Markermeer Watersysteem hydraulische randvoorwaarden en pompen Markermeerdijken NoordHolland

Markermeer: Watersysteem, hydraulische randvoorwaarden en pompen Markermeerdijken Noord-Holland Harold van Waveren Rijkswaterstaat

Inhoud • Inleiding • Vragen adviesgroep • Samenvatting

Vragen Adviesgroep 1. Hoe werkt het watersysteem Markermeer en omgeving? 2. Hoe ontstaan maatgevende omstandigheden? 3. Kan via regulering van het waterpeil de hydraulische belasting worden verminderd? – O. a. pompen op Houtribdijk en Afsluitdijk 4. En zo ja: helpt dit om de dijkversterking te voorkomen/beperken? – Wat zijn de voor- en nadelen van diverse opties?

Animatie: waterbeheer IJsselmeergebied

Vragen Adviesgroep 1. Hoe werkt het watersysteem Markermeer en omgeving? 2. Hoe ontstaan maatgevende omstandigheden? 3. Kan via regulering van het waterpeil de hydraulische belasting worden verminderd? – O. a. pompen op Houtribdijk en Afsluitdijk 4. En zo ja: helpt dit om de dijkversterking te voorkomen/beperken? – Wat zijn de voor- en nadelen van diverse opties?

Vooraf: enkele technische begrippen Hydraulische belasting/randvoorwaarde: Druk van het water op de waterkering bij maatgevende omstandigheden: • Meerpeil (beperkt beïnvloedbaar) • Scheefstand (door wind; niet beïnvloedbaar) • Golven (door wind) Maatgevend Hoogwater: waterstand met een overschrijdingsfrequentie gelijk aan de norm Maatgevende omstandigheden: Omstandigheden die leiden tot de maatgevende hoogwaterstand

Maatgevende omstandigheden ontstaan door een combinatie van windkracht, windrichting en peil Bij peil NAP: -0, 30: Bij peil NAP: 0, 00: Bij peil NAP: +0, 30: 8 -9 bft uit Oost 6 -7 bft uit O-NO 5 -6 bft uit N-O 9 -10 bft uit NO-ZO 7 -10 bft uit NW-ZO 6 -7 bft uit N-Z 11 -12 bft uit NW-Z 8 -12 bft uit NW-Z 11 -12 9 -10 6 -7 7 -10 11 -12 -0, 30 5 -6 6 -7 8 0 NAP 6 -7 7 -10 +0, 30 0 NAP

Maatgevende omstandigheden ‘Stabiliteit’ Bij toetsing: • Meerpeil met piek tot +0, 70 m NAP – Opgebouwd in ongeveer 4 tot 5 weken • Windkracht 4 -5 Bft • Windrichting: Oost-Noordoost 0 NAP -0, 40 1, 1 Peil +0, 70 30 dagen Tijd

Maatgevende omstandigheden Golfoploop en overloop • • • Meerpeil -0, 10 tot +0, 20 m NAP Windkracht: 8 -9 Bft Windrichting: Oost-Noordoost

Vragen Adviesgroep 1. Hoe werkt het watersysteem Markermeer en omgeving? 2. Hoe ontstaan maatgevende omstandigheden? 3. Kan via regulering van het waterpeil de hydraulische belasting worden verminderd? – O. a. pompen op Houtribdijk en Afsluitdijk 4. En zo ja: helpt dit om de dijkversterking te voorkomen/beperken? – Wat zijn de voor- en nadelen van diverse opties?

Kan via regulering van het meerpeil de hydraulische belasting worden verminderd? • In de huidige situatie (inclusief pompen Afsluitdijk die nu zijn gepland) • In de toekomstige situatie (met extra pompen) – Op de Afsluitdijk – Op de Houtribdijk en de Afsluitdijk • Varianten in Regulering peil: – Structureel: lager gemiddeld winterpeil – Incidenteel: alleen in hoogwatersituaties • Buffer creëren voorafgaand aan hoogwatersituatie • Pompen tijdens hoogwatersituatie

Reguleren peil Markermeer; huidige situatie Normale omstandigheden Waddenzee IJsselmeer spui Afsluitdijk Extreme omstandigheden Waddenzee spui Afsluitdijk Markermeer Houtribdijk IJsselmeer Markermeer spui Houtribdijk

Opties om meerpeil te reguleren Maatregelen bij de Afsluitdijk: 1. Referentie: Pro-actief spuien bij de Afsluitdijk, daarnaast pompen, zodat het peil van het IJsselmeer lager staat en makkelijker water van het Markermeer naar het IJsselmeer kan stromen. 2. In aanvulling op 1: extra pompen installeren op de Afsluitdijk, zodat het peil van het IJsselmeer min of meer structureel op het streefpeil staat. Maatregelen bij de Houtribdijk èn Afsluitdijk: 3. Peil van het Markermeer structureel verlagen door extra pompen. 4. Peil van het Markermeer incidenteel verlagen met pompen door een buffer te creëren voorafgaand aan storm of langdurige neerslag 5. Peil van het Markermeer incidenteel verlagen met pompen door het peil te verlagen tijdens een periode van langdurige neerslag.

Optie 1: Referentie; Spuien als het kan, pompen als het moet Waddenzee IJsselmeer pomp spui Afsluitdijk Markermeer spui Houtribdijk

Optie 2: extra pompen op de Afsluitdijk, zodat het peil van het IJsselmeer structureel op streefpeil staat Waddenzee pomp IJsselmeer Markermeer spui Afsluitdijk Houtribdijk Kenmerken: 1. Spui mogelijk van Markermeer naar IJsselmeer 2. >1000 m 3/s extra pompcapaciteit nodig op Afsluitdijk 3. Kosten: >500 tot 1000 miljoen €

Optie 3: Peil van het Markermeer structureel verlagen door extra pompen Waddenzee IJsselmeer pomp Markermeer spui Afsluitdijk Houtribdijk Peil Kenmerken: • Structureel lagere MHW’s Markermeer • Continu pompen in winterhalfjaar (gem. 80 m 3/s) • Kosten: 50 – 100 miljoen euro Tijd

Optie 4: Peil van het Markermeer incidenteel verlagen met pompen door een buffer te creëren voorafgaand aan storm of langdurige neerslag Waddenzee IJsselmeer pomp Markermeer spui Houtribdijk Kenmerken: • Lagere hydraulische belasting Markermeerdijken • Op basis van betrouwbare weersvoorspelling voor lange termijn (>7 dagen vooruit) • 600 m 3/s pomp nodig (+zelfde capaciteit op Afsluitdijk? ) • Kosten: 300 – 1200 miljoen euro Peil Afsluitdijk Tijd

Optie 5: Peil van het Markermeer incidenteel verlagen met pompen door het peil te verlagen tijdens een periode van langdurige neerslag. Waddenzee IJsselmeer pomp Markermeer spui Kenmerken: • Lagere hydraulische belasting • 200 -400 m 3/s pomp nodig (+zelfde capaciteit op Afsluitdijk) • Kosten: 200 – 400 M€ Houtribdijk Peil Afsluitdijk Tijd

Kan via regulering van het meerpeil de hydraulische belasting worden verminderd? • In de huidige situatie (inclusief pompen Afsluitdijk die nu zijn gepland) • In de toekomstige situatie (met extra pompen) – Op de Afsluitdijk – Op de Houtribdijk en de Afsluitdijk • Regulering peil: – Structureel: lager gemiddeld winterpeil – Incidenteel: alleen in hoogwatersituaties • Buffer creëren voorafgaand aan hoogwatersituatie • Pompen tijdens hoogwatersituatie

Optie 1: Referentie; Spuien als het kan, pompen als het moet Waddenzee IJsselmeer pomp spui Afsluitdijk Markermeer spui Houtribdijk

Het Markermeerpeil fluctueert continu gemiddeld, maximum en minimum per dag, 1976 -2012 Jaargemiddelde NAP-21, 0 cm Wintergemiddelde NAP-33, 0 cm Zomergemiddelde NAP-18, 6 cm

Aan- en afvoerroutes (maximum debieten) van water rond het Markermeer 63 +neerslag: 0 10 mm/dag = 100 m 3/s 40 260 95 59 57 100 Totaal gemalen + neerslag: 400 m 3/s

IJsselmeerpeil: in extreme omstandigheden staat IJsselmeer hoger dan Markermeer gemiddeld, maximum en minimum per dag, 1976 -2012 1998

Gemiddeld, maximum en minimum Markermeerpeil per dag, 1976 -2012 1998

Scheefstand Markermeer door wind

Samenvatting t. a. v. Watersysteem • Peil fluctueert continu; van dag tot dag en van locatie tot locatie – Wind, instroom en uitstroom zijn daarbij belangrijke factoren • Het beheer van het Markermeerpeil is mede afhankelijk van watersystemen in een groot gebied rond het IJsselmeer/Markermeer`: – o. a. 7 waterschappen (gemalen), – IJssel en Vecht (afvoer), – Waddenzee en Noordzee (windopzet), – Amsterdam-Rijnkanaal/Noordzeekanaal (afvoer) • De mogelijkheden om het peil te beïnvloeden zijn in normale omstandigheden goed, bij extreme omstandigheden minder

Mogelijkheden om het peil te beïnvloeden bij extreme omstandigheden 1. Instroom beperken door een maalstop – In grote gebieden rondom het Markermeer komen polders en stedelijk gebied onder water te staan – Ter indicatie: Schade wateroverlast in 1998 bedroeg 450 M€ 2. Peil voorafgaand aan extreem weer verlagen door pro-actief te spuien – Gebeurt al zoveel mogelijk 3. Peil structureel verlagen – Door spuien en/of pompen 4. Peil incidenteel verlagen – Pieken afvlakken – Door spuien + pompen

Invloed van pompen; huidige situatie Afsluitdijk: • Pompcapaciteit voorzien om zeespiegelstijging te compenseren. – Dus niet: huidige peilfluctuaties verminderen • Strategie: spuien als het kan, pompen als het moet • Kostenschatting per 100 m 3/s: 50 tot 100 M€ – Aanlegkosten gemaal incl. pompen – Excl. Beheer en onderhoud (0, 6% per jaar) – Excl. Energie – Incl. 21% BTW Houtribdijk: geen pompcapaciteit voorzien

Opties Maatregelen bij de Afsluitdijk: 1. Referentie: Pro-actief spuien bij de Afsluitdijk, daarnaast pompen, zodat het peil van het IJsselmeer lager staat en makkelijker water van het Markermeer naar het IJsselmeer kan stromen. 2. In aanvulling op 1: extra pompen installeren op de Afsluitdijk, zodat het peil van het IJsselmeer structureel op het streefpeil staat. Maatregelen bij de Houtribdijk en Afsluitdijk: 3. Peil van het Markermeer structureel verlagen door extra pompen. 4. Peil van het Markermeer incidenteel verlagen met pompen door een buffer te creëren voorafgaand aan storm of langdurige neerslag 5. Peil van het Markermeer incidenteel verlagen met pompen door het peil te verlagen tijdens een periode van langdurige neerslag.

Optie 2: extra pompen op de Afsluitdijk, zodat het peil van het IJsselmeer structureel op streefpeil staat Waddenzee pomp IJsselmeer Markermeer spui Afsluitdijk Houtribdijk Kenmerken: 1. Spui mogelijk van Markermeer naar IJsselmeer 2. >1000 m 3/s extra pompcapaciteit nodig op Afsluitdijk Ter vergelijking: grootste pomp ter wereld is 550 m 3/s (New Orleans) 1. Kosten: >500 tot 1000 miljoen €

3 opties om met pompen het peil van het Markermeer beter te beheersen 3. Structureel verlagen van het peil van het Markermeer 4. Incidenteel verlagen van het peil van het Markermeer voorafgaand aan storm of extreme neerslag 5. Incidenteel verlagen van het peil van het Markermeer tijdens storm of extreme neerslag

Voor alle opties met pompen op Houtribdijk geldt: • Voordeel: peil Markermeer direct beïnvloed • Consequentie: meer pompcapaciteit nodig dan nu voorzien – 100 m 3/s is 1 cm peildaling per dag – In natte periodes komt maximaal 400 m 3/s binnen via gemalen en neerslag (4 cm peilstijging per dag) • Nadeel: gelijke hoeveelheid extra pompcapaciteit nodig op Afsluitdijk om IJsselmeer niet extra te belasten

Optie 3: Peil van het Markermeer structureel verlagen door extra pompen Waddenzee IJsselmeer pomp Markermeer spui Afsluitdijk Houtribdijk Peil Kenmerken: • Structureel lagere MHW’s Markermeer • Continu pompen in winterhalfjaar (gem. 80 m 3/s) • Kosten: 50 – 100 miljoen euro Tijd

Optie 3: streefpeil/gemiddeld winterpeil structureel verlagen • Theoretisch kan dat: – Meer Spuien – Meer Pompen • Neveneffect: andere functies worden beïnvloed. – Voor sommigen is een lager peil positief – Voor anderen is dat negatief • Zie de peilthermometer

De peilthermometer: voor elke functie ligt het kritieke peil anders Dijken Kades Kunstwerken Natuur Historie Scheepvaart Bebouwing Recreatie Landbouw

Scheepvaart Natuur Paalrot/zetting Kunstwerken Dijken De peilthermometer: voor elke functie ligt het kritieke peil anders

Optie 3: streefpeil/gemiddeld winterpeil structureel verlagen • Theoretisch mogelijk door extra spuien of pompen • Neveneffect: – Het peil in en achter de Markermeerdijken gaat ook omlaag – Ook andere functies ondervinden nadeel • Gevolg op en direct achter de dijk onder andere: – Bodemdaling en zettingen – Paalrot – Schade aan dijken, en woningen op en direct achter de dijken • Daarnaast effecten op scheepvaart, recreatievaart en natuur • Dijkversterking noodzakelijk

Optie 4: Peil van het Markermeer incidenteel verlagen met pompen door een buffer te creëren voorafgaand aan storm of langdurige neerslag Waddenzee IJsselmeer pomp Markermeer spui Houtribdijk Kenmerken: • Lagere hydraulische belasting Markermeerdijken • Op basis van betrouwbare weersvoorspelling voor lange termijn (>7 dagen vooruit) • 600 m 3/s pomp nodig (+zelfde capaciteit op Afsluitdijk? ) • Kosten: 300 – 1200 miljoen euro Peil Afsluitdijk Tijd

Optie 4: meerpeil tijdelijk laten dalen als er storm of extreme neerslag aankomt (buffer) Het waterpeil tijdelijk laten dalen is technisch gezien complex: • Een peildaling kost veel tijd, ook als er pompen op de Afsluitdijk staan • Wil je een significante buffer creëren, dan is een peildaling nodig van 30 tot 40 cm (zeg 35 cm) • De weersverwachting is hooguit voor 7 dagen vooruit betrouwbaar • Om in 7 dagen 35 cm buffer te creëren, is 5 cm peildaling per dag nodig • Een pomp van 100 m 3/s op de Houtribdijk zorgt voor een peildaling van 1 cm/dag – Mits er geen ander water het Markermeer instroomt – Bij gemiddelde omstandigheden stroomt 100 m 3/s in, dat is 1 cm per dag peilstijging die extra weggepompt moet worden (7 cm per week) • Conclusie: Peildaling met 35 cm moet minstens 7 dagen tevoren worden ingezet, bij een pomp van 600 m 3/s.

Optie 4: meerpeil tijdelijk laten dalen als er storm of extreme neerslag aankomt (buffer) Onzekerheden: • Weersverwachting is onzeker: De kans dat ten onrechte wel of ten onrechte niet een peilverlaging wordt ingezet is groot • Om zeker te zijn zou je bij een beperkte pompcapaciteit (100 tot 200 m 3/s) vrijwel continu een peilverlaging moeten inzetten in het winterhalfjaar • De hydraulische belasting wordt met ongeveer 35 cm afgevlakt. • Dijkversterking noodzakelijk

Optie 5: Peil van het Markermeer incidenteel verlagen met pompen door het peil te verlagen tijdens een periode van langdurige neerslag. Waddenzee IJsselmeer pomp Markermeer spui Kenmerken: • Lagere hydraulische belasting • Indicatief: 200 -400 m 3/s pomp nodig (+zelfde capaciteit op Afsluitdijk) • Kosten: 200 – 400 M€ Houtribdijk Peil Afsluitdijk Tijd

Optie 5: extra pompcapaciteit om een peilstijging tijdens extreme weersomstandigheden te beperken Indicatief: - Maatgevende omstandigheden: peilstijging van -0, 40 NAP naar +0, 70 m NAP in ruim 4 weken; oftewel 1, 1 meter - Dat is 3, 7 cm per dag - Bij pomp van 100 m 3/s: MHW-daling 0, 15 - 0, 30 m - Bij pomp van 200 m 3/s: MHW-daling 0, 30 - 0, 60 m - Bij pomp van 300 m 3/s: MHW-daling 0, 45 – 0, 90 m Nota bene: 1. Gelijke hoeveelheid extra pompcapaciteit nodig op Afsluitdijk om IJsselmeer niet extra te belasten 2. Kosten 50 tot 100 M€ per 100 m 3/s 3. Nieuwe gemalen HHNK (50 m 3/s) nog niet meegenomen 4. In alle gevallen dijkversterking noodzakelijk

Overzicht opties Toelichting bijzonderheden • Optie 3: Neveneffecten zijn schade aan dijken en woningen, natuur, scheepvaart, recreatievaart. • Alle opties: In alle gevallen is dijkversterking noodzakelijk

Hoeveel moet het peil dalen om significant effect te hebben op het dijkontwerp? Indicatief: • Vuistregel: minimaal enkele decimeters (30 tot 40 cm) • Eerste verkennend onderzoek uitgevoerd, maar het is te vroeg om daar nu al conclusies uit te trekken • In alle gevallen is een dijkversterking noodzakelijk. Ook bij streefpeil zijn er al stabiliteitsproblemen met dijken.

Vragen Adviesgroep 1. Hoe werkt het watersysteem Markermeer en omgeving? 2. Hoe ontstaan maatgevende omstandigheden? 3. Kan via regulering van het waterpeil de hydraulische belasting worden verminderd? – O. a. pompen op Houtribdijk en Afsluitdijk 4. En zo ja: helpt dit om de dijkversterking te voorkomen/beperken? – Wat zijn de voor- en nadelen van diverse opties?

Gemeten omstandigheden versus maatgevende omstandigheden: wind (bron: KNMI) Windkracht 8 -9 uit Oostelijke richting is mogelijk (Kans: 1: 3000)

Gemeten omstandigheden versus maatgevende omstandigheden: neerslag Langdurig aanhoudende neerslag en wind is mogelijk (Zie Somerset 2014; kans: 1: 100) • >500 mm in 2 maanden • >20 depressies op een rij (gevolg: langdurige windopzet)

Wat is de invloed van klimaatverandering? • Tot 2050: Afgesproken is dat het winterpeil van het Markermeer/IJsselmeer niet verandert. • Na 2050: een beperkte stijging van het winterpeil van het IJsselmeer is niet uitgesloten; het peil van het Markermeer verandert niet • Met spuien en pompen kan dit in de hand gehouden worden. • Naarmate de klimaatverandering doorzet steeds meer pompen nodig om het winterpeil van het IJsselmeer te handhaven. • Hierin is tot 2050 voorzien.

Inhoud • Inleiding • Vragen adviesgroep • Samenvatting

Samengevat • De hydraulische belasting op de Markermeerdijk tussen Hoorn en Amsterdam wordt bepaald door het peil van het Markermeer, de windkracht en de windrichting. • De wind is niet te beïnvloeden, het peil eventueel wel • Voor het beïnvloeden van het peil zijn er diverse opties: – Meer pompen op Afsluitdijk zodat peil IJsselmeer minder fluctueert en spui van Markermeer mogelijk blijft. – Structureel verlagen van het peil van het Markermeer – Incidenteel verlagen van het peil van het Markermeer voorafgaand aan storm of extreme neerslag – Extra pompen op Houtribdijk en Afsluitdijk om peilstijging tijdens extreme weersomstandigheden te beperken. • Alle opties hebben voor- en nadelen • In alle gevallen is een dijkversterking noodzakelijk

Vragen?