Kennis van grondwatersysteem voor slimmer beekbeheer

Gepubliceerd: 17 mei 2019

Het grondwatersysteem in Nederland is in de afgelopen eeuwen sterk veranderd. Grondwater wordt opgepompt voor de productie van drinkwater, voor de industrie en als irrigatiewater. Daarnaast wordt grondwater op grote schaal gedraineerd in de stedelijke omgeving en in landbouwgebieden. Hierdoor verslechtert het grondwatersysteem en drogen sommige Nederlandse beken op, vooral tijdens een warme zomer zoals in 2018. Grondwater dat wordt opgepompt of gedraineerd kan niet meer door de bodem stromen waardoor het niet bijdraagt aan de watertoevoer van een beek. Naast oppompen en draineren wordt het grondwater door menselijk ingrijpen ook vervuild. Ruim 4 jaar voerde Vince Kaandorp van Deltares een promotieonderzoek uit naar het belang van grondwater voor beken.

Grondwater als verbinder tussen landschap en beek

De stroming van grondwater kan plaatsvinden over grote afstanden en lange tijdschalen en verbindt oppervlaktewateren met het omliggende gebieden. Daardoor is het een soort ‘doorgeefluik’ voor menselijke invloeden zoals verandering van landgebruik en vervuiling. Aan de andere kant dempt grondwater juist de negatieve gevolgen doordat het de effecten uitsmeert over een langere periode en verdeelt over het landschap. De relatie tussen grondwater en oppervlaktewater wordt vaak niet voldoende meegenomen bij het beheren van oppervlaktewateren.

De leeftijd van grondwater

De grondwaterbijdrage bestaat uit een mengsel van grondwater uit verschillende aardlagen in de ondergrond die daar op een ander moment in de tijd zijn opgeslagen. Daardoor wordt de grondwaterbijdrage gekenmerkt door een samenstelling van water van verschillende leeftijden. Die leeftijden worden bijvoorbeeld bepaald door de bodemopbouw van het gebied en door verandering van de grondwaterstroming door drainage. Het grootste deel van de beekafvoer is water dat recent in de bodem is gezakt. Het onderzoek laat zien dat het water in enkele beken in Twente gemiddeld ongeveer 10 jaar geleden als regen is gevallen. Maar modelberekeningen laten ook zien dat een deel van het water zelfs honderden jaren oud is! Daarnaast is er ook een verschil in de seizoenen: beken voeren in natte perioden vooral ondieper en dus jonger water af en in droge perioden juist ouder water dat vanuit dieper gelegen bodemlagen komt.

Mestvervuiling via het grondwater naar de beken

Via de verschillende routes die het grondwater door de ondergrondse lagen aflegt, worden bijvoorbeeld in landbouwgebieden meststoffen getransporteerd die in de bodem zijn geïnfiltreerd. Omdat de bijdrage van grondwater vanaf verschillende dieptes door het jaar heen varieert, verandert ook de hoeveelheid stoffen die naar een beek worden getransporteerd door het jaar heen. Hierdoor fluctueert ook de waterkwaliteit in de beek. Tot en met 1980 brachten Nederlandse boeren ieder jaar grotere hoeveelheden mest op het land aan, wat deels in het grondwater terecht kwam. Hoewel Nederlandse en Europese richtlijnen ervoor hebben gezorgd dat het mestgebruik sterk is gedaald, zien we nog altijd hoge concentraties van deze stoffen in sommige beken doordat het 30 tot 40 jaar oude water nog erg vervuild is.

Drainage van het landschap rondom een beek

Nut van bufferzones voor beter waterbeheer

De effecten van verschillende menselijke invloeden die via dit dynamische grondwatersysteem het oppervlaktewater bereiken is heel divers. Zo toont het onderzoek aan dat een landbouwperceel direct naast een beek een ander effect heeft dan een perceel dat verder weg ligt. De resultaten laten zien dat bufferzones rondom oppervlaktewateren in landbouwgebieden zorgen dat er minder meststoffen in het oppervlaktewater terecht komen. Dit soort aanpassingen hebben dikwijls een direct en positief effect, omdat het grootste deel van het water redelijk jong is. Met de modelstudie is echter ook aangetoond dat het in bepaalde gevallen tientallen jaren kan duren voordat effecten van aangepaste wet- en regelgeving en de daaruit voortvloeiende ingrepen zichtbaar worden. Bijvoorbeeld als ingrepen op de verkeerde locaties plaats vinden of bij een bepaalde opbouw van de bodem. Goed inzicht in het karakter van het grondwatersysteem is daarom van groot belang bij het vormgeven en het evalueren van maatregelen in een stroomgebied.

Bomen beschaduwen dit deel van de Elsbeek

Warmere zomers minder prettig voor het leven in de beken

Het aantal warme dagen neemt toe door klimaatverandering en dit heeft ook effect op de watertemperatuur in beken. Op zonnige zomerdagen kan de temperatuur zo hoog oplopen dat dit nadelig is voor bijvoorbeeld sommige vissoorten. Beschaduwde beken hebben hier minder last van, maar ook beken met veel instroming van grondwater zijn beter bestand tegen toenemende temperaturen. Instromend grondwater heeft een constante temperatuur van ongeveer 11 graden Celsius en door menging met dit water koelt de beek af. Dit is vastgesteld in het onderzoek waarbij twee glasvezelkabels van bijna anderhalve kilometer lengte in twee beken (de Springendalse Beek bij Ootmarsum en de Elsbeek bij Losser) zijn uitgerold. Hiermee zijn gedurende een zomer en winterperiode temperatuurmetingen verricht. Met berekeningen is aangetoond dat de kwel van grondwater ervoor kan zorgen dat beken minder snel opwarmen. Het vergroten van de grondwaterbijdrage door bijvoorbeeld het verhogen van grondwaterstanden is dus niet alleen gunstig voor de hoeveelheid water in een beek, maar ook belangrijk in het voorkomen van een te grote temperatuurstijging van het water.

Uitzicht over de vallei van de Springendalse Beek

Inzicht in grondwaterbeheer voor een duurzame toekomst

Grondwater en oppervlaktewater zijn gekoppeld waardoor bescherming van het grondwatersysteem ook zorgt voor bescherming van het oppervlaktewatersysteem inclusief de waterplanten en -dieren die daarin leven. Er is nog veel winst te behalen door een gecombineerde aanpak voor bescherming van grondwater en oppervlaktewater. Door slim te sturen op het grondwatersysteem kan de droogval van beken worden voorkomen en de waterkwaliteit worden verbeterd. Het recent uitgevoerde onderzoek draagt bij aan het begrip van de verschillende transportpaden van het grondwater binnen een stroomgebied en hoe menselijke interventies van invloed  zijn op een beeksysteem. Doordat het grondwater een beek als het ware verbindt met het omliggende land, is het pleidooi voor een gebiedsgerichte aanpak voor de hand liggend. Hierbij moeten de belangen van (grond)watergebruikers goed worden afgewogen tegenover de noodzaak van de toevoer van genoeg en schoon grondwater naar de beken. Zo kunnen de beken nu en in de toekomst goed beheerd worden.

Vince heeft zijn proefschrift verdedigd op 17 mei 2019 op de Universiteit Utrecht.