Hoofdstuk 7 Waterkwantiteit en hydrodynamiek
7.1 Waterhuishouding
Het waterpeil in het Grevelingenmeer wordt bepaald door de uitwisseling van oppervlaktewater via de Brouwerssluis, polderwaterlozingen van Schouwen Duiveland en Goeree Overflakkee op het meer, neerslag, verdamping, afstroming oevers, atmosferische depositie en schutverliezen van de Grevelingensluis. In 2017 heeft de Flakkeese spuisluis tweezijdig water uitgewisseld. Voor het jaar 2017 is daarom een specifieke waterbalans opgesteld. In het peilbesluit (link naar peilbesluit) zijn de afspraken m.b.t. het peilbeheer juridisch vastgelegd. Vanaf medio 2020 zal de Flakkeese spuisluis weer tweezijdig water uitwisselen waardoor het peil op de Grevelingen aangestuurd kan worden door twee kranen; Flakkeese spuisluis en Brouwerssluis (zie ook het deel over de waterbalans (zie hieronder).
Peilaansturing
Er wordt door middel van bediening van de Brouwerssluis gestuurd op een gemiddelde waterstand (middenpeil) van -0,20 m NAP. Het waterpeil mag in de praktijk fluctueren binnen een bandbreedte van -0,10 m NAP en -0,30 m NAP gemeten bij meetlocatie Bommenede (BOM 1) in het midden van het meer. Op- en afwaaiing wordt hierin niet meegenomen.
Vanaf 2005 wordt rekening gehouden met (kust)broedvogels. Conform het Waterbeheersplan Grevelingenmeer 2004-2009 wordt het streefpeil in de periode half april – half juli ingesteld op – 0,26 m NAP in plaats van -0,20 m NAP (zie figuur 7.1), met een bandbreedte van -0,23 m NAP en -0,29 m NAP. In juli wordt het streefpeil, verdeeld over enkele dagen, weer op de gebruikelijke -0,20 m NAP gebracht, afhankelijk van de dan nog aanwezige kustbroedvogels. Ter behoud en vergroting van de zone met zoutwatervegetatie (voorkomen van verruiging en ontzilting) wordt binnen geldende peilafspraken het waterpeil in de periode september t/m februari enkele malen circa 0,04 m hoger gebracht. Het maximale peil mag in die periode fluctueren tussen -0,11 m en -0,21 m NAP.
Figuur 7.1: Peiltrap Grevelingenmeer
Operationeel peilbeheer
Het operationele peilbeheer wordt uitgevoerd door het Hydro Meteo Centrum van Rijkswaterstaat.
Waterbalans
De waterbalans wordt gevormd door het optellen van de instroom minus de uitstroom van verschillende posten. De volgende posten hebben een bijdrage in de waterbalans:
| Instroom/belasting | Uitstroom/onttrekking |
|---|---|
| - Brouwerssluis | - Brouwerssluis |
| - Flakkeese spuisluis | - Flakkeese spuisluis |
| - Hemelwater | - Wegzijging |
| - Afstroming oevers | - Verdamping |
| - Polderwater | |
| - Kwel |
Figuur 7.2: Schematische representatie van de waterbalans voor het Grevelingen meer
Brouwerssluis
De grootste hoeveelheden water die omgaan in het Grevelingenmeer worden gevormd door het inlaten en uitlaten via de Brouwerssluis en in 2017 de Brouwerssluis en Flakkeese spuisluis samen. In figuur 7.3 zijn de maandelijkse in- en uitlaatdebieten via de Brouwerssluis in beeld gebracht voor de periode 1990 t/m 2017.
Aanvankelijk waren ongecorrigeerde waarden (m.b.t. de schuif, verschil met gecorrigeerd klein) beschikbaar t/m 2009. Daarbij zijn de debieten berekend ervan uitgaande dat de schuif van de sluis volledig open (afvoercoëfficiënt 0.0). Vanaf 1998 zijn de ingestelde schuifstanden bijgehouden en is de exponentiële functie bekend die het verband geeft tussen de schuifstand en het inlaat- dan wel uitlaatdebiet. De op deze manier berekende waarden voor de periode 1998 t/m 2001 verschillen minder dan 5% van de op oude manier berekende waarden en zijn, samen met de op de nieuwe manier berekende waarden voor de periode 2002 t/m heden opgenomen in figuur 7.3. In de figuur is te zien dat het in- en uitlaatregime is veranderd in 1999. In grote lijnen komt het erop neer dat in de periode 1990 t/m 1998 de spuisluis gedurende de maanden oktober t/m maart open stond en (in principe) werd gesloten gedurende de maanden april t/m september, terwijl na 1998 de sluis jaarrond openstond. In de periode 1990 t/m 1998 varieerden de maximale in- en uitlaatdebieten tussen 200 en 300*106 m3/maand. Opvallend is verder dat vanaf ongeveer 2005 de in- en uitlaatdebieten binnen een kleinere range gehandhaafd bleven. Dit heeft alles te maken met het nauwkeuriger afregelen van het peil rekening houdend met (kust) broedvogels op de eilanden in het Grevelingenmeer.
Figuur 7.3: In- en uitlaatdebieten van de Brouwerssluis
De maandelijkse in- en uitlaatdebieten zijn ook omgerekend naar jaarlijkse in- en uitlaatdebieten in \(10^6 m^3/maand\).
Flakkeese spuisluis
De Flakkeese spuisluis is omgebouwd als tweezijdig doorlaatmiddel en heeft in 2017 van maart tot december gefunctioneerd. In de waterbalans 2017 wordt de Flakkeese spuisluis verder besproken.
tabel
Polderwaterlozingen
Polderwater wordt door drie gemalen op Goeree-Overflakkee en door twee gemalen op Schouwen-Duiveland uitgeslagen (zie figuur 7.12). De gemalen op Goeree-Overflakkee zijn: gemaal Kilhaven (Kop van Goeree), gemaal De Drie Polders (bij Herkingen) en gemaal Battenoord (bij Battenoord) De gemalen op Schouwen-Duiveland zijn: Gemaal Den Osse (bij Den Osse) en gemaal Dreischor (bij Dreischor). De grootste polderwateruitslag wordt geleverd door gemaal Den Osse. Er wordt enkel polderwater ingelaten op het Grevelingenmeer en niet uitgelaten.
Kwantitatief zijn de polderwateruitslagen van minder belang dan de in- en uitlaatdebieten door de Brouwerssluis, maar kwalitatief zijn ze wel van belang omdat het uitgeslagen polderwater veel van de voor fytoplankton belangrijke nutriënten stikstof en fosfaat bevat.
In tabel 7.1 worden de polderwateruitslagen op het Grevelingenmeer van de vijf gemalen voor de periode 1990 t/m 2008 (in ieder geval voor zover gegevens traceerbaar bleken) gegeven. Het gemaal Den Osse levert elk jaar de grootste polderwateruitslag. 1998 bleek een zeer nat jaar te zijn. NB: In de originele bestanden van Wattel zijn een paar sommaties verkeerd uitgevoerd waardoor de jaartotalen zijn onderschat.
| Jaar | Kilhaven | De Drie Grote Polders | Battenoord | Den Osse | Dreischor | Totaal | Totaal | Bron |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 10*6 m3/jaar | 10*6 m3/jaar | 10*6 m3/jaar | 10*6 m3/jaar | 10*6 m3/jaar | 10*6 m3/jaar | m3/s | ||
| 1990 | 3.09 | 1.50 | 3.72 | 9.00 | 3.53 | 20.84 | 0.66 | (1) |
| 1991 | 3.31 | 1.63 | 3.04 | 7.15 | 3.23 | 18.35 | 0.58 | (1) |
| 1992 | 4.13 | 2.52 | 6.72 | 5.14 | 3.86 | 22.36 | 0.71 | (1) |
| 1993 | 4.80 | 1.98 | 6.44 | 13.70 | 6.47 | 33.37 | 1.06 | (1) |
| 1994 | 5.50 | 3.32 | 6.25 | 20.19 | 6.46 | 41.73 | 1.32 | (1) |
| 1995 | 5.33 | 6.43 | 6.57 | 18.85 | 5.08 | 42.25 | 1.34 | (1) |
| 1996 | 3.82 | 0.94 | 6.92 | 7.19 | 2.68 | 21.55 | 0.68 | (1) |
| 1997 | 4.15 | 2.63 | 7.29 | 9.45 | 2.71 | 26.23 | 0.83 | (1) |
| 1998 | 7.59 | 6.30 | 10.07 | 23.09 | 9.64 | 56.69 | 1.80 | (1) |
| 1999 | 5.07 | 7.71 | 5.07 | 22.66 | 6.08 | 46.58 | 1.48 | (1) |
| 2000 | 5.03 | 4.34 | 5.17 | 13.94 | 6.39 | 34.87 | 1.11 | (1) |
| 2001 | 3.13 | 4.43 | 9.78 | 7.10 | (2) | |||
| 2002 | 5.10 | 3.47 | 6.84 | 14.28 | 6.33 (a) | (2) | ||
| 2003 | 3.57 | 6.86 | 5.02 | 6.28 | 2.92 (a) | (2) | ||
| 2004 | 4.93 | 4.50 | 6.82 | 9.93 | 4.62 (a) | (2) | ||
| 2005 | 4.24 | 4.42 | 7.98 | 10.11 | 4.21 | (2) | ||
| 2006 | 4.25 | 4.24 | 8.29 | 8.56 | 3.30 | (2) | ||
| 2007 | 5.82 | 6.42 | 11.53 | 12.69 | 5.98 | (2) | ||
| 2008 | 4.97 | 6.43 | 9.77 | (2)(3) | ||||
| 2009 | 4.63 | |||||||
| 2010 | 7.60 | (3) | ||||||
| 2011 | 4.58 | (3) | ||||||
| 2012 | 9.30 | 8.01 | (3) | |||||
| 2013 | 8.33 | 6.73 | (3) | |||||
| 2014 | 3.05 | 4.01 | (3) | |||||
| 2015 | 8.39 | 6.34 | (3) | |||||
| 2016 | 3.89 | 6.80 | 43.48 | 5.90 | 5.06 | 65.13 | 2.07 | (3) |
| 2017 | 2.62 | 2.37 | 2.12 | 8.62 | 6.20 | 21.94 | 0.70 | (3) |
De N-totaal belasting vanuit de polderwateruitslagen op het Grevelingenmeer van de vijf gemalen voor de periode 1990 t/m 2008 (in ieder geval voor zover gegevens traceerbaar bleken) wordt gegeven in tabel 7.2. Het gemaal Den Osse levert elk jaar de grootste N-totaal belasting, vooral in het natte jaar 1998.
| Jaar | Kilhaven | De Drie Polders | Battenoord | Den Osse | Dreischor | Totaal | Bron | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ton/jaar | Ton/jaar | Ton/jaar | Ton/jaar | Ton/jaar | Ton/jaar | |||
| 1990 | 10.64 | 12.59 | 21.42 | 94.95 | 35.17 | 174.78 | (1) | |
| 1991 | 168.00 | (2) | ||||||
| 1992 | 192.00 | (2) | ||||||
| 1993 | 288.00 | (2) | ||||||
| 1994 | 326.40 | (2) | ||||||
| 1995 | 20.18 | 18.65 | 36.58 | 209.64 | 61.41 | 346.46 | (3) | |
| 1996 | 12.52 | 2.51 | 37.43 | 73.22 | 33.07 | 158.75 | (3) | |
| 1997 | 15.41 | 9.85 | 66.59 | 99.44 | 34.90 | 226.19 | (3) | |
| 1998 | 35.50 | 43.04 | 86.73 | 277.94 | 124.23 | 567.44 | (3) | |
| 1999 | 17.44 | 27.91 | 31.18 | 181.11 | 50.96 | 308.60 | (3) | |
| 2000 | 18.86 | 9.42 | 19.85 | 105.87 | 59.30 | 213.30 | (3) | |
| 2001 | 86 | 66 | (1) | |||||
| 2002 | 75 | 50 | (1) | |||||
| 2003 | 39.91 | 19.81 | (1) | |||||
| 2004 | 49.91 | 40.05 | (1) | |||||
| 2005 | 62.50 | 34.18 | (1) | |||||
| 2006 | ||||||||
| 2007 | ||||||||
| 2008 | ||||||||
| 2009 | ||||||||
| 2010 | ||||||||
| 2011 | ||||||||
| 2012 | ||||||||
| 2013 | ||||||||
| 2014 | ||||||||
| 2015 | ||||||||
| 2016 | ||||||||
| 2017 |
De P-totaal belasting vanuit de polderwateruitslagen op het Grevelingenmeer van de vijf gemalen voor de periode 1990 t/m 2008 (in ieder geval voor zover gegevens traceerbaar bleken) wordt gegeven in tabel 7.3. Het gemaal Den Osse levert elk jaar de grootste P-totaal belasting, vooral in de natte jaren 1998 en 1999.
Table: (#tab:PtotaalGemalen) P-totaal belasting van de vijf gemalen in ton per jaar op het Grevelingenmeer in de periode 1990 t/m 2008. Bronnen: (1) Landelijke Emissie Registratie, (2) Geschat uit figuur 2 in Wattel (1996), (3) Uit bestand van Wattel.
Neerslag, verdamping en afstroming oeverlanden
Neerslag, verdamping en afstroming oeverlanden vormen geen deel van de MWTL-monitoring. Om toch een indruk te krijgen van de debieten die hiermee gemoeid zijn, zijn in tabel 7.4 gegevens voor neerslag, verdamping en afstroming oeverlanden opgenomen voor de periode 1990 t/m 2000, ontleend aan berekeningen en tabellen van Wattel. De methoden waarmee neerslag en afstroming oeverlanden zijn berekend worden beschreven in Wattel (1989); de verdamping aan het open wateroppervlak is berekend als verdamping Vlissingen*10800.
| Jaar | Neerslag | Verdamping | Afstroming | Neerslag | Verdamping | Afstroming |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 106 m3/jaar | 106 m3/jaar | 106 m3/jaar | m3/s | m3/s | m3/s | |
| 1990 | 73.76 | 11.06 | 2.34 | -2.28 | 0.35 | |
| 1991 | 71.28 | 10.65 | 2.26 | -2.04 | 0.34 | |
| 1992 | 93.31 | 14.00 | 2.96 | -2.10 | 0.44 | |
| 1993 | 95.47 | 64.47 | 16.14 | 3.03 | -2.04 | 0.51 |
| 1994 | 88.34 | 68.41 | 14.59 | 2.80 | -2.17 | 0.46 |
| 1995 | 78.73 | 71.68 | 12.95 | 2.50 | -2.27 | 0.41 |
| 1996 | 62.96 | 64.16 | 10.25 | 2.00 | .2.03 | 0.33 |
| 1997 | 69.76 | 68.31 | 9.55 | 2.21 | -2.17 | 0.30 |
| 1998 | 116.75 | 61.43 | 23.00 | 3.70 | -1.95 | 0.73 |
| 1999 | 95.01 | 68.47 | 16.29 | 3.01 | -2.17 | 0.52 |
| 2000 | 97.50 | 64.07 | 17.49 | 3.09 | -2.03 | 0.55 |
| 2001 | ||||||
| 2002 | 102.76 | 65.38 | 3.26 | 2.07 | ||
| 2003 | 69.74 | 74.70 | 2.21 | 2.37 | ||
| 2004 | 90.84 | 69.56 | 2.88 | 2.21 | ||
| 2005 | 86.75 | 69.36 | 2.75 | 2.20 | ||
| 2006 | 79.93 | 70.77 | 2.53 | 2.24 | ||
| 2007 | 102.61 | 66.19 | 3.25 | 2.10 | ||
| 2008 | 94.14 | 67.05 | 2.99 | 2.13 | ||
| 2009 | 84.56 | 73.48 | 2.68 | 2.33 | ||
| 2010 | 93.67 | 69.22 | 2.97 | 2.19 | ||
| 2011 | 93.16 | 70.11 | 2.95 | 2.22 | ||
| 2012 | 108.01 | 67.28 | 3.42 | 2.13 | ||
| 2013 | 100.95 | 65.61 | 3.20 | 2.08 | ||
| 2014 | 92.62 | 70.48 | 2.94 | 2.23 | ||
| 2015 | 99.99 | 71.43 | 3.17 | 2.27 | ||
| 2016 | 100.63 | 72.72 | 3.19 | 2.31 | ||
| 2017 | 108.73 | 72.21 | 3.45 | 2.29 |
Atmosferische depositie
In tabel 7.5 zijn historische gegevens (1980 t/m 1988) en recenter (1990 t/m 2007) van N-totaal en P-totaal in atmosferische depositie op Het Grevelingenmeer opgenomen. Uit een vergelijking met de gevonden waarden voor N-totaal (tabel 7.5) in de totale polderwaterbelasting op het Grevelingenmeer blijkt dat de N-totaal belasting in atmosferische depositie van dezelfde orde grote is als die in de polderwaterbelasting. Voor P-totaal geldt dat de belasting in atmosferische depositie veel kleiner is dan die in de polderwaterbelasting (tabel 7.5); daarbij gaat het wel om verschillende perioden, maar het lijkt redelijk te veronderstellen dat er in de atmosferische belasting met P-totaal niet zoveel veranderd is (in tegenstelling tot de N-totaal belasting die door allerlei maatregelen minder is geworden). In 1983 is het meetnet RID opgegaan in het meetnet van het RIVM/KNMI. Dit had evenwel tot gevolg dat de waarden voor N-totaal en P-totaal gelijk een stuk lager uitkwamen. Of de lagere waarden een gevolg zijn van een andere bemonsteringsmethode of een andere analysemethode of- apparatuur is niet te achterhalen (Wattel, 1989).
| Jaar | N-totaal | P-totaal | Opmerking | Bron |
|---|---|---|---|---|
| Ton/jaar | Ton/jaar | |||
| 1980 | 260 | 7.1 | Meetnet van het RID | 1 |
| 1981 | 273 | 11.9 | Meetnet van het RID | 1 |
| 1982 | 273 | 11.8 | Meetnet van het RID | 1 |
| 1983 | 173 | 2.1 | Meetnet van RIVM/KNMI | 1 |
| 1984 | 185 | 2.3 | Meetnet van RIVM/KNMI | 1 |
| 1985 | 187 | 2.3 | Meetnet van RIVM/KNMI | 1 |
| 1986 | 204 | 5.7 | Meetnet van RIVM/KNMI | 1 |
| 1987 | 209 | 2.8 | Meetnet van RIVM/KNMI | 1 |
| 1988 | 207 | 2.7 | Meetnet van RIVM/KNMI | 1 |
| 1990 | 290 | 2 | ||
| 1995 | 240 | 2 | ||
| 2000 | 217 | 2 | ||
| 2005 | 211 | 2 | ||
| 2006 | 208 | 2 | ||
| 2007 | 205 | 2 |
Schutten Grevelingensluis
De Grevelingensluis bij Bruinisse vormt de scheepvaartverbinding met het Zijpe. Omdat de gemiddelde waterstand op het Zijpe (0 m NAP) hoger is dan die van het Grevelingenmeer (NAP – 0,20m) geeft deze sluis een kleine resulterende waterbelasting op het meer (Wattel, 1996). Op jaarbasis is het daarmee overeenkomende debiet gemiddeld 0,15 m3/s naar het meer toe en 0,10 m3/s van het meer af (Wattel, 1996). Voor de jaren 1980 t/m 1998 bedroegen de hoeveelheden naar het meer toe 4.9, 4.7, 5.0, 4.5, 4.8, 4.7, 4.4, 4.3 en 4.2 miljoen m3/jaar, oftewel 0,15 m3/s (Wattel, 1989). Gezien deze zeer kleine hoeveelheden is de waterbelasting als gevolg van het schutbedrijf verwaarloosbaar.
Wattel (1996) geeft voor de periode 1980 t/m 1994 een beeld van het aantal schuttingen per maand via de Grevelingensluis. Het aantal schutbewegingen is over de periode voor elk jaar vrijwel constant en per maand varieert het aantal schuttingen tussen ca. 200 en 1400-1600, afhankelijk van het seizoen. Wel kan het aantal schepen in de sluis per schutting verschillen.
Figuur 7.4: Aantal schuttingen per maand voor Grevelingensluis in 2017. De Grevelingensluis heeft een minimale bijdrage aan de totale waterbalans. Bron: NIS, Rijkswaterstaat.
Figuur 7.4 geeft een beeld van het aantal schuttingen in de periode 1995 t/m 2009. Aanvankelijk varieert het aantal schuttingen van ca. 200 tot 1.400 per maand. Vanaf 2000 bedraagt het maximaal aantal schuttingen tussen ca. 1.150 en 1.200 per maand. Het is niet gelukt om bij de meest betrokkenen de oorzaak van deze lagere maxima te achterhalen.
Waterbalans 2017
Om de maandelijkse uitwisseling van het Grevelingenmeer inzichtelijk te maken is het jaar 2017 uitgelicht waarin ook de Flakkeese spuisluis functioneerde (van april tot december). Onderstaande figuur geeft het overzicht van de totale waterbalans 2017. Te zien is dat de Brouwerssluis en Flakkeese spuisluis de grootste posten zijn en daarmee gezamenlijk het peil aansturen.
Figuur 7.5: Waterbalans voor het Grevelingenmeer over heel 2017
In de figuur 7.5 overzicht posten zijn de procentuele bijdragen per post weergegeven. Hier is te zien dat de objecten Brouwerssluis en Flakkeese spuisluis samen voor 97% van de in- en uitwisseling zorgen. De Brouwerssluis is de grootste post met een bijdrage van 61%. De Flakkeese spuisluis heeft een bijdrage van 36%. Aanvoer polderater 1%, hemelwater direct op het meer 1% en verdamping 1%. Hierbij moet opgemerkt worden dat de Flakkeese spuisluis pas vanaf 1 april
Figuur 7.6: Waterbalans voor het Grevelingen meer per maand voor het jaar 2017.
In figuur 7.6 is het totaaloverzicht van de waterbalans 2017 weergegeven. Hierin is het effect van de peilaansturing te zien. De uitwisseling Flakkeese spuisluis - Brouwerssluis spiegelt in de – en +. De andere posten hebben een duidelijk kleinere bijdrage in de waterbalans.
Figuur 7.7: Totaaloverzicht van de waterbalans in het Grevelingenmeer voor 2017.
Figuur 7.7 geeft de in- en uitlaathoeveelheden weer van de Brouwerssluis. De grootste uitwisseling vind plaats in de winter en najaar. Het effect van het peilregime m.b.t. het broedseizoen is merkbaar in de uitwisseling. In het broedseizoen vindt er grofweg een factor 2 tot 3 minder uitwisseling plaats ten opzichte van het reguliere peilregime.
Figuur 7.8: Balans inlaten en spuien Brouwerssluis voor 2017.
Figuur 7.8 geeft de balans tussen in- en uitlaten Brouwerssluis in 2017. Er wordt maandelijks meer water uit de Grevelingen gelaten via de Brouwerssluis
Figuur 7.9: Inlaten en spuien Flakkeese spuisluis voor 2017.
Figuur 7.9 geeft de in- en uitlaat hoeveelheden weer van april t/m december 2017. In de maanden januari en februari was de Flakkeese spuisluis niet in bedrijf en van maart zijn geen debietgegevens beschikbaar.
Figuur 7.10: Balans inlaten en spuien Flakkeese spuisluis voor 2017.
In figuur 7.10 worden de balans tussen inlaten en spuien voor de Flakkeese Spuisluis weergegeven.
Figuur 7.11: Hemelwater aanvoer aan Grevelingenmeer in 2017.
Figuur 7.11 geeft de maandelijks hoeveelheid hemelwater en verdamping voor 2017. De post hemelwater is maandelijks gemiddeld een factor 2 hoger dan de instroom van polderwaterlozingen.
Figuur 7.12: Polderwaterlozingen voor Grevelingenmeer in 2017.
In figuur 7.12 zijn de polderwaterlozingen weergegeven. De maandelijkse hoeveelheden lopen uiteen van 1.5 miljoen m3/maand – 6.8 miljoen m3/maand. Wat is de bijdrage per eiland?
Figuur 7.13: Afstroming oevers Grevelingenmeer voor 2017.
In figuur 7.13 zijn de hoeveelheden afstroming oevers weergegeven. In de totale waterbalans is deze post te verwaarlozen.
7.2 Waterstanden (normaal en extreme waarden, relatie met wind)
De opgetreden waterstand bij station Bommenede (Grevelingen boei G22) varieert tussen -30 cm en -10 cm tov NAP. Vanaf 2003 is er een regime met zomer en winterpeil, waarbij het zomerpeil rond de -30 cm onder NAP ligt, en het winterpeil rond -10 cm t.o.v. NAP. De overgang wordt elk voor- en najaar stapsgewijs doorgevoerd.
Figuur 7.14: De waterstand bij Bommenede (Grevelingen bei G22) over de periode 1988 - 2020
Het zomer- en winterpeil kent ook minimale en maximale waarden. Het gemeten peil zit daar bijna altijd tussen (figuur 7.15). Een reden dat het peil soms niet gehaald wordt kan zijn omdat er positieve dan wel negatieve stormopzet is.
Figuur 7.15: Waterpeil bij station Bommenede (Grevelingen boei G22) vanaf 2009 met het door het peilbesluit gedefinieerde onder- en bovengrens.
Omdat het waterpeil in het Grevelingenmeer gereguleerd is, wordt er geen groot effect verwacht van wind op de waterstand. Toch lijkt er bij sommige windrichtingen wel een verband te zijn tussen de windsnelheid en de waterstand 7.16). Bij westen- en noordenwind is er sprake van positieve opzet, en bij oostenwind van negetieve opzet.
Figuur 7.16: De relatie tussen dagelijks gemiddelde waterstand en windsnelheid bij Brouwerssluis buitenzijde over de periode 1998 - 2018.
7.2.1 Zeespiegelstijging tot nu toe (klimaatscenario’s)
Tekst en figuur komen uit de Zeespiegelmonitor (Deltares, 2018).
In fig. 7.17 is de huidige zeespiegel uitgezet tegen de tijd. De huidige zeespiegel is voor 2017 vastgesteld op 6cm boven NAP. Voor het jaar 2017 bedraagt de relatieve zeespiegelstijging langs de Nederlandse kust 1.86 ± 0.12 mm/jaar oftwel 18.6 ± 1.2 cm/eeuw 6. Deze trend is berekend over de periode 1890 tot en met 2017.
De zeespiegel heeft in 2017 zijn hoogste stand ooit gemeten bereikt. Kort gezegd komt dit doordat het voor het eerst sinds lange tijd weer flink heeft gestormd in combinatie met een opgaand nodaal getij en de gestegen zeespiegel.
Figuur 7.17: Huidige zeespiegelstijging langs de Nederlandse kust op basis van het gemiddelde van de zes hoofdstations. Punten zijn jaargemiddelden. De rode lijn laat de curve zien met gemiddelde wind. De blauwe lijn laat de curve zien gecorrigeerd voor de wind data uit de heranalyses.
Verdere informatie over het effect van zeespiegelstijging op het Oosterschelde systeem is te vinden op de betreffende pagina in de delta-expertisewiki
Een interactief rekendocument dat de zeespiegelstijging in detail toelicht laat zien dat het peil bij Vlissingen, ten opzichte van het landelijk gemiddelde, iets sneller stijgt (tussen 1.996 en 2.270 cm/jaar), maar dat het absolute peil iets lager ligt dan het landelijk gemiddelde. De waterstand bij Vlissingen beweegt dus op dit moment naar het landelijk gemiddelde toe.
## Reading layer `tso_locations2023' from data source `p:\11202493--systeemrap-grevelingen\1_data\Grevelingen\hydrometeo\products\tso_locations2023.geojson' using driver `GeoJSON'
## Simple feature collection with 10395 features and 2 fields
## Geometry type: POINT
## Dimension: XY
## Bounding box: xmin: 47380 ymin: 409910 xmax: 69337 ymax: 424110
## Projected CRS: Amersfoort / RD New7.3 Stratificatie
In de diepere delen van het Grevelingenmeer treedt regelmatig stratificatie op. Dit vindt plaats doordat zout water uit de Noordzee onder de relatief zoete laag stroomt. In de zomer kan stratificatie optreden of versterken doordat de bovenste waterlaag opwarmt. Het afbreken van de stratificatie gebeurt door verticale menging, en is afhankelijk van (getij)stroming, wind en golven.
Figuur 7.18: gtso meetpunten (rode cirkels), bathymetrie en vakindeling van het Grevelingenmeer. De punten zijn de locaties van metingen over de laatste jaren. De meeste metingen zijn rond deze punten genomen.
De mate van stratificatie wordt bepaald door de temperatuur en saliniteit te meten als functie van de diepte op gezette tijden. Deze “gtso” (Grevelingenmeer temperature, salinity, oxygen) metingen worden door RWS in het Grevelingenmeer uitgevoerd. Een beschrijving van de resultaten per meting is hier te vinden https://waterberichtgeving.rws.nl/monitoring/tso-metingen/grevelingenmeer
De aanwezigheid van stratificatie is van belang voor de waterkwaliteit. Afbraak van gesedimenteerd organisch materiaal van o.a. plankton verbruikt zuurstof in het bodemwater. Bij stratificatie wordt zuurstof in de onderste waterlaag maar langzaam aangevuld uit bovenstaande lagen, waardoor er bij hoog zuurstofverbruik (in de zomer wanneer de temperatuur hoog is en er genoeg organisch materiaal wordt geproduceerd) zuurstofarme of -loze condities kunnen ontstaan. Deze hebben weer effect op het bodemleven, maar ook op biochemische processen in het water.
In 1999 is de wateruitwisseling met de Noordzee vergroot. Het doel hiervan was om een betere vertikale menging te krijgen in het Grevelingenmeer, waardoor er minder vaak or minder sterke stratitificatie zou optreden. Dit zou tot verbetering van het zuurstofgehalte bij de bodem moeten leiden.
Voor een meer gedetailleerde beschrijving van de veranderingen in zuurstof in diepere waterlagen wordt verwezen naar het hoofdstuk over “Zuurstof verticale profielen uit gtso metingen”.
Een voorbeeld van de gemeten stratificatie voor saliniteit (zout), temperatuur en zuurstof is te zien in de onderstaande figuur van [Waterberichtgeving Rijkswaterstaat](https://waterberichtgeving.rws.nl/include_files/rws/metingen/zeeuwse_wateren/tso/images/gr.png.
Een voorbeeld GTSO transectplot Grevelingen
Historische gtso metingen zijn in het kader van deze rapportage verder geanalyseerd. Een overzicht van meetlocaties voor alle jaren laat zien dat er vooral in de diepere delen van de Grevelingen veel metingen zijn. Dit is logisch, omdat hier ook de kans op stratificatie het grootst is (figuur 7.18). Voor de analyse en visualisatie van de profielen zijn de data eerst geaggregeerd naar gemiddelden per maand en diepteklasse (per 0.25 cm) in de verschillende basins in het Grevelingenmeer.
Figuur 7.19: Aantal metingen per vak over alle jaren.
Het totaal aantal metingen per vak dat gebruikt is varieert (figuur 7.19). Dit hangt samen met het aantal stations dat bemonsterd is per vak, en de keuze van indeling in vakken. De noordelijke tak van het Grevelingenmeer (vak 7 en 8) is vanaf 2016 bemonsterd (figuur 7.20).
Figuur 7.20: Aantal metingen per vak vanaf 2015.
De gtso metingen zijn gemiddeld per week en per vak voor de onderstaande analyse. Deze data zijn te downloaden via onderstaande button (35 Mb).
Figuur 7.21: Variatie in de maandgemiddelde verticale verdeling van temperatuur in de Grevelingen. Alleen de jaren 1988, 1998, 2008, 2018 worden hier getoond als voorbeeld. Punten zijn vakgemiddelden per diepteklasse (1 m), lijnen zijn loess (local regression) interpolaties.
Temperatuurstratificatie komt alleen in de zomer voor en treedt voor de getoonde jaren (figuur 7.21) elk jaar op in september of oktober.
Figuur 7.22: Variatie in de maandgemiddelde verticale verdeling van saliniteit in de Grevelingen. Alleen de jaren 1988, 1998, 2008, 2018 worden hier getoond als voorbeeld. Punten zijn vakgemiddelden per diepteklasse (1 m), lijnen zijn loess interpolaties.
De saliniteitsstratificatie is het sterkst in de Zomer, maar is in vak 1, 2 en 4 nog (zwak) aanwezig in de winter (figuur 7.22).
Figuur 7.23: Variatie in de maandgemiddelde verticale verdeling van dichtheid in de Grevelingen. Alleen de jaren 1988, 1998, 2008, 2018 worden hier getoond als voorbeeld. Punten zijn vakgemiddelden per diepteklasse (1 m), lijnen zijn loess interpolaties.
De dichtheid van het water, zoals berekend uit temperatuur en salinteit (UNESCO 1981) is gepresenteerd in figuur 7.23. Hoe groter het dichtheidsverschil is over de diepte, hoe sterker de stratificatie. Een sterkere stratificatie resulteert in bijvoorbeeld een trager transport van zuurstof van de oppervlakte naar dieper water door middel van menging. Dichtheidsverschillen zijn het grootst in vak 1 en 2, zoals verwacht op grond van hun diepte en de verschillen in temperatuur en saliniteit. Ook zijn de dichtheidsverschillen in de diepte groter in de zomermaanden dan in de wintermaanden, zoals temperatuur en saliniteit. Het lijkt ook dat de dichtheidsverschillen kleiner zijn in de periode na 1999 in vergelijking met daarvoor. Dit zou dan te verklaren zijn doordat vanaf 1999 het debiet door de Brouwersdam vergroot is om de uitwisseling en daardoor de vertikale menging in het Grevelingenmeer te bevorderen.
Figuur 7.24: Variatie in de maandgemiddelde verticale verdeling van dichtheid in de Grevelingen voor alle jaren voor de maanden februari, mei, augustus en november in vak 1. Punten zijn maandgemiddelde per diepteklasse (1 m) over alle metingen in het vak.
Een betere vergelijking tussen perioden kan gemaakt worden als de dichtheidsprofielen voor alle jaren voor vak 1 wordt getoond (figuur 7.24). Voor de duidelijkheid zijn hier niet alle maanden getoond, maar een selectie. De variatie per jaar is groot, maar uit de grafiek blijkt dat er voor 1999 meer extreme dichtheidsverschillen waren dan in de periode erna.
Om de mate van stratificatie kwantitatief en objectief vast te stellen is over de tijd de potentiele energie anomaly berekend (Boer, Pietrzak, and Winterwerp 2008) per vak.
Deze wordt beschreven door \[ \varphi = \frac{1}{H}\int_{-h}^{\eta}(\bar{\rho} - \rho)gzdz \] waarbij \(\rho\) het verticale dichtheidsprofiel over de waterkolom met diepte H is, gegeven door \(H = \eta + h\), \(\eta\) het vrije oppervlak, h de locatie van het bed, \(\bar{\rho}\) de diepte gemiddelde dichtheid, z de verticale coördinaat en g de zwaartekrachtversnelling. Voor een gegeven dichtheidsprofiel, \(\varphi\) (\(Jm^-3\)) staat voor de hoeveelheid arbeid die nodig is per volume-eenheid om de waterkolom volledig verticaal te mengen.
Bovenstaande formule is aangepast om \(\varphi\) te berekenen aan de hand van de gemiddelde dichtheid van discrete lagen van 1 meter dik: \[ \varphi = \frac{1}{Z_{max}}\sum_{0}^{Z_{max}}(\bar{\rho} - \rho_{Z})g(Z+0.5) \] waarbij \(Z\) de diepteklasse is (met dikte 1 meter)
Figuur 7.25: Dichtheidsanomaly (voor methodiek zie tekst) berekend uit maandgemiddelde dichtheidsprofielen per vak. De dichtheidsanomaly drukt de sterkte van de stratificatie uit in de energie die nodig is per kubieke meter om de waterkolom verticaal homogeen te maken.
Het resultaat hiervan is een objectieve maat voor de sterkte van de stratificatie. Deze is hier als maandgemiddelde per vak berekend. De stratificatie, zoals op deze manier berekend, is duidelijk afgenomen in de periode na 1999, toen het jaarlijkse debiet door de Brouwersdam toenam (7.25). Dit is het beste zichtbaar in de vakken 1 en 2 omdat deze het diepste zijn. Ook liggen vak 1 en 2 het dichtst bij de Brouwersdam. Verder is een sterk seizoenspatroon te zien, met sterke stratificatie in de zomer en zwakker, maar variërende stratificatie in de winter. De variatie door het seizoen in de stratificatie is sterk afgenomen na 1999.