Colors: Blue Color

0
0
0
s2smodern

Download hier een pdf van dit artikel.

Het concept van de temporele vismigratie zone
Het idee van een temporele migratiezone (TMZ) is in 2010-2011 ontwikkeld binnen het KRW-innovatieprogramma van AgenschapNL en toegepast bij de Schouwsmolen, een oude watermolen op de Itterbeek bij Ittervoort (Limburg) [1]. Voor het project zijn acht partijen bij elkaar gaan zitten: twee waterschappen (Peel & Maasvallei en De Dommel), drie erfgoedinstellingen (Molenstichting Limburg, Huis voor de Kunsten Limburg, Rijksdienst voor Cultureel Erfgoed), de moleneigenaar en de terreinbeheerders (Natuurmonumenten en Stichting Limburgs Landschap). Doel: het vismigratieknelpunt bij de Schouwsmolen in de Itterbeek oplossen en tegelijkertijd het erfgoed en de mogelijkheid van (toekomstige) kleinschalige energiewinning op de molen in stand te houden. De betrokkenen werden hierbij ondersteund door de Radboud Universiteit Nijmegen, RAVON, Visadvies, Bureau Aangepaste Technologie en Royal HaskoningDHV. Deze integratie van uiteenlopende kennisvelden – visecologie, landschapsontwikkeling, erfgoed en hydraulica – resulteerde in het systeemgerichte concept van de TMZ (temporele migratiezone).
De TMZ kan het best omschreven worden als een eenvoudige bypass die bij hogere waterafvoeren functioneert als vismigratieroute en bij lage afvoeren als doorstroommoeras. Gylstra et al. [3] beschreven deze oplossing afgelopen zomer als een voorbeeld van een slimmere en meer systeemgerichte maatregel voor de realisatie van de KRW-doelen en om de nog resterende financiële middelen effectiever in te zetten.

Voor de ontwikkeling van de TMZ bij de Schouwsmolen, werden onder meer beekdalmorfologie, afvoerdynamiek van de beek, stuwpeil en ecologische vereisten voor vissen in ogenschouw genomen. De TMZ werd vervolgens zo ontworpen dat ze gebruik kon maken van een natuurlijke, in het verleden geëgaliseerde, laagte in het beekdal. Tegelijkertijd gold voor deze pilot dat de TMZ, over een langere periode bekeken, gemiddeld gedurende circa honderd dagen per jaar geschikt moest zijn voor vismigratie. Gedurende deze honderd dagen, die verspreidt door het jaar kunnen voorkomen, is de beekafvoer dusdanig hoog dat de molen een wateroverschot heeft en er voldoende afvoer door de TMZ is voor vismigratie. Binnen het project werd ook een zogenaamde lokstroomversterker ontwikkeld, aansluitend op de monding van de TMZ. De lokstroomversterker is een hydraulisch profiel dat werd aangebracht in de beekbodem, en dat zorgt dat de lokstroom, zelfs bij een beperkt debiet, toch tot aan de overzijde van de beek voor vissen ‘voelbaar’ is.

TMZ Schouwsmolen
Op 15 maart 2011 werd de TMZ-Schouwsmolen officieel in gebruik genomen.
De gerealiseerde TMZ heeft een lengte van 80 m en overbrugt daarbij een verval circa 80 cm (afbeelding 1).

1305-12 fig1

Afbeelding 1. Laagwater-impressie van de TMZ kort na aanleg (april 2011)

Om de constructie erosiebestendig te maken is in 2012 aan de basis van de laagte een laag met fijn grind aangebracht. Het ontwerp en de landschappelijke inpassing zorgen ervoor dat bij hogere afvoeren vrijwel direct voldoende waterdiepte (20-50 cm) wordt gerealiseerd. Het grote verschil met een vistrap is dat hij pas echt werkt bij hogere afvoeren, hoewel er altijd sprake is van een lekstroom van enkele liters om de laagte nat te houden. De laagte is zo vormgegeven zodat ze het basisdebiet (c 250-300 l/s) en desnoods zelfs de piekafvoer van de beek kan overnemen. Dankzij die vormgeving variëren de stroomsnelheden in winter en voorjaar, ook bij hoge afvoeren, binnen de laagte altijd tussen de 0 en 0,8 m/s.
Zowel in 2011 als in 2012 kende de beek als gevolg van het zeer droge voorjaar maar één korte hoogwaterepisode. Dat is onlosmakelijk verbonden aan een zo natuurlijk mogelijk beeksysteem.
In 2011 en 2012 is geen onderhoud gepleegd. Ervaringen tot nu toe maken duidelijk dat de TMZ, zonder beheer, gedurende het jaar een soort gedaantewisseling doormaakt. In winter en voorjaar ligt ze er bij als een natuurlijke waterloop, om zich dan in de loop van de zomer te ontwikkelen tot een soort doorstroommoeras gedomineerd door waterkers (zie ook afbeelding 3). Tot omstreeks de tweede helft van juni is er nog sprake van een open, stromende watergang. Daarna overgroeit de waterkers de laagte totaal. Zelfs bij lage afvoeren, (

1305-12 fig2

Afbeelding 2. Hoogwater, december 2012, op de TMZ en bij de Schouwsmolen Wellicht draait hier ooit ook weer een waterrad. ( Foto: J. Verstappen)

1305-12 fig3

Afbeelding 3. De TMZ in haar doorstroommoeras-fase (oktober 2012)

Monitoring vismigratie TMZ
Om het functioneren van de TMZ te kunnen beoordelen is behalve vegetatieontwikkeling, afvoerdynamiek en stroomsnelheid ook de migratie van vissen gevolgd.
Bij de monitoring van de vismigratie zijn twee typen visregistratiesystemen toegepast, te weten een telemetrie-systeem en een fish counter. Hiermee werd beoogd antwoord te geven op twee kernvragen van het project [2]: 1) functioneert de TMZ ook daadwerkelijk als vispasssage en 2) wat is de effectiviteit in het licht van de beekvispopulaties benedenstrooms.
Het telemetriesysteem van OREGON-RFID is gebruikt om de passage van individuele vissen met een transponder (een geïmplanteerde zogenaamde PIT-tag) te registreren, zowel met een vast als met een mobiel detectiestation. Het vaste station is gebruikt om de intrek van vissen in de TMZ vast te stellen. De mobiele ontvanger is gebruikt om het ruimtelijke en temporele gedrag van vissen in het traject stroomafwaarts van de migratiezone in beeld te brengen (afbeelding 4). Het tweede type registratiesysteem is een zogenaamde fish counter, waarmee de stroomaf- en stroomopwaartse passage van vissen in de temporele migratiezone is bepaald. Zo kon het effect van de TMZ ook meer kwantitatief worden vastgesteld.

1305-12 fig4

Afbeelding 4. Vismonitoring Itterbeek met het mobiele station (Foto: RAVON)

Waargenomen vismigraties in de TMZ
Het visonderzoek wijst uit dat de TMZ heeft gewerkt. Van de 96 gemerkte individuen waarvan met het mobiele detectiestation werd vastgesteld dat ze zich benedenstrooms van de TMZ bevonden, werden er in 2011 13 gedetecteerd in de TMZ. Het betrof vooral stromingminnende (rheofiele) soorten die in de Kaderrichtlijn Water als doelsoorten voor beken gelden, waaronder de specifieke doelsoorten voor dit project, kopvoorn en serpeling.
De meeste vissen trokken de TMZ in vanaf begin april tot begin mei (week 14-19; afbeelding 5). In augustus (week 33) werd een tweede migratiepiek van de kopvoorn waargenomen. Ook met de (stationaire) fish counter werden deze migratiepieken geregistreerd (afbeelding 5). De migratiepieken deden zich voor op het moment dat er sterk verhoogde afvoeren (300-600 l/s) werden geregistreerd in de Itterbeek. De TMZ nam bij dergelijke piekafvoeren 50-250 l/s voor haar rekening. Buiten deze pieken was er weinig migratieactiviteit te bespeuren in de beek.

1305-12 fig5

Afbeelding 5. Geregistreerde vismigraties per week (fish counter, PIT-tag; 2e y-as) in de TMZ in relatie tot weekgemiddelde afvoer van de Itterbeek bij Schouwsmolen in 2011

In 2012 werden er minder gemerkte individuen gedetecteerd, maar wel twee soorten die het jaar ervoor niet waren aangetroffen (snoek, zeelt). Met de fish counter werd echter tijdens de hoogwaterepisode in week 17-18 een grote optrekactiviteit (102 exemplaren) geregistreerd, merendeels kleinere vissen. Ook later in het jaar werd nog vrij veel activiteit geregistreerd.

Effectiviteit van de TMZ voor vismigratie
Een groot deel van de met het mobiele station gedetecteerde individuen bleek sterk gebonden aan bepaalde beeksecties. Slechts een klein deel van de vispopulatie vertoonde ten tijde van het onderzoek migratiegedrag in de richting van de TMZ. Dat geldt ook voor de kopvoornpopulatie.  Van de individuen die migratiegedrag vertoonden zwommen relatief veel dieren ook daadwerkelijk de TMZ op. Van de beekvispopulatie waren er individuen die door de TMZ zwommen en niet terugkeerden vanuit het bovenstroomse traject. Andere keerden na verloop van tijd wel terug in het benedenstroomse deel (kopvoorn). De migratiedrang bleek sterk individu-gerelateerd te zijn. De grootste vis die de geul in 2011 passeerde was 55 cm lang. In het voorjaar van 2012 trokken zelfs twee grote snoeken van circa 60 cm door de TMZ op.
Ook is gekeken in hoeverre de KRW-score in het beektraject bovenstrooms van de TMZ zou stijgen door het hiernaartoe migreren van nog niet aanwezige vissoorten. De KRW-maatlatscore voor de soortensamenstelling nam toe van matig (KRW score 0,40) naar goed (KRW score 0,60).

Functioneren TMZ als leefgebied voor andere soorten
Er zijn aanwijzingen dat de migratiezone ook functioneert als opgroeigebied van jonge vis en als (nachtelijk) foerageergebied voor kleine vissen uit de beek, zoals riviergrondel en bermpje, en mogelijk als paaigebied voor snoek. De veelvuldige registraties in 2012 doen vermoeden dat kopvoorns de TMZ toen ook als habitat- en foerageergebied zijn gaan gebruiken. Verder zorgt de migratiezone voor een grotere habitatdifferentiatie op de beekdalvlakte. Het doorstroommoeras met relatief schrale taluds betekent (ook) voor andere groepen (amfibieën, macrofauna, libellen, flora) een sterke verbetering ten opzichte van de geëgaliseerde uitgangssituatie.
Het TMZ concept lijkt hiermee ook bij te kunnen dragen aan de realisatie van de ecologische hoofdstructuur (EHS) en aan bepaalde Natura2000-doelen. Zo heeft Waterschap De Dommel eind 2012 een beboste TMZ gerealiseerd naast een grote stuw in de Strijper Aa. Dit alles in zeer korte tijd en tot volle tevredenheid van de betrokkenen in de streek (afbeelding 6). Kort na aanleg zijn ook in deze TMZ al de eerste beekvissen gevangen.

1305-12 fig6

Afbeelding 6. Strijper Aa Een TMZ in alluviaal bos. (Foto: R. Schipper, Waterschap De Dommel)

Resumé
Het out-of-the-box-denken bracht in het geval van de TMZ-Schouwsmolen twaalf partijen uit verschillende vakgebieden en beleidsvelden, in een constructieve setting tot oplossingen waarbij eenvoud en inspelen op het watersysteem en landschapskenmerken de kernbegrippen waren. Het systeemgerichte, multifunctionele TMZ-concept dat zij ontwikkelden kan bij tal van (molen)stuwen in het landelijk gebied worden toegepast, als meerdere belangen spelen. Het concept biedt daarbij zicht op een ontwerp dat relatief eenvoudig is uit te voeren, zonder al te veel kunstgrepen. Het leidt tot een versnelling van de realisatie van de KRW-doelen tegen lagere kosten. De kostenreductie kan op termijn oplopen tot 40% van de kosten van meer conventionele vispassages. Met dit inrichtingsconcept zijn daarbij allerlei dynamische waterverdelingsvarianten (dag-nacht, seizoensmatig, langjarig) vorm te geven, tot en met jaarrond werkende systemen. De ruimte voor beekvispopulaties en de ecologische en hydrologische robuustheid van het beekdal worden erdoor vergroot, evenals de maatschappelijke acceptatie van dergelijke inpassingsmaatregelen. Behalve een bijdrage aan de KRW-doelrealisatie kan bij de toepassing bij watermolens een basisdebiet in stand gehouden worden ten behoeve van de werking van de molen. Hierdoor blijven zaken als herstel van het cultuurerfgoed en kleinschalige, decentrale energie opwekking ook mogelijk (afbeelding 3).

Auteurs: Hans de Mars (Royal HaskoningDHV), Jan Kranenbarg (RAVON, Sjaak Dehing (BAT), y176r Hoogveld (Waterschap Peel en Maasvallei), Ron Schipper (Waterschap de Dommel).

Literatuur

1. Mars, H. de, S. Dehing, J. Kranenbarg (ed.) 2012. Temporele vismigratie; ontwikkeling, inpassing en onderzoek aan een multifunctionele migratiezone op basis van temporele werking. Waterschap Peel & Maasvallei, Blerick. (te downloaden van: www.temporelevismigratie.nl)

2. RCE, 2011. Een toekomst voor molens; uitgangspunten voor omgang met monumentale molens. Rijksdienst voor Cultureel Erfgoed, Amersfoort

3. Gylstra, R., N. Evers, B. van der Wal & R. van Kessel, 2012. Slimmer onze KRW doelen halen. H20:17(2012):20-21.

0
0
0
s2smodern

Download hier een pdf van dit artikel.

Voor de bereiding van drinkwater op Baanhoek wordt zowel grond- als oppervlaktewater gebruikt. De zuivering is opgesplitst in een grondwaterbedrijf en oppervlaktewaterbedrijf. Het grondwaterbedrijf (GWB) Baanhoek is voor Evides van strategisch belang voor de drinkwater-voorziening van Dordrecht en omgeving. Evides heeft de afgelopen drie jaar geïnvesteerd in vernieuwing van het grondwaterbedrijf met de aanleg van twaalf nieuwe putten en de ontwikkeling van een putschakelschema [1]. Dit schema moet helpen bij het verhinderen dan wel het beheersen van putverstopping, een hardnekkig probleem bij GWB Baanhoek. Dit artikel beschrijft de opzet van het nieuwe putschakelschema en de analyse die aan het opzetten van dit schema vooraf ging.

GWB Baanhoek is gelegen op het Eiland van Dordrecht in Zuid-Holland en bestaat uit in totaal twintig actieve pompputten (Afb. 1). Deze putten zijn verspreid over drie winvelden: Jeugddorp (7 putten), Kop van ’t Land (4) en Polder de Biesbosch (9). Alle putten hebben veel last van putverstopping. Belangrijke, bekende, oorzaken van deze putverstopping zijn de lokale geologie (fijnzandige pakketten), een gebrekkige putaanleg en onvoldoende onderhoud in het verleden, overbelasting van de putten, en verkeerd gebruik van toerengeregelde onderwater-pompen.

1305-07 Afbeelding1
Afbeelding 1. Ligging van de putten van de drie winvelden
en de productielocatie van grondwaterbedrijf Baanhoek (Evides)

In 2008 zijn enkele belangrijke veranderingen doorgevoerd in de bedrijfsvoering van de drie winvelden. Het gebruik van de toerengeregelde pompen is geoptimaliseerd: na aanschakelen wordt de pomp eerst op vol vermogen ingezet en pas na enige tijd teruggetoerd naar het gewenste debiet. Ook de belasting van de putten (duur van de onttrekkingen) is beperkt en er wordt sinds 2008 meer geschakeld dan in de periode daarvoor. Deze aanpassingen hadden helaas weinig effect: de slecht functionerende putten verstopten nog altijd snel, waardoor blijvend hoge kosten gemaakt moesten worden voor regeneraties.

Putschakelen
Putschakelen is het geregeld uit- en aanschakelen van pompputten. Het is een effectieve manier om verstopping door deeltjes tegen te gaan. Tijdens aanschakelen van putten worden eerder afgevangen deeltjes langs de boorgatwand getrokken en uit de put verwijderd. Dit uit zich in een piek in het aantal deeltjes in het afgepompte water (Afb.2). Alleen in de eerste periode na het aanschakelen worden extra deeltjes verwijderd, daarna begint de accumulatie van deeltjes op de boorgatwand weer. Door regelmatig te schakelen kan worden voorkomen dat deeltjes langdurig accumuleren op de boorgatwand en zo voor verstopping zorgen. Er bestaan geen kant-en-klare recepten voor putschakelschema’s, maar een goede analyse helpt doorgaans wel bij het bepalen van pompdebieten en bedrijfs- en rusttijden. Voor GWB Baanhoek is een analyse gemaakt van de bedrijfsvoering in het verleden en met deeltjestellingen is inzicht verkregen in het gewenste pompdebiet en de optimale bedrijfs- en rusttijden.

1305-07 afbeelding2
Afbeelding 2. Schematische weergave van accumulatie en verwijdering van deeltjes van de boorgatwand
Na aanschakelen worden deeltjes verwijderd van de putkop (1)en de boorgatwand (2, blauw gearceerd). Tijdens de reguliere bedrijfsvoering accumuleren met het grondwater toestromende deeltjes op de boorgatwand (3, rood gearceerd). Als door te weinig schakelen de verwijdering van deeltjes kleiner is dan de accumulatie zal de put verstoppen.

Vele langdurige onttrekkingen
De twintig pompputten worden sinds 2008 intensief gemonitord. Onder meer het pompdebiet en de waterstand in de put worden eens per 3(!) seconden gemeten en geregistreerd in het productie-informatie-systeem (PI). Dit systeem herbergt zo een schat aan informatie over de bedrijfsvoering en het optreden van putverstopping. Een analyse van deze gegevens maakte duidelijk dat voor alle putten de rustperiode doorgaans kort is (1-2 uur) en de aaneengesloten onttrekkingsperiode juist erg lang, in de regel tussen de 12 en 18 uur (Afb. 3). Bovendien werd veelvuldig langer dan 20 uur aaneen onttrokken en geregeld zelfs langer dan 48 uur. Uit eerder onderzoek naar putverstopping weten we dat langdurige ononderbroken onttrekkingen put-verstopping in de hand werken [2].

1305-07 Afbeelding3a DS1305-07 Afbeelding3b DS

Afbeelding 3. Frequentieverdeling van de lengte van rustperiode (links) en van de inbedrijfperiode  (rechts) voor een pompput van winveld Polder de Biesbosch (periode 2008 – 2010)

Deeltjestellingen
Deeltjestellingen kunnen inzicht geven in de deeltjesbelasting van putten en de verwijdering van deeltjes tijdens aanschakelen. Door tellingen uit te voeren bij verschillende wijzen van bedrijfsvoering wordt duidelijk welke combinatie van bedrijf- en rusttijden vanuit verstoppings-optiek ideaal is. Tellingen zijn uitgevoerd op het onttrokken ruwe water van drie putten van winveld Polder de Biesbosch. Een van de putten was een al langer bestaande put, de andere twee waren kort voor de tellingen geplaatst.

De pompputten van Polder de Biesbosch worden de eerste 30 minuten na aanschakelen op vol vermogen (60m3h-1) ingezet en vervolgens teruggetoerd naar het gewenste debiet. Uit de tellingen bleek deze wijze van aanschakelen een effectieve manier te zijn om deeltjes te verwij-deren. Aanschakelen op vol vermogen leverde een grotere piek in verwijderde deeltjes (fase 2 in Afb. 2) dan aanschakelen met een lager debiet. Dit gaat waarschijnlijk ook op voor de putten van winvelden Kop van ’t Land en Jeugddorp.

De accumulatie van deeltjes heeft plaats in de periode korte tijd na aanschaken, tijdens de reguliere bedrijfsvoering (fase 3 in Afb. 2). De hoeveelheid deeltjes die accumuleert is afhankelijk van de concentratie deeltjes in het toestromende water. De concentratie deeltjes in het onttrokken water is daarvoor een goede maat en neemt doorgaans toe met een toenemend debiet. Vanaf een bepaald debiet neemt de concentratie veelal zeer sterk toe. Dit wordt het ‘kritisch debiet’ genoemd. Ook de putten in Polder de Biesbosch vertonen dit beeld, zoals voor een van de putten te zien is in Afbeelding 4. De deeltjesconcentratie is vrijwel constant bij lage debieten, maar neemt snel toe bij debieten van 45 m3h-1 en hoger. In de reguliere bedrijfsvoering is het dus niet verstandig grondwater te onttrekken met een hoger debiet dan dit kritische debiet. Na terugtoeren moeten de putten met maximaal circa 45 m3h-1 onttrekken.

1305-07 afbeelding4
Afbeelding 4. Deeltjesconcentratie (n/ml) voor de fractie 4μm voor pompput 162 van Polder de Biesbosch bij verschillende onttrekkingsdebieten
Eerst is het aantal deeltjes bepaald bij 60 m3/uur, vervolgens is het debiet stapsgewijs verlaagd tot 12 m3/uur en daarna is het debiet weer verhoogd. Bij verschillende debieten is geteld hoeveel deeltjes er vrijkomen.

Tijdens rust wordt er geen water naar de put getrokken en worden er dus ook geen nieuwe deeltjes naar de put gevoerd en afgezet. Uit de deeltjestellingen werd duidelijk dat de rusttijd van invloed is op het aantal verwijderde deeltjes bij aanschakelen. Dat nam toe bij een langere rusttijd. Blijkbaar hebben ophopingen van deeltjes op de boorgatwand enige tijd nodig om uiteen te vallen, waarna ze bij het aanzetten van de pomp beter te verwijderen zijn. Voor optimale verwijdering van deeltjes bedraagt de rusttijd ten minste 3 uur. In de deeltjestelling is geen relatie te zien tussen de tijd dat een pomp aanstaat en de hoeveelheid verwijderde deeltjes bij aanschakelen. We kunnen uit de deeltjestellingen daarom geen eenduidige informatie halen over de gewenste bedrijfstijd, maar afgaande op ervaringen in de reguliere bedrijfsvoering op Kop van ’t Land raden we een maximum bedrijfstijd van 9 uur aan.

Tenslotte bleek uit de deeltjestellingen dat bij de nieuw aangelegde putten minder deeltjes verwijderd werden bij aanschakelen dan bij de bestaande put. Dit komt waarschijnlijk doordat bij de nieuwe putten (nog) minder accumulatie van deeltjes heeft plaatsgevonden. Door effectief te schakelen moet worden gezorgd dat deze accumulatie ook in de toekomst niet plaats zal hebben. Vanuit dit oogpunt is het interessant de deeltjestellingen op deze putten over een aantal jaar, na voldoende bedrijfsuren, te herhalen.

Schakelschema
Op basis van de bovenstaande resultaten zijn de volgende randvoorwaarden voor een schakelschema opgesteld:
- Aanschakelen: 30 minuten op 60 m3h-1, daarna terugtoeren naar circa 45 m3h-1. (Voor Jeugddorp: 30 minuten op 30 m3h-1, terugtoeren naar circa 20m3h-1).
- De lengte van een rustperiode: minimaal 3 uur.
- De lengte van een bedrijfsperiode: maximaal 9 uur.
- Voorkom lange ononderbroken bedrijfsperioden (>16 uur).
- Zorg ervoor dat het schema voldoende ruimte laat voor onverwachte uitval van putten, zodat de andere putten niet (weer) overbelast zouden worden.
Behalve met deze randvoorwaarden moest ook rekening gehouden worden met de voorwaarden vanuit productie en zuivering. Zo bedraagt de gewenste totale productie circa 500 m3/h en is het aandeel van de drie winvelden hierin zo constant mogelijk, zodat ook de ruwwaterkwaliteit zo constant mogelijk is. Verder moest de spoeling van de beluchting- en ontgassingtorens (BOT) ingepast worden in het schema. Deze spoeling heeft plaats op maandag-, woensdag- en vrijdagochtenden.

Op basis van deze randvoorwaarden zijn verschillende schakelschema’s voor Baanhoek opgesteld, waaruit uiteindelijk de keuze is gemaakt voor de variant met de beste balans tussen voorkómen van verstopping en de geleverde capaciteit. Afbeelding 5 toont het schakelschema voor winveld Jeugddorp. Putten staan steeds 6 uur aan gevolgd door 3 uur rust. Voorts is ervoor gekozen het schema te baseren op 6 in plaats van de beschikbare 7 putten, zodat altijd ruimte is voor onverwachte uitval van putten en (regulier) onderhoud. Uitval en onderhoud veroorzaken zo geen extra belasting voor de overige putten. In het schakelschema is tevens te zien hoe de BOT-spoeling is ingepast: door de rust van (slechts) één put eenmalig met een half uur te verkorten.


1305-07 afbeelding5

Afbeelding 5. Een dag uit het schakelschema zoals opgesteld voor winveld Jeugddorp
Voor elk half uur is voor iedere put aangegeven hoeveel er onttrokken wordt. De BOT-spoeling is in rood aangegeven.

Eerste ervaringen
Sinds september 2012 wordt GWB Baanhoek ook daadwerkelijk aangestuurd volgens dit schema. Daarvoor is het schema geïmplementeerd in DeltaV, het procesautomatiserings-programma van Baanhoek. De ervaringen in de praktijk zijn positief: het schema sluit goed aan bij de dagelijkse bedrijfsvoering, onder andere door zijn eenvoudige en flexibele opzet. Putverstopping wordt gemonitord door maandelijkse metingen van het specifieke debiet, voor elke put. Vooralsnog suggereren deze metingen dat het specifieke debiet constant blijft en er dus geen putverstopping optreedt, maar de tijd is nog te kort om harde conclusies te trekken.


Literatuur
(1) Raat, K.J., en I. Leunk, 2011. Een putschakelschema voor GWB Baanhoek: onderzoek en ontwerp. KWR 2011.094
(2) Van Beek, C.G.E.M., A. T. Oosterhof, R. Breedveld en B.R. de Zwart, 2004. Zelfregenererende pompputten, frequent schakelen voorkomt mechanische putverstopping. H2O 37(18): 36-38.

0
0
0
s2smodern

Download hier een pdf van dit artikel.

Meerlaagse veiligheid staat volop in de belangstelling en is onderwerp van menig discussie. Is het een verkapte bezuinigingsmaatregel of een integrale optimale afweging van risico’s?
In Noord-Holland werken de gedeputeerde Water van de provincie, mevrouw Geldhof, en de dijkgraaf van het hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier, de heer Kohsiek, samen om beleid te ontwikkelen rond meerlaagse veiligheid en meer inhoud te geven aan de discussie daarover. De provincie en het Hoogheemraadschap hebben een casestudy uitgevoerd in het gebied West-Friesland. Als eerste stap is een workshop gehouden met diverse betrokkenen uit het gebied. Daarbij is het 3Di Waterbeheer-instrumentarium ingezet voor een nauwkeurige kwantificering en visualisatie van overstromingen en van de bijbehorende gevolgschade.

Meerlaagse veiligheid
Meerlaagse veiligheid houdt in dat overstromingsrisico’s worden bestreden door een combinatie van waterkeringen (laag 1), ruimtelijke ordening (laag 2) en crisisbeheersing (laag 3). Tot nu toe was er vooral aandacht voor de bouw van sterke waterkeringen (laag 1). In de toekomst moet dit dus in samenhang gebeuren met een waterbestendige buitenruimte (laag 2) en een adequate crisisbeheersing (laag 3).
De huidige praktijk van het waterveiligheidsbeleid bestaat hoofdzakelijk uit een vijfjaarlijkse onderhoudscyclus van dijken, bestaande uit toetsen, normeren en versterken. Hierin worden maatregelen in de ruimtelijke ordening om de gevolgen te beperken (laag 2) niet of nauwelijks overwogen. Voorbeelden van zulke maatregelen zijn het lokaal beschermen van ziekenhuizen, scholen of nutsvoorzieningen. Naast de vijfjaarlijkse onderhoudscyclus is er in de laatste jaren wel meer aandacht voor crisisbeheersing (laag 3). Zo zijn er calamiteitenplannen en draai-boeken opgesteld en wordt er geoefend met overstromingsscenario’s. Echter, maatregelen in de ruimtelijke ordening (laag 2) om deze crisisbeheersing te verbeteren zijn nog weinig aan de orde. Zo worden belangrijke ontsluitingswegen momenteel niet verhoogd aangelegd om evacuaties te bevorderen, en is ook de voorziening van drinkwater tijdens rampen niet gegarandeerd. Uit deze voorbeelden wordt duidelijk dat we momenteel te maken hebben met een ‘verzuild’ veiligheidsbeleid in plaats van een integraal meerlaags veiligheidsbeleid. In Tabel 1 is een samenvatting gegeven van de belangrijkste eigenschappen per laag.
Het is dan ook niet verwonderlijk dat er momenteel nog veel onduidelijk is over hoe het meerlaagse veiligheidsbeleid praktisch uitvoerbaar kan worden gemaakt. Het waterveiligheids-beleid blijft zich focussen op het versterken van waterkeringen (laag 1), waarin dan ook veruit het meeste geld omgaat. In veel mindere mate wordt aandacht gegeven aan crisisbeheersing (laag 3). Voorbeelden uit landen als het Verenigd Koninkrijk en Japan laten zien dat er meer mogelijk is op het gebied van crisisbeheersing. Kansen in de ruimtelijke ordening (laag 2) worden niet benut, mede omdat er veel onduidelijkheid is over de vragen ‘wie doet wat’ en ‘hoe wordt dat geregeld’.


Tabel 1. Verschillen tussen de lagen in het meerlaagse veiligheidsbeleid
1305-06 tabel1

Casestudy West-Friesland
De vragen ‘wie doet wat in laag 2’ en ‘hoe wordt dat geregeld’ zijn nadrukkelijk aan de orde gekomen in de casestudy ‘Meerlaagse Veiligheid in West-Friesland’. Deze casestudy is georganiseerd door de provincie Noord-Holland en het Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier in samenwerking met het 3Di-consortium. Het 3Di-consortium bestaat uit ontwikkelaars (TU Delft, Deltares en Nelen & Schuurmans) en launching customers (Hoog-heemraadschap van Delfland en Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier). In de casestudy is gefocust op de ruimtelijke ordening (laag 2), maar is ook gekeken naar de relatie met preventie (laag 1) en crisisbeheersing (laag 3).

Wat zijn de gevolgen van een overstroming?
Om antwoord te geven op de vragen ‘wie doet wat’ en ‘hoe wordt dat geregeld’ moet eerst duidelijk zijn waar men aan toe is. Hiertoe is een nieuw overstromingsmodel gemaakt met een ruimtelijke resolutie van 5 x 5 m. Ter vergelijking, dat is 400 keer verfijnder dan de meeste huidige modellen, die een ruimtelijke resolutie van 100 x 100 m hebben. De stedelijke gebieden zijn in dit model veel realistischer in beeld gebracht, waarbij op een hoog detailniveau is te zien hoe het water door de straten en de huizen stroomt. Met deze gedetailleerde modeluitkomsten zijn tevens de schade en de overlast berekend. De schade is berekend op een resolutie van 0,5 x 0,5 m met het STOWA-schademodel. De overlast is bepaald voor een aantal specifieke categorieën, te weten: (1) wegen, onderverdeeld naar hoofdwegen, secundaire wegen en straten; (2) nutsvoorzieningen, onderverdeeld naar elektriciteit, gas en water; (3) kwetsbare objecten, zoals ziekenhuizen, bejaardenhuizen, crèches en scholen; en (4) slachtoffers en getroffenen. Ook is er een aansprekende visualisatie gemaakt waarin de overstroming in 3D in beeld is gebracht. Hierdoor werd voor alle geïnteresseerden op indrin-gende wijze duidelijk wat de gevolgen zijn van een doorbraak (zie afbeelding 1).

1305-06 Figuur 1 LR
Afbeelding 1. 3D-visualisatie van een overstroming


Workshop met betrokkenen in het gebied
Nadat de resultaten uit het model goed waren bestudeerd is er een workshop georganiseerd met niet alleen waterbeheerders, maar ook vertegenwoordigers van de veiligheidsregio, brandweer, ruimtelijke ordenaars en andere betrokken. Tijdens de workshop zijn de aanwezigen naar achtergrond ingedeeld. Zo zaten alle gemeentemedewerkers bij elkaar en kon er gezamenlijk nagedacht worden over de vragen: ‘wat kunnen wij doen binnen laag 2’ en ‘hoe gaat we dat regelen’. De voorstellen konden direct worden getoetst in het model. Dankzij deze interactie konden eerdere ideeën direct worden verbeterd en aangepast. De uitkomsten van de workshop zijn verwerkt tot een aantal concrete conclusies en aanbevelingen over de realisatie van meerlaagse veiligheid in West Friesland.


1305-06 Figuur 2 LR

Afbeelding 2. Detailkaarten die zijn gebruikt tijdens de workshop Links inundatiediepte en rechts beschikbaarheid van wegen.

Resultaten
Uit de groepen bleek dat de maatregelen die binnen de ruimtelijke ordening genomen kunnen worden bestaan uit (1) lokale bescherming of (2) het bevorderen van de crisisbeheersing. Lokale bescherming wordt bijvoorbeeld bereikt door verhoging van vitale objecten of compartimentering van gebieden. Bevordering van crisisbeheersing bestaat bijvoorbeeld uit het verhoogd aanleggen van ontsluitingswegen of het stimuleren van particuliere maatregelen die het mogelijk maken langer te overleven in een getroffen gebied.
In onderstaande tabel is aangegeven wat de verschillende partijen tijdens de workshop aangaven te kunnen doen, hoe ze dat kunnen doen en welke informatie daarvoor nodig is.

Tabel 2. Wie kan wat doen in laag 2 en 3?

1305-06 tabel2


Conclusies
Uit de casestudy voor West-Friesland kan worden geconcludeerd dat meerlaagse veiligheid vooral nog een term is en geen concreet beleid. Het blijft lastig om uit te leggen dat we in de eerste plaats proberen overstromingen te voorkomen, maar tegelijkertijd actief werken aan maatregelen die de gevolgen van een overstroming minimaliseren.
Het veiligheidsbeleid is Nederland is momenteel ‘verzuild’ in plaats van ‘meerlaags’. De activiteiten rond preventie, ruimtelijke ordening en crisisbeheersing zijn dus niet of nauwelijks op elkaar afgestemd, noch vullen ze elkaar aan. Dit komt in een belangrijke mate doordat de lagen anders zijn georganiseerd en er verschillende partijen verantwoordelijk zijn. De mate van regulering verschilt ook sterk per laag. Zo is laag 1 sterk gereguleerd met een vijfjarige toets-cyclus van waterkeringen terwijl de waterveiligheid in de ruimtelijke ordening niet of nauwelijks is gereguleerd.
Ruimtelijke ordening zou juist de verbindende schakel kunnen zijn in de integratie van de verschillende lagen. Ingrepen in de ruimtelijke ordening kunnen namelijk zowel bijdragen aan gevolgenbeperking in de vorm van lokale preventie, als aan een verbetering van crisisbeheersing. De actoren in de ruimtelijke ordening (provincie, gemeentes, waterschappen, nutsbedrijven, bedrijfsleven, particulieren en veiligheidsregio’s) kunnen dus in potentie veel bijdragen aan de waterveiligheid van een gebied.
Overheden, zoals gemeentes en provincies, kunnen de kaders scheppen om deze gebiedsspecifieke maatregelen te stimuleren of af te dwingen. Een belangrijke eerste stap hierin is ‘informatievoorziening’. De 3D-visualisatie van een overstroming droeg sterk bij aan het gevoel van urgentie om mee te werken aan maatregelen, wellicht omdat het onvoorstelbare voorstelbaar werd. Ook de informatievoorziening op detailniveau over de specifieke taken van de partijen, bleek tijdens de workshop een belangrijke randvoorwaarde. Behalve met informatievoorziening kunnen overheden het meerlaagse veiligheidsbeleid ook vormgeven binnen bestaande structuurplannen, bestemmingsplannen of bouwvoorschriften. Ook structurele maatregelen, zoals gebiedscompartimentering of lokale bescherming, behoren tot de mogelijkheden.

0
0
0
s2smodern

Download hier een pdf van dit artikel.

Veel microverontreinigingen komen in het milieu terecht door menselijk toedoen. Tot deze stoffen horen drugs, industriële chemicaliën en medicijnen [1-4]. De belangrijkste weg waarlangs medicijnen in het milieu terechtkomen, is het toilet. Medicijnen worden vaak niet of slechts gedeeltelijk afgebroken in het lichaam, en komen dan via de urine in het afvalwater terecht. Rioolwaterzuiveringsinstallaties zijn in de regel niet ontworpen om dergelijke verbindingen af te breken. In het oppervlaktewater worden sommige van de stoffen door organismen opgenomen, en zo belanden ze in de voedselketen. Daarnaast wordt het oppervlaktewater vaak gebruikt als in bron voor drinkwater.

Waterbehandeling
De huidige gebruikelijke waterzuiveringsmethoden zijn helaas soms niet voldoende. Ze zijn niet effectief genoeg (geactiveerd kool), duur (omgekeerde osmose) of vormen schadelijke bijproducten (oxidatieprocessen), die vervolgens ook weer verwijderd moeten worden. Vandaar dat het zinvol is het probleem op een andere manier op te lossen. Daarvoor is het belangrijk om te begrijpen wat de situatie met deze stoffen zo lastig maakt.

Polariteit en lading
De bovengenoemde verbindingen zijn meestal polair ofwel geladen. Over het algemeen lossen polaire stoffen goed op in water: ze zijn hydrofiel. Ze kunnen moeilijk verwijderd worden met behulp van actieve kool. Maar waar komt dat precies door?
Polaire stoffen hebben atomen zoals stikstof, zuurstof of waterstof in hun molecuulstructuur. Doordat de atomen verschillen in electronegativiteit, is er sprake van een ladingsverdeling in het molecuul, terwijl het molecuul als geheel wel neutraal is. Dankzij deze zogenaamde functionele groepen kunnen ze ook met andere moleculen, die eveneens dergelijke groepen bevatten, waterstofbruggen vormen of dipool-dipool interacties aangaan. Waterstofbruggen zijn energetisch zeer stabiele bindingen en spelen ook voor water een belangrijke rol. Water is immers ook een polair molecuul. Het kan waterstofbruggen vormen, zowel met zichzelf als met andere polaire stoffen.
Ionogene verbindingen vallen in water vaak uit elkaar in ionen. De meest prominente voorbeelden zijn carboxylaat (COO-) and sulfonaat (OSO2-). Bij het oplossen van ionogene verbindingen rangschikken de polaire watermoleculen zich rondom het kation en rondom het anion. De vorming van een dergelijke watermantel is energetisch blijkbaar erg gunstig.

Waterstructuur
Momenteel wordt actieve kool veel toegepast om voornamelijk apolaire stoffen uit het water te halen. Dit werkt omdat deze verbindingen niet de mogelijkheid hebben met water een wisselwerking aan te gaan door waterstofbruggen te vormen. Komt dat echter doordat het voor deze stoffen zelf gunstig is om niet in het water op te lossen, of doordat het voor het water energetisch gunstiger is als ze niet oplossen?

Watermoleculen vormen een energetisch stabiel netwerk doordat ze onderling een structuur opbouwen via waterstofbruggen. Verstoring van deze structuur kost energie. Juist dit zal gebeuren als er een molecuul oplost dat niet polair is. De onderlinge structuur van de watermoleculen moet verbroken worden (vorming van een holte) en het apolaire molecuul moet er tussen geplaatst worden (zie afbeelding 1). Deze toestand is energetisch niet gunstig. Dus, als er een betere plek voor het apolaire molecuul is, zal het daarnaartoe gaan en kan het water zijn energetisch gunstige structuur herstellen. Alleen verbindingen die net als water waterstofbruggen kunnen vormen, kunnen een holte in het water goed vullen. Heel veel polaire verbindingen, zoals bijvoorbeeld medicijnen, hebben juist deze eigenschap. Als er voldoende mogelijkheden zijn voor de watermoleculen om met het polaire molecuul waterstofbruggen te vormen, dan zal dit molecuul moeilijk uit het water kunnen worden verwijderd met de huidige adsorptietechnieken.

1305-08 Figure 1
Afbeelding 1. Watermoleculen in puur water, met een apolaire stof en een polaire stof

Stippellijnen zijn waterstofbruggen. Niet alle mogelijkheden zijn ingetekend.

Water is polair: het op zich neutrale molecuul is asymmetrisch. Aan de kant van het zuurstofatoom bevindt zich daardoor een kleine negatieve lading, terwijl de kant van de wateratomen enigszins positief geladen is (zie afbeelding 2). Deze eigenschap wordt gebruikt om zouten op te lossen. De polaire moleculen vormen een watermantel om de ionen heen. Heel veel medicijnen worden toegepast als organische zouten. Dit maakt hun toepassing eenvoudiger (ze zijn met water in te nemen) en hun werking effectiever (een opgeloste stof wordt sneller opgenomen door een organisme dan een vaste verbinding). zouten lossen goed op in water doordat de polaire moleculen een watermantel om de ionen kunnen vormen.

1305-08 Figure 2

Afbeelding 2. Watermoleculen met waterstofbrug en ladingsverdeling

Actieve Kool
Waarom kunnen polaire en ionogene stoffen amper of niet uit het water worden geadsorbeerd? Uit onderzoek is gebleken dat de adsorptie van stoffen op het oppervlak van actieve kool vooral berust op hydrofobe interacties tussen de kool en apolaire groepen, zoals alifatische ketens of aromaten, in een molecuul. Natuurlijk organisch materiaal bevat relatief veel van dergelijke groepen, en zal dus vrij goed door actieve kool geadsorbeerd worden. Veel organische microverontreinigingen zijn relatief kleine verbindingen, die dergelijke interacties moeilijker kunnen aangaan. Vaak worden ze in eerste instantie door onbeladen kool nog wel geadsorbeerd, maar na verloop van tijd worden ze vervangen door grotere, hydrofobe verbindingen, die stabielere interacties met het kooloppervlak vormen. De hydrofielere verbindingen komen dan weer vrij: ze ‘slaan door’. Meer actieve kool in te zetten zal voor sommige verbindingen een oplossing bieden, maar heel veel stoffen zullen nooit voldoende aan kool adsorberen of zullen relatief snel doorslaan. Hier moet dus een alternatief plan worden bedacht.


Alternatieve adsorbentia
In principe zou je gebruik kunnen maken van de mogelijkheid om waterstofbruggen te vormen, door een adsorbens toe te passen dat die eigenschap ook heeft. Helaas schuilt er een addertje onder het gras [5], want als het adsorptiemateriaal met de polaire stoffen waterstofbruggen kan vormen, dan lukt dat ook met water. Uiteraard zijn er veel meer watermoleculen aanwezig dan moleculen van de verontreinigende stof. Dus zullen alle adsorptieplekken op het adsorptiemateriaal direct door watermoleculen worden bezet. Om met succes dergelijke verbindingen uit het water te halen moet je een materiaal inzetten dat gebruik maakt van een specifieke interactie met een functionele groep in het molecuul. Dit principe heet affiniteitsadsorptie. Inmiddels is aangetoond dat zelfs een polair molecuul met veel O- en N-functionele groepen nog via specifieke interacties (eventueel in combinatie met interacties met zijn hydrofobe deel) kan adsorberen [5]. Bovendien lijkt het erop er dat bij affiniteitsadsorptie minder concurrentie door natuurlijk organisch materiaal (NOM) plaatsvindt, wat ook weer gunstig is voor de verwijdering van organische microverontreinigingen. Tot nu toe is er echter nog geen materiaal beschikbaar voor grootschalige waterzuivering. Hier moet nog veel onderzoek naar plaatsvinden.

Voor geladen stoffen is de situatie een stukje eenvoudiger. Hier is juist een goede kans om dit soort moleculen uit het water te halen. Als je een adsorptiemateriaal kunt aanbieden dat (tegengesteld) geladen groepen bevat, dan zal het geladen molecuul eraan adsorberen (beter dan aan geactiveerde kool). Voor dit molecuul is het immers energetisch voordeliger met een geladen groep een wisselwerking aan te gaan dan met watermoleculen. Dus is een materiaal met ionenwisselaar-kwaliteiten voor geladen stoffen aantoonbaar effectiever dan geactiveerde kool (zie Tabel 1). Ook zal water liever met zichzelf waterstofbruggen vormen dan een watermantel te moeten vormen rondom een geladen molecuul.

1305-08 tabel1

Een punt verdient zeker nog aandacht, namelijk het feit dat in water ook altijd anorganische zouten zitten. Deze kunnen uiteraard ook met geladen groepen op een materiaal een interactie aangaan. Afhankelijk van het type zout en de hoeveelheid heeft dit ook invloed op de adsorptie. Tabel 2 laat zien dat anorganische ionen – zowel anionen als kationen – invloed hebben op het adsorptiegedrag van de organische ionen. Als je een adsorbens gebruikt dat alleen maar ionogene groepen bevat dan kunnen organische en anorganische ionen in principe even goed aan het materiaal adsorberen. Maar gebruik je bijvoorbeeld een organisch polymeer dat naast ionogene interacties ook hydrofobe interacties kan aangaan, dan zal het organische molecuul gemakkelijker adsorberen. Dat komt doordat de aantrekking tussen de geladen delen en de wisselwerking tussen de hydrofobe delen van het molecuul en het polymeer elkaar ondersteunen [6].

1305-08 tabel2

Hoe kan het probleem worden opgelost
Een elegante manier om bijvoorbeeld medicijnen uit het water te verwijderen, is het gebruiken van specifieke elementen in hun structuur. Door een gunstige interactie te bewerkstelligen tussen bepaalde oppervlaktegroepen en functionele groepen in de molecuulstructuur, in combinatie met hydrofobe interacties tussen het dragermateriaal en het organische deel van het molecuul, kan een effectieve adsorptie van het medicijn worden verkregen. Hierbij spelen concurrentie – bijvoorbeeld door natuurlijk organisch materiaal (NOM) – en de vorming van waterstofbruggen geen belangrijke rol meer. Een voorbeeld is gegeven in afbeelding 3. Hierbij is gebruik gemaakt van OASIS MAX als adsorbens: polymeerdeeltjes met een positieve lading op het oppervlak, dat geen waterstofbruggen kan vormen. Het kan wel een interactie aangaan met negatief geladen verbindingen in het water. De resultaten van adsorptie-experimenten met dit materiaal zijn vergeleken met de adsorptie aan poederkool (PAC). In Milli-Q-water voldoen actieve kool en OASIS MAX vrijwel even goed voor de adsorptie van een geselecteerde set medicijnen. Zo gauw echter ook NOM aanwezig is – in drinkwater – is door de concurrentie van NOM de poederkool veel minder effectief. Op OASIS MAX treedt dit concurrentie-effect niet op, hier is de verwijdering hetzelfde als in Milli-Q-water.

1305-08 figuur 3 DS LR


Afbeelding 3. Adsorptie van enkele veelgebruikte medicijnen op OASIS MAX [7] Links: adsorptie in Milli-Q-water; rechts: adsorptie in Nieuwegeins drinkwater.

Een vergelijkbaar resultaat werd verkregen door gebruik te maken van andere combinaties van adsorbentia en functionele groepen in moleculen [7]. Deze experimenten laten zien dat nieuwe materialen, zoals gefunctionaliseerde polymeren, nieuwe mogelijkheden bieden voor de zuivering van water ten behoeve van de drinkwaterbereiding.

Literatuur

  1. Schriks, M.; Heringa, M. B.; van der Kooi, M. M. E.; Voogt, P.; van Wezel, A. P., Toxicological relevance of emerging contaminants for drinking water quality. Water Res. 2010, 44, 461-476.
    2.    Eschauzier, C.; Haftka, J.; Stuyfzand, P. J.; De Voogt, P., Perfluorinated compounds in infiltrated river rhine water and infiltrated rainwater in coastal dunes. Environ. Sci. Technol. 2010, 44, (19), 7450-7455.
    3.    Eschauzier, C.; Scholte-Veenendaal, P.; Voogt, P., Concentraties en gedrag van geperfluorideerde verbindingen in het drinkwaterproductieproces. H2O 2011, 20, 43-44.
    4.    Bijlsma, L.; Emke, E.; Hernández, F.; De Voogt, P., Investigation of drugs of abuse and relevant metabolites in Dutch sewage water by liquid chromatography coupled to high resolution mass spectrometry. Chemosphere 2012, 89, (11), 1399-1406.
    5.    Bäuerlein, P. S.; Mansell, J. E.; Ter Laak, T. L.; de Voogt, P., Sorption behavior of charged and neutral polar organic compounds on SPE materials – Which functional group governs sorption? Environ. Sci. Technol. 2012, 46, 954-961.
    6.    Bäuerlein, P. S.; ter Laak, T. L.; Hofman-Caris, R. C. H. M.; de Voogt, P.; Droge, S. T. J., Removal of charged micropollutants from water by ion-exchange polymers – effects of competing electrolytes. Water Res. 2012, 46, 5009 - 5018.
    7.    Hofman-Caris, C.H.Mde Jongh, ., C.M., Wols, B.A., Cornelissen, E.R., ter Laak, T.L., Dealing with pharmaceuticals in drinking water production; Occurrence in drinking water (sources) and removal efficiency of treatment techniques; BTO 2012.025

0
0
0
s2smodern

Download hier een pdf van dit artikel.

Tien jaar geleden leidden de discussies tussen betrokken overheden over eisen aan de waterhuishouding tot een normenstelsel voor regionale wateroverlast, de NBW-normen (naar het Nationaal Bestuursakkoord Water uit 2003). Die normen werkten prima om de grootste wateroverlastknelpunten aan te pakken. De NBW-normen kunnen echter gaan knellen in situaties waarbij de kosten van de vereiste maatregelen gevoelsmatig niet meer in verhouding staan tot de baten. Dan kan een schademodel uitkomst brengen dat een relatie legt tussen wateroverlast en de bijbehorende schade. De baten zijn dan gelijk aan de schade die met de maatregelen voorkomen is. Voor de schade door regionale wateroverlast ontbreekt tot op heden echter een breed gedragen landelijk ‘standaard’ schademodel. De STOWA heeft daarom het initiatief genomen voor de ontwikkeling van de WaterSchadeSchatter (WSS).

De WaterSchadeSchatter is een web-based programma dat op basis van een kaart met waterstanden voor elke willekeurige lokaal of regionaal watersysteem in Nederland de schade door inundatie berekent. Bij het ontwikkelen van het programma is getracht om een intuïtief model te maken dat aansluit op de resultaten van de watersysteemanalyses zoals die door de waterschappen worden uitgevoerd. In de berekeningen wordt de directe en indirecte schade bepaald voor woningen, bedrijfspanden, gewassen en alle soorten wegen, waarbij rekening gehouden wordt met de inundatiediepte, duur van de wateroverlast, de extra rijtijd door wegafsluitingen en duur van de herstelwerkzaamheden.

Samengestelde landgebruikskaart
In de WaterSchadeSchatter wordt de schade bepaald op basis van een landgebruikkaart van heel Nederland met een resolutie van 0.5m2. Hierdoor past deze landgebruikkaart qua resolutie op het hoogste detailniveau van het Actueel Hoogtebestand Nederland (de AHN2). De landgebruikkaart onderscheidt 54 categorieën afkomstig van slim samengevoegde bestaande kaartbestanden. Hierdoor bevat de nieuwe kaart betere informatie dan de optelsom van de bestaande kaarten. Voor alle gebouwen is de Basisregistratie Adressen en Gebouwen (BAG) van het kadaster gebruikt. Uit de TOP10NL zijn o.a. alle soorten wegen en watergangen overgenomen. Volkstuinen en sportparken komen uit het CBS-bodemgebruikbestand en alle landbouwgewassen uit de LGN6 (Zie Figuur 1).

1305-05 figuur1a DS

Afbeelding 1. De WaterSchadeSchatter rekent met een speciaal samengestelde landgebruikskaart waarin van verschillende bestaande kaarten de beste informatie is samengevoegd

Eenvoudig in gebruik
De WaterSchadeSchatter is als web-based applicatie ontwikkeld. Dit betekent dat het programma door iedereen met internet kan worden gebruikt zonder dat er software geïnstalleerd hoeft te worden. De gebruiker kan op de website www.waterschadeschatter.nl kan een berekening starten door zijn bestand(en) te uploaden. De berekening wordt vervolgens op een serverpark in Amsterdam uitgevoerd. Het gebruik van internet en een serverpark in plaats van een geïnstalleerd programma op een desktop PC heeft verschillende belangrijke voordelen:
•    Snellere berekeningen door het parallel inzetten van rekenkracht. De geïnstalleerde rekenkracht op het serverpark maakt dat de berekeningen parallel op meerdere processors tegelijk kunnen worden uitgezet, waardoor de berekeningen vele malen sneller kunnen worden uitgevoerd dan op een desktop PC;
•    Doordat de WaterSchadeSchatter op één centrale locatie is geïnstalleerd is versiebeheer eenvoudig. Iedereen die een berekening uitvoert, gebruikt dan ook altijd de laatste versie van de landgebruikkaart, hoogtekaart, schadebedragen etc;
•    De database met alle hoogtegegevens en landgebruikgegevens van heel Nederland is zo omvangrijk (circa 2TB) dat deze hoeveelheid ook niet meer op een gewone desktop PC past.


1305-05 figuur2a DS

Afbeelding 2. De WaterSchadeSchatter is volledig web-based, waardoor de genoemde landgebruikkaart, maar ook de hoogtekaart, een inundatiekaart en een schadekaart op Google Maps zijn in te zien


Van schade via risico naar baten van maatregelen
Met de WaterSchadeCalculator kunnen in de huidige versie 7 verschillende soorten berekeningen worden uitgevoerd variërend van eenvoudig tot uitgebreid. De eenvoudigste berekening is het bepalen van de schade die hoort bij een enkele gebeurtenis. Hiervoor moet dan één ASCI-bestand met waterstanden t.o.v. NAP worden geupload, waarmee automatisch een berekening start. Zodra de schadeberekening klaar is wordt er een e-mail verstuurd met een link naar de webpagina waar de resultaten kunnen worden gedownload en ook ingezien. Naast een tabel met het geïnundeerde oppervlak en de schade per landgebruikcategorie, kunnen op Google Earth de landgebruikkaart, de hoogtekaart en de inundatiekaart worden ingezien. Verder kan het resultaat van de berekening worden gedownload om zelf in GIS verder te bewerken.
De uitgebreide berekeningen zijn vooral bedoeld voor de gevorderde gebruiker, die geïnteresseerd is in de baten van maatregelen. Met de schade van een enkele gebeurtenis kunnen namelijk geen baten bepaald worden. Voor het bepalen van de baten moet namelijk naast de schade ook de kans op deze wateroverlast worden meegenomen. In de WaterSchadeCalculator kunnen hiervoor met meerdere schadekaarten risico- en batenberekeningen worden uitgevoerd.


1305-05 figuur3a DS LR

Afbeelding 3. Voorbeeld van een schadekaart. In deze wijk treedt vooral schade op aan de schuurtjes tussen de huizenblokken


Gebruikersgroep
Bij het ontwikkelen van de WaterSchadeSchatter is geprobeerd om een zo gedetailleerd mogelijk open raamwerk neer te zetten. In dit raamwerk is bestaande kennis verzameld, maar kan ook eenvoudig nieuwe kennis worden toegevoegd. Hiermee blijft het model - bij voortschrijdend inzicht - aansluiten op de behoeften van de waterschappen. Om deze aanvullingen blijvend mogelijk te maken is een gebruikersgroep in oprichting, met als voornaamste doel het jaarlijks up-to-date houden van de landgebruikkaart, schadebedragen en schadefuncties, en het doorvoeren van nieuwe aanpassingen. Onze verwachting is dat we met de WaterSchadeSchatter een gedetailleerd maar bruikbaar schademodel hebben ontwikkeld, waarmee elk waterschap de efficiëntie van maatregelen inzichtelijk kan maken.

0
0
0
s2smodern

Download hier een pdf van dit artikel.

In het oppervlaktewater en grondwater van de provincie Utrecht worden gewasbeschermingsmiddelen uit de fruitteelt normoverschrijdend aangetroffen. Provincie Utrecht en Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden hebben daarom laten onderzoeken langs welke routes de gewasbeschermingsmiddelen in het water komen. Uit het onderzoek blijkt dat spuitdrift (via de lucht), drainage, de lozing van water uit fruitsorteerinstallaties en erfafspoeling de belangrijkste routes zijn. Duidelijk werd dat captan één van de probleemstoffen in het oppervlaktewater in fruitteeltgebieden is. De resultaten waren voor de Utrechtse fruitsector aanleiding om afspraken te maken met de provincie en het waterschap om de normoverschrijdingen terug te dringen. Alle partijen slaan nu de handen ineen om de waterkwaliteit te verbeteren. De afspraken zijn vastgelegd in het convenant: “Schoon water Utrechtse fruitteelt”. Het project is een mooi voorbeeld van een succesvolle samenwerking tussen de agrarische sector, waterschap en provincie.

Gewasbeschermingsmiddelen in het oppervlaktewater van De Stichtse Rijnlanden
Met 217 fruitteeltbedrijven ligt in het beheergebied van de Stichtse Rijnlanden iets meer dan tien procent van het Nederlandse areaal aan appel- en perenteelt. Op tien locaties meet het waterschap maandelijks een breed pakket aan gewasbeschermingsmiddelen in het oppervlaktewater. De statistieken zijn weergegeven in tabel 1.

Tabel 1 Statistieken monitoring gewasbeschermingsmiddelen De Stichtse Rijnlanden
Maandelijkse monstername op 10 locaties in oppervlaktewater.
1305-04 tabel1

*MTR = Maximaal toelaatbaar risiconiveau: de concentratie van een stof in water, sediment, bodem of lucht waar beneden geen negatief effect is te verwachten.

Van 2007 tot 2009 was een dalende trend te zien in het aantal analyses boven de detectiegrens, het aantal aangetroffen stoffen, aantal stoffen boven de MTR-norm en het aantal individuele normoverschrijdingen. In 2010 werd deze trend onderbroken en was het niveau weer terug op dat van het jaar 2007. Voor het waterschap en de provincie was dit de aanleiding om een onderzoek te laten uitvoeren.

Onderzoek naar de emissieroutes
Het onderzoek ‘Emissieroutes van gewasbeschermingsmiddelen uit de fruitteelt in Utrecht’ is uitgevoerd door Alterra, Grontmij en PPO Fruit. Doel van het onderzoek was het in kaart brengen en het kwantificeren van de emissieroutes van gewasbeschermingsmiddelen in de fruitteelt. Daarnaast beschrijft het onderzoek oplossingsrichtingen om te voorkomen dat gewasbeschermingsmiddelen in het grond- en oppervlaktewater komen. Het was onmogelijk om onderzoek te doen naar alle toegelaten of gebruikte middelen in de fruitteelt. Op basis van de meetgegevens van het waterschap en verbruik door de telers is van vier stoffen de emissieroute en het risico voor de waterkwaliteit nader te onderzocht:
• captan - meest gebruikte fungicide in de appel- en perenteelt;
• boscalid - nieuwe stof (fungicide tegen vruchtrot): veel toegepast en in metingen aangetoond;
• thiacloprid - nieuwe stof (insecticide), vervangt imidacloprid (probleemstof);
• glyfosaat - herbicide (mogelijk risico voor grondwater).

Emissieroutes
Uit het onderzoek blijkt dat de belangrijkste emissieroutes van gewasbeschermingsmiddelen naar het oppervlaktewater zijn:
- spuitdrift
- drainage
- puntemissies (erfafspoeling)
- fruitsortering

1305-04 afb2 WaterABC emissieroutes Fruitteelt

Afbeelding 1. Emissieroutes op een fruitteeltbedrijf (Bron: Water ABC)

Spuitdrift levert in de fruitteelt de belangrijkste bijdrage aan de belasting van het oppervlaktewater. Spuitdrift wordt veroorzaakt door het zijwaarts spuiten, in plaats van neerwaarts zoals in de akkerbouw. Een belangrijke waarneming is dat de hoge concentraties van stoffen op meerdere meetpunten en op verschillende momenten worden vastgesteld. Door het gebruik van waarschuwingssystemen spuiten telers namelijk vaak massaal op hetzelfde moment. Dat maakt het veel waarschijnlijker dat spuitdrift meer normoverschrijdingen veroorzaakt dan puntemissies door een grotere piekbelasting. Puntemissies van het erf door bijvoorbeeld het schoonmaken van de spuit zullen eerder op verschillende momenten plaatsvinden bij verschillende bedrijven. Dat gebeurt op een beperktere schaal dan de spuitactiviteiten. Dat neemt niet weg dat puntemissies op lokaal niveau tot zeer hoge normoverschrijdingen kunnen leiden.

Voor het bepalen van de belangrijkste emissieroutes is onder meer gebruik gemaakt van de Nationale Milieu Indicator (NMI 3) [1]. De NMI 3 bevat:
-    indicatoren voor emissies en milieurisico’s op basis van het landsdekkend gemiddeld verbruik;
-    emissiefactoren voor drift, drainage en een aantal andere emissieroutes;
-    de implementatie van driftreducerende maatregelen;
-    bodem, klimaat- en gewaskaarten en stofeigenschappen.
De NMI laat zien dat voor thiacloprid en boscalid emissie via drainage een belangrijke route is, die meer bijdraagt aan de belasting van het oppervlaktewater dan spuitdrift.

Voor boscalid en thiacloprid is de bijdrage aan de totale belasting via drainage groter dan via spuitdrift. Bij drift betreft het echter een ‘piekbelasting’; hierbij komt de stof kort na toediening in grotere hoeveelheden nabij de plek van toediening in het oppervlaktewater. Via drainage komt de stof geleidelijker in het oppervlaktewater terecht. Daarom wordt de stof via deze route wellicht niet aangetoond bij metingen. Hoewel de totale jaarlijkse vracht via drainage groter kan zijn dan via spuitdrift, is de kans op normoverschrijdingen via deze route nihil.
Voor captan en glyfosaat is (spuit-)drift de voornaamste emissieroute (uitgedrukt in vracht (g/ha)). De bijdrage vanuit drainage is voor deze twee stoffen verwaarloosbaar.

Captan
In 2010 was captan het meest belastende gewasbeschermingsmiddel voor het oppervlaktewater. Het middel is in 2010 via een zogenaamde screeningsmethodiek op 6 van de 10 monitoringslocaties van De Stichtse Rijnlanden normoverschrijdend aangetroffen; in totaal elf keer (MTR-norm 0,11µg/l). Volgens de KRW-norm zou de stof zeven keer normoverschrijdend aangetroffen zijn (0,34 ug/l). Een verklaring hiervoor is dat captan in de fruitteelt zeer frequent door alle fruittelers wordt ingezet (15-20 keer per seizoen, met intervallen van 7 tot 14 dagen) in een hoge dosering (circa 1,5 kg/spuitbeurt/ha). Hierdoor wordt ondanks de snelle afbraak geregeld captan in het oppervlaktewater gevonden. De overige gewasbeschermingsmiddelen in de fruitteelt worden maximaal 1-3 maal per seizoen ingezet. In zowel de appel- als de perenteelt is captan het meest gebruikte middel. In 2008 werd in de appelteelt het middel zelfs tien keer zoveel gebruikt als de nummer twee van de lijst [2]. Captan zit echter bij de meeste waterschappen niet in het standaardpakket voor waterkwaliteitsanalyses, omdat vanwege de hoge halfwaardetijd het middel speciaal moet worden geconserveerd in het veld voor verdere analyse in het laboratorium. De belasting van het oppervlaktewater met captan in Nederland is daarom in het verleden waarschijnlijk onderschat. In 2011 ontbrak captan in het analysepakket, maar in 2012 heeft De Stichtse Rijnlanden het middel weer in het analysepakket opgenomen.

Fruitsorteerwater
In de regio Utrecht zijn circa twintig fruitsorteerbedrijven. Om schade aan fruit tijdens het sorteren te voorkomen werken veel fruitsorteerders met een waterdumper. In deze waterdumper worden de voorraadbakken met fruit beheerst geleegd. Tijdens het verblijf in de waterdumper komen residuen van gewasbeschermingsmiddelen van het fruit in het dumperwater terecht. In het kader van het project zijn bij tien fruitsorteerbedrijven in het beheergebied watermonsters uit de sorteerinrichting genomen. De stoffen die het meest frequent (en in de hoogste concentraties) in het dumperwater aangetroffen werden, zijn afkomstig van middelen die tegen vruchtrot worden ingezet, vooral in de laatste bespuitingen voordat het fruit geoogst wordt. Het betreft de stoffen boscalid en pyraclostrobin (afkomstig van het middel Bellis), en de stoffen fludioxonil en cyprodinil (afkomstig van het middel Switch). Uit berekeningen blijkt dat boscalid het grootste risico voor verontreiniging van het oppervlaktewater geeft als het sorteerwater op het oppervlaktewater geloosd wordt. De hoeveelheid boscalid kan dan groter zijn dan er via spuitdrift (uit boomgaarden) in het oppervlaktewater terechtkomt. Het lozen van dumperwater op het oppervlaktewater is echter verboden. Volgens de huidige wet- en regelgeving mag er alleen over het land uitgereden worden. Diverse bedrijven die niet onder deze bepalingen vallen hebben afspraken met of een vergunning van het bevoegd gezag over het omgaan met fruitsorteerwater. Recent is een systeem ontwikkeld dat zuivering mogelijk maakt.

Grondwater
Grondwater kan op diverse manieren worden belast met gewasbeschermingsmiddelen. In de fruitteeltgebieden is de emissie weliswaar groot, maar veel gewasbeschermingsmiddelen zijn geen bedreiging voor het grondwater omdat zij afbreken in de bodem. In een recente meetronde (2007) in fruitteeltgebieden in de provincie werden op ondiep niveau weliswaar veel gewasbeschermingsmiddelen uit de fruitteelt worden aangetroffen, maar allemaal in concentraties onder de wettelijke norm van 0,1 μg/l. De meetronde 2010 geeft een ander beeld. Van grondwatermonsters onder boomgaarden werden in bijna de helft de normen overschreden. Toekomstige meetrondes zullen een eenduidiger beeld moeten brengen. Er zijn in deze studie dan ook geen concrete probleemstoffen aangewezen, behalve mogelijk MCPA. Voor gewasbeschermingsmiddelen die toch problematisch blijken te zijn, zal vooral in de toelating (gebruiksvoorschriften) worden gezocht naar oplossingen om het grondwater te beschermen.

Sectorbrede terugkoppeling
De resultaten en de aanbevelingen van het onderzoek zijn teruggekoppeld in het Streekhuis Kromme Rijn. Hierbij waren partijen uit de hele sector aanwezig: bestuurders van LTO en NFO, het waterschap en de provincie, spuitmachinefabrikanten, gewasbeschermingsmiddelenproducenten en -verkopers, adviesbureaus en natuurlijk de fruittelers. Door tussentijdse terugkoppeling met alle partijen ontstond een breed draagvlak voor de uiteindelijke resultaten en oplossingsrichtingen.

Utrechtse fruitteeltdag en praktijknetwerk
De resultaten van het onderzoek zijn in 2011 gepresenteerd aan de fruittelers op de jaarlijkse Utrechtse fruitteeltdag. Dit was voor de Utrechtse fruitsector aanleiding om afspraken te maken met de provincie en het waterschap om de normoverschrijdingen terug te dringen. In 2012 zijn zes gesprekken gevoerd waarin de verschillende partijen naar elkaar zijn gegroeid. De sector heeft een overzicht opgesteld met verschillende maatregelen, zoals: het gebruik van driftreducerende doppen, nieuwe spuittechnieken en (nieuwe) windhagen, inzet van waarschuwingsmodellen en alternatieve middelen en de aanpak van erfafspoeling. In 2012 is een aanpak uitgewerkt om in een praktijknetwerk met vijf studiegroepen hieraan te werken. Eén van de studiegroepen, met vijftien fruittelers, gaat in het gebied van de Stichtse Rijnlanden bovengenoemde maatregelen invoeren. In totaal doen vijf ‘fruitwaterschappen’ mee aan het praktijknetwerk. In elk van deze waterschappen gaan ongeveer vijftien fruittelers samen met verschillende partijen uit de fruitsector gezamenlijk (nieuwe) emissiebeperkende maatregelen testen en optimaliseren. De opgedane kennis wordt gedeeld met andere telers en voorlichters, zodat er een olievlekwerking ontstaat. De groepen worden begeleid door een onderzoeker van PPO Fruit (Wageningen-UR) en een teeltadviseur. In september 2012 heeft het ministerie van Economische Zaken subsidie verleend voor het project.

Convenant
De afspraken tussen de verschillende partijen zijn vastgelegd in het convenant: ‘Schoon water Utrechtse fruitteelt’. De doelstelling van het convenant is om in 2015, 80% minder normoverschrijdingen te hebben dan in het referentiejaar (gemiddelde van 2007 t/m 2010). De Utrechtse fruitsector levert elk jaar een update aan het waterschap van de gebruikte middelen. Het waterschap kan deze gebruiken voor het optimaliseren van de monitoringsstrategie van oppervlaktewater en grondwater. Partijen stellen per jaar (2014, 2015 en 2016) een gezamenlijke evaluatie op over de voortgang van het convenant.

Houd je doppen open
Op de Utrechtse fruitteeltdag in Houten op 13 december 2012 is het convenant ondertekend door de bestuurders van het waterschap, de provincie en de NFO. De NFO ondertekende ook namens LTO Nederland. Met de actie ‘Houd je doppen open’ is het convenant van start gegaan. Onder de deelnemende fruittelers werden met behulp van een fruitmachine twee sets met de nieuwste driftreducerende spuitdoppen verloot (zie foto). In het verleden gingen de driftreducerende spuitdoppen vaak verstopt zitten. Bij het nieuwste type is dit probleem verholpen. Houd je (spuit)doppen dus open, maar houd je doppen ook open met oog voor het milieu, aldus Guus Beugelink, bestuurder van het waterschap, die de prijzen uitreikte.

1305-04 foto

Afbeelding 2. De prijswinnaars (beiden links) van de actie ‘Houd je doppen open’ De prijs werd uitgereikt door de bestuurders van (v.l.n.r.) Guus Beugelink (Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden), Frans van Brandenburg (NFO) en Ralph de Vries (Provincie Utrecht).

Referenties
1. Kruijne, R., Van der Linden, A.M.A., Deneer, J.W, Groenwold, J.G, Wipfler, E.L., 2011. Dutch Environmental Risk Indicator for Plant Protection Products. Alterra, Wageningen UR, Report 2250.1, 80 p.
2. Wenneker, M., Kruijne, R., Vissers, M., 2012. Emissieroutes van gewasbeschermingsmiddelen uit de fruitteelt in Utrecht. Wageningen, WUR PPO, Business Unit Bloembollen, Boomkwekerij & Fruit, Rapportnr. 2012-10, 154 p.