Share

Feedback

Projects

Get an overview about the project outputs and related knowledge

B3) Grootschalige onzekerheid in rivierwaterstanden

Start: 09/2017
End: 09/2021
Status: Active

Contact details

Matthijs R.A. Gensen

Twente Universiteit

Uitkomsten

Met ons onderzoek hebben we beter inzicht gekregen in het functioneren van een splitsende rivier. We hebben aangetoond dat de grootste riviertak de waterstanden in het hele benedenstroomse rivierensysteem domineert, doordat deze tak de afvoerverdeling sterk kan sturen. Het splitsingspunt heeft ook een sterk effect op het effect van ingrepen. Ingrepen hebben een specifiek ontwerp nodig om ongewenste waterstandsverhogingen te voorkomen. We hebben ook laten zien dat de waterbalans van afvoeren op een splitsingspunt niet per se gesloten is wanneer afvoeren geschat worden uit waterstandsmetingen. Door het expliciet meenemen van de waterbalans kunnen schattingen van afvoeren en waterstanden verbeterd worden.

Figuur 1. Splitsingspunt van de Bovenrijn bij Pannerden, waar ongeveer 2/3 van de Rijnafvoer naar de Waal wordt gestuurd en de overige 1/3 naar de Nederrijn en IJssel wordt gestuurd. (Bron: Rijkswaterstaat)

Motivatie en uitdagingen

In het afgelopen decennium, is in Nederland het Ruimte voor de Rivier programma uitgevoerd. In dit programma zijn er diverse grootschalige ingrepen gedaan zoals dijkverleggingen en uiterwaardvergravingen met als doel de waterstanden langs de grote rivieren te verlagen. Wanneer deze ingrepen uitgevoerd worden in de buurt van een splitsingspunt, kunnen deze ook de afvoerverdeling beïnvloeden. De afvoerverdeling op de splitsingspunten van de Rijn heeft een dominante invloed op de waterstanden langs de benedenstroomse takken. Deze waterstanden bepalen de hydraulische belastingen en daarmee de hoogte en sterkte voor de 1430 km aan rivierdijken in Nederland. Ik verwacht dat de ruwheid van de rivierbodem en het effect van grootschalige ingrepen een dominante invloed hebben op de onzekerheid in waterstanden en afvoerverdeling.

Doel van het onderzoek

Om in de toekomst nauwkeuriger en robuuster dijken te kunnen ontwerpen, heb ik als doel het kwantificeren en mogelijk het reduceren van onzekerheden in rivierwaterstanden gerelateerd aan een onzekere afvoerverdeling.

Figuur 2De drie componenten van mijn onderzoek dat gaat over de interactie tussen afvoerverdeling en waterstanden. Component 3) is lopend onderzoek. 1) Waterstanden als gevolg van hoge en lage ruwheid 2) Waterstandsreductie als gevolg van een dijkverlegging 3) Verandering in ontwerpwaterstanden.

Innovatieve componenten

De afvoerverdeling bij riviersplitsingspunten heeft een dominante invloed op ontwerpwaterstanden. In een splitsende rivier zullen waterstanden heel anders reageren op een verandering in omstandigheden dan in een rivier zonder splitsingspunten. Mijn onderzoek naar de Rijn met zijn drie hoofdtakken (figuur 2, rechtsboven), bevat nieuwe componenten waarin ik het volgende kwantificeer:

  1. Waterstanden in de drie takken als het gevolg van onzekerheden in de ruwheid van de rivierbodem. Met een 1D-model, heb ik de gevoeligheid van de waterstanden bepaald voor verschillende combinaties van hoge en lage ruwheid (zie figuur 2, linksboven).
  2. Veranderingen in waterstanden als gevolg van een dijkverlegging in de Waal. Ik heb een gesimplificeerde 1D schematisatie gebruikt om het effect van de ingreep te bepalen voor een vrije afvoerverdeling en voor een hypothetische vaste afvoerverdeling (zie figuur 2, linksonder).
  3. Veranderingen in ontwerpwaterstanden als gevolg van de interactie tussen waterstanden en de afvoerverdeling. Zie het figuur 2, rechtsonder, dit onderzoek loopt momenteel.

Relevant voor wie en waar?

Bijdragers aan het project, onderzoekers en anderen die betrokken zijn bij het ontwerpen en plannen van ingrepen.

De Rijn en zijn splitsingspunten de Pannerdensche Kop en de IJsselkop.

Voortgang en toepassing

De interactie tussen rivierwaterstanden en de afvoerverdeling reduceert de onzekerheid in waterstanden sterk in het hele benedenstroomse rivierengebied. Deze interactie zorgt bijvoorbeeld voor een afname van de afvoer naar een tak als daar een onverwacht hoge waterstand optreedt. Dit balancerende effect is sterk afhankelijk van de grootte van de benedenstroomse riviertakken. De stromingscondities in de Waal domineren de onzekerheden in waterstanden in het hele Nederlandse Rijnsysteem. De condities op de andere takken, voornamelijk de IJssel, hebben maar een zeer beperkte invloed op de waterstanden. Verder laat ons onderzoek zien dat er rekening gehouden moet worden met de afvoerverdeling bij het plannen van nieuwe ingrepen in de rivier. Een ingreep in een andere tak om het effect op de afvoerverdeling te compenseren is idealiter van hetzelfde type, bijv. twee uiterwaardvergravingen. Anders kan het zo zijn dat bij middelhoge afvoeren of juist bij zeer extreme afvoeren er een sterke afwijking van de afvoerverdeling kan ontstaan. Hieronder kunt u via outputs meer details vinden over het onderzoek. 

Aanbevelingen All-Risk

  • Beschouw een splitsende rivier als één systeem waarbij waterstanden en afvoeren afhankelijk van elkaar zijn.
  • Neem de waterbalans expliciet mee bij het afleiden van Qh-relaties.
  • Meet afvoeren in meerdere takken op dezelfde dag, waardoor een waterbalans overweging gedaan kan worden om de nauwkeurigheid van de metingen te bepalen.
  • Bepaal het effect van onzekerheid in de afvoerverdeling op overstromingsrisico’s door het hele rivierensysteem.

Last modified: 23/11/2021

Contributing researchers

Matthijs R.A. Gensen

Twente Universiteit

Supervisory team

prof. dr. S.J.M.H. Hulscher

Twente Universiteit

Dr. Jord Warmink

Twente Universiteit

Dr. Fredrik Huthoff

Twente Universiteit

Samenwerken met de splitsingspunten van de rivier

Over de mogelijkheid om meer vrijheid toe te laten voor de rivier managers rond de splitsingspunten

Matthijs R.A. Gensen

Twente Universiteit

View storyline

View storyline

Project outputs

Data analyse, interviews met experts en hydraulische modellering om onzekerheden in een splitsende rivier te kwantificeren

01/07/2020 by Matthijs R.A. Gensen et al.

View details

Bevat: Conference proceedings

Feedback mechanisme in het splitsingspuntengebied van een rivier

We quantify the water level variations for high and low roughness in the main channel when considering or not the feedback mechanism between the discharge at the bifurcation and the water levels.

12/10/2021 by Matthijs R.A. Gensen et al.

View details

Bevat: Conference proceedings Publication open access journal

Het compenseren van grootschalige ingrepen bij een riviersplitsingspunt

Impact of river interventions under a range of discharges and roughness conditions to possibly counteract the feedback mechanism between water levels and discharge at a bifurcating river.

11/02/2021 by Matthijs R.A. Gensen et al.

View details

Bevat: Conference proceedings

Evenementen

27/05/2021

Reflectie: Grootste risico rivieren - splitsingspunt of piping?

Overstromingsrisico langs de Rijntakken: Risico’s van overstromingen langs de grote rivieren vragen continu onze aandacht. Daarbij spelen vele oorzaken een rol, en in deze webinar vroegen we aandacht voor nieuw onderzoek naar de rol van twee van deze oorzaken: de twee splitsingspunten van de Rijntakken en de rol van het faalmechanisme piping. Maar kan het aannemelijk worden gemaakt dat één van beide oorzaken dominant is?

Bekijk evenement

All evenementen