U bent hier

Langdurig droog en op termijn zeer lage waterstanden

De buien van de afgelopen periode hebben slechts voor een korte opleving gezorgd in de waterstanden van Rijn en Maas. Daarbij breekt nu een langdurige droge periode aan en de kleine buffer die is aangelegd zal al snel zijn opgebruikt. In de Rijn is de kans groot dat rond half juli de 1000 m3/s wordt onderschreden en met mogelijk een warme episode voor de boeg zal de druk op het Nederlandse watersysteem groot zijn. Voorlopig is er ook nog geen nieuwe regen in het vooruitzicht, dus is het nog onduidelijk hoe lang deze periode van lage waterstanden gaat duren. In het waterbericht leest u de details

In de rubriek water Inzicht een stukje college over de werking van stuwen in de Nederlandse rivieren. Maas en Neder-Rijn zijn gestuwd en wat betekent dat voor de waterstanden in een situatie waarbij de rivier gaandeweg meer water af gaat voeren.

water van de week

Hogedruk houdt regen weg uit de stroomgebieden

Op onze breedtegraad boven de Atlantische Oceaan ligt al lange tijd een hogedrukgebied, dat veel invloed heeft op het weer in West Europa, omdat het  regengebieden vanaf de Oceaan op afstand houdt. Dat wil niet zeggen dat het dan droog is, want in de zomer kunnen ook boven het vasteland buien ontstaan en die kunnen zelfs veel regen brengen. Zo verliep juni in Nederland zelfs natter dan het langjarig gemiddelde. 

In Duitsland echter viel op de meeste plaatsen slechts 60 tot 70% van de normale hoeveelheid neerslag in juni en samen met het grote tekort dat in maart t/m mei is opgebouwd is het daar nu erg droog, waardoor de Rijnafvoer erg laag is. In de Ardennen viel in juni ongeveer de normale hoeveelheid regen, maar daar was de periode maart t/m mei ook erg droog verlopen, waardoor de Maas maar weinig profijt had van de neerslag en stabiel bleef op een laag niveau.

Het Atlantische hogedrukgebied komt de komende dagen iets dichterbij en vormt een uitloper tot over Midden Europa. Dit onderdrukt de buiigheid en het ziet er naar uit dat de komende 10 dagen grotendeels droog gaan verlopen; op een paar buien na in de Alpen in de eerstkomende dagen (zie kaart met de verwachting voor de komende 10 dagen).

Schermafbeelding 2022-07-03 om 11.28.56.png

Neerslagverwachting in de stroomgebieden van rijn en Maas voor de komende 10 dagen volgens het Europese weermodel (bron: Kachelmannwetter.com).
Neerslagverwachting in de stroomgebieden van rijn en Maas voor de komende 10 dagen volgens het Europese weermodel (bron: Kachelmannwetter.com).
 

Ook het Amerikaanse weermodel verwacht een lange droge periode en als beide modellen het eens zijn, is de kans groot dat dit ook uit gaat komen. De temperatuur blijft de komende periode nog enigszins gematigd volgens beide modellen, waardoor de verdamping nog enigszins beperkt blijft. Het Amerikaanse model, dat wat verder vooruit kijkt dan 10 dagen, voorziet echter dat het vanaf half juli wel eens zeer heet zou kunnen worden.

Als de droogte dan ook nog voortduurt zou dat voor de waterstanden in de rivieren betekenen dat ze nog verder weg zakken. Voorlopig is deze hitte echter nog niet zeker, maar het grootschalig weerpatroon is wel zodanig dat een overgang naar een natter weertype vanaf half juli ook niet zo waarschijnlijk lijkt. Misschien valt het mee, als het weerpatroon toch ineens omslaat, maar het lijkt verstandig om ons op te gaan maken voor een mogelijk langdurige droge periode met ver uitzakkende waterstanden in de rivieren.

Rijn stijgt nog een klein beetje deze week, daarna langere tijd dalend tot onder de 7,5 m en later ook 7,25 m

In mijn vorige waterbericht had ik de situatie voor de Rijn iets te rooskleurig voorgesteld. Op grond van de weersverwachting ging ik er vanuit dat de Rijn in de loop van de week nog wel wat extra water zou ontvangen vanuit buien boven Duitsland. Dit bleek echter tegen te vallen en na het passeren van wat extra water dat vanuit Zuid Duitsland onderweg was, ging de waterstand deze week sneller dalen dan ik had voorzien.

Op dit moment bedraagt de stand ongeveer 7,85 m +NAP en is de afvoer gedaald tot ca 1.275 m3/s. Voorlopig is dit even de laagste stand, want op woensdag volgt nog een klein golfje met een stijging naar iets boven de 8 m+NAP. De afvoer bedraagt dan ca 1.350 m3/s. Dit is het water van de buien die afgelopen vrijdag in het zuiden van Duitsland en de Alpen zijn gevallen. 

Ook de komende dagen worden nog enkele buien verwacht, maar dit levert maar weinig water op en het ziet er daarom naar uit dat de Rijn na het kleine golfje vanaf donderdag snel gaat dalen. De eerste dagen zakt de stand met ca 15 cm per dag, zodat op 9/7 de 7,75 m wordt onderschreden (afvoer ca 1.200 m3/s). Daarna volgt een korte stabilisatie, om dan vanaf 11/7 verder te gaan dalen.

Op grond van de huidige weersverwachting verwacht ik dat op 13/7 de 7,5 m (afvoer 1100 m3/s) wordt onderschreden en, als de droogte inderdaad zo lang aanhoudt, rond 16/7 de 7,25 m (afvoer 1000 m3/s). Het is goed mogelijk dat de waterstand daarna nog wat verder daalt.

Zo lage afvoeren in deze tijd van het jaar komen maar weinig voor. 1000 m3/s of minder in de tweede helft van juli kwam tot nu toe voor in 1921, 1949, 1964 en 1976. Opvallend is dat het recente jaar 2018 hier niet bij staat. In dat jaar daalde de afvoer pas vanaf 1 augustus onder de 1000 m3/s omdat het voorjaar in dat jaar relatief nat was. 

In deze jaren met lage afvoeren zou de lage afvoer gedurende de hele zomer en ook nog een groot deel van het najaar aanhouden. Al waren er ook wel kleine oplevingen, zoals in 1976 toen de afvoer eind juli steeg naar meer dan 1500 m3/s om pas vanaf 20/8 weer onder de 1000 m3/s. Dus ook in hele droge jaren zijn er in de Rijn soms nog perioden met wat meer water. Het blijft afwachten of dat in de rest van deze zomer ook het geval is.

Maas daalt nog iets verder naar zeer laag niveau

Rond vorig weekend profiteerde de Maas even van flinke buien in de Ardenne ne steeg de afvoer bij Maastricht korte tijd tot boven de 100 m3/s. Ik had verwacht dat er later in de weke nog zo'n opleving zou zijn, maar die bleef slechts beperkt tot een stijging van niet meer dan enkele tientallen m3/s. 

Inmiddels is de afvoer weer gezakt tot rond de 55 m3/s en omdat het de hele week droog blijft in het stroomgebied zal deze langzaam nog verder dalen. Aan het eind van de week zal nog ca 45 m3/s het land instromen en de kans is groot dat rond half juli de afvoer gedaald is naar slechts 35 à 40 m3/s. 

Een zo lage afvoer komt bij de Maas vaker voor in deze tijd van het jaar dan bij de Rijn. Alleen al sinds het jaar 2000 is het in ca 35% van de jaren voorgekomen. Voor die tijd kwam het een aantal decennia minder vaak voor, maar in de '70-er jaren waren er ook vele jaren met een lage afvoer in juli. 

Water inzicht

De werking van stuwen

In twee Nederlandse rivieren liggen stuwen: de Maas en de Neder-Rijn. Zoals de naam al zegt, stuwen ze het water op, zodat de waterdiepte er groter wordt. Vaak wordt gedacht dat ze het rivierwater tegenhouden, maar dat is niet het geval. De hoeveelheid water die de rivier afvoert stroomt gewoon door het gestuwde gedeelte heen; wat er aan de bovenzijde instroomt, stroomt er iets later aan de benedenstroomse zijde weer uit. 

De stuwen zijn vooral aangelegd om scheepvaart mogelijk te maken en ze liggen op een zodanige afstand van elkaar dat de waterdiepte er minimaal ca 3,5 meter bedraagt. Die minimale diepte vinden we bovenstrooms in het stuwpand en omdat de bodem van de rivier afloopt, bedraagt de waterdiepte benedenstrooms in het stuwpand wel zo'n 7 m. 

Naast voldoende waterdiepte zorgen stuwen soms ook voor een herverdeling van het water. De stuw van Driel bijvoorbeeld is zo aangelegd dat bij lagere afvoeren het water naar de Neder-Rijn zou stromen wordt tegengehouden en verdeeld over de  IJssel en ook de Waal. En de stuw van Borgharen in de Maas ligt net voor het punt waar de Zuid-Willemsvaart en het Julianakanaal beginnen. De stuw zorgt daar voor een stabiel peil zodat schepen makkelijk deze kanalen in kunnen varen maar ook om eenvoudig water af te kunnen leiden naar deze kanalen.

De Maas is een regenrivier en in de zomer ontvangt de rivier maar weinig water. Zonder de stuwen zou de waterdiepte in de zomer maar 1 meter zijn of nog minder, terwijl de huidige schepen minimaal 3 meter nodig hebben. In de Maas zijn daarom in het begin van de vorige eeuw zeven stuwen gebouwd. Naast iedere stuw ligt altijd ook een sluis waarlangs de schepen de stuw kunnen passeren. 

Als in de Maas de aanvoer toeneemt, laten de stuwen steeds meer water door en verliezen ze langzaam hun functie. In de figuren hierna is stap voor stap weergegeven hoe dit verloopt.

lege rivier.jpg

De Maas van Linne tot en met Sambeek, het water is weggelaten, dus alleen de bodem is zichtbaar. In de rechter figuur zijn de stuwen in de rivier geplaatst.
De Maas van Linne tot en met Sambeek, het water is weggelaten, dus alleen de bodem is zichtbaar. In de rechter figuur zijn de stuwen in de rivier geplaatst.

Als we het water even wegdenken in de Maas dan zien we hoe de rivierbodem vanaf Linne naar Sambeek langzaam afloopt, van ca 15 m+NAP naar 2 m+NAP. Nabij Venlo bevindt zich een vreemde onregelmatigheid in de rivier, hier de bedding een jaar of 10 geleden drie meter verdiept om meer ruimte te maken zodat de waterstanden bij hoogwater minder ver oplopen. Boven water is van deze laagte niets te zien.

In de figuur hieronder is de situatie weergegeven als de Maasafvoer ongeveer 50 m3/s bedraagt. Als er geen stuwen zouden zijn (links) dan stroomt dit water vrij af en is de waterdiepte maar klein. Het water stroomt wel overal, zoals weergegeven met de blauwe peilen. Door de stuwen (rechts) wordt het water opgestuwd en is de waterdiepte veel groter geworden; het grootst benedenstrooms in het stuwpand. 

50.jpg

De Maas van Linne tot en met Sambeek, bij een lage zomerafvoer van ca 50 m3/s. Links de situatie zonder stuwen, rechts met stuwen.
De Maas van Linne tot en met Sambeek, bij een lage zomerafvoer van ca 50 m3/s. Links de situatie zonder stuwen, rechts met stuwen.

In de gestuwde situatie is de stroomsnelheid veel kleiner. Bovenstrooms, waar de waterdiepte niet zo groot is, stroomt het water nog een klein beetje (korte pijlen), maar benedenstrooms staat het bijna stil. De rivier is daar ca 8 m diep en bij en een breedte van 150 m is de doorsnede dan ca 1200 m2. Bij een afvoer van 50 m3/s stroomt het water daar slechts 4 cm/s. 

Als de afvoer toeneemt, verandert de situatie. In een niet gestuwde rivier stijgt het peil overal en verandert er verder weinig. In de situatie met de stuwen blijft het waterpeil aanvankelijk hetzelfde, maar gaat de rivier eerst vooral wat sneller stromen. Dit is het eerst merkbaar net stroomafwaarts van de stuw, waar de waterdiepte het kleinst is. In de korte stuwpanden gaat het peil daar ook al een beetje stijgen.

250.jpg

De Maas van Linne tot en met Sambeek, bij een gemiddelde jaarafvoer van ca 250 m3/s. Links de situatie zonder stuwen, rechts met stuwen.
De Maas van Linne tot en met Sambeek, bij een gemiddelde jaarafvoer van ca 250 m3/s. Links de situatie zonder stuwen, rechts met stuwen.

Benedenstrooms in het grootste stuwpand is er nog maar weinig gebeurd. Het water is er wel langzaam gaan stromen, met ca 20 cm/s. Bij een afvoer van 500 m3/s zetten deze ontwikkelingen zich door. In de niet gestuwde rivier is de waterdiepte verder toegenomen en feitelijk zouden er al geen stuwen meer nodig zijn, want er is nu overal voldoende vaardiepte.

In werkelijkheid blijven de stuwen wel in bedrijf, want als ze zouden worden gestreken, dan zou het peil benedenstrooms in het stuwpand dalen, waardoor de schepen daar de sluis niet meer in kunnen varen. In de gestuwde situatie is de stroomsnelheid van het water nu overal flink toegenomen en in de kortere stuwpanden is het water bovenstrooms in het pand al flink gestegen.  Benedenstrooms is dat nog niet gebeurd, daar staat het nog op stuwpeil.

500.jpg

De Maas van Linne tot en met Sambeek, bij een gemiddelde winterafvoer van ca 500 m3/s. Links de situatie zonder stuwen, rechts met stuwen.
De Maas van Linne tot en met Sambeek, bij een gemiddelde winterafvoer van ca 500 m3/s. Links de situatie zonder stuwen, rechts met stuwen.

Bij een Maasafvoer van 1000 m3/s (zie hieronder) is de waterstand in de gestuwde situatie bij enkele van de stuwen bovenstrooms in het stuwpand inmiddels zover gestegen dat het peil aan weerszijden van de stuw hetzelfde geworden is. Dit is moment dat de stuw gestreken kan worden en de rivier daar ook vrij kan gaan afstromen. Er is daar nu geen verschil meer met de Maas zonder stuwen, zoals links afgebeeld.

1000.jpg

De Maas van Linne tot en met Sambeek, bij een licht verhoogde winterafvoer van ca 1000 m3/s. Links de situatie zonder stuwen, rechts met stuwen.
De Maas van Linne tot en met Sambeek, bij een licht verhoogde winterafvoer van ca 1000 m3/s. Links de situatie zonder stuwen, rechts met stuwen.

In de Maas komt 1000 m3/s ongeveer 10 dagen per jaar voor en het is dus maar een zo korte periode van het jaar dat de rivier vrij afstroomt. Dat is dan nog niet overal het geval, want bij enkele stuwen, zoals in de figuur bij die van Sambeek, is het peil benedenstrooms nog niet ver genoeg opgelopen en deze stuw blijft tot een afvoer van ca 1500 m3/s in gebruik.

In de laatste situatie hieronder afgebeeld is de afvoer opgelopen tot 2000 m3/s. Dit komt maar ongeveer eens in de 5 jaar voor.  De waterstand is nu ook in de situatie met stuwen overal tot boven de stuwen opgelopen. De stuwen zijn dan allemaal gestreken en het water stroomt vrij af. Er is nu geen verschil meer tussen de situatie met en zonder stuwen. Bij nog hogere afvoeren verandert er niet veel meer, behalve dat de waterstand langzaam verder oploopt. 

Bij een dalende waterstand wordt de film zoals ik hierboven het toegelicht weer andersom afgedraaid. Zodra de waterstand bij de stuw weer het stuwpeil bereikt van het bovenstroomse pand wordt de stuw weer gaandeweg ingesteld en begint het stuwen weer.

2000.jpg

De Maas van Linne tot en met Sambeek, bij een hoge afvoer van ca 2000 m3/s. Links de situatie zonder stuwen, rechts met stuwen.
De Maas van Linne tot en met Sambeek, bij een hoge afvoer van ca 2000 m3/s. Links de situatie zonder stuwen, rechts met stuwen.

De stuwen hebben altijd al tot veel vragen geleid bij de bewoners van het Maasdal. Zo wordt vermoed dat de stuwen de situatie bij hoogwater verergeren en dat ze daarom eerdere gestreken zouden moeten worden. In dat geval zou de waterstand dan in de situatie met stuwen hoger moeten oplopen dan in een situatie zonder stuwen. Maar zoals de bovenstaande  opeenvolging laat zien is er al vanaf ca 1000 m3/s in de meeste stuwpanden sprake van een vrij afstromende rivier.

Er wordt dan nergens meer water tegengehouden en vanaf 1500 m3/s is dat in de hele Maas het geval. De stuwen zijn gestreken en water kan vrij door de openingen stromen. Dat er voor die tijd wel water door de stuw werd tegengehouden, maakt dan niet meer uit. Maar ook in het hypothetische geval dat het mogelijk zou zijn om voor een hoogwatergolf uit bijvoorbeeld het stuwpand van Sambeek helemaal leeg te laten lopen (dit bevat ca. 20 miljoen m3), dan zou de hoogwatergolf als die arriveert dit totale volume binnen anderhalf uur al weer helemaal hebben aangevuld en zou dit voor de uiteindelijke waterhoogte weinig meer uitmaken.

De stuwen in de Neder-Rijn werken ongeveer op dezelfde manier. Bij toenemende afvoer gaat eerst het water sneller stromen en daarna stijgt bovenstrooms in het stuwpand het waterpeil. Er is echter een klein verschil en dat is dat bij de stuwen in de Rijn niet gewacht hoeft te worden tot het peil benedenstrooms zover is opgelopen dat het gelijk staat aan het peil bovenstrooms. 

De sluizen in de Neder-Rijn hebben namelijk een lagere drempel en dat maakt mogelijk om het peil in het bovenstroomse pand te verlagen zodra de waterdiepte overal groot genoeg is voor de scheepvaart. Vertaalt naar de situatie in de Maas zou dat betekenen dat ongeveer bij een afvoer van 500 m3/s de waterstand boven de stuw wordt verlaagd tot op het niveau van het peil in het pand daaronder. Het gevolg daarvan is dat de rivier meer dagen per jaar vrij afstroomt en zich gedraagt als een natuurlijke rivier.