Hoef en Haag – Dorp aan de rivier

Antea Group heeft onderzoek uitgevoerd naar de optimale integrale inrichting van het watersysteem voor het nieuwe dorp Hoef en Haag bij Vianen. Belangrijke aspecten zijn de waterberging in de nieuwbouwwijk en in de bestaande bebouwing, de toename van kwel vanuit de Lek bij aanleg van een waterpartij en de toepassing van een flexibel waterpeil.

Download hier de pdf van dit artikel.

Hoef en Haag is een nieuwbouwwijk van ongeveer 1.800 woningen, gelegen achter de Lekdijk in de gemeente Vianen. Antea Group ondersteunt het ontwikkelende consortium Hoef en Haag, een combinatie van BPD en AM, bij de procedures rondom Milieu-effectrapportage (MER) en bestemmingsplannen en de civieltechnische uitwerkingen. De bureaus SVP en Haver Droeze werkten de stedenbouwkundige en landschappelijke aspecten uit. Het van nature waterrijke gebied ligt dicht bij de Lek, waar de stuw van Hagestein voor een peilregulering zorgt. Naast Hoef en Haag ligt de plas van Everstein, een voormalige zandwinplas die tegenwoordig voor recreatie wordt gebruikt. De nieuwbouwwijk krijgt een waterrijke inrichting, met een nieuwe ‘rivierarm’ tussen de wijken door als belangrijk beeldvormend element.

De ligging van Hoef en Haag had verschillende ontwerpopgaven op het gebied van water tot gevolg. Ten eerste was oppervlaktewater nodig om waterberging voor de extra verharding te realiseren. Ten tweede is kwel tijdens een hoogwatergolf op de Lek een belangrijk aandachtspunt. Een afweging tussen de vormgeving van het water – diep om meer zand voor ophoging te kunnen winnen – en het aantrekken van kwel – ondiep of met een afdichting om kwel te beperken – is hierbij noodzakelijk. Meer kwel in de winter heeft een grotere benodigde waterberging tot gevolg, maar een beetje kwel in de zomer is juist prettig voor de waterkwaliteit.

Het waterschap Rivierenland had als wens om verdere kwaliteitsverbetering te bereiken en tegelijkertijd het watersysteem robuuster te maken met een flexibel waterpeil. Daarnaast moest ook rekening worden gehouden met gefaseerde aanleg van watersysteem en bebouwing. Kortom, de verschillende ontwerpopgaven haakten in elkaar en gaven een bijna onontwarbare kluwen aan eisen en wensen.

Experts van Antea Group hebben in samenwerking met de gemeente Vianen en het waterschap de verschillende ‘bouwstenen’ voor water onderzocht en uitgewerkt, zodat het consortium Hoef en Haag tijdig keuzes kon maken voor de verdere uitwerking.

Grondwater

Een deel van het plangebied ligt in een ‘kom’. Om wateroverlast bij woningen te voorkomen was ophoging noodzakelijk. Hoewel de ophoging niet erg groot is, ging het door het grote oppervlak toch om een fors volume zand. Vanuit milieuoogpunt bestond de voorkeur voor lokale zandwinning in plaats van aanvoer met vrachtwagens. Het brede deel van de geplande waterpartij zou hiervoor verdiept kunnen worden aangelegd. De omvang, diepte en afwerking van de waterpartij waren echter van invloed op een groot aantal aspecten van het ontwerp. Zowel in de winter- als in de zomersituatie moest het watersysteem goed blijven functioneren.

Wintersituatie

• Hoef en Haag ligt betrekkelijk dicht bij de Lek, waardoor rekening moest worden gehouden met toestroming van kwelwater bij hoog water. Extra kwel ten opzichte van de huidige situatie moest binnen het ontwikkelgebied worden geborgen. Voor de optimalisatie van de diepte van de waterpartij waren meerdere factoren van belang:
• De bodemopbouw ter plaatse en daarmee inzicht in de te winnen hoeveelheid zand en klei die in de bodem achterbleef. Hiervoor zijn 30 extra sonderingen geplaatst. Gebleken is dat in een beperkt deel van de waterpartij klei in de bodem aanwezig was die voor een natuurlijke afdichting zorgde, maar in het grootste deel van de waterpartij afwezig bleek. Het vrijkomende zand kon gebruikt worden voor ophoging van het plangebied.
• De kosten van het aanbrengen van een eventuele onderafdichting. Antea Group heeft berekend dat het aanbrengen van klei op een grotere diepte, vanwege extra benodigde kleidikte in verband met opbarstrisico’s, enkele miljoenen euro’s extra zou kosten ten opzichte van een ondiepe aanleg van klei.
• De te verwachten omvang van kwel en hiermee de noodzaak om extra waterberging voor de opvang van kwel aan te leggen.

Berekeningen met MORIA

Om de omvang van de kwel te berekenen, is gebruik gemaakt van het regionale grondwatermodel MORIA, dat waterschap Rivierenland hiervoor ter beschikking stelde (zie kader). Met de lokaal verzamelde gegevens van de bodemopbouw is de geohydrologische schematisatie van het model in dit deelgebied verfijnd. Vervolgens zijn enkele mogelijkheden voor de waterpartij doorgerekend: een ondiepe en een diepere waterpartij, zowel met als zonder onderafdichting (zie afbeelding 3). Hiervoor is in overleg met Rivierenland voor een pragmatische aanpak gekozen, waarbij een stationaire berekening tijdens een hoogwatergolf is doorgerekend. De totale omvang van de kwel tijdens een gehele hoogwatergolf is conform het beleid van het waterschap berekend als 6,7 maal dit stationaire debiet.

Tussenresultaten

Uit de berekeningen bleek het te bergen kwelvolume bij een diepe plas zonder onderafdichting dermate groot dat hiervoor extra waterberging moest worden gerealiseerd. Verder waren de kosten voor een afdichting op een grotere diepte ongewenst hoog. De kosten voor zowel extra waterberging als de afdichting wogen niet op tegen het voordeel van lokaal gewonnen ophoogmateriaal. Een relatief ondiepe plas, al dan niet met onderafdichting, was het logische gevolg.

Zomersituatie

De volgende stap was de te verwachten situatie in de zomer. Hoef en Haag ligt ‘bovenin’ het stroomgebied. In de zomer is er geen natuurlijke wateraanvoer. Als het waterpeil lager wordt dan het minimumpeil, kan water vanuit het Merwedekanaal worden opgepompt. De nieuwe waterpartij kan via de ondergrond extra kwel aantrekken uit het bovenstroomse pand van de Lek en uit de plas van Everstein. De toevoer van (schoon) kwelwater kan de kwaliteit van het oppervlaktewater op het gewenste niveau houden. Omdat de plas van Everstein geen wateraanvoer heeft, was het mogelijk uitzakken van het waterpeil een aandachtspunt.

De omvang van de kwel naar Hoef en Haag en de invloed hiervan op de plas van Everstein is eveneens berekend. Hierbij is de invoer bij de plas zodanig aangepast dat de plas alleen draineert bij een hoog grondwaterpeil. Bij Hoef en Haag is er wel wateraanvoer, dus zijn hier de waterlopen wel als infiltrerend ingevoerd. De extra aanvoer van water naar Hoef en Haag en de extra afvoer vanuit de plas van Everstein zijn bepaald middels de verandering in fluxen van de waterpartijen en de grondwaterstroming.

Uit berekeningen bleek dat Hoef en Haag in de zomersituatie een iets grotere waterbehoefte had dan het landbouwkundige gebied in de huidige situatie, namelijk ruim 100 m³/dag. Slechts 10 procent hiervan komt uit de plas van Everstein. Dit is minder dan 3 procent van de drainage van de plas, die voor de huidige situatie berekend is. De invloed van Hoef en Haag op het waterpeil in de plas van Everstein is dus verwaarloosbaar klein.

Waterkwaliteit

Antea Group heeft in het kader van deze studie van het huidige oppervlaktewater verschillende waterkwaliteitsanalyses uitgevoerd. Hieruit bleek dat de waterkwaliteit redelijk goed was. Dit gaf een goede basis voor de toekomstige situatie. In de wintersituatie wordt naast neerslag en grondwater ook overtollig water van de plas van Everstein aangevoerd. In de zomer zal een beperkte hoeveelheid waterinlaat vanuit het Merwedekanaal nodig zijn. Omdat er een flexibel waterpeil wordt toegepast, kan neerslag in de zomer worden vastgehouden, waarmee de inlaat van gebiedsvreemd water gereduceerd wordt ten opzichte van de huidige inlaat bij een vast peil.

Verder is vooral de inrichting van de waterpartijen van invloed op de waterkwaliteit. De toepassing van flauwe, natuurvriendelijke oevers met begroeiing boven water en met ondergedoken waterplanten (zie afbeelding 4) past goed in het groene, waterrijke beeld van de woonwijk. Deze inrichting heeft ook een positief effect op de nutriëntenhuishouding en de ecologische waterkwaliteit. Het flexibele peil zorgt ervoor dat er zones zijn die periodiek droogvallen, waardoor nutriënten kunnen worden afgebroken. Het oppervlaktewater krijgt overal een waterdiepte van minimaal 1,0 m ten opzichte van de ondergrens van het flexibele waterpeil. In de bredere delen van de waterpartij is de diepte deels vergroot tot 1,5 m zodat de opwarming door direct zonlicht kleiner is.

Tenslotte heeft het waterschap aangegeven dat het graag een zone wilde hebben met een waterdiepte van meer dan 3 à 4 m. Hier worden nutriënten en zwevende deeltjes afgevangen, waardoor het ondiepe water helderder blijft. Ook biedt een diep gedeelte een schuilplaats voor vis, zowel bij vorst als in warme zomermaanden.

Gebiedsgerichte uitwerking

Na de uitwerking van de verschillende deelaspecten is besloten om de waterdiepte van de waterpartij in delen waar een kleiafdichting moest worden aangebracht te beperken tot 1,0 à 1,5 m. Hier is een onderafdichting van klei toegepast met een dikte van 1,0 m. Deze minimaal vereiste afdichting is kleiner dan nodig om een hoogwatergolf met een kans van eens per 10 jaar te weerstaan. Uit een beschouwing door geotechniekexperts van Antea Group en deskundigen van het waterschap is gebleken dat daadwerkelijk opbarsten waarschijnlijk slechts in een klein deel van de waterpartij optreedt. Doordat de stijghoogte hier afneemt, neemt het opbarstrisico elders af. Na afloop van de hoogwatergolf slibben scheurtjes weer dicht en herstelt de weerstand zich weer grotendeels. Daarnaast is dimensionering op een hoogwatergolf met een kans van eens per 10 jaar tamelijk arbitrair. Tenslotte kan er ook een hoogwatergolf met een kans van eens per 15 jaar voorkomen, waarbij alsnog opbarsten optreedt. Gezien het opbarstrisico is met het model berekend hoeveel kwelwater extra geborgen moet worden, wanneer over een oppervlakte van ongeveer 15 procent van de waterlopen de weerstand is weggenomen. Hieruit bleek dat dit volume ook in de voorgenomen waterpartij geborgen kon worden. In het deel van de waterpartij waar een diepe kleilaag in de ondergrond zit, is deze benut als onderafdichting. De waterdiepte ligt in dit deel van de waterpartij dan rond 2,5 m.

Oppervlaktewater

De ontwikkeling van Hoef en Haag is niet gestart met het vastleggen van een watersysteem. De eerste stap was het vergelijken van verschillende mogelijkheden voor de nieuwbouwwijk middels een milieueffectrapportage (MER). Aansluitend is voor het voorkeursontwerp een bestemmingsplan opgesteld. Vervolgens is voor beide plannen getoetst of het watersysteem aan het beleid van de gemeente en het waterschap kon voldoen. Bij verdere uitwerking van de plannen bleek ook dat er onvoldoende inzicht was in de werking van het watersysteem in de huidige situatie. Omdat het waterschap en de gemeente eerder hadden afgesproken dat de waterbergingsopgave voor het al bestaande stedelijke gebied ook in Hoef en Haag zou worden opgelost, was dit inzicht noodzakelijk.

Bij aanvang van de uitwerking zijn verschillende uitgangspunten vastgelegd:

• Er moet voldoende waterberging worden gerealiseerd om versnelde afvoer door toename van het verharde oppervlak te compenseren en om toename van kwel door het graven van een nieuwe waterpartij - en daarmee het verwijderen van een deel van de bodemweerstand - te bergen. Hierbij is een optimalisatie nodig van de grootte, diepte en oppervlakte van de plas, omdat de plas ook invloed heeft op de omvang van kwel.
• In het kader van duurzaam waterbeheer is het gewenst om flexibel peilbeheer toe te passen.
• Er mag geen verslechtering van het watersysteem van het bestaande stedelijk gebied optreden.

Werking watersysteem huidige situatie

Kort na aanvang van de werkzaamheden werd geconstateerd dat de aan- en afvoer van het watersysteem onvoldoende bekend waren bij de waterbeheerders. Essentieel in het watersysteem is het gemaal Vianen, dat het waterniveau op peil houdt. Dit bijzondere gemaal kan zowel water in- en uitlaten door te malen als onder vrij verval. Om inzicht te verkrijgen in het watersysteem is een werkgroep het veld in gegaan om de afmetingen van kunstwerken en watergangen te inventariseren. Deze groep medewerkers van waterschap, gemeente en Antea Group heeft de huidige situatie van het watersysteem in kaart gebracht. Om ook extreme situaties te kunnen berekenen en effecten van wijzigingen te kunnen bepalen, is met het oppervlaktewatermodelleringsprogramma SOBEK een model gebouwd. Hiervoor zijn gegevens van afmetingen van watergangen en kunstwerken uit een Duflow-model gehaald en geactualiseerd op basis van de veldinventarisatie. De gemeente beschikte over gegevens van riooloverstorten en actuele dieptes van watergangen (baggerplan [1]) en overstortdebieten uit het riool. Het model is in samenwerking tussen de hydrologen van het waterschap en Antea Group gefinetuned en in overleg met gemeente goedgekeurd.

Bij de modellering is het lastig dat er relatief weinig bekend is van de bodemparameters, terwijl deze bij het neerslag-afvoermodel in SOBEK (Rainfall-Runoff-module) van grote invloed zijn op de uitkomsten. Dit geldt met name voor de reactiesnelheid van het systeem. De uitkomsten van het model moesten zo goed mogelijk overeenkomen met de metingen in het peilgebied. Hiervoor is in samenwerking met de hydrologen van het waterschap een inschatting gemaakt van de bandbreedte van parameters als de snelheid van de oppervlakkige afvoer, infiltratiesnelheid en berging in de bodem. Deze inschatting is gebaseerd op beschikbare veldkennis en literatuurwaarden [2], [3], [4]. Vervolgens is het model bijgesteld tot het voldoende overeenkwam met de metingen. Om bij een verdere uitwerking in de toekomst de resultaten te kunnen toetsen, zijn enkele aanvullende monitoringspunten in het gebied geplaatst.

Berging watersysteem

Om de hoeveelheid benodigde berging in de toekomstige situatie te bepalen, was het eerst nodig de beschikbare berging in de huidige situatie inzichtelijk te krijgen. Daarom is eerst bepaald hoeveel berging er beschikbaar is bij twee extreme neerslagsituaties; een bui die eens in de tien jaar voorkomt (T=10) en een die eens in de honderd jaar voorkomt (T=100). In de eerste situatie is van belang dat de peilstijging ten opzichte van het vigerende zomerpeil maximaal 30 cm mag zijn. Dit voorkomt onder andere dat het oppervlaktewater via riooloverstorten het afvalwaterriool instroomt. In de tweede situatie mag het waterpeil niet hoger dan maaiveld komen. In het gebied is een relatief grote drooglegging aanwezig, waardoor de T=10-bui maatgevend is voor de benodigde berging. Hoewel dit op basis van eerdere afspraken niet werd verwacht, bleek dat in de huidige situatie het watersysteem aan de normen voor zowel de T=10-bui als de T=100-bui voldoet.

Vervolgens stonden de hydrologen voor de uitdaging om in overleg met het consortium, het waterschap en de gemeente te komen tot een watersysteem dat voldoet aan alle gestelde eisen. De eis dat het watersysteem in het bestaande stedelijk gebied niet mag verslechteren bleek hierbij van groot belang. Na een groot aantal iteratieve berekeningen bleek het wegnemen van een deel van de huidige sloten in het landelijke gebied, ondanks een zeer grote waterberging in Hoef en Haag, toch nog steeds voor een verslechtering te zorgen in het bestaande stedelijk gebied van Vianen. Hierbij dient opgemerkt te worden dat de situatie ondanks de verslechtering nog steeds voldoet aan de maatgevende T=10-situatie.

Door in Hoef en Haag een flexibel peilbeheer toe te passen, waarbij het nieuwe watersysteem gescheiden wordt van het bestaande watersysteem, zijn de doelstellingen wel haalbaar. Hierbij wordt het bestaande watersysteem ontlast door de afvoer van Hoef en Haag te knijpen van 1,5 naar 0,75 l/s/ha. Bij extreme neerslag (T=10-bui) wordt de peilstijging in Hoef en Haag maximaal 45 cm, dus meer dan de 30 cm die als maximum gesteld is. Doordat het maaiveld op de nieuwbouwlocatie opgehoogd wordt, levert dit geen problemen op en is het voor het waterschap vergunbaar.

Bijkomend voordeel van het flexibel peil in Hoef en Haag is dat het waterpeil, dat onder normale omstandigheden gelijk is aan de rest van het peilgebied, kan en mag uitzakken tot 15 cm onder het streefpeil. Bij ‘normale’ neerslag wordt dit vastgehouden tot 15 cm boven het streefpeil. Hierdoor wordt neerslag minder snel afgevoerd en hoeft in de zomer minder water ingelaten te worden. In afbeelding 5 is de modelmatig berekende peilfluctuatie zichtbaar in een periode van ongeveer 2 jaar. In de winter geeft het hogere peil ook meer tegendruk tegen kwel vanuit de Lek.

De laatste toets voor de waterberging was de relatie met kwel die bij hoogwater optreedt. De toename van kwel moet immers in het gebied zelf geborgen worden. Bij de toets bleek dat de toename van kwel bij de voorgenomen afwerking van de plas kleiner is dan de berging die voor neerslag moet worden aangelegd. Conform het beleid van waterschap Rivierenland treedt extreme neerslag niet gelijktijdig op met hoogwater op de rivier, waardoor aan deze eis wordt voldaan.

Tot slot

Toen ook dit punt kon worden afgevinkt, was de weg vrij voor de aanvraag van de Watervergunning. Gelijktijdig is ook de monitoring opgestart om bij volgende fasen de resultaten te kunnen toetsen en eventueel een optimalisatie van de waterberging te realiseren.

Met een pragmatische insteek hebben de experts van Antea Group hiermee in samenwerking met de specialisten en gebiedsbeheerders van gemeente en waterschap het watersysteem van Hoef en Haag vormgegeven. Het consortium Hoef en Haag is inmiddels gestart met de realisatie van de eerste fase van de bouw. De verkoop van fase 2 is tevens gestart.

Referenties

1. RPS BCC B.V. (2010), Baggerplan 2010-2017, i.o.v. gemeente Vianen.
2. Alterra, WUR, NHI (2012), Buisdrainagekaart 2012.
3. Maps.bodemdata.nl, oktober 2014.
4. Werkgroep Herziening Cultuurtechnisch vademecum (1988). Cultuurtechnisch vademecum. Vereniging voor landinrichting.