Samenwerken met de splitsingspunten van de rivier
Over de mogelijkheid om meer vrijheid toe te laten voor de rivier managers rond de splitsingspunten
Een splitsingspunt in een rivier balanceert waterstandsvariaties vanuit benedenstroomse takken. In de Rijn in Nederland, de condities in de Waal nabij het splitsingspunt bepalen grotendeels de variaties in waterstanden langs alle Rijntakken. De condities in de Nederrijn en IJssel kunnen slechts kleine waterstandsvariaties veroorzaken, waardoor we wellicht meer management vrijheid hebben in deze takken, bijvoorbeeld voor een meer natuurlijke ontwikkeling van de uiterwaarden.
De splitsende Rijn
Vlak nadat de Bovenrijn Nederland binnenkomt, splitst deze in drie takken: de Waal, de Nederrijn en de IJssel. Op de splitsingspunten wordt de afvoer en de daarbij behorende overstromingsrisico’s verdeeld over de takken. Zoals zoveel rivieren over de wereld, veranderen de Rijntakken voortdurend vanwege natuurlijke rivierdynamiek of door menselijk ingrijpen. Zulke veranderingen hoeven geen probleem te vormen, zolang we maar sturen op nieuwe kansen. In de laatste 20 jaar hebben we de traditionele aanpak van het verhogen van dijken aangepast door de rivier meer ruimte te geven, waarbij we ook ruimte voor recreatie en natuurontwikkeling hebben meegenomen. Nieuwe kansen blijven ontstaan. Bijvoorbeeld, in het Hoogwaterbeschermingsprogramma worden dijken versterkt om met een veranderd klimaat om te kunnen gaan. Tegelijkertijd, wordt er op landelijk en regionaal niveau gekeken of het versterken gepaard kan gaan met het strategisch ontwikkelen van de ruimte om de dijken.
Locatie van een toekomstige dijkversterkingsproject langs de Waal (Bron: https://www.dijkversterkingwolferensprok.nl/)
Een strikte afvoerverdeling
Ondanks nieuwe kansen, blijven we heel strikt met de afvoerverdeling over de drie Rijntakken. In het Nederlandse beleid wordt de hoeveelheid afvoer die elke tak moet krijgen heel precies gespecificeerd. Deze beleidsmatige afvoerverdeling bepaalt voor een Bovenrijn afvoer van 16.000 m3/s de afvoerverdeling met een precisie van 1 m3/s. Elk jaar wordt er gekeken of met de huidige situatie rond de splitsingspunten de precieze afvoerverdeling zou worden gevolgd.
Beperkte vrijheid voor riviermanagers
Het beleid bepaalt ook dat elk menselijk ingrijpen nabij een splitsingspunt niet tot een verandering van de afvoerverdeling van meer dan 5 m3/s mag leiden. Als deze limiet zou worden overschreden, moeten er aanvullende maatregelen worden genomen om dit te voorkomen. Deze striktheid beperkt de vrijheid van riviermanagers. De situatie rond de splitsingspunten moet zoveel mogelijk gelijk blijven, anders zou er te sterke afwijkingen van de beleidsmatige afvoerverdeling kunnen ontstaan. Mede daardoor wordt bijvoorbeeld de vegetatie nabij het splitsingspunt strikt onderhouden, waardoor natuurlijke ontwikkeling van vegetatie niet mogelijk is.
Het feedbackmechanisme tussen afvoerverdeling en waterstanden
Op een splitsingspunt verdeelt de afvoer zich over de benedenstroomse takken. Bij middelmatige en hoge afvoeren zijn de Rijntakken vrij afstromende rivieren, waarbij de afvoerverdeling bepaald wordt door de waterstanden in de benedenstroomse takken. Echter, bepaalt de afvoerverdeling ook weer de waterstand, samen met andere riviercondities. De belangrijkste condities zijn o.a. 1) de geometrie van de rivierdoorsnede, 2) de stromingsweerstand/ruwheid van de rivierbodem veroorzaakt door de vorming van rivierduinen op de bodem, en 3) de ruwheid veroorzaakt door vegetatie in de uiterwaarden.
De effecten van het feedbackmechanisme vanuit een referentie situatie waarbij er geen rivierduinen aanwezig zijn, tot een nieuwe situatie waarin er in een van de takken rivierduinen aanwezig zijn.
Het kwantificeren van variaties in waterstanden door veranderende condities
Als onderzoeker bij de Universiteit Twente, is een van de onderzochte aspecten bij mijn werk voor het All-Risk programma, hoe het feedbackmechanisme op splitsingspunten waterstandsvariaties beïnvloedt. Ik heb een hydraulisch model gebruikt om de variaties in waterstanden in te schatten die ontstaan als gevolg van een verandering van de ruwheid in een van de takken. Ik heb hierbij twee modelbenaderingen toegepast: een “losse tak” en een “splitsende rivier” benadering. Bij de “losse tak” benadering, wordt er een enkele tak gemodelleerd, waarbij het feedbackmechanisme dus niet actief is en de afvoer in de tak gelijk is aan die van de beleidsmatige afvoerverdeling. Bij de “splitsende rivier” benadering, worden alle takken gemodelleerd, is het feedbackmechanisme actief en wordt de afvoerverdeling dus vrijgelaten.
Variaties in waterstanden
De volgende drie slides laten zien hoe de waterstanden in de “losse tak” en in de “splitsende rivier” veranderen als gevolg van een verandering van de ruwheid.
Nieuwe inzichten uit het onderzoek
De ruwheid in de Waal bepaalt voor een groot deel de waterstanden langs alle Rijntakken. Omdat de Waal de grootste Rijntak is, is deze beter in staat om de afvoerverdeling te sturen dan de andere twee takken. Daarom zijn de waterstandsvariaties die ontstaan door de condities in de Nederrijn en IJssel veel kleiner. Als we deze verschillen erkennen, is het logisch dat de condities in de Waal strikt gehandhaafd worden. Aan de andere kant, zouden we wellicht meer ruimte kunnen nemen voor de condities in de Nederrijn en IJssel. Daarbij wordt wel opgemerkt dat er in dit onderzoek gefocust is op de ruwheid van de rivierbodem, maar dat afhankelijk van de ruimtelijke schaal van veranderende condities in de uiterwaarden andere waterstandsvariaties kunnen optreden.
Twee beperkingen met de beleidsmatige afvoerverdeling
Volgend uit mijn onderzoek, denk ik dat de beleidsmatige afvoerverdeling momenteel te strikt is en dat we het zouden moeten hebben over hoe meer flexibiliteit in de afvoerverdeling ervoor kan zorgen dat er nieuwe kansen ontstaan op de korte termijn (bijv. minder restricties op de ontwikkeling van vegetatie) en op de lange termijn (bijv. een meer kosteneffectieve afvoerverdeling). In denk dat er specifiek twee beperkingen zijn met de beleidsmatige afvoerverdeling:
- • Ten eerste, we zouden het echt duidelijk moeten maken dat we een optredende afvoerverdeling niet zo specifiek kunnen bepalen zoals we dat zouden willen. De condities in de rivieren die optreden bij ontwerpcondities van de dijken kennen we niet. Daardoor zou de daadwerkelijk optredende afvoerverdeling sterk kunnen afwijken van de beleidsmatige afvoerverdeling.
- • Ten tweede, denk ik dat we zouden moeten kijken naar variaties in waterstanden dan naar de afwijkingen van de afvoerverdeling. Mijn onderzoek heeft laten zien dat een afwijking in de afvoerverdeling in verschillende takken tot andere waterstandsvariaties leiden. Momenteel, kijken we vooral naar de afwijking van de afvoerverdeling in plaats van de waterstandsvariaties, waardoor we mogelijk kansen missen om ons riviermanagement te verbeteren. Zolang de waterstandsvariaties maar klein blijven, zou een afwijking van de afvoerverdeling misschien mogen plaatsvinden.
Een splitsingspunten kan onze vriend zijn
Ik denk dat we het meer moeten hebben over hoe we met de splitsingspunten kunnen samenwerken in plaats van er enkel restricties aan opleggen. We moeten erkennen dat we waterstanden en afvoerverdeling niet precies kunnen voorspellen. Het is echter een splitsingspunt die ons helpt om de grootste variaties in waterstanden in te perken. Daarmee hoeft een splitsingspunt geen vijand te zijn; maar kan die juist onze vriend zijn!
Meer lezen over dit onderzoek?
Deze storyline is gebaseerd op de volgende vrij toegankelijke publicaties:
Gensen, M.R.A., Warmink, J.J., Huthoff, F., Hulscher, S.J.M.H., 2020. Feedback Mechanism in Bifurcating River Systems: the Effect on Water-Level Sensitivity. Water 12, 1915. https://doi.org/10.3390/w12071915
All-Risk project pagina "Grootschalige onzekerheden in rivierwaterstanden"
