C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gSt wbou wcement 2000 748B e s c h e r m i n g t e g e n h o o gw a t e r v a n W e s t - O v e r i j s s e lDe extreem hoge rivierwaterstan-den van 1995 waren aanleidingvoor het opstellen van het Delta-plan Grote Rivieren. West-Over-ijssel kent twee bronnen vanwatergevaar. Gebleken is dat kri-tieke situaties ontstaan wanneerinhetZwarteWaterenhetZwarteMeer sprake is van een hogeafvoer van de Overijsselse Vechten tegelijkertijd van opwaaiingvan water vanaf het IJsselmeer.Deze waterstromen samen zullentot in de wijde omgeving vanKampen en Zwolle veel overlastveroorzaken.Om dergelijke situaties te voorko-men zou ?f 115 km dijk moetenworden versterkt ?f een (beweeg-bare) waterkering moeten wordengebouwd op de plaats waar hetwater van het IJsselmeer West-Overijssel binnenkomt. Algeheledijkversterking viel al snel af; hetzou betekenen dat op grote schaalnatuur- en cultuurhistorischewaarden sneuvelden.Beslotenwerdtotdebouwvaneenwaterkering in combinatie meteen verbetering van een beperktaantal dijken in het gebied tussenZwartsluis en Wijhe. Na langwikken en wegen werd voor eenbalgstuwkering, bestaande uitdrie balgstuwen, bij Ramspolgekozen. De belangrijkste motie-ven bij deze keuze waren dat eenbalgstuwkering de scheepvaartnauwelijks hindert, goed in hetlandschap is in te passen en rela-tief goedkoop is.Deze balgstuwkering zal bijopstuwingvanhetwatervanafhetIJsselmeer en verhoogde afvoervan de IJssel, nadat het scheep-vaartverkeer is gestremd, binnen1 uur de ingang van het ZwarteMeer afsluiten. Dit zal naar ver-De balgstuwkering bij Ramspoling. S.J. Eijgenraam, Bureau S.E., GoudaIn opdracht van het Waterschap Groot Salland is de balgstuwkering bijRamspol in uitvoering. Deze balgstuwkering zal het westen van de provincieOverijssel beschermen tegen hoog water vanaf het IJsselmeer en het Ketelmeer.De balgstuwkering bij Ramspol, met een totale lengte van ca. 350 m, bestaatuit drie door dijken verbonden identieke balgstuwen, elk 80 m lang. Het wordtde grootste balgstuwkering ter wereld. De balgen worden gemaakt van eenmet nylon versterkte rubberen doek, verankerd aan een betonnen drempel-constructie op de waterbodem. De noodzaak van de kering wordt kort aan-gegeven, gevolgd door een beschrijving van de omvang en de werking vandeze in meerdere opzichten unieke balgstuwkering.1 | Presentatiemodelbalgstuwkering in legetoestandO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eStu wbou wcement 2000 7 49wachting gemiddeld iets meerdan ??n keer per jaar voorkomen.Zodra de situatie weer veilig is,kan de kering weer open. Wateren lucht lopen eruit en de balgenzakken langzaam in elkaar. Naongeveer drie uur zijn de balgenonzichtbaar opgeborgen in debetonnen drempelconstructie opdewaterbodemenis weer scheep-vaartverkeer mogelijk.O m v a n g e n w e r k i n gAfmetingen van de keringDe gehele kering bij Ramspol meteen totale lengte van ca. 350 mbestaat uit drie door dijken ver-bonden identieke balgstuwen. Inhet Ramsdiep komt ??n balgstuwen in de Ramsgeul worden tweebalgstuwen gebouwd. Elke balg-stuw is 80 m lang, ruim 15 mbreed en heeft een kerende hoog-te van 8,35 m (fig. 1). In figuur 2is de dwarsdoorsnede van de balg-stuw gegeven. Met deze afmetin-gen zal het de grootste balgstuw-kering ter wereld worden.Wereldwijd bestaan er circa 2000balgstuwen [1]. Verreweg hetmerendeel van deze balgstuwen,1800 stuks, is in Japan gebouwd.In Amerika, Australie en Noor-wegen bestaan enkele balgstu-wen. Deze keringen worden uit-sluitend toegepast voor hetregelen van waterstanden ondernormale omstandigheden.De balgstuwkering bij Ramspolwordt daarentegen een storm-vloedkering en deze kering kanbovendien aan twee zijden keren.De feitelijke kering van een balg-stuw gebeurt tot nu toe door debalg of met lucht op te blazen ofte vullen met water.Voor de balgstuwen bij Ramspolis echter op voorstel van HBGCiviel gekozen voor een combi-natie van lucht en water. Dit isenerzijds gedaan om de afmetin-gen van de balgen en de betonnendrempels te beperken en ander-zijds om het systeem van opbla-zen en laten leeglopen van debalgen te optimaliseren.Het opblazen en vullen vande balgenIndienhetbuitenwaterhetniveauvan 0,50 m + NAP bereikt en destroming oostelijk is, dus van hetIJsselmeer naar het ZwarteWater, gaan de waterpijpen, diede binnenzijden van de balgenmet het buitenwater verbinden,open.Tegelijkertijdgaandelucht-ventielen aan beide zijden van debalg open en wordt door de com-pressors lucht ingeblazen. Deluchtdruk in de balg neemt dantoe met 0,1 - 0,2 bar. Deze toe-name van de luchtdruk veroor-zaakt dat de balg als een kusseniets omhoog komt. Vanwege hetverschil in waterniveau stroomtnog water naar binnen. Door ditinstromende water komt de balglangzaam vanaf de betonnendrempel omhoog en beweegtterwijl hij op de bodem rust naarde laagwater-zijde en vormt zoeen brede stuw.Ondertussenwordtdebalgverdergevuld met lucht en water en inhet midden van de stuw vormtzich een zogenaamde V-inke-ping. De balg komt vervolgensboven het waterniveau uit met alsgevolg dat het volume van de balgtoeneemt. Op dat moment heeftde balg de stroom afgesloten en ishet achterland beschermd tegeneen stormvloed.Het inblazen van lucht gaat dannogevendoortotdeluchtdrukhetvereiste niveau heeft bereikt (0,2 ?0,3 bar). Meteen na het opblazenvan de balg zal het verschil inwaterniveau tussen voor- en ach-terzijde van de balg relatief gering(< 1 m) zijn. In dit geval kan meteen luchtdruk van 0,2 ? 0,3 barwordenvolstaan.Indienhetwater-niveau stijgt tot het niveau, zoalsin figuur 2 is aangegeven zal debalg vervormen in de richting vande laagwater-zijde.Door het verminderde volume zalde luchtdruk automatisch toene-men tot het vereiste niveau van0,44 bar bij het maximale verschilin de waterstanden aan weerszij-den van de balgstuw. De opgebla-zen balg is niet alleen bestandtegen de statische waterbelasting,maar ook tegen de dynamischegolfbelasting.Het laten leeg lopen van de balgenIndien na een storm het buiten-water is gezakt, loopt de balg leeg.Bij het begin van het leegloop-proces openen de luchtventielenzich, meteen na het starten van dewaterpompen. De balg zakt lang-zaam ineen en in het midden vande stuw ontstaat een inkeping,waar water overeen begint testromen. De lege balg wordt op debetonnen drempelconstructie op-geborgen.2 | Dwarsdoorsnede kering in operationele faseC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gStu wbou wcement 2000 750H e t d o e k v o o r d e b a l gAlleen in Japan bestaat eenontwerp-voorschrift voor balgstu-wen [2]. Voor het bepalen van deafmetingen en de benodigdesterkte van het balgdoek is ditvoorschrift aangehouden. Hetbalgdoek en de bevestigingscon-structie van het balgdoek aan debetonconstructie zijn ontworpendoor HBG Civiel in samenwer-king met de Bouwdienst vanRijkswaterstaat. Het balgdoekwordt geleverd door Bridgestone.Bij WL/Delft Hydraulics is uitge-breid onderzoek naar het gedragvan het balgdoek verricht [3]. Hetmet nylon versterkte rubberendoek is 16 mm dik. Figuur 3 geefteen dwarsdoorsnede van hetbalgdoekdatmetbehulpvanvoor-spanbouten en een klemplaat aande betonnen drempel en aan detaluds wordt bevestigd.Daardeontwikkeldelengtevandeomtrek van de opgeblazen balggroter is dan de beschikbareopslagbreedte, wordt het balg-doek,omspanningsconcentratieste voorkomen, in plooien opge-borgen (vergelijkbaar met eenbandplooi in een broek). Hiertoeworden `rollen' op de betonnendrempelconstructie aangebracht(fig. 4).P r o j e c t o r g a n i s a t i eVoor het ontwerp en de bouw vande balgstuwkering bij Ramspol ishet Waterschap Groot Salland ini-tiatiefnemer en eindverantwoor-delijk. Door dit waterschap is deBouwdienst van Rijkswaterstaat,vanwege haar deskundigheid, als`regisseur' ingeschakeld.Op basis van een design en con-struct-contract is de balgstuwke-ring ontworpen en wordt thansgebouwd (foto 5 en 6)l.De Bouwdienst heeft het inge-diende ontwerp aan de gestelderandvoorwaarden getoetst enhoudt thans toezicht op de uit-voering.T i j d s c h e m aIn de ontwerpfase is vanzelfspre-kendveelaandachtbesteedaandekwaliteit van het balgdoek en aande bevestiging van het balgdoekaan de betonconstructie. Omdatmeer studie en onderzoek nood-zakelijkbleekmoestdeuitvoeringenige tijd worden uitgesteld.Volgens planning zal de balg-stuwkering medio 2001 wordenopgeleverd en bedrijfsgereed zijnom West-Overijssel te bescher-men tegen stormvloeden vanafhet IJsselmeer.D e b a l g s t u w k e r i n gi n c i j f e r sDe balgstuwkering bestaat uitdrie balgstuwen die de volgendekenmerken bezitten.Ligging: 4,65 m ? NAPHoogte: 8,0 mLengte beneden: 60,0 men boven: 80,0 mDrempelbreedte: 15,4 mLengte doek: 24,3 m3 | Bevestiging doek aanfundering4 | Positie rubber doek inongevulde toestand5 | Betonwerk in uitvoering foto's: Freddy SchinkelO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eStu wbou wcement 2000 7 51Inhoud balg (lucht): 3.500.000liter en water: 3.500.000 liter.Dikte balgdoek: 16 mmGewicht balgdoek: 19,3 kg/m2Gewicht balg: 33,0 tonMinimale levensduur doek:25 jaarSluitingstijd: max. 60 min.Leeglooptijd: max. 180 min.Sluitingspeil: 0,50 + N.A.P.Faalkans: 1/10.000 jaar. sL i t e r a t u u r1. Dakshina, C.M., Reddy, J.N.,Plaut, R.H. 1995, Three-Dimensional Vibrations ofInflatable Dams, Thin WalledStructures, Vol. 21, No. 4, p.291-306.2. The Japanese Institute ofIrrigation and Drainage,1989, Engineering Manual forIrrigation & Drainage,Headworks.3. Jongeling, T.H.G., 1997,Balgkering Ramspol -Functioneren van de kering ingebruiksomstandigheden.Studie op schaalmodel,WL/DELFT Hydraulics,december 1997.BouwpartnersOpdrachtgever:Waterschap Groot SallandBouwdirectie:Bouwdienst RijkswaterstaatOntwerp:HBG Civiel bv, GoudaUitvoering:HBG Civiel bv, GoudaLeverancier balgdoek en bevesti-gingsconstructie:Bridgestone, Japan6 | Betonwerk in uitvoering