Transcript het volledige artikel hier

Waterbouwkunde
Niet zomaar extra water vanuit
Yangtze naar Gele Rivier
Het klinkt logisch: het wateroverschot van de ene rivier leiden naar
een dorstige andere rivier. Maar
het plan om de Yangtze als voeder
te gebruiken voor de Gele Rivier
heeft ingrijpende gevolgen voor
het gebied van de Gele Rivier waar
miljoenen mensen wonen. Er zijn
maatregelen nodig om het plan te
doen slagen. Zo blijkt uit onderzoek van Royal HaskoningDHV.
Onderzoeksinstituut Key Laboratory of Desert
and Desertification in Lanzhou, China (een onderdeel van de Chinese Acadamy of Sciences)
vroeg Royal HaskoningDHV onderzoek te doen
naar de mogelijke effecten van een gigantische
omleiding van afvoer vanuit de Yangtze naar
de Gele Rivier. Filip Schuurman en Sander Post
stelden met data-analyse en computermodellering vast dat dit leidt tot ingrijpende effecten
op de Gele Rivier en haar uiterwaarden.
De Gele Rivier – met een lengte van ruim
5.000 km een van de langste rivieren ter
wereld – is van groot belang voor Chinese
economie. Tevens speelt de waterweg een
belangrijke historische rol in het land en is
de rivier landschappelijk waardevol. Door
de sterke economische ontwikkeling van de
afgelopen decennia kampt de regio nu echter
met een serieus gebrek aan water.
De rivierafvoer is namelijk bijzonder laag
voor een dergelijke lange rivier: het grootste
deel van het jaar schommelt de afvoer rond
de 500 m³/s in en in de hoogwaterperiode
zijn de afvoeren gewoonlijk rond de 2.000
IN ‘T KORT - Chinese rivieren
De rivierafvoer van de Gele Rivier is
bijzonder laag voor zo’n grote rivier
China wil water van de Yangtze overbrengen naar de Gele Rivier
Royal HaskoningDHV doet onderzoek
naar de gevolgen van de wateromleiding
Rivierverbreding en nieuwe geulen langs
de rivier zijn enkele consequenties
30
nr. 1/2 - januari/februari 2017
De Gele Rivier in de stad van de Chinese klant/partner Lanzhou.
m³/s. Ongeveer 160 miljoen Chinezen leven in
het stroomgebied van de Gele Rivier en zijn
afhankelijk van deze rivier. Daarbij komt dat
een groot deel van het stroomgebied van de
Gele Rivier zeer droog is – lokaal minder dan
200 mm/jaar neerslag – en veel water aan de
rivier onttrokken wordt voor landbouw langs
de rivier. In de droge periodes is de onttrekking
van water dusdanig groot dat de rivierbedding
droog kan komen te staan.
Tegelijkertijd heeft de meer zuidelijk gelegen
Yangtze Rivier, met een gemiddelde afvoer van
30.000 m³/s, een wateroverschot. Dit heeft
in China tot een ambitieus plan geleid: het
‘South-North Water Transfer Project’. Het idee
is om het wateroverschot uit het zuidelijke
Yangtze-stroomgebied om te leiden naar het
noordelijke Gele Rivier-stroomgebied. De
aanleg van een verbinding dwars door het
hooggebergte, nabij de bron van de Yangtze
en Gele Rivier, is onderdeel van dit gigantische
project.
Onderzoek naar effecten
Royal HaskoningDHV is door het onderzoeksinstituut Key Laboratory of Desert and Desertification in Lanzhou (een onderdeel van de
Chinese Acadamy of Sciences) gevraagd om
onderzoek te doen naar de mogelijke effecten
van een gigantische wateromleiding op het
rivierpatroon en het gedrag van de Gele Rivier.
De centrale vraag luidde: Hoe verandert de
riviermorfologie als er substantieel hogere afvoeren door de Gele Rivier worden geleid? Kan
de piekafvoer door de Gele Rivier bijvoorbeeld
zonder grote nadelige gevolgen verdubbeld
worden van 2.000 m³/s naar 4.000 of zelfs
5.000 m³/s? En hoe gevoelig is de rivierbedding eigenlijk voor de afvoer? De focus van
het project lag op het noordelijke deel van de
Gele Rivier: de loop door het woestijnachtige
Binnen-Mongolië.
Computermodellering
Simpelweg uitproberen in de Gele Rivier is
onmogelijk vanwege de grote risico’s. Op
schaal nabouwen van de rivier en verschillende afvoerpieken er doorheen laten lopen,
is een optie. Echter, schaalmodellen kunnen
eigenlijk alleen rivieren met grof sediment
(kiezelstenen) nabootsen, terwijl de Gele Rivier
juist enorm veel fijn sediment heeft. Vuistregels, empirische relaties en meer theoretische
relaties zijn indicatief, maar doen te kort aan
de complexe morfologie en dynamiek van de
rivier.
Tijdens zijn promotieonderzoek aan de
Universiteit van Utrecht, afgerond in begin
2015, heeft Filip onderzoek gedaan naar
het natuurlijke gedrag van rivieren en heeft
hierbij veelvuldig met succes gebruikgemaakt van computermodellering. In het Gele
Rivier-project hebben wij dat ook gedaan:
het softwarepakket Delft3D is gebruikt om de
stroming, sedimenttransport en verandering in
bodemligging in de rivier te voorspellen. Door
computermodellering zijn relatief eenvoudig
verschillende scenario’s met elkaar te vergelijjken; ondanks de zeer complexe morfologie en
het gedrag van de Gele Rivier.
dr. F. Schuurman / S. Post MSc
Twee representatieve trajecten van circa
50 km zijn gemodelleerd: één meanderend en
één vlechtend traject. Met behulp van satellietdata en gemeten bodemhoogteprofielen
zijn de twee trajecten gedigitaliseerd en in het
model ingevoerd. Vervolgens hebben we de
modelresultaten geanalyseerd en een inschatting gemaakt van de morfologische effecten bij
verschillende toenames van de afvoer voor de
komende 25 jaar.
Voorspelde effecten
De computersimulaties laten zien dat de rivier
sterk zal veranderen wanneer jaarlijks gedurende de hoogwaterperiode meer dan
2000 m³/s extra afvoer door de Gele Rivier
wordt gestuurd.
Een van de belangrijkste gevolgen van een
hogere piekafvoer is meer en snellere stroming
door de uiterwaarden. Inundatie van de
uiterwaarden gebeurt ook regelmatig in de
huidige situatie, maar bij een afvoer van 4.000
of 5.000 m³/s stroomt er zoveel water door de
uiterwaarden, dat grote hoeveelheden sedimenttransport in de uiterwaarden plaatsvinden. Het gevolg is dat op de locaties waar de
stroming vanuit de rivier over de uiterwaarden
stroomt én waar het water weer terug de rivier
instroomt, sterke erosie en insnijding plaatsvindt. Hier worden nieuwe geulen gevormd.
Volgens de simulaties kunnen deze geulen wel
honderden meters breed worden.
In het vlechtende, relatief rechte traject zullen
de nieuwe geulen min of meer parallel aan de
hoofdgeul lopen. Echter, in het meanderende
onderzoekstraject snijden de nieuwe geulen
grote delen van de rivier af: diverse nieuwe
geulen worden bijna 10 km lang en onttrekken
een belangrijk deel van de afvoer uit de hoofdgeul. In sommige gevallen worden de nieuwe
geulen zelfs de nieuwe hoofdtak, bijvoorbeeld
omdat de helling in de nieuwe geul groter is
dan in de oude hoofdgeul.
Boven: stroomgebied van de Gele Rivier en locatie van het onderzoeksgebied (rood vak); Onder: overzicht van het ‘South-North
Water Transfer Project’. (Bron: CCTV America)
Ook de hoofdtak van de Gele Rivier zal zich
aanpassen; de hogere piekafvoeren zorgen
voor oevererosie en dus verbreding van de
hoofdtak. De simulaties laten zien dat de
breedte van de Gele Rivier zal toenemen met
60 procent bij een toename in afvoer van
2.000 naar 4.000 m³/s.
Voorbeeld van een modelresultaat: 25-jaar ontwikkeling van de Gele Rivier bij een verhoging van de hoogwaterafvoer naar
4.000 m³/s. De stroming is van links naar rechts.
Implicaties
Hoewel computermodellen niet rekening
kunnen houden met alle aspecten in en langs
de rivier, hebben ze wel duidelijk laten zien
welke veranderingen verwacht kunnen worden
bij een omleiding van water vanuit de Yangtze
naar de Gele Rivier: verbreding van de rivier
door oevererosie en nieuwe geulen op diverse
plekken langs de rivier.
Deze veranderingen in en vooral langs de rivier
kunnen grote nadelige gevolgen hebben voor
de landbouw, leefruimte en industrie langs de
Gele Rivier. Mitigerende maatregelen zullen
nodig zijn om verbreding van de rivier en de
vorming van een complex geulensysteem in de
uiterwaarden te voorkomen.
De morfologische studie van de Gele Rivier,
uitgevoerd door Royal HaskoningDHV, is een
voorbeeld van een zeer interessant en uitdagend onderzoeksproject. De lokale kennis en
data van onze Chinese klant/partner, in combinatie met onze expertise in riviermorfologie
en computermodellering, heeft geresulteerd in
een mooi resultaat en nieuwe inzichten.
Filip Schuurman en Sander Post werken beiden bij
Royal HaskoningDHV.
nr. 1/2 - januari/februari 2017
31