch dat de waterlijn in Muiderberg opschuift richting water, zodat het profiel steiler wordt en gaat voldoen aan het evenwichtsprofiel.

De modellen van Komar en Wright voldoen niet met de geadviseerde k-waarde. Bij kalibreren van de k-waarde in het model van Wright geven k-waarden tussen 0.45 tot 0.6 een goed resultaat. Het model van Komar geeft een redelijk resultaat bij een k-waarde tussen 0.3 en

76 0.42. Merk op dat het model van Komar uitgaat van een gegeven strandhelling op de waterlijn, waardoor het profiel nabij de waterlijn altijd voldoet.

Gebruik maken van de dimensieloze valsnelheid en zodoende golfinvloeden voor bepaling van een dwarsprofiel bij het Markermeer is niet zinvol. Veranderingen in sediment hebben namelijk een veel grotere invloed op het strandprofiel dan veranderingen van windsnelheid en strijklengte. Dit komt doordat de golfhoogte beperkt wordt door de geringe waterdiepte.

77 78 7 Wat kost een Markermeerstrand Uit de voorgaande hoofdstukken blijkt onder andere dat er minder sediment nodig is voor het profiel van een schelpenstrand dan voor het profiel van een zandstrand. Om te onderzoeken of een schelpenstrand ook een kostenvoordeel oplevert ten opzichte van een zandstrand, is in onderstaande paragrafen een vergelijking gemaakt tussen een voorbeeldsituatie met een zandstrand en een schelpenstrand. In paragraaf 7.1 is gekeken naar de aanlegkosten. In paragraaf 7.2 is naar de aanlegkosten en kosten voor onderhoud gekeken.

7.1 Kostenvoorbeeld aanleg zand of schelpenstrand Om het kostenvoorbeeld door te rekenen zijn er verschillende aannames gedaan. Zo wordt er wordt vanuit gegaan dat de kosten voor overige voorzieningen zoals bankjes, bebording, afvalbakken, e.d. bij een zand- en schelpenstrand gelijk zijn. Zodoende zijn de kosten hiervan niet meegenomen in de berekeningen. Het verschil in aanlegkosten bestaat dus puur uit het verschil in kostprijs van het sediment en het verschil in benodigde m3 van het sediment. Het onderwaterprofiel van het strand wordt bepaald aan de hand van het model van Kriebel (zie hoofdstuk 2 en 5) (Kriebel, Kraus and Larson, 1991). Dit model komt het best overeen met de rond het Markermeer gemeten dwarsprofielen.

Als locatie voor aanleg van het strand is gekozen voor een fictieve locatie langs de Noord Hollandse kust met de volgende eigenschappen: De Markermeerbodem is ondiep, dit houdt in dat er een waterdiepte is van 1.0 meter. De Markermeerbodem is nagenoeg horizontaal. Het strand boven water is ongeveer 5 meter breed, en zorgt er met name voor dat men comfortabel het water in kan. Daarnaast is er ruimte om op het strand te liggen. Aanleg van een breder achterland (b.v een ligweide) is niet meegenomen in de kostenraming. Het strand is 50 meter lang zodat er ook voldoende ruimte aanwezig is. Boven water dient het strand zodanig hoog te zijn dat er geen overlast is van water (met kan op het strand liggen zonder nat te worden). Hiervoor dient het strand aangelegd te worden op 0.4 meter boven het waterpeil. Nabij de kustlijn zal het profiel aflopen en overgaan in het evenwichtprofiel. Het waterpeil nabij het strand is constant.

Bij aanleg van een strand van bovenstaande omvang zal materiaal aangevoerd worden per vrachtwagen vanaf een loswal, dit omdat dit het goedkoopst is. De transportafstand van materiaal is mede bepalend voor de kosten. Er wordt vanuit gegaan dat de transportafstand minder is dan 5 km. Dit is langs een groot deel van de Noord Hollandse kust reëel.

Het te gebruiken zand kenmerkt zich door een D50 van 0.25 mm. De te gebruiken schelpen kenmerken zicht door een D50 van 1.1mm.

Het strand heeft enige opsluiting zodat er geen langstransport kan plaatsvinden. Sediment dat is aangevoerd blijft dus onder normale omstandigheden liggen.

Het standprofiel is geschetst in figuur 7-1. In de figuur is het evenwichtprofiel weergeven dat ontstaat met bovengenoemde schelpen- en zand diameters. Naast deze twee profielen is een helling van 1:30 weergegeven. Dit is een vaak gebruikte helling waaronder stranden worden aangelegd. Boven de waterspiegel is het strand flauw aflopend tot de waterlijn.

79 1 zand 0.5 schelpen bodem 0 helling 1:30 -10-0.5 0 10 20 30 40 50 -1 -1.5 -2 Diepte t.o.v. waterpeil (m) waterpeil Diepte t.o.v. -2.5 Afstand t.o.v. waterlijn (m)

Figuur 7-1: Situatieschets van aan te leggen strandhellingen.

Strand met natuurlijke opsluitende constructie Indien er een strand wordt aangelegd waarbij er al een natuurlijke opsluiting aanwezig is, zijn de totale aanlegkosten van het zandstrand zeventienduizend euro. De totale aanlegkosten van het schelpenstrand bedragen tweeëntwintigduizend euro. Het schelpenstrand is exclusief overige kosten ongeveer 30% duurder in aanleg dan het zandstrand. Hoe bovenstaande bedragen berekend zijn is uitgewerkt in bijlage E, de kostencalculatie. Het verschil in kosten ontstaat door het prijsverschil tussen zand en schelpen en het verschil in benodigde m3. De kosten voor zand (incl. vervoer en verwerken) zijn bepaald op 11 euro per m3, de kosten voor schelpen (incl. vervoer en verwerken) zijn bepaald op 26 euro per m3, (Grontmij, 2005). Onzekerheden in de kostencalculatie zijn o.a. transportafstand. Indien de transportafstand toeneemt, zal het verschil in aanlegkosten tussen een zand- en schelpenstrand afnemen. Daarnaast kan de bodemdiepte ook onzekerheid geven. Naarmate de bodem dieper wordt zal er meer sediment nodig zijn voor het evenwichtprofiel, er zal naar verhouding meer zand nodig zijn dan schelpen voor het profiel. Dit komt doordat het zandprofiel minder steil is dan het schelpenprofiel.

Strand met aanleg van opsluitende constructie Indien een opsluiting ontbreekt, zal deze aangelegd moeten worden om sediment vast te houden. In onderstaande berekening is weergegeven wat de totale kosten zijn van het schelpenstrand en van het zandstrand indien er een opsluitende constructie aangelegd wordt.

De in de vorige paragraaf gestelde aanname blijven van toepassing. We nemen daarnaast aan dat de opsluitende constructie aangelegd wordt loodrecht uit de kust. Er wordt voor de constructie gebruik gemaakt van grove stortsteen, zodat deze ook tijdens stormen blijft liggen. Het talud wordt 1:2 aangelegd, de breedte aan de bovenkant is 1 meter, de kruinhoogte 1.4 meter t.o.v. bodem. Per strekkende meter is er 2.8 m2 grove stortsteen nodig. Kosten stortsteen, inclusief aanvoer en verwerken is 26 euro per ton. De opsluitende constructie wordt aangelegd tot het punt waar het strand overgaat in de bodem.

Uit de kostencalculatie (zie bijlage E) blijkt dat het aanleggen van een schelpenstrand, inclusief opsluitende constructie drieëntwintigduizend euro kost. Het aanleggen van een

80 zandstrand inclusief opsluitende constructie kost ook ongeveer drieëntwintigduizend euro. Een schelpenstrand is zodoende even duur in aanleg als een zandstrand, indien er opsluitende constructies nodig zijn.

7.2 Kostenvoorbeeld onderhoudskosten Bij extreme weersomstandigheden is het mogelijk dat er erosie optreedt. In dit geval is het nodig onderhoud te plegen en het sediment weer aan te vullen. Uit het onderzoek in met name hoofdstuk 5 bleek dat zand met een kleine korreldiameter sneller in beweging komt dan schelpen met een grove korreldiameter. Zodoende is te verwachten dat een zandstrand bij een minder zware storm erodeert dan een schelpenstrand. Dit resulteert erin dat een zandstrand eerder en vaker erosie vertoont dan een schelpenstrand.

Indien we uitgaan van bovenstaande is te zeggen dat als we de kosten in de tijd uitzetten een zandstrand uiteindelijk duurder is dan een schelpenstand. Dit is grafisch weergeven in figuur 7-2. De kosten zijn uitgezet op de verticale as en de tijd op de horizontale as. Er is bewust gekozen om geen eenheden neer te zetten, dit omdat er veel onzekerheid is omtrent hoe vaak en hoe ernstig er erosie optreedt. Om deze onzekerheid te verminderen is het nodig meer inzicht te hebben in hoe vaak en hoe hevig stormen optreden. Daarnaast is er meer inzicht nodig in het effect van golven op sedimentverplaatsing en het evenwichtprofiel.

Figuur 7-2: Kosten inclusief onderhoud, inclusief opsluitende constructie.

Figuur 7-3: Kosten inclusief beheer, inclusief opsluitende constructie.

De onzekerheid bij de te verwachten onderhoudskosten zijn vrij groot, dit komt doordat er niet goed te bepalen is hoe vaak extreme golfomstandigheden voorkomen.

7.3 Conclusie Uit bovenstaande twee paragrafen is het volgende geconcludeerd:

Indien er alleen gekeken wordt naar aanlegkosten, maakt het qua kosten uit of er zand of schelpen gebruikt worden. Een zandstrand is ongeveer 30% voordeliger in aanleg. Naarmate transportafstanden toenemen, wordt het kostenverschil kleiner. Naarmate de waterbodem dieper is, is het steeds minder voordelig om een zandstrand aan te leggen. Zodra er opsluitende constructies gebruikt worden is van de bovenstaande voorbeelden het schelpenstrand ongeveer even duur in aanleg als een zandstrand.

Indien er naast aanleg van strand ook wordt gekeken naar te verwachten kosten in de toekomst als gevolg van beheer (o.a. suppletie), dan is het vanuit kostenperspectief gunstiger om een schelpenstrand aan te leggen.

Uiteraard geldt dat indien er “werk met werk” gemaakt kan worden de kosten er totaal anders uit zien.

82 8 Adviezen voor aanleg en ontwerp Op basis van het uitgevoerde onderzoek zijn adviezen te geven ten behoeve van het ontwerpen van stranden, zodanig dat er een stabiel strand ontstaat. Onderstaand zijn de adviezen kort weergegeven.

• Voor het ontstaan en behouden van strand is insluiting nodig. Zodoende dient een strand ontworpen te worden met enige insluiting door de kustlijn.

• Het gebruik van grof sediment (o.a. schelpen) heeft de voorkeur boven fijn sediment. Grof sediment blijft beter liggen dan fijn sediment. Zodoende treedt er bij grof sediment minder dan wel geen erosie op.

• Grof sediment zorgt voor een steiler evenwichtprofiel dan fijn sediment. Indien er grover sediment gebruikt wordt is er zodoende minder sediment nodig. Het Markermeer is ondiep. Zodoende is het ondanks het gebruik van grof sediment uit de kust ondiep.

• Het profiel waarmee het strand het best aangelegd kan worden wordt gegeven door 1 ⎛⎞W 2 3 2 hx= 2.25 f 3 , waarin W de valsnelheid (m/s) van het sediment is, h is de ⎜⎟ f ⎝⎠g waterdiepte en x is de afstand tot de kustlijn. Dit is het evenwichtprofiel volgens Kriebel, Kraus en Larson (Kriebel, Kraus and Larson, 1991).

Indien we het kostenaspect meenemen, dan is het op de lange termijn goedkoper om grof sediment (D50 > 1 mm) te gebruiken in plaats van fijn sediment. Om ervoor te zorgen dat fijn sediment (o.a. zand) blijft liggen worden vaak dure golfwerende constructies gebruikt, terwijl grof sediment zonder dure constructies blijft liggen. Schelpenmateriaal is hiervoor geschikt, aangezien de natuurlijke standjes ook uit schelpen bestaan. Schelpenmateriaal is voor kleine projecten beschikbaar aangezien het dan aangevoerd wordt per as. Bij grote projecten waarbij sediment opgebaggerd en per pijpleiding aangevoerd wordt zijn schelpen onvoldoende beschikbaar voor aanleg van het strand.

83 84 9 Discussie Tijdens het uitgevoerde onderzoek zijn verschillende processen belicht. Over sommige processen is nog weinig bekend of zijn er tegenstrijdigheden. In dit hoofdstuk worden deze processen bediscussieerd. Daarnaast zijn in dit hoofdstuk ook punten uit het onderzoek weergegeven waarbij de theorie en praktijk verschillen.

In de theorie is kort ingegaan op het effect van schuilen en blootstelling van sediment. Over de exacte effecten van dit proces is nog weinig bekend. Veelal wordt in literatuur aangegeven dat een brede range van korrelverdeling gunstiger is dan het gebruik van één korreldiameter, dit ondanks dat er geen goede wetenschappelijke onderbouwing is. Het lijkt erop dat in het geval van het Markermeer een grove korrelverdeling een gunstig effect geeft op de weestand tegen erosie van het strand.

Vanuit de theorie is ook aangegeven dat tijdens stormen de meeste erosie te verwachten is, dit is wetenschappelijk onderbouwd. In het geval van het Markermeer lijkt dit niet altijd op te gaan. Uit de fotoreportage (zie de foto’s op de Cd-rom in Bijlage I) blijkt dat na de stormperiode 2004-2005 verschillende stranden iets groter zijn geworden. Zodoende kan gezegd worden dat een stormperiode niet altijd zorgt voor erosie. Tijdens de storm zijn veel grove schelpendelen op het strand geworpen. Het lijkt er zodoende op dat tijdens stormen grove sedimentfracties naar het strand toegevoerd worden en daar blijven liggen, terwijl stranden die zijn opgebouwd uit kleinere sedimentfracties wel eroderen.

Het is zeker dat golven effect hebben op de vorm van het strandprofiel, echter in de literatuur is hier zeer weinig van terug te vinden. Er ontbreek (model)kennis over het effect van golven op het dwarsprofiel. Alleen de dimensieloze valsnelheid zegt iets over de steilheid van het talud, maar beperkt zich hierbij tot een onderverdeling tussen steil, tussenliggend en flauw, zodat er alleen een indicatie te geven is van de steilheid van het profiel. De gebruikte evenwichtprofielen maken geen van allen gebruik van golfkarakteristieken. Nu kan men zich afvragen waarom dat zo is, of er kan verondersteld worden dat de golfkarakteristieken van ondergeschikt belang zijn ten opzichte van sedimentkenmerken.

In hoofdstuk 7 is weergeven dat een strandprofiel regelmatig aangelegd wordt op een helling van 1:30. Vanuit de theorie gezien voldoet dit goed voor zandstranden zolang de bodem niet dieper ligt dan 1 meter onder de waterspiegel. Zodra er sprake is van een diepte van meer dan 1 meter voldoet een talud van 1:30 niet goed meer en voldoet een minder steil profiel beter. Naarmate de waterdiepte toeneemt, zal het talud van 1:30 steeds minder overeenkomen met het evenwichtprofiel. Waarom dan toch een profiel onder 1:30 aanleggen? Het is beter om het talud aan te leggen volgens het evenwichtprofiel, of in ieder geval in relatie met de waterdiepte.

In het begin van dit onderzoek is weergegeven dat stranden veelal worden aangelegd volgens traditionele ontwerpcriteria, dit houdt in dat er een strekdam wordt aangelegd als golfwerende constructie. Deze strekdam is vaak aangelegd als waterkering, waardoor er wel een erg degelijke constructie ontstaat. De vraag is of deze constructie wel nodig is. Dit aangezien het effect van golven op het strand minimaal is. Daarnaast is het zo dat door gebruik te maken van een strekdam de natuurlijke opbouwende processen niet benut worden. Er kan geen sedimenttransport plaatsvinden richting het strand door gebruik van een strekdam, zodoende lijkt het beter om geen strekdam te gebruikten.

85 86 10 Conclusies en aanbevelingen

10.1 Conclusies De centrale vraag binnen dit onderzoek is: “Kan er een materiaal- en kostenreductie in aanleg en bij onderhoud van Markermeerstranden gerealiseerd worden door gebruik te maken van natuurlijke processen en, of schelpengruis is plaats van zand?” Om deze vraag te beantwoorden zijn er verschillende deelvragen gesteld. Onderstaand worden eerst de deelvragen beantwoord waarna teruggekomen wordt op de hoofdvraag.

Als eerste werd afgevraagd hoe de stroming en golven variëren en welke belasting ze geven op de kust. In een vroeg stadium van dit onderzoek is gebleken dat de stroming op het Markermeer verwaarloosbaar klein is en zodoende niet van invloed is op de stranden. De golfbelasting is van ondergeschikt belang. Al heeft de golfbelasting wel effect op de steilheid van het profiel. Een hoge golfbelasting zorgt voor een steiler profiel dan een lage golfbelasting. De golfbelasting ontstaat door windgolven, waarbij een één op één relatie is tussen wind en golven. Verandering in windrichting en windsnelheid zorgen voor verandering in golfhoogte en golfrichting.

Als tweede werd er afgevraagd wat de kenmerken zijn van de aanwezige stranden. Er valt op dat er veel stranden aanwezig zijn rond het Markermeer, 66 om exact te zijn. Veel van deze stranden (65%) zijn natuurlijke stranden en zijn te vinden langs de Noord-Hollandse Markermeerkust. Deze stranden bestaan uit schelpengruis, met een gemiddelde diameter van 1.1 mm. De Noord-Hollandse Markermeerkust is relatief ondiep, er is zodoende weinig sediment nodig voor de stranden. Dit zorgt ervoor dat er relatief gemakkelijk stranden (zijn) ontstaan. Naast de natuurlijke stranden komen er ook aangelegde stranden voor. Ongeveer 30% van de stranden is aangelegd, dit zijn doorgaans zandstranden. Van 5% van de stranden is niet bekend hoe ze zijn ontstaan. Van alle stranden wordt ongeveer 40 % gebruikt voor recreatie, dit zijn voornamelijk aangelegde stranden. De schelpenstanden zijn opgebouwd uit grof materiaal met een brede range van sedimentdiameters. Zandstranden hebben daarentegen een veel smallere range van aanwezige sedimentdiameters en zijn een stuk kleiner (gemiddelde D50 = 0.25 mm). Voor de zand- en schelpenstranden geldt wel dat er enige opsluiting nodig is zodat het sediment blijft liggen. Ook is er een relatie tussen de strandlengte en de hoek waaronder strand is ingesloten. Naarmate de hoek groter is, is de kans op een klein strand groter.

Als derde is onderzoek gedaan naar de morfologie, met name naar het strandprofiel, dit omdat dit het raakvlak vorm tussen de belasting en belastbaarheid. Het strandprofiel van de onderzochte stranden is doorgaans vrij steil (1:4 tot 1:13), dit komt doordat deze stranden opgebouwd zijn uit grof sediment. Naarmate het sediment fijner wordt ontstaat er een flauwer profiel en naarmate sediment grover wordt is het profiel steiler. Het strandprofiel gaat ongeveer 5 meter uit de kust over in het bodemprofiel (dit hangt nog wel af van de bodemdiepte). Voor het strandprofiel zijn sedimentkenmerken belangrijker 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. Het strandprofiel wordt dus met name bepaald door de bodemdiepte en sedimentsamenstelling. Indien we kijken naar erosie en sedimentatie van de stranden is te zeggen dat enkele schelpenstranden kenmerken bevatten van sedimentatie. De zandstranden daarentegen vertonen geen kenmerken van sedimentatie, maar enkele

87 zandstranden vertonen wel kenmerken van erosie. In het algemeen is er is beperkt sprake van erosie en sedimentatie. Er valt te concluderen dat schelpenstranden stabieler zijn dan zandstranden.

Als vierde is er onderzoek gedaan naar het verschil in kosten in aanleg en onderhoud tussen zand- en schelpenstranden. Bij de afweging tussen een zand en schelpenstrand is het verschil in aanlegkosten tussen zand en schelpen niet groot. Er is veel minder schelpenmateriaal nodig voor strand dan dat er zand nodig is om eenzelfde strand aan te leggen. Echter de aanschafkosten van schelpen zijn veel hoger dan die van zand, zodat het kostenverschil klein is. Bij onderhoud is op de lange termijn schelpenmateriaal goedkoper. Doordat er minder vaak onderhoud nodig is. Indien er voor het strand een opsluitende constructie nodig is, is een schelpenstand economisch voordeliger dan een zandstrand.

Om terug te komen op de hoofdvraag, er is te concluderen dat een materiaalreductie bij aanleg en onderhoud zeker te realiseren is, dit kan door gebruik te maken van grover sediment zoals schelpen. Een kostenreductie is bij aanleg lastiger te realiseren, dit komt doordat schelpen duur zijn ten opzicht van zand. Bij onderhoud van het strand is door gebruik te maken van grof sediment wel een kostenreductie te realiseren, doordat er bij grof sediment minder vaak suppletie nodig is dan bij zand c.q. fijn sediment. Elke locatie in het Markermeer is uniek zodoende zal er per locatie gekeken moeten worden hoe een kostenbesparing het best gerealiseerd kan worden. Morfologisch gezien gebeurt er niet veel met de stranden rond het Markermeer. Golfbelasting en stroming hebben geen tot weinig invloed op de stranden.

10.2 Aanbevelingen De aanbevelingen die direct voortvloeien uit het onderzoek zijn verwerkt in hoofdstuk 8, advies. Een van de belangrijkste aanbevelingen is om bij het aanleggen van een strand niet meteen een dam aan te leggen, maar vooral ook te kijken naar het soort te gebruiken sediment. Door gebruik te maken van grover sediment en geen dammen worden de opbouwende morfologische processen beter benut en zal er minder erosie optreden.

Naar aanleiding van het onderzoek zijn er vele vragen beantwoord. Er zijn ook vragen bij gekomen. Deze vragen zouden in een later onderzoek beantwoordt kunnen worden. Te denken valt hierbij aan het onderzoeken van andere sedimentfracties dan zand en schelpen. Een strand dat is opgebouwd uit grind blijft vermoedelijk nog beter liggen dan een schelpenstrand. Zodoende zou een grindstrand een nog groter kostenbesparing kunnen opleveren.

Ook nader onderzoek met betrekking tot dwarsprofielen kan meer kennis en inzicht opleveren. Hierbij valt te denken aan het gedetailleerder onderzoeken van de stranden, o.a. middels monstername op meerdere locaties op een strand, zowel onder als boven water. Onderzoek aan de stranden gedurende meerdere jaren kan beter inzicht geven in erosie of sedimentatie dan dat nu het geval is. Daarnaast kan door bestudering van meer dwarsprofielen er mogelijk een goede vergelijking opgesteld worden waaraan de dwarsprofielen voldoen.

Het nader bestuderen van het golfklimaat is ook de moeite waard, ook al heeft het golfklimaat een beperkte invloed op de stranden. Er zijn nu nauwelijks golfmetingen, door het uitvoeren van meer metingen is het mogelijk om beter inzicht te verkrijgen.

88 Ook is het aan te bevelen om een proefproject te starten, bijvoorbeeld het aanleggen van een strand met enige opsluiting, waarbij verschillende stukken strand uit verschillende sedimentsoorten bestaan, dit strand kan dan geobserveerd worden. Het strand dient wel voldoende groot te zijn zodat de onderlinge beïnvloeding van verschillende sedimenten nihil is. Middels dit proefproject is het vervolgens mogelijk de in dit rapport gepresenteerde bevindingen aangaande het verschil in stabiliteit tussen zand en schelpen verder te onderbouwen.

90 Literatuur

• Alkyon, (2001). Digitale Golfatlas IJsselmeergebied, CD-Rom, versie 2.01 Alkyon Hydraulic Constulancy & Research. • Alkyon, (2001). Verbetering stabiliteit Almeerder- en Zilverstrand, maart 2001, Alkyon Hydraulic Constulancy & Research, rapport A642R1. • Bascom, W.N. (1951). The relationship between sand size and beach face slope. Trans. American geophysical Union, v32, pp 866-874 • Benedet, L., Finkl, C.W., Campbell, T., and Klein, A., (2004). Predicting the effect of beach nourishment and cross-shore sediment variation on beach morphodynamic assessment. Coastal Engineering, Vol. 51 pp 839-861. • Bodge, K.R., (1992). Representing equilibrium beach profiles with and exponential expression, Journal of coastal research, Vol. 8 no. 1. pp 47-55. • Bretschneider, C., (1952). Revised Wave Forecasting Relationships, Proceedings of the 2nd Coastal Engineering Conference, American Society of Civil Engineers, pp 1-5. • Brouwers, E., (2003). Provisional results of a wind wave experiment in a shallow lake (lake Marken), KNMI memorandum OO-86-21. • Brown, E., Colling, A., Park, D., Phillips, J., Rothery, D., Wright, J., (1999). Waves, tides and shallow-water processes, second edition, The Open University, ISBN 0-7506- 4281-5. • Bruun, P., (1954) Coast Erosion and the Development of Beach Profiles, Technical Memorandum No. 44, Beach Erosion Board, U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station, Vicksburg, Mississippi. • CEM, (2002) Coastal Engineering Manual, U.S. Army Corps of Engineers, via Coastal and hydraulics laboratory, Internet: http://chl.erdc.usace.army.mil/ bezocht december 2004. • Dean, R.G., (1977). Equilibrium Beach Profiles: U.S. Atlantic and Gulf Coasts, Department of Civil Engineering, Ocean Engineering Report No. 12, University of Delaware, Newark, Delaware. • Dean, R.G., (1983). Shoreline erosion due to extreme storms and sea level rise, Department of Coastal and Oceanographic Engineering. Gainesville, University of Florida. • Dean, R.G, (1991). Equilibrium Beach Profiles: Characteristics and Applications, Journal of Coastal Research, Vol 7, No. 1, pp 53-84. • Dean, R. G. and Dalrymple, R. A. (2002). Coastal Processes with Engineering Applications. Cambridge University Press. • Grontmij, (2005) Kostenboek, kosten in de GWW, 2005. • Hughes, S.A., (1994). Physical Models and Laboratory Techniques in Coastal Engineering. Coastal Engineering Centre, ISBN 981-02-1540-1. • Kamphuis, J.W., Davies, M.H., Nairn, R.B., and Sayao, O.J., (1986). Calculation of littoral sand transport rate. Coastal Engineering, Vol 10(1), pp 1-21. • KNMI (2005). On line windspeed records, Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut. Internet: http://www.knmi.nl/samenw/hydra/cgi-bin/meta_data.cgi, bezocht januari 2005. • Komar, P.D., (1998). Beach processes and sedimentation, Oregon State University New Prentice Hall. ISBN: 0-13-754938-5.

91 • Komar, P.D., Inman, D.L., (1970).. Longshore Sand Transport on Beaches, Journal of Geophysical Research, Vol 75, No. 30, pp 5914-5927. • Komar, P.D., and McDougal, W.G., (1994), The analysis of exponential beach profiles, Journal of coastal research Vol. 10 no. 1. pp 56-69 • Kriebel, D.L., Kraus, N.C., and Larson, M., (1991), Engineering Methods for Predicting Beach Profile Response, Proceedings of Conference on Coastal Sediments '91, American Society of Civil Engineers, pp 557-571. • Krumbein, W.C., and Sloss, L.L, (1963), Stratigraphy and Sedimentation, Ch. 4, Properties of Sedimentary Rocks, W. H. Freeman & Company, pp 93-149. • Moore, B., (1982). Beach Profile Evolution in Response to Changes to Water Level and Wave Height, M.S. thesis, Department of Civil Engineering, University of Delaware, Newark. • Madsen, O.S., Grant, W., (1976), Quantitative Description of Sediment Transport by Waves, Proceedings, Fifteenth International Coastal Engineering Conference, American Society of Civil Engineers, Vol 2, p1093-1112. • Masselink, G., Short, A.D., (1993), The effect of the tide range on beach morphodynamics and morphology: a conceptual beach model. Journal of Coastal Research Vol. 9 pp 785-800. • Miller, J.K., Dean, R.G, (2004). A simple new shoreline change model, Coastal Engineering Vol. 51 pp531-556 • NEN-EN 933-1 (1997). Beproevingsmethoden voor geometrische eigenschappen van toeslagmaterialen - Deel 1: Bepaling van de korrelgrootte-verdeling - Zeefmethode. Nederlands Normalisatie instituut • Pritchard, D., Hogg, A.J., (2004). On the transport of suspended sediment by a swash event on a plane beach, Coastal Engineering Vol.52 pp 1-23 • Rijkswaterstaat (1992). Boorstaten Markermeer periode 1948-1982. Rijkswaterstaat dienst IJsselmeergebied • RIZA (2003) Afname van de driehoeksmossel in het Markermeer. RIZA rapport 2003- 016. • Rijkswaterstaat (2005). Actueel dieptebestand IJsselmeergebied 2004, Rijkswaterstaat dienst IJsselmeergebied, revisie 1.0 februari 2005. • Shepard, F.P., (1973). Submarine geology third edition. Harper and Row, New York. • Schoonees J.S., Theron, A.K, (1994). Accuracy and applicability of the SPM longshore transport formula. Proceedings of the 24th International Conference on Coastal Engineering. ASCE, Kobe, pp2595-2609. • del Valle, R., Medina, R., and Losada, M. A. (1993). Dependence of the coefficient K on the grain size. Journal of Waterway, Coastal and Ocean Engineering, No. 118, pp 417–432. • Vanoni, V.A., (1975). Sedimentation Engineering, American Society of Civil Engineers, Manual No. 54. • Wang, P., Kraus, N.C., (1999). Longshore sediment transport rate measured by short- term impoundment. Journal of Waterway, Coastal and Ocean Engineering, No. 125, pp 118–126. • Witteveen en Bos (2005). Quick scan slibproblematiek Markermeer en Eem- en Gooimeer, Deel 1 en 2 Witteveen en Bos, rapport RW1390-1. • Wiegel, R.L., (1964). Oceanographic Engineering. Prentice-Hall Englewood Cliffs N.J. • Wright, L.D., Nielsen, P., Shi, N.C., List, J.H., (1986). Morphodynamics of a bar- trough surf zone, Marine geology 74, pp 1-20.

92 Bijlagen

93 A. Tabel met gegevens stranden

94 nr. Naam strand Naam gebied Straat (dichtsbij) Plaats Gemeente RD X RD Y Locatiebeschrijving Beschrijving strand 1 Zwemplaats Broekerhaven Broekerhaven oost Zuiderdijk Bovenkasrspel / Broekerhavstede broec 146203 522135 bij jachthaven Broekerhaven oost ligweide (gras) aanwezig, klein zandstrandje lijkt sprake 2 - Zuiderdijk Venhuizen / stede 145492 522012 bij camping Broekerhaven in bocht van d hoger gelegen deel gras, daarna schelpen, veel organisch materiaal 3 - Zuiderdijk Oostergouw Venhuizen 145315 521587 noord van Oostergouw in bocht van dijk veel voetsporen, intensief belopen 4 - zuiderdijk Oostergouw Venhuizen 145263 521192 bij Oostergouw, in kom bij dijk vrij smal 5 - Zuiderdijk Venhuizen 143429 517789 bij strekdam, tegen de dijk klein, in hoekje bij strekdam 6 - Zuiderdijk Venhuizen 143204 517664 bij strekdam, tegen de dijk zeer klein, in hoekje bij strekdam 7 - Zuiderdijk Venhuizen 143101 517618 bij strekdam, tegen de dijk klein, in hoekje bij strekdam, 8 vluchthaven Wijdenes Zuiderdijk Wijdenes Venhuizen 140409 515969 noordzijde van vluchthaven strand ligt tegen pier aan 9 vluchthaven Wijdenes Zuiderdijk Venhuizen 140354 515904 zuidzijde van vluchthaven strand ligt tegen pier aan 10 - Zuiderdijk Kraaienburg Venhuizen 138654 515074 bij dorpje Kraaienburg, in bocht direc 11 - zuiderdijk Venhuizen 137439 515235 zuid toz schellinkhout smalle strook langs flouwe bocht 12 Schellinkhout Schellinkhouterdijk Schellinkhout Venhuizen 136935 516162 recratiegebied Schellinkhout grote ligweide, vrij groot breedt strand 13 Schellinkhouterdijk/ Julianapark Julianapark Schellinkhouterdijk Hoorn Hoorn 134067 517088 2x baai met strand, op Julianapark grote ligweide, smal zandstrand als gevolg van erosie 14 - Westerdijk Hoorn Hoorn 132480 517012 oost van schouwburg, bij "boteninlaat" zeer klein, in hoekje bij boteninlaat 15 Zon en Vreugd Westerdijk Hoorn Hoorn 131926 517171 west van schouwburg zwemplaats "Zon en Vreugd" vrij groot, ligweide, net ontwikkeld 16 - IJsselmeerdijk Scharwoude Wester-Koggenland 129946 514984 nabij Scharwoude in weiland in weiland verscholen, vierkant met schelpen 17 - IJsselmeerdijk Zeevang 130082 513691 nabij monument dijkdoorbraak in bocht van dijk direct aan dijk 18 Natuurgebied Rietkoog Rietkoog, Koogen IJsselmeerdijk Schardam Zeevang 130202 512917 in natuurgegbied Rietkoog groot, deels in bocht 19 schardam Zeevang 130341 512579 op terrein van Watersportvereniging Schardam klein in gebruik om boten te water te laten 20 schardam Zeevang 130162 512078 Noord van camping de Anker/ Eenhoorn, aan dijk strand met 0,5 meter hoog organisch materiaal 21 Burgerwoudeweg schardam Zeevang 130349 511591 zuid van camping de Anker/ Eenhoorn ligweide + parkeerplaatsen aanwezig voorzien van parkeerplaatsen en ligweide 22 Natuurgebied Oosterkoog Oosterkoog IJsselmeerdijk schardam Zeevang 130645 510708 in natuurgegbied oosterkoog langgerekt, tegen de lage dijk deels in bocht 23 Natuurgebied Oosterkoog Oosterkoog IJsselmeerdijk schardam Zeevang 130743 510405 in natuurgegbied oosterkoog in bocht 24 IJsselmeerdijk Warder Zeevang 130860 509396 bij gemaal Warder schelpen over lage dijk 25 zwembad Warder IJsselmeerdijk Warder Zeevang 130852 509006 bij zwembad/ watersportvereniging, ligweide + parkeerplaatsen aanwezig groot, mooi, zeer lang, 26 zwembad Warder Warder Zeevang 131038 508705 botenstalling bij watersportvereniging geen strand, schelpen van nabijgelegen strand gehaald 27 IJsselmeerdijk Zeevang 131673 507913 oost van Warder verscholen direct achter de dijk groot, mooi, langerekt in flauwe bocht 28 Zeevang 132442 506302 nabij Zeevang schelpen over lage dijk 29 IJsselmeerdijk Zeevang 132416 505799 Zeevang groot, mooi, lijkt erg op nr 27 30 de kleine Weel Zeevangzedijk Zeevang 133148 504460 bij camping de kleine Weel, in baai klein, met ligweide 31 Zeevangzedijk Edam/Volendam 133242 503942 Noord van Edam groot, lang, veel afvalbakken, strand lijkt op nr 27 32 camping Strandbad Edam Edam/Volendam 133550 503567 op camping Strandbad Edam in flauwe bocht zeer smal, 33 Edam Edam/Volendam 133784 503123 zuid van jachthaven Edam in baai vrij groot, ruimte beschikbaar voor recreatie 34 Noordereinde Volendam Edam/Volendam 134021 500924 in centrum van Volendam in hoek dijk en kade smerig, veel puin en ander afval 35 Pieterman / Slobbeland Zuidereinde Volendam Edam/Volendam 133647 500485 west van jachthaven, bij recreatiecentrum Slobbeland staat nu vol met boten, strand is afgeschermd door jachtha 36 Hogedijk Katwoude Waterland 133304 498240 in natuurgebied nabij Hogedijk in baai afgeschermd met prikkeldraad verscholen achter bosjes en riet 37 133329 498086 in natuurgebied nabij Hogedijk tegen dijk afgeschermd met prikkeldraad verscholen achter bosjes en riet 38 Hemmeland Waterlandse Zeedijk Monnickendam Waterland 131971 497229 op Hemmeland, Hondenstrand, Monnikedamm 0,5 tot 1 meter breed 39 Hemmeland Waterlandse Zeedijk Monnickendam Waterland 132344 496892 Gouwzee Hemmeland alleen schoeiing, nouwlijks strand aanwezig 40 Hemmeland Waterlandse Zeedijk Monnickendam Waterland 132244 496732 Gouwzee Hemmeland alleen schoeiing, nouwlijks strand aanwezig 41 Mirrorstrand Hemmeland Waterlandse Zeedijk Monnickendam Waterland 132151 496593 Gouwzee Hemmeland schoeiing aanwezig, met strand ervoor 42 Monnickenstrand Hemmeland Waterlandse Zeedijk Monnickendam Waterland 131991 496419 Gouwzee Hemmeland schoeiing aanwezig, voor de schoeiing beperkt strand 43 Waterlandse Zeedijk Monnickendam Waterland 131919 495705 Gouwzee, bij voetbalvelden strandje ligt achter oeververdediging 44 Waterland 131954 494907 Gouwzee, noord toz Marken verscholen achter riet in baai 45 Zeedijk - Waterland 133605 494452 Gouwzee, noord toz Marken verscholen achter riet 46 Marken Waterland 135609 497708 op grens Gouwzee Markermeer 47 Marken Waterland 135689 497915 op grens Gouwzee Markermeer 48 Vuurtoren Noord Oosterpad Marken Waterland 138044 497035 Noord van vuurtoren Marken (klein strand) tegen dijk naar vuurtoren 49 vuurtoren Zuid Oosterpad Marken Waterland 138066 496925 zuid bij vuurtoren Marken (groot strand) langerekt, tegen dijk naar vuurtoren in kom 50 Zeedijk / Kruisbaak Waterland 134509 494162 Begin dijk naar Marken n hoek bij begin dijk naar Marken 51 Zeedijk Uitdam Waterland 134093 493688 noord van camping Uitdam vercholen in Weiland, vrij klein 52 Camping Uitdam Camping Uitdam Zeedijk Uitdam Waterland 133678 492982 zuid van camping Uitdam, nog wel op terein van Camping groot, egaal, vlak strand 53 natuur aanleg Uitdammerdijk Durgerdam Amsterdam 130029 488102 natuurcompensatie IJburg opgespoten, zand , natuurgebied wordt aangelegd 54 bij vuurtoren Uitdammerdijk Durgerdam Amsterdam 129433 487423 Hoek van het IJmeer/ Markermeer zeer klein, 40 cm hoog organisch materiaal 55 bij hoogspanningsm Durgerdammerdijk Durgerdam Amsterdam 127422 487392 Ijmeer, bij Hoogspanningsmast Durgendam in bocht 56 Blijburg Amsterdam Amsterdam 128735 485066 Ijburg / in de toekomst wordt dit strand verplaats naar het zuiden opgespoten zand 57 Muiden Muiden 131578 483142 achter oude opslagplaatsen leger, in verwilder gebied in bocht, bomen op strand, erosie 58 Muiden Muiden 133156 483257 west van jachthaven Muiden, bij grasveld, groot zandvlakte 59 Dijkweg/ noordpolde Muiden 134721 483480 hoek Noordpolderweg/Dijkweg kleine baaitjes als gevolg van stenen loodrecht op dijk 60 Dijkweg Muiden 135520 483033 noordwest tov Muidenberg in S-bocht achter dijk, stukje achterland aanwezigaan dijk rondom gras 61 Dijkweg Muiden 135958 482657 bij voetbalvelden muidenberg, in bocht, achter dijk, stuk achterland aanwezigverscholen achter dijk en riet en struiken, bomen op strand 62 136548 482467 Boulevard Muidenberg alleen strand met laag water lags schoeiing 63 Muiderberg Muiden 136981 482412 nabij (mini) golfbaan Muidenberg in bocht bij riet en einde schoeiing 64 Muiderberg Muiden 137204 482148 In woonwijk Muidenberg baai met zandstrand tussen riet, slikgaten in zand onder water 65 Almeerderzand Muiderzand IJmeerdijk Almere Almere 138305 482862 Muiderzand / Almeerderzand zeer groot ! + recreatieterein 66 Muiderzand IJmeerdijk Almere Almere 137582 484013 strand bij woontorens, zeer veel dammen kleine strandjes afgescherd door vooroevers 67 Muiderzand IJmeerdijk Almere Almere 137713 484292 2x catamaranstrand in kom helemaal afgeschermd met dammen catamaranstrand, strand is helemaal afgeschermd 68 Houtribdijk Enkhuizen Enkhuizen 151785 521315 oost van naviduct Enkhuizen zand is deels afkomstig van verdieping vaargeulen, van nature al zeer ondiep gebied 69 Houribdijk TintelHaven Lelystad 156298 517034 west tov oude werkeiland / Tintelahaven natuurgebied, veel bomen, strand beschut achter vooroever

95 nr. Naam strand soort oever nabij strand Beheerder Functie Ontstaanswijze Erosie Sediementsamenstelling D50 D90 Kustlijn 1 (graden tovKustlijn 2, graden Hoek van opslrichting loodreBoogstraal strandlengte 1 Zwemplaats Broekerhaven L+R dijk (basaltblokken) recreat aangelegd ja zand 710 800 0 0 0 0 0 0 2 - L+ R losse stenen, daarn geen natuurlijk schelpen 710 2000 271 177 94 137 0 60 3- dijk geen natuurlijk schelpen 450 2000 285 183 102 124 0 63 4- dijk geen natuurlijk schelpen 450 2000 312 178 134 116 0 34 5 - dam loodrecht + dijk natuur natuurlijk nee schelpen 1000 8000 0 0 0 0 0 0 6 - dam loodrecht + dijk natuur natuurlijk nee schelpen 4000 8000 0 0 0 0 0 0 7 - dam loodrecht + dijk natuur natuurlijk nee schelpen 2000 8000 0 0 0 0 0 0 8 vluchthaven Wijdenes dam /lage dijk recreatieschap West Friesland onbeken natuurlijk schelpen 2000 8000 314 229 85 87 0 15 9 vluchthaven Wijdenes dam /lage dijk recreatieschap West Friesland onbeken natuurlijk schelpen 710 2000 255 136 119 170 0 19 10 - dijk onbeken natuurlijk stabiel schelpen 1000 4000 211 109 103 181 0 29 11 - dijk natuur natuurlijk schelpen 0 0 0 0 0 0 0 0 12 Schellinkhout lage dijk / stenen recreatieschap West Friesland recreat aangelegd zand 710 4000 193 118 76 218 133 70 13 Schellinkhouterdijk/ Julianapark stenen + dammen + vooroe gemeente Hoorn recreat aangelegd ja zand 200 300 0 0 0 150 0 0 14 - stenen /dijk - onbeken natuurlijk schelpen 700 2000 209 135 74 217 73 31 15 Zon en Vreugd stenen + dam paralel aan gemeente Hoorn recreat natuurlijk schelpen 750 2000 213 113 100 179 86 81 16 - lage dijk recreat aangelegd nee schelpen 0 0 0 0 0 90 0 0 17 - dijk geen natuurlijk nee schelpen 1000 8000 333 245 88 91 0 34 18 Natuurgebied Rietkoog lage dijk Landschap Waterland / Staasbosbeheer natuur natuurlijk schelpen 0 0 314 190 124 96 0 41 19 lage dijk / strekdam WSV Schardam watersportvereniging recreat natuurlijk schelpen 0 0 0 0 0 0 0 0 20 lage dijk onbeken natuurlijk ja schelpen + organisch matriaal 0 0 0 0 0 86 0 62 21 lage dijk camping Eenhoorn recreat onbekend schelpen 600 2000 289 204 84 99 42 28 22 Natuurgebied Oosterkoog lage dijk Landschap Waterland / Staasbosbeheer natuur natuurlijk schelpen 0 0 331 223 109 114 0 20 23 Natuurgebied Oosterkoog lage dijk Landschap Waterland / Staasbosbeheer natuur natuurlijk schelpen 450 1000 269 197 72 85 0 16 24 lage dijk schelpen 0 0 0 0 0 0 0 0 25 recreat natuurlijk nee schelpen 1700 4000 6 222 143 78 0 160 26 houten beschoeiing 00 0 0 0 0 0 0 27 dijk natuur natuurlijk schelpen 1700 4000 2 214 148 75 0 160 28 lage dijk 00 0 0 0 0 0 0 29 lage dijk natuur natuurlijk schelpen 1700 8000 357 224 133 71 0 212 30 lage dijk recreat onbekend schelpen 450 2000 322 202 121 87 0 0 31 lage dijk recreat aangelegd schelpen 500 1000 18 236 143 64 0 178 32 lage dijk Camping Strandbad Edam recreat aangelegd schelpen 0 0 0 0 0 51 0 0 33 lage dijk onbeken natuurlijk schelpen + organisch matriaal 2000 8000 344 245 99 67 0 117 34 lage dijk / dijk onbeken natuurlijk ja schelpen/puin/kiezels 500 1000 336 218 118 72 0 28 35 lage dijk Recreatiecentrum Slobbeland recreat onbekend zand 250 600 0 0 0 160 0 0 36 riet + stenen RWS /HHNK natuur onbekend nee schelpen + organisch matriaal 0 0 0 0 0 53 0 50 37 riet / dijk natuur onbekend 0 0 345 203 142 92 0 28 38 stenen Landschap Waterland recreat aangelegd ja schelpen 0 0 0 0 0 0 0 0 39 schoeiing / lage dijk Landschap Waterland recreat aangelegd 250 0 0 0 0 0 0 0 40 schoeiing / lage dijk Landschap Waterland recreat aangelegd ja zand 250 0 0 0 0 0 0 0 41 Mirrorstrand schoeiing / lage dijk Landschap Waterland recreat aangelegd ja zand 250 0 0 0 0 0 0 0 42 Monnickenstrand schoeiing / lage dijk Landschap Waterland recreat aangelegd ja zand 250 0 0 0 0 0 0 0 43 lage dijk Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier / Rijkswat natuur onbekend schelpen 0 0 342 206 137 69 0 15 44 riet natuur onbekend nee schelpen + organisch matriaal 0 0 353 279 74 46 0 10 45 stenen / riet Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier / Rijkswat natuur onbekend nee schelpen 0 0 39 313 87 14 0 26 46 onbeken onbekend 0 0 150 3 147 283 0 0 47 onbeken onbekend 0 0 200 229 151 58 0 0 48 ja Rijkswaterstaat geen natuurlijk zand 350 600 338 235 102 67 0 34 49 lage dijk, Rijkswaterstaat geen onbekend schelpen 1100 2300 0 0 0 210 0 130 50 lage dijk / lage dijk onbeken onbekend schelpen + organisch matriaal 0 0 239 141 98 178 0 0 51 lage dijk onbeken natuurlijk 1100 2300 254 170 84 158 0 0 52 Camping Uitdam pier/ dijk Camping jachthaven Uitdam recreat aangelegd schelpen 1100 2300 242 191 51 132 94 0 53 natuur aangelegd 0 0 0 0 0 0 0 0 54 lage dijk natuur natuurlijk schelpen + organisch matriaal 0 0 0 0 0 91 0 11 55 lage dijk geen natuurlijk zand + kiezels 250 600 0 0 0 132 0 20 56 Blijburg zand / lage dijk recreat aangelegd 0 0 0 0 0 0 0 0 57 natuur natuurlijk 0 0 0 0 0 20 0 0 58 stekdam + dijk recreat onbekend zand 250 600 295 70 134 352 0 37 59 stenen / dijk recreat onbekend schelpen + zand 1100 2000 0 0 0 10 0 0 60 stenen onbeken natuurlijk slik+ schelpen 700 2000 0 0 0 26 0 51 61 riet /stenen onbeken natuurlijk slik + zand + schelpen 250 700 46 325 81 9 0 0 62 schoeiing/ kade recreat natuurlijk 0 0 0 0 0 3 0 0 63 schoeiing / riet recreat onbekend zand 250 600 64 299 124 356 0 29 64 riet recreat natuurlijk zand + slik 200 600 356 253 103 55 0 0 65 Almeerderzand zand / dammen Staatsbosbeheer recreat aangelegd ja zand 200 400 0 0 0 0 0 0 66 dammen recreat aangelegd ja zand 200 400 0 0 0 0 0 0 67 dammen recreat aangelegd ja zand 200 400 0 0 0 0 0 0 68 natuur aangelegd zand 0 0 0 0 0 0 0 0 69 vooroever natuur aangelegd nee zand met bovenlaag schelpen 0 0 0 0 0 0 0 0

B. Zeefkrommen

Broekerhaven (Hoorn) Zon en Vreugd

100 100 80 80 60 60 40 40 20 20 percentage door zeef percentage

0 door zeef percentage 0 0.01 0.1 1 10 0.01 0.1 1 10 korreldiameter (mm) Korreldiamer (mm)

Warder Muiden

100 100 80 80 60 60 40 40 20 20 0 0 percentage door zeef percentage Percentage door zeef Percentage 0.01 0.1 1 10 0.01 0.1 1 10 Korreldiameter (mm) Korreldiameter (mm)

Figuur B-0-1: (a) Broekerhaven oost 2 (schelpen en zand), (b) Hoorn (schelpen), (c) Warder strandbad(schelpen), (d) Muiderberg (zand).

D50 (mm) D90 (mm) Hoorn, Zon en Vreugd 0.75 2.00 Broekerhaven oost 2 0.45 2.00 Muiderberg 0.25 0.60 Warder (D90 geschat) 1.70 8.00 Tabel B-1: D50, D90 voor vier stranden.

De zeefkrommen tonen aan dat er verschil is tussen de sedimentgroottes van de stranden. Duidelijk is dit te zien als de verschillende zeefkrommen in een grafiek weergegeven zijn (Figuur B-2). De diameters van het sediment op schelpenstranden zijn groter dan van zandstranden. Het sediment op het zandstrand is beter gesorteerd dan dat op de schelpenstranden.

97 vergelijking van 4 locaties

100 80 60 40 20 0 percentage door zeef door zeef percentage -20 10 1 0.1 0.01 korreldiameter (mm) Broekerhaven Zon en Vreugd Warder Muiden

Figuur B-2: Vergelijking van de zeefkromme.

98 C. Modellen van Wright en Komar bij verschillende waarden voor Se, k en h(0)

In figuur B-3 en B-4 is het model van Komar weergegeven, waarbij Se en k gevarieerd zijn.

Komar; Se=0.06, k=variabel

0 0.05 0 50 100 150 200 -1 0.01 -2 0.2

(m) 0.001 -3

-4

Diepte t.o.v. waterpeil waterpeil t.o.v. Diepte -5 Afstand t.o.v. waterlijn (m)

Figuur B-3: Model van Komar met variabele k en constante Se.

Komar; k=0.02, Se=variabel

0 0.006 -0.5 0 50 100 150 200 0.03 0.5 -1 0.25 -1.5 0.06 -2 -2.5

Diepte t.o.v. waterpeil (m) -3 Afstand t.o.v. waterlijn (m)

Figuur B-4: Model van Komar met variabele Se en constante k.

In figuur B-4 en B-5 is het model van Wright weergegeven, waarbij k gegeven is tussen 0.0002 en 0.2 en h0 gevarieerd is tussen 0.75 en 2 meter.

Wright; k=0.2, h0=variabel

0 0.75 0 50 100 150 200 1 -0.5 1.5 -1 2

-1.5

Diepte t.o.v. waterpeil (m) -2 Afstand t.o.v. waterlijn (m)

Figuur B-5: Model van Wright met variabele h0 en constante k.

Wright; k=variabel, h0=1

0 0.002 0 50 100 150 200 -0.5 0.0002 0.02 -1 0.2

-1.5

-2 Diepte t.o.v. waterpeil (m) waterpeil t.o.v. Diepte Afstand t.o.v. waterlijn (m)

Figuur B-6: Model van Wright met variabele k en constante h0.

100 D. De vijf stranden bekeken per model (Dean, Hanson, Komar)

Model van Dean Het model van Dean is weergegeven in figuur B-7. Dit figuur laat eenzelfde beeld zien als het model van Kriebel, echter bij het model van Kriebel zijn de hellingen steiler dan bij het Model van Dean.

Dean

0 Hoorn, Zon en Vreugd 0 5 10 15 20 -0.5 Broekerhaven -1 oost 2 Warder -1.5

-2 Muiderberg

afstand t.o.v. waterpeil t.o.v. afstand -2.5 afstand t.o.v. waterlijn

Figuur B-7: Model van Dean voor de verschillende stranden.

Model van Hanson Het model van Hanson, figuur B-8, gaat uit van de korreldiameter van het sediment. Verschillen in dichtheid van het sediment worden verwaarloosd. Te zien is dat volgens het model van Hanson het strand van Muiderberg het flauwst is, dit gevolgd door het strand van Hoorn. De stranden te Warder zijn het steilst.

Hanson

Hoorn, Zon 0 en Vreugd 0 5 10 15 20 -0.5 Broekerhave -1 n oost 2 Warder -1.5

-2 Muiderberg

afstand t.o.v.waterpeil -2.5 afstand t.o.v. waterlijn

Figuur B-8: Model van Hanson voor de verschillende stranden.

101 Model van Komar Het model van Komar is weergegeven in figuur B-9. Bij dit model zijn de gekalibreerde k- waarde ingevoerd. Door het verschil in k-waarde ontstaat een groter verschil tussen de stranden dan bij bovenstaande modellen het geval is. De het model van Komar met de originele k-waarde wordt weergegeven ontstaat er een niet reëel beeld. De stranden onderling vergelijken volgens het model van Komar is zodoende niet goed mogelijk.

Komar

0 0 5 10 15 20 Broekerhaven oost -0.5 2 Warder -1 Muiderberg -1.5 Hoorn, Zon en afstand t.o.v.waterpeil -2 Vreugd afstand t.o.v. waterlijn

Figuur B-9: Model van Komar voor de verschillende stranden.

102 103 E. Kostencalculatie

Onderstaand wordt het verschil in aanlegkosten tussen een zand en schelpenstrand weergegeven. Overige voorzieningen, zoals bankjes en afvalbakken worden niet meegenomen in de kostenberekening aangezien deze kosten bij zand en schelpenstranden gelijk zijn.

Hoeveelheden zijn bepaald onder de aanname: • Lengte 50 meter; • Breedte boven water 5 meter; • Hoogte strand t.o.v. bodem 1.4 meter; • Evenwichtprofiel onder water volgens Komar e.a. met zand D50 = 0.25 mm en schelpen D50 = 1.1 mm tot de bodem is bereikt;

De kosten voor aanleg, vervoer een verwerken zijn gebaseerd op eenheidsprijzen zoals gehanteerd in de GWW (Grond weg en waterbouw) (Grontmij, 2005).

Zandstrand (D50=0.25 mm): Benodigd zand boven water 6.5 m3 Benodigd zand onder water 15.0 m3 Totaal per strekkende meter 21.5 m3 Totaal 1075.0 m3 Totaal los gestort: ( x 1.2) 1290.0 m3

Kosten Aanschaf zand per m3 € 7 Vervoer zand per as per m3 € 3 Verwerken zand per m3 € 1 + Subtotaal € 11

Subtotaal € 14190 Aanneemkosten (20%) € 2838 + Totaal aanlegkosten zandstrand €17028

Schelpenstrand (D50 = 1.1mm) Benodigde schelpen boven water 6.5 m3 Benodigde schelpen onder water 3.0 m3 Totaal per strekkende meter 9.5 m3 Totaal 475.0 m3 Totaal lostgestort ( x 1.5) 712.5 m3

Kosten Aanschaf schelpen per m3 € 22 Vervoer schelpen per as per m3 € 3 Verwerken schelpen per m3 € 1 + Subtotaal € 26

Subtotaal € 18525 Aanneemkosten (20%) € 3705 + Totaal aanlegkosten schelpenstrand € 22330

104 Strand inclusief opsluitende constructie Indien een opsluiting ontbreekt, zal deze aangelegd moeten worden om sediment vast te houden. In onderstaande berekening is weergegeven wat de totale kosten zijn bij het schelpenstrand of zandstrand indien er een opsluitende constructie aangelegde wordt.

De hierboven gestelde aanname blijven van toepassing. We nemen daarnaast aan dat de opsluitende constructie aanlegt wordt loodrecht uit de kust. Er wordt voor de constructie gebruik gemaakt van grove stortsteen, zodat deze ook tijdens stormen blijft liggen. Het talud wordt 1:2 aangelegd, de breedte aan de bovenkant is 1 meter, de kruinhoogte 1,4 meter t.o.v. bodem. Per strekkende meter is er 2,8 m2 grove stortsteen nodig. De opsluitende constructie wordt aangelegd tot het punt waar het strand overgaat in de bodem.

Kosten stortsteen, inclusief aanvoer en verwerken is 26 euro per ton.

Zandstrand

Totaal zand (losgestort) 1290 m3 Totaal stortsteen (84 m3) 185 ton

Kosten zand € 14190 Kosten stortsteen € 4784 + Subtotaal € 18974 Aanneemkosten ( 20%) € 3795 + Totaal € 22769

Schelpenstrand

Totaal schelpen (losgestort) 600 m3 Totaal stortsteen (16.8 m3) 37 ton

Kosten schelpen € 18525 Kosten stortsteen € 962 + Subtotaal € 19487 Aanneemkosten ( 20%) € 3897 + Totaal € 23384

105 F. Classificatie van korreldiameter

Figuur B-10: Classificatie korreldiameter (CEM, 2002).

106

G. Kaarten

107 Kaart B-1: Locatie Schiphol en Weijdenes

108 Kaart B-2: Locatie stranden met nummering

Locaties van de stranden, met nummer. Nummers komen overeen met de nummers van de foto’s op de bijgeleverde CD rom.

109 H. Schaal van Beaufort

snelheid in SCI benaming schaal van Beaufort eenheden KNMI uitwerking boven land en bij mens schaal van Petersen windkracht (Bf) benaming m/sec km/h

0 we maken geen vaart 0-0,2 0-1 stil rook stijgt recht of bijna recht omhoog spiegelgladde zee

1 het schip stuurt 0,3-1,5 1-5 zwak windrichting goed af te leiden uit rookpluimen kleine golfjes,die de zee een geschubd aanzicht geven we lopen een tot twee 2 knopen 1,6-3,3 6-11 zwak wind merkbaar in gezicht kleine, korte golven met glasachtig aanzicht we lopen twee tot vier 3 knopen 3,4-5,4 12-19 matig stof waait op kleine golven, ze beginnen te breken, de eerste schuimkopjes we lopen vier tot zes kleine langer wordende golven. Schuimkoppen komen nu vrij veel 4 knopen 5,5-7,9 20-28 matig haar in de war; kleding flappert voor. opwaaiend stof hinderlijk voor de ogen; gekuifde matige golven,van grotere lengte.overal schuimkoppen met hier en daar 5 bovenbramzeil neer 8,0-10,7 29-38 vrij krachtig golven op meren en kanalen; vuilcontainers waaien om opwaaiend schuim. mars en bramzeil er komen grotere golven, de brekende koppen doen overal grote witte 6 gereefd 10,8-13,8 39-49 krachtig paraplu's met moeite vast te houden schuimplekken ontstaan, opwaaiend schuim komt vrij veelvuldig voor. de golven worden hoger, het witte schuim begint zich als strepen in de 7 mars dubbel gereefd 13,9-17,1 50-61 hard het is lastig tegen de wind in te lopen of te fietsen richting van de wind te ontwikkelen. matig hoge golven, met aanmerkelijke kamlengte, toppen waaien af en 8 mars drie keer gereefd 17,2-20,7 62-74 stormachtig voortbewegen zeer moeilijk vormen goed ontwikkelde schuimstrepen in de richting van de wind. schoorsteenkappen en dakpannen waaien weg; hoge golven, zware strepen schuim, rollers beginnen zich te vormen, 9 mars dichtgereefd 20,8-24,4 75-88 storm kinderen waaien om het zicht kan door verwaaid schuim worden beinvloed zeer hoge golven met lange overstortende golfkammen, grote grootzeil dicht oppervlakken schuim: de zee krijgt een wit aanzicht; zware overslaande 10 gereefd 24,5-28,4 89-102 zware storm grote schade aan gebouwen; volwassenen waaien om rollers, verwaaid schuim vermindert het zicht. buitengewoon hoge golven, de zee is geheel bedekt met lange 103- zeer zware schuimstrepen, de randen van de golfkammen verwaaien overal,het 11 alleen stormstagzeilen 28,5-32,6 117 storm enorme schade aan bossen zicht is sterk verminderd. geen zeil kan gevoerd de lucht is met schuim en verwaaid zeewater gevuld,de zee is volkomen 12 worden >32,6 >117 orkaan verwoestingen wit, zicht op enige afstand bestaat niet meer.

110 I. CD-Rom met foto’s, scriptie, Gis data en kaarten

111