Het Veluwemassief is zeer geschikt om extra water in de ondergrond vast te houden. De afwezigheid van ontwatering is daarbij het meest belangrijke kenmerk. Model resultaten laten zien dat er een optimalisatie mogelijk is wat betreft infiltratiefluxen, oppervlakken van vennen en de ruimtelijke spreiding daarvan.
Download hier de pdf van dit artikel
Geschreven door Perry de Louw (Deltares), Jos Peters (Royal HaskoningDHV), Vince Kaandorp en Albert Oost (Deltares)
Dit artikel laat eerste resultaten zien van oriënterende berekeningen van enkel de hydrologische effecten van grootschalige infiltratie op de Veluwe. Dit gebied is bij uitstek geschikt voor het opslaan van water in de ondergrond: centraal gelegen, hooggelegen en met een dikke onverzadigde zone. In eerdere opiniestukken beschreef Jos Peters hoe dit oude idee in een nieuwe jas kan worden gestoken: de Veluwe als wateraccu.
Doel is het herstellen van de natuurlijke waterbalans van het fraaie natuurgebied. Ook ontstond het idee van de Nationale Gieter. Vanuit de lucht gezien doet de Veluwe namelijk denken aan een gieter. Het idee beoogt opslag van zeer grote hoeveelheden ‘winterwater’. Zo’n Nationale Gieter kan naast de Nationale Regenton (het IJssel- en Markermeer) onze 2e strategische watervoorraad vormen voor landbouw, drinkwater, industrie en natuur.
De provincie Gelderland voert met het project Aanvullende Strategische Voorraden gericht op de toekomstige drinkwatervoorziening een PlanMER uit. Infiltratie op de Veluwe is één van de alternatieven. De provincie zoekt hierbij naar mogelijke bronnen voor gebiedseigen water.
In dit artikel beschrijven we heel veel zaken niet. Welke eisen stellen we aan de kwaliteit van het infiltratiewater? Wat wordt de bron? Hoelang blijft het geïnfiltreerde water in de ondergrond? Kan infiltratie leiden tot grondwateroverlast op de flanken van de Veluwe die in de loop der tijd bebouwd zijn geraakt? Dit alles komt later. Vooralsnog concentreren we ons op hoe het Veluwemassief reageert. Hoe langzaam neemt de voorraad weer af? Waar kwelt het op?
Landelijk Hydrologisch Instrumentarium (LHM)
Voor de eerste verkenningen gebruikten we het LHM met nu nog weinig details. We beschrijven vier volledig fictieve situaties:
- Scenario 1: Gericht op grootschalige opslag; infiltratie van in totaal 336 miljoen m3 per jaar gespreid over de Veluwe. Dit gebeurt met 1800 ha vennen die 100 mm per dag infiltreren:
- 1A: Eenmalig gedurende een winterhalfjaar en
- 1B: Continu gedurende 10 jaar.
- Scenario 2: Gericht op herstel van de waterbalans; infiltratie van in totaal 100 miljoen m3 per jaar in bosgebied ten noordwesten van Apeldoorn. Dit gebeurt met 5 vennen samen 30 ha groot. Samen infiltreren ze 275.000 m³ per dag (1 m per dag gedurende 88% van de tijd):
- 2A: Eenmalig gedurende een jaar en
- 2B: Continu gedurende 10 jaar.
In alle scenario’s wordt geen extra grondwater gewonnen. De infiltratiehoeveelheden geven de bandbreedte van wat ongeveer mogelijk is: een range van 100 tot 1000 mm per dag. Uiteraard geldt: des te groter de inzijgsnelheid van het water in een ven, des te groter is lokaal het hydrologisch effect.
Een uitgebreide beschrijving van het gebruikte grondwatermodel is te vinden op www.nhvsite.nu. Verder nemen we aan dat het geïnfiltreerde water direct het grondwater aanvult, zonder vertraging in de onverzadigde zone. We simuleren de periode van 1998 tot 2018. Infiltratie in alle scenario´s start op 1 oktober 2007. We merken op dat de geologische opbouw van de Veluwe complex is met scheef gestelde kleischotten die de weg van het water beïnvloeden. Dit heeft invloed op de effecten, stroombanen en reistijden.
Effect op de grondwatervoorraad
Figuur 1 geeft het berekende effect op de grondwaterstand. Grootschalige infiltratie leidt in beide scenario’s tot een zeer sterke stijging van de grondwaterstand. Deze is het grootst (maximaal 28 m) bij scenario 2. In scenario 1 is de maximale verhoging 15 meter. Figuur 2 laat zien hoe het geïnfiltreerde grondwater zich verspreidt in de ondergrond. Het effect dijt uit richting de flanken. Stroming naar de flanken is in scenario 2 sterker doordat de grotere stijging van de grondwaterstand zorgt voor grotere stroomsnelheden.
Figuur 1: Effect op grondwaterstand als gevolg van scenario´s 1 (boven) en 2 (onder). Links het ruimtelijke effect direct na een (half) jaar infiltratie. Lichtblauwe lijnen of stippen geven de locaties van infiltratievennen weer. Rechtsboven zien we het verloop van het effect op de grondwaterstand . Rechtsonder staat het effect in een doorsnede van de Veluwe, zowel voor eenmalige (A-scenario´s) als continue infiltratie (B-scenario´s).
Figuur 3 laat zien hoe lang de voorraad in stand blijft. In scenario 1 is na 1 jaar 95% van de aangevulde grondwatervoorraad (336 miljoen m³) nog aanwezig, na 5 jaar nog 55% en na 10 jaar nog steeds 23%. In scenario 2 is na 10 jaar nog 5% aanwezig. Het zeer traag reageren maakt het systeem zeer geschikt om extra water in de ondergrond vast te houden. De afwezigheid van ontwatering is daarbij het meest belangrijke kenmerk.
Dit in tegenstelling tot het overgrote deel van het zandgebied in Nederland waar sterke ontwatering ‘overtollig’ neerslagoverschot binnen enkele dagen tot weken afvoert. Dit maakt waterconservering daar erg lastig. Het vergroten van de slootafstand door het dempen van waterlopen zou sterk ontwaterde gebieden helpen om winterwater voor de zomer vast te houden.
Door extra infiltratie neemt de grondwatervoorraad dus sterk toe. Die voorraad is in te zetten voor landbouw, drinkwater en industrie. Ook de natuur heeft baat door de ontlasting van het grondwatersysteem elders en door de toegenomen kwel en afvoer van beken en sprengen (zie later).
De modelresultaten laten zien dat er een optimalisatie mogelijk is wat betreft infiltratiefluxen, oppervlakken van vennen en ruimtelijke spreiding daarvan. Sterk geconcentreerde infiltraties leiden plaatselijk tot grotere effecten en sneller leeglopen van de voorraad met wel als groot voordeel dat veel minder ruimte nodig is voor de vennen en voor de infrastructuur voor wateraanvoer daarnaartoe.
Figuur 2: Effect op grondwaterstand in de tijd na infiltratie volgens scenario 1 (boven) en 2 (onder).
Figuur 3: Het leeglopen van de aangevulde grondwatervoorraad na infiltratie volgens scenario 1A (links) en 2A (rechts).
Sprengen gaan weer lopen, beekafvoeren nemen toe
Door het verhogen van de grondwaterstand zal op de flanken van de Veluwe kwel diffuus uittreden en zullen sprengen en bronbeken meer grondwater gaan afvoeren, waardoor de aangevulde grondwatervoorraad langzaam leegloopt (Figuur 3).
Al in het eerste jaar na infiltratie neemt de totale afvoer van sprengen en beken rondom de Veluwe toe: in scenario 1A met 12 miljoen m3 per jaar en in scenario 2A met 7 miljoen m3 per jaar. Figuur 4 geeft voor een aantal sprengen en bronbeken rondom Vaassen en Apeldoorn de toename van de afvoer in de tijd.
Figuur 4: Totale afvoer van enkele sprengen en beken rondom Apeldoorn en Vaassen voor de verschillende scenario’s (rechts). De afvoer is berekend voor de groen aangegeven stroomgebieden (links).
Figuur 5 laat zien dat in scenario 2A ook na het beëindigen van de infiltratie de kwel nog enige jaren verder toeneemt en dat pas daarna de kwel langzaam terugkeert naar de situatie vóór de infiltratie. Het mag duidelijk zijn, dit scenario helpt herstel van de oernatuur in de beken ten noordoosten van Uddel. Dat is ook het doel.
Figuur 5: Toename van de kwel in scenario 2A.
Stroombaan en reistijd berekeningen laten zien dat het infiltratiewater meer dan 250 jaar onderweg is voordat het aan de oppervlakte komt. Áls er al sprake zou zijn van beïnvloeding van de kwaliteit van het kwelwater, dan is dat pas het geval op echt zeer lange termijn.
Figuren 6 en 7 laten enige foto’s zien (copyright Maarten Veldhuis) van de Leuvenumse beek op de Westflank en de spreng Motketel op de Oostflank. Beide watergangen staan symbool voor de natuur die we willen helpen ontwikkelen. Het opladen van de Veluwe draagt zeer sterk bij aan herstel van de kwel die deze watergangen afvoeren.
Leuvenumse Beek | © Maarten Veldhuis
De spreng Motketel | © Maarten Veldhuis
