Getijde lagune kwelder ontwikkeling voor zachte zeewering Noord-Fryslan

Inzet geotubes als zomerdijken voor opvang sedimentatie van zee

Door Jacob Brandsma

Baggertubes zijn op maat gemaakten "worsten" van geotextiel die een poriegrootte kunnen hebben van 100 tot 150 um zodat ze waterdoorlatend zijn en gronddicht. De omtrek kan oplopen tot 20 a 30 meter en de lengte kan 100 meter zijn. Via vulopeningen aan de bovenzijde wordt baggerspecie in de tubes gepompt. Het geotextiel werkt als een zeef waarbij het water door de poriën naar buiten gaat en de vaste stof achterblijft in de baggertube. De verhouding vaste stof tot water zal 1 : 8 kunnen bedragen zodat de vulling via leidingen kan worden aangevoerd.

Door ontwatering, rijping en inklinking zal de baggerspecie / het slik geleidelijk tot steek vaste grond omvormen. De uiteindelijke hoogte valt niet exact te voorspellen.

De afgelopen tien jaar zijn wereldwijd tientallen projecten uitgevoerd met baggertubes van geotextiel in oevers en dammen. Voorbeelden in Nederland zijn Kornwerderzand, een 340 meter lange dam voor een vismigratierivier (Ten Cate Atlantis tubes / van Oord), het Krabbersgat bij Enkhuizen, Reeuwijkse Plassen, Rotterdam, Almere en Vogeleilanden project Putten in opdracht van Natuurmonumenten. Zilte toepassingen buitendijks heb ik in NL niet kunnen vinden.

Auteur ziet kansen om een zachte zeewering met behulp van geotubes te realiseren nu er dijkversterking nodig is op het traject Koehool Lauwersoog. In te zetten geotubes kunnen een omtrek hebben van 20 meter met een lengte van 100 meter. De vulgraad bedraagt in de praktijk 70 tot 80 procent. Bovenstaande meting geeft de volgende verhouding. Dit model heeft een omtrek van 40 cm en dit levert een hoogte op van 6 cm na 7 weken. In de praktijk kan een model met een omtrek van 20 meter op deze basis een hoogte van 3 meter bereiken. De output berekening Tube Simulator NETICS komt bij een tube breedte van 8 meter tot een hoogte van 2,8 meter en is dus conform. Afhankelijk van de bodemgesteldheid e.d. kan de geotube nog zakken maar een realistische hoogte van 1,8 tot 2,2 meter lijkt aannemelijk.

Om voldoende sedimentatie van zee te oogsten voor aangroei van kwelder en voor zachte ophoging van bestaande dijken is er oppervlakte nodig. Het Wetterskip wil per dijksegment tijdens ontwerpatelier bepalen welke opties in aanmerking komen en welke per saldo valt te verkiezen. Voor het dijksegment Koehool Zwarte Haan kan men overwegen om geotubes in te zetten en er een vierkant in zee mee aan te leggen van ong. 8 x 8 km met getijdesluizen voor ongehinderde aanvoer bij vloed en gecontroleerde afvoer van sedimentarm water door een dalende balgstuw die 0,5 cm per minuut zakt 4 uur na hoogwater. Bij een getijdeslag van 1 meter komt er 64 miljoen kuub zeewater binnen. Bij 2,5 kg sediment per kuub komt er dan 160.000 ton sediment binnen. Per maand is de theoretische hoogte winning 168 cm. Als er in de praktijk de helft van gerealiseerd wordt is het nog ontzagwekkend.

Voor de bestaande zeedijk kan er een geotube voordijk aangelegd worden op een afstand van 300m. Er vormt zich een bassin die kan worden volgespoten met sedimentatie uit het aangelegde vierkante getijde meer. Om hoogte te bereiken zullen er geotubes moeten worden gestapeld. Er is m.i. genoeg breedte nodig om verzakking van de dijk te voorkomen waardoor er een soort duinenrij wordt gevormd. Voor de hoogste zone zal er aan weerszijden baggertubes kunnen worden aangelegd om het slib in een bassin vast te houden tot dat het genoeg aankoekt.

De getijde lagune maakt de bodem geleidelijk beter begaanbaar en parallel aan de zeedijk kunnen er vogeleilanden worden aangelegd met, afhankelijk van het ambitie niveau waar draagvlag voor afgetast kan worden, natuur-inclusieve landbouw en dergelijke al ligt bebouwing daar gevoelig. Direct toezicht werkt wel bevorderlijk voor welslagen van het project.

Of het politiek haalbaar is om de dijksegmenten tussen Zwarte Haan en Fiskbuorren ook gelijksoortig te omringen met geotubes voor bevordering kweldervorming is een discussie die kan worden gevoerd. Evenals de segmenten tot Ternaard, Peazumerlannen en de Bantpolder. 

"Reguliere" dijkversterking is qua natuur zeer ingrijpend en gebruik making van materie die de zee met getijdenwerking al in overvloed aanvoert biedt kansen om verantwoord en toekomst gericht het probleem van zeewering hier tegemoet te treden door de kwelders met de zeespiegelstijging te laten meegroeien.

Onbekendheid met de techniek leidt misschien tot een lange implementatietijd omdat betrokkenen vaak risicomijdend zijn en graag beproefde technieken toegepast zien. Met een duidelijke risicoanalyse en bewezen beheersmaatregelen kan er misschien voldoende draagvlak worden verkregen. Ieder ontwerp is maatwerk en het principe van "learning by doing en vakmanschap" dient te worden gehanteerd als in bestekken onvoldoende kan worden omschreven vanwege kennisleemte.

Kosten 

Deze bron komt op een kostprijs van € 10,- per kuub. Bij een doorsnee van 8 x 2 m en een lengte van 200 m komt de inhoud op 3200 kuub wat het eindtotaal van dit formaat baggertube op €32000,- brengt. Buitendijks zal dit ten minste 2 x zo duur worden, mogelijk meer. Een kilometer zal ten minste €160000 gaan kosten. De complete geotube ringdijk van 8 x 8 km komt dan op meer dan €5.120.000,-- mogelijk het dubbele. Aan de bestaande zeedijk zal er over 8 tot 10 km vier tube banen moeten komen wat neer komt op 40 x €160.000 = €6.400.000. Dan komt nog het suppletiewerk van bassins en afwerking zoals aanleg van een fietspad. Tien km dijk met lagune kwelder zal ten minste 12 tot 20 miljoen € gaan kosten. De sluizencomplexen komen er nog bij.

Bron referentie: 

Baggerspecie in geotextiele tubes, Delft januari 2017 SBRCUnet ir. Ger Vergeer Projectmanager

Situatieschets zachte kustwering Koehool Lauwersoog

Een getijde lagune omzoomd door ringdijk/eilanden houdt hoog water vast voor 4 uur per getijdeslag en zorgt voor sedimentatie. Gecontroleerde afstroom van 0,5 cm per minuut voor de volgende 4 uur met een balgstuw constructie laat sediment arm zeewater uitstromen. Desgewenst door een havenkom wat een vaargeul helpt op diepte te blijven. Er komt een kwelderzone met een duinenrij wat de bestaande zeedijk inpakt en ophoogt. De kwelder krijgt een natuurlijk meanderend karakter met brak water, gunstig voor biodiversiteit.

Sedimentatie proef: een kuub zeewater Koehool levert 2,5 kg droge sedimentatie

Door Jacob Brandsma

Droge sedimentatie uit zeewater Koehool

Het residue van onderstaande sedimentatie proef werd uitgefilterd, gedroogd en gewogen. Het gewicht aan droge stof kwam uit op 5 g per 2 liter. Per kuub zeewater dus 2,5 kg droge sedimentatie. Een ringterpeiland van 8 bij 3 km met een getijdehoogte van 1 meter herbergt 24.000.000 kuub water. Maal 2,5 kg brengt dit 60.000 ton bezinking op per getijdeslag. Komt neer op 2000 vrachtladingen van 30 ton. Maandelijks wordt dit 3,6 miljoen ton sedimentatie. Stel voor 120.000 vrachtladingen per maand.

Voor een lagune getijde meer tussen dit eiland en de huidige kustlijn geldt een vergelijkbare of grotere afmeting met navenant hogere opbrengst aan sedimentatie verhoging. Zo kan er een buitendijkse kwelderzone aangelegd worden door de getijde dynamiek van de zee. Een verantwoorde en toekomstbestendige zeewering kan worden gerealiseerd in harmonie met natuur en uitbundige realisatie van foerageer en broedgebieden voor vogels. De concentratie van vissen zal het ook een pleisterplaats maken voor zeehonden. Met openstelling van zeearmen zoals bij Holwerd wordt het proces van vismigratie ook realiseerbaar.

De dijken van de aan te leggen eilanden kunnen bestaan uit grote baggerzakken van geotextiel hoog 2 m breed 3 m die zodra er genoeg sedimentatiehoogte is behaald een volgende trap kan worden toegevoegd zodat er een piramide vormige dijk ontstaat tot de gewenste Delta hoogte. 

De bestaande zeedijk kan met sedimentatie slib worden ingepakt op gelijksoortige wijze tot een duinenrij van 300 m breed ontstaat tot de gewenste hoogte van 7 tot 8 m. Hier zullen wel machines voor nodig zijn zoals sedimentatiebassins op hoogte met tijdelijke gemalen / scheepspompen.

Het technisch uitdagende aspect zullen de sluiscomplexen worden zowel de toegangssluizen als de afvoersluizen. De toegangssluizen laten onbeperkt de vloedstroom binnen. De afvoersluizen kunnen bestaan uit balgstuwkeringen die per minuut 0,5 cm zakken 4 uur na hoogwater voor 4 uur zodat er sedimentarmzeewater wordt afgestroomd. Dit kan bij Holwerd in een aan te leggen havenkom bij de kop van de pier van Holwerd zodat de te herziene geul naar Ameland aanzienlijk beter op diepte blijft. Ook het Amelander Westgat blijft dan beter op diepte. Ondersteund door woelschepen zoals in Duitsland bij Nessmersiel desgewenst. Dit zal een impuls voor de scheepvaart betekenen, beroeps en recreatief. Een buitendijkse jacht/beroepshaven bij Holwerd komt dan ook in beeld in combinatie met het project Holwerd aan zee.

Het kosten verslindende project van versterking van de huidige harde zeewering met aanvoer van materiaal met vrachtladingen geput uit rivieren en meren kan worden omzeild door de zee het benodigde materiaal zelf te laten aanvoeren door getijde lagune meren te laten ontwikkelen tot kwelderzone's. De in- en uitstroom kan aan de uiteinden van de lagune meren / eilanden worden aangelegd zodat er vanzelf een kwelder meander rivieren gebied ontstaat.

Er lijkt politiek draagvlak te bestaan voor dit soort natuuraanleg. Economisch verantwoord bovendien bij realisatie van een zachte verantwoorde toekomstbestendige zeewering.

Slurfzakken met slik voor zachte dijkversterking Koehool Lauwersmeer

Alternatieve dijken met kwelderontwikkeling en vogeleilanden

Door Jacob Brandsma

Sedimentatie proef pier Holwerd bij hoog water

Een waterkolom van 31 cm hoog water genomen bij pier Holwerd d.d. 17-10-2020 bij bladstil weer levert na 4 uur een sedimenthoogte op van 1,5 mm voorzichtig gelezen. Een getijdeslag van 120 cm zou dan 6 mm per getij opleveren. Per etmaal 1,2 cm. Per maand (x30) 36 cm. Op jaarbasis 4,32 m. Dit rustig weertype levert beduidend minder sedimentatie uit zeewater op dan bij het winderig weertype een week geleden bij Koehool. Toch is de theoretische jaarproductie ruim 4 m op basis van deze gegevens.

Op de onderste afbeelding ziet u een aantal gevulde slurfzakken opgestapeld. Ter plekke gevuld met slik kunnen die zo een provisorische dijk vormen om een slibbassin te scheppen die eilanden aanleggen parallel aan de kustlijn van Koehool Lauwersoog. Op de gewenste hoogte gebracht door het slib op te werken tot er een soort duinlandschap ontstaat. De natuur wordt ondersteund door vogels een veilige toevlucht te bieden. Zeehonden kunnen zich laven aan vis in het binnenmeer. Een buitendijkse lagune schept een foerageer gebied met brak-achtig water en optimale biodiversiteit.

Sediment arm water van de toplaag kan gecontroleerd worden afgestroomd in een aan te leggen spuikom die haven en vaargeul helpt op diepte te blijven. Dit systeem kan helpen zee-ingangen aan te leggen zoals bij Holwerd aan zee. Ook andere vroegere zee-ingangen kunnen ermee hersteld worden, bijvoorbeeld de Marne bij Zurich/Pingjum/Kimswerd richting Bolsward. Met schutsluis en vismigratie.

Door hoog water vast te houden binnen een ringdijk gedurende vier uur en vervolgens de toplaag beheerst af te vloeien met kantelsluizen en een balgstuwkering kunnen er betrekkelijk snel kusteilanden worden aangelegd met behulp van getijdendynamiek van de zee zelf. Het doel van natuurbeheer en dijkversterking op een zachte manier wordt op een economische en milieu ontziende manier behaald. Er hoeven geen vrachtwagens worden ingezet om zand aan te leveren. Er wordt gewerkt met materie die al ter plekke in overvloed aanwezig is. In de praktijk zullen de slurfzakken veel groter zijn uiteraard. Misschien rond 3 m lang 50 m. Van een speciaal geotextiel.

De commissie M.E.R. milieus effect rapportage stelt in haar rapport d.d. 15-10-2020 dat er een nadere analyse moet komen over de milieu effecten van de voorgenomen activiteiten tot dijkversterking met beschouwing van de alternatieven, de onzekerheden en de leemten in kennis. In een betrekkelijk vroeg stadium dienen die alternatieven te worden geselecteerd indien realistisch om meerdere doelen tegelijk te realiseren. Om de onderzoekslast te beperken wil de commissie mer dus snel duidelijkheid of alternatieve benaderingen (zoals beschreven in dit weblog, mijn invulling) realistisch uitvoerbaar zijn of dat die met reden kunnen worden afgewezen. 

Uit de ambtelijke taal maak ik op dat men alternatieven wel een kans wil geven maar dat die voorlopig nog op weinig draagvlak kunnen rekenen door onzekerheden en leemten aan kennis. De oplossing die ik voorsta is om aan te leggen eilanden als concessies te gunnen aan private partijen zoals aan op te richten coorporaties die met gezond eigenbelang zelf kapitaal aantrekken en die door publiek/private samenwerking aan hun realisatie werken.

Verslag zeewater sedimentatie Koehool

Proefneming voor zachte zeewering waddenkust

Een waterkolom zeewater afkomstig kust Koehool bij hoogtij d.d. 10 oktober 2020, van 31,4 cm (1000 ml) levert in 4 uur tijd een sedimentatie hoogte op van naar beneden afgerond 7 mm. Een aan te leggen ringdijk enkele kilometers uit de kust in het kader van een zachte zeewering kan bij opkomend tij het zeewater binnen laten om dit voor 4 uren te laten bezinken na hoogtij door de sluizen te sluiten. Rekenend met een getijdeamplitude van 120 cm is de opbrengst aan sedimentatie theoretisch dan 4 maal 7 mm maakt 28 mm. Met twee getijdebewegingen per etmaal wordt dit 5,6 cm. Jaarlijks is de theoretische opbrengst meer dan 20 m namelijk 20,4 m. (Per maand 168 cm.) Het bassin dient wel op diepte te worden gehouden door het slib wat naar de dijken toe te werken die ermee worden opgehoogd. Gebeurt dit niet of onvoldoende dan zal de waterkolom hoogte afnemen en de opbrengst aan slib loopt terug. Uiteraard klinkt de materie nog in. De praktische opbrengst op basis van de proefopstelling is opmerkelijk hoog. Met een tiende zou al een hoogte van 2 m per jaar kunnen worden behaald. Jacob stelt de aanleg voor van vijf buitendijkse ringterpeilanden tussen Koehool en Lauwersoog met een proefeiland bij viewpoint Lioessens er aan toegevoegd om een zachte zeewering te creëren met een lagune kwelder ontwikkeling. Met brak water zal dit een impuls geven aan biologische soorten variëteit. De hoogte van het nieuwe land stijgt met de zeespiegel mee. Holwerd krijgt dan een speciaal plan om het eindeloze baggerprobleem van de vaargeul op te lossen.

Proefneming zeewater sedimentatie Koehool

Kwelder aanwas lagune Waddenzee te berekenen

Het ingediende plan om met een reeks eilanden tussen Koehool en Lauwersoog een natuurlijke kwelder zone te realiseren met zachte dijkversterking is ingediend bij het Wetterskip en de inspraakronde is afgesloten. De plannen zijn door Provinciebestuur Fryslan voorgelegd aan de commissie MER milieu effect rapportage. Inmiddels wil Jacob Brandsma zijn intenties onderbouwen om door een sedimentatie steekproef de aanwas per getijde beweging te bepalen en de verwachte jaarlijkse ophoging te berekenen.

Bij hoogwater d.d. 10 oktober 2020 om 14.50uur zal bij Koehool een jerrycan met zeewater worden gevuld van waaruit op kantoor in Sneek een paar maatcilinders worden gevuld tot een kolomhoogte van 31cm (1000ml). Per uur zal vervolgens de sedimentatie worden vastgelegd tot na 4 uur. Dit is een praktisch haalbare periode om in de getijdendynamiek zeewater vast te houden gevolgd door gecontroleerde afstroming van 30cm per uur voor de 4 uren die erop volgen. Gerekend wordt met een waterkolomamplitude van 120cm per tij wisseling.

De lagune zal in dit plan worden omringd door zomerdijken tot een hoogte van 2,5m boven de zeebodem met horizontaal kantelbare sluisdeuren voor instroming bij opkomend tij. Bij hoogwater worden die gesloten. De afstroom kan worden gereguleerd door een balgstuwconstructie van 2,3 m hoog die 4 uur na hoogtij 0,5 cm per minuut daalt voor de volgende 4 uur zodat sedimentatie optimaal wordt vastgehouden. In 8 uur is de cyclus voltooid en de balgstuw kan dan omhoog worden gebracht voor de volgende getijde beweging.

De ringdijken van de eilanden dienen uiteindelijk op delta hoogte te komen maar in de aanleg kan met 3 m worden volstaan en de slibaangroei werkt dan al. Gewonnen sedimentatie kan geleidelijk tegen de dijken worden aangewerkt tot een glooiende dijk breed 200 m, hoog 7 m boven NAP wordt behaald.

De huidige zeedijk kan worden verzacht door er gewonnen sediment materie tegen aan te werken zodat ook hier een glooiende oever wordt gemaakt breed 200 m, hoog 7 m. De harde zeewering wordt dus ingepakt met overvloedig aangevoerd slik door de zee zelf. Gaat waarschijnlijk goedkoper uitpakken dan met vrachtwagens de enorme vereiste hoeveelheden zand aan te voeren. Het plan voorziet in een uitbundige realisatie van kwelder natuur met een dubbele zeewering op de aan te leggen eilanden en tegen de huidige zeewering aan op de gewenste hoogte. De eilanden zelf bieden kansen voor toerisme, kuuroorden, natuur-inclusieve landbouw en veehouderij met passende bewoning. Gezien de prijzen van onroerend goed op de Waddeneilanden is het aannemelijk dat hier gezonde belangstelling voor zal bestaan. Een coöperatie als concessienemer van de overheid kan door publiek/private samenwerking initiatieven nemen en tot realisatie komen.

Zaterdag 10 oktober 2020 vertrek Sneek om 13.00 uur. Belangstellenden kunnen zich melden. 

Lioessens – Lauwersmeerdijk

Zeedijk aanleg met slurfzakken vol slik

Proefneming baggerzakken voor ringterpeilanden wad

Door Jacob Brandsma

Een reeks eilanden van Koehool tot het Lauwersmeer van ringdijken aangelegd met baggerzakken ziet toe op een zachte zeewering. Nu het Wetterskip het ingediende plan ter beoordeling heeft voorgelegd aan de commissie MER milieu effect rapportage wil Jacob Brandsma zijn voorstellen ondersteunen.

Beproefde slurfzakken ter plekke gevuld met zand voor calamiteiten bij hoog water kunnen worden ingezet om ringdijken voor terpeilanden aan te leggen. Jacob vult een slurfzak met slik, sluit die af en met een handvat kan die worden gedeponeerd op de zeebodem voor een aan te leggen dijk. Gewicht 17 kg. Dit is een al bestaande techniek op industriële schaal met bagger.

Een voorgesteld eiland van 8 bij 3 km of een proefeiland van rond 6 km krijgt een sluisopstelling om bij opkomend tij het water binnen te laten. Dit kan door horizontaal kantelende deuren van liggend 11 m breed, hoog 4 m. Vier ervan op een rij wordt voldoende geacht. Voor de afstroom wordt een balgstuwkering voorgesteld met een lengte van 400m.

Bij hoogwater worden de sluizen gesloten, bij wantij dus en het water wordt voor 4 uren vastgehouden voor bezinking. Vervolgens wordt de balgstuw 0,5 cm per minuut verlaagd zodat er per uur 30 cm water van de top afstroomt. Na 4 uren is dit een waterkolom van 120 cm per getij wat sedimentatie neerslaat. Bij opkomend tij kunnen de kantelsluisdeuren worden geopend zodra buiten- en binnendijks water qua hoogte verevenen. De nuttige getijde amplitude van 120 cm kan nog worden verhoogd naar 150 cm door de balgwering 30 cm extra te laten dalen.

Binnenkort staan er proefnemingen gepland om met maatcilinders de sedimentatie rate van een kolom zeewater genomen bij HW Koehool experimenteel vast te stellen. Voor de duur van 4 uur: een praktisch haalbare periode per getijdegang. De doorsnee van de grofste deeltjes worden dan ook gemeten. De dagelijkse en jaarlijkse sedimentatie rate zal worden opgemaakt. Vervolgens kan die worden getoetst in de praktijk.

Een proefeiland boven Lioessens van iets beperktere afmeting (rond 6 km) kan later een waddenbeleefterpeiland worden ook geschikt voor toerisme. Er liggen al voorzieningen in de omgeving qua parkeren, nabijheid van restaurants, e.d. en de bereikbaarheid is goed.

In het totaalplan dient de lagune te worden omringd door zomerdijken (2,5 m boven de zeebodem) met hetzelfde principe van toegangssluizen en balgstuwafvoer waardoor ook hier de zeebodem omhoog komt al zal het in mindere mate zijn dan de eilanden zelf. Zo houdt het karakter van de Waddenzee stand. Bij Holwerd zal er binnen dit plan een speciale oplossing moeten komen om het eilandveer veilig te stellen.