Lemselermaten_Bijlagen bij de toelichting_Bijlage 4 IP 2a Hydrologische berekeningen systeemanalyse.pdf

2kD' hs   '2   ' N K

waarin

kD' = 2 m2/d hs = 0,8 m N = 0,002 m/d

K = 0,001 m/d

 '  kD' c = 28 m c = 400 d ( N de gemiddelde winterse neerslag is). Deze parameterwaarden leveren een winterse invloedslengte op van = 15 m. Hoe grof de schatting ook is, is zoveel kleiner dan perceelsbreedte L = 200 m, dat we wel mogen concluderen dat de invloed van de sloot 's winters niet tot aan het 33

natuurgebied reikt. Hij frustreert dus ook niet de toevoer van diep kwelwater naar het natuurgebied (die door maatregel M18 was opgepept). Eventuele kwel die de sloot afvangt gaat ten koste van de kwel naar perceel M18. Dit is wat kort door de bocht: we moeten eigenlijk eerst het effect dat de sloot heeft op de freatische grondwaterstand doorvertalen naar het effect op de diepe stijghoogte (want dat hebben we verwaarloosd) om te zien hoever de invloed van de sloot in de diepere watervoerende laag reikt. Hoe dat moet is beschreven in de hydrologische bijlage bij het rapport over AVAV, vgl (12) en bijbehorende tekst. Het zal iets meer zijn dan 15 m, maar het verschil tussen en L is echter zo groot dat we die bewerking maar achterwege kunnen laten.

In de zomer is de freatische (ondiepe) invloedslengte van de sloot te schatten met de vuistregel z

 100 kD '

(zie de hydrologische bijlage bij het rapport over AVAV, vgl (8).) Bij de geschatte kD' waarde van 2 m2/d levert dit een zomerse invloedslengte op van z = 141 m. Dit is waarschijnlijk een onderschatting, want we hebben geen rekening gehouden met wisselwerking met de diepere aquifer. We concluderen niettemin dat ook 's zomers de invloed van de sloot op de kwelstroom naar het natuurgebied toe niet of nauwelijks aantast. Conclusie: Handhaven van de sloot M25 frustreert het effect van maatregel M18 niet of nauwelijks. Eventuele kwel die hij afvangt gaat ten koste van kwel naar perceel M18; niet ten koste van kwel naar het natuurgebied.

34

2. Vraag: Wat is het effect van het verwijderen van detailontwatering op een dekzandrug en wat is het effect van ondiep afgraven van de toplaag? Antwoord a: Verwijderen van de detailontwatering. We onderscheiden weer de winter- en de zomersituatie. In de bijlage "Interne geohydrologische processen" zijn de processen beschreven die spelen langs een kwelhelling. We nemen daaruit figuur 1 over, zonder alle symbolen toe te lichten:

Flank van een dekzandrug met diepe kwel en kwelhelling Als eventueel aanwezige detailontwatering uit de "onverzadigde zone" verwijderd wordt, zal de intensiteit van de aanvulling N toenemen. Daardoor stijgt de grondwaterstand in die zone en schuift het punt Ade helling op, waardoor kleiner wordt. De totale infiltratie N blijft nagenoeg constant... Een belangrijk onderdeel van de kwelhelling: de flux Q in punt B die grondwater omhoog brengt, wordt niet aangetast. Er zal wel meer water oppervlakkig over de helling afstromen, dat zich in het dal verzamelt. Dit water zal ongeveer de kwaliteit van regenwater hebben. In het voorjaar zakt punt Aomlaag tot de helling uiteindelijk opdroogt. Dit proces zal door het verwijderen van de detailontwatering langer duren, waardoor de flux Q langer zijn werk kan blijven doen, dat is: basenrijk grondwater omhoog brengen. Ook zal in het dal de GVG-situatie langer bestaan. In de zomer, als de kwelhelling er niet meer is, zal de "waterberg" in de dekzandrug verstrijken. Het gaat om een eindige hoeveelheid water, dus om een eindig proces. Door het verwijderen van detailontwatering zal het langer duren (wat zoals gezegd gunstig is voor de duur van GVGomstandigheden) maar voor de GLG zal het niet veel meer uitmaken.

Dus: Het verwijderen van detailontwatering leidt tot meer oppervlakkige afstroming, de sterkte van de flux Q wordt er niet door aangetast, maar hij zal langer zijn werk doen, de lengte van de helling neemt toe, waardoor hij ook langer in tact zal blijven, de GVG situatie zal er langer door bestaan, 35

op de GLG zal het weinig effect hebben. Antwoord b: het effect van ondiep afgraven Als het afgraven beperkt blijft tot het centrale deel van de "onverzadigde zone" heeft het geen hydrologische gevolgen. Als het afgraven in het bereik van Agebeurt wordt de kwelhelling korter. De sterkte van Q wordt daar niet door aangetast, maar de helling zal vroeger in het voorjaar opdrogen, waardoor de werkingsduur van Q afneemt. Het is ook nadelig voor de duur van de GVG-situatie. Op de GLG zal het weinig effect hebben.

36

3. Vraag: Is verondiepen van beken beter dan stuwen? Het effect van stuwen verschilt van het effect van verondiepen in het feit dat gestuwde panden langs hun loop maar een gering verhang vertonen, terwijl verondiepte beken het verhang van de beekbodem - dus van het maaiveld - kunnen volgen. Aan het bovenstroomse einde van een stuwpand zal dus met verondiepen meer te bereiken zijn dan met stuwen. Als om één of andere reden de afvoercapaciteit van de beken na verondiepen behouden moet blijven moet de hydraulische straal behouden worden. Om dezelfde hydraulische straal te behouden zullen de beken sterk verbreed moeten worden, waarbij natuurlijk rekening gehouden moet worden met een hoge weerstand tegen stroming, wegens begroeiing van de verondiepte beek.

37

4. Vraag: Hoever werkt het effect van verondiepen door op de aangrenzende landbouwgronden bij de Weerseler beek en de Dollandbeek? Antwoord: Het gaat hier feitelijk om twee maatregelen, want als gevolg van het verondiepen van de beken zal uit aangrenzende landbouwgebieden de buisdrainage verwijderd worden. Dat laatste leidt tot een verhoging van de wintergrondwaterstand en valt als maatregel onder het aanleggen van bufferzones. We beschouwen eerst de gevolgen van het verondiepen van de beken; de bufferzone komt daarna aan bod. In de gehele Lemselermaten wordt op geringe diepte "zware leem" aangetroffen. De beken snijden een dunne watervoerende laag aan die in dikte varieert van enkele decimeters tot ca 1,5 m; zeg gemiddeld een meter, vooral bestaand uit matig grof zand waarvan de doorlatendheid voor ons doel wel te schatten is op k =20 m/d. Het doorlaatvermogen komt daarmee uit op ruwweg kD1 = 10 à 30 m2/d.

Onder de leemlaag komt een stapeling van zand-, leem- en veenlaagjes voor die we opvatten als een semipermeabele laag. In de vijf diepe boringen waarvan recent waarnemingsreeksen beschikbaar zijn gekomen wordt daaronder een watervoerend pakket aangetroffen waarin 's winters de stijghoogte 0,3 à 0,6 meter boven het maaiveld uitkomt. Nemen we - om de gedachten te bepalen - een winterse kwelflux van 1 mm/d aan, dan vinden we voor de semipermeabele laag een weerstand c = kweldruk/kwelflux = 0,3 à 0,6 / 0,001 = 300 à 600 d. Toen we maatregel M25 behandelden (vraag 1) hebben we voor het diepe pakket een doorlaatvermogen van kD2  120 m2/d geschat. Dat was ten westen van de Lemselermaten. Volgens het grondwatermodel van het waterschap neemt het doorlaatvermogen naar het oosten toe tot ca 300 m2 /d. Laten we het midden kiezen: 200 m2/d. We hebben straks ook nog de weerstand nodig van buisdrains, waarvoor we cd = 20 d kiezen. De

38

draindiepte is wellicht 0,6 m  MV. De huidige diepte van de beken varieert, afhankelijk van variaties van het maaiveld. We schatten hem voor ons doel op hvoor = 1,0 m  MV. Dus, zeg: kD1  20 m2 /d c  450 d kD2  200 m2 /d cd  20 d hvoor  1,0 m

Het geohydrologische schema zou er als volgt uit kunnen zien:

Weerselerbeek Als 's winters de drains lopen kan de invloedslengte van de beek geschat worden met de regel = 2 à 3 d waarin d  kD1cd . Met de gekozen waarden van kD en cd vinden we

w,voor

= 40 à 60 m

Eigenlijk moeten we er rekening mee houden dat er ook enige wisselwerking is met het diepere watervoerende pakket, maar cd is zoveel kleiner dan c dat het de moeite niet waard is.

Het verschil tussen beekpeil en grondwaterpeil is in de huidige situatie 1,0  0,6 = 0,4 m. In de winter trekt de beek een voor in het grondwatervlak die bij de beek 0,4 m diep is en vrij snel minder diep wordt, tot hij omstreeks w,voor niet meer waarneembaar is. In de toekomstige situatie zal het grondwater 's winters vaak tot aan het maaiveld reiken. Het beekpeil gaat 0,4 m omhoog, maar het grondwaterniveau gaat 0,6 m omhoog, dus het verschil tussen beekpeil en grondwaterniveau wordt groter, nl 0,6 m. Om de invloedslengte te schatten is voor deze situatie een andere formule nodig, die we in de notitie "Interne geohydrologische processen" (die deel uitmaakt van deze bijlage) hebben afgeleid. In de huidige termen luidt:

w,na



2kD  0,6  90 m N K

Hierin is N het winterse neerslagoverschot (zeg 0,002 m/d) en K de winterse kwel (zeg 0,001 m/d). We hebben gelijk maar het antwoord ingevuld. In de nieuwe situatie reikt de invloed van de beek dus verder. Voor de kwel hadden we al tamelijk arbitrair 1 mm/d aangenomen. Variëren vam K blijkt geen grote invloed op de uitkomst te hebben.

39

Ook hier hebben we de wisselwerking met de diepere watervoerende laag verwaarloosd.

De voor die de beek in het grondwatervlak trekt loopt nu van 0,6 m bij de beek tot nul op afstand w,na . Hij heeft theoretisch wel een wat andere vorm dan in de huidige situatie, maar het is niet zinvol om daar formules voor te presenteren. Voor de invloedlengte aan het eind van de zomer hebben we in de notitie "Wisselwerking met de omgeving" (die ook deel uitmaakt van deze bijlage) de volgende vuistregel afgeleid:

z

 100 kD1  450 m

Dit is dus aanzienlijk verder, maar zoals gezegd pas aan het einde van de zomer. Hoe diep gaat het? In principe is hiermee de vraag beantwoord, maar het is toch wel interessant om te weten welke verlaging hierbij hoort. Zolang de beek water afvoert daalt in het groeiseizoen de grondwaterstand ter plaatse van de beek nauwelijks. Het verschil met de grondwaterstand op grote afstand wordt dus steeds kleiner, en de scherpe voor die de beek in de winter in het grondwatervlak trok vervlakt; het wordt meer een kuil. Op het moment dat de beek stopt met afvoeren zal de kuil bij de beek nog minder dan de helft van de oorspronkelijke 0,4 m diep zijn, dus minder dan 0,2 m. (Dat het minder dan of hooguit de helft is, is theoretisch aantoonbaar.) Vanaf dat moment neemt het volume van de kuil niet meer toe, maar de kuil verstrijkt wel verder (dus hij wordt breder en ondieper); aan het eind van het groeiseizoen zal er bij de beek nog 0,1 m of minder van over zijn, maar er zijn veel factoren die daar invloed op hebben. In de hydrologische bijlage bij het rapport AVAV hebben we besproken hoe de vorm van de kuil berekend kan worden. Aan het eind van het zomerhalfjaar kan het er ongeveer zo uitzien:

De kuil is te zien als de huidige invloed van de beek op de GLG. Na uitvoering van de maatregelen zal 's winters in het landbouwgebied het grondwater vaak aan het maaiveld staan; dat is ca 0,6 m hoger dan nu. De beek gaat 0,4 m omhoog, dus het verschil met vroeger neemt 0,2 m toe. De invloedslengte verandert er niet door, want in de vuistregel komt alleen het doorlaatvermogen kD voor. De kuil wordt echter dieper:

40

Het verschil tussen voor en na de ingreep is - voor wat de GLG betreft - klein: bij de beek zo'n 0,07 m en dat afnemend tot nul op z = 450 m. Een beperking van deze sommen is dat ze uitgaan van symmetrie ten opzichte van de beek. Dat is natuurlijk niet zo; in het natuurgebied liggen geen drains. Dollandbeek Aan de zuidzijde van de Dollandbeek komt veel minder drainage voor dan aan de noordzijde van de Weerseler beek. Er is ook niet voorgesteld om afwaterende middelen te verwijderen. In de winter moeten we dus voor en na de maatregelen met grondwater aan of nabij het maaiveld rekenen. De Dollandbeek is minder diep, zo'n 60 cm. Daarmee komt de winterse invloedslengte (een beetje toevallig) weer uit op w,voor



2kD  0,6  90 m N K

alleen is het nu de invloedslengte vóór de maatregel. Na de maatregel (verondiepen met 0,4 m) wordt het w,na



2kD  0,2  60 m N K

wat nu dus juist minder is dan eerst. De invloedslengte in de zomer hangt nog steeds alleen van kD1 af, dus die is voor en na de maatregel hetzelfde als bij de Dollandbeek: z

 100 kD1  450 m

De kuil die de beek aan het einde van de zomer in het grondwatervlak trekt is vóór de maatregelen bij de beek mogelijk 0,17 m diep, en daarna nog slechts ca 0,03 m. Het verschil tussen voor en na (0,14 m) is dus wat groter dan bij de Weerselerbeek, en het neemt weer min of meer lineair af tot nul op z = 450 m. De invloedssferen van de twee beken overlappen elkaar, maar daar houden we maar geen rekening mee. Gevolgen voor het natuurgebied van het verwijderen van drains ten noorden van de Weerseler beek 41

Als de drains op 0,6 m diepte liggen zal de grondwaterstand in het landbouwgebied ten noorden van de Weerseler beek 's winters zo'n 0,6 m hoger liggen. Dit geval is analoog aan wat we onder Vraag 1 behandelden voor het perceel tussen sloot M25 en het natuurgebied. We gebruikten daar de formule 1 x x  L   h  exp( )  exp(  2     om de invloed van het verwijderen van ontwateringsmiddelen op de stijghoogte in de diepe watervoerende laag te berekenen. x is de afstand vanaf de beek, in de richting van het natuurgebied. Op de grens, dus bij de beek, is x =0. Voor de breedte L van de zone waar drains (en andere ontwaterende middelen) verwijderd worden kiezen we de breedte uit de PAS-maatregelen: dat is zo'n 250 m. De spreidingslengte  moeten we nu berekenen met   kD2c = 300 m. Hiermee vinden we  ( x  0) = 0,17 m

Dit neemt weer af naarmate we verder van de beek komen, maar niet heel snel, want 2 à 3  is nu 600 à 900 m. Bij een verhoging van de diepe stijghoogte met 0,17 m hoort een toename van de kwelflux met  / c = 0,17/450  1000 = 0, 38 mm/d en dat neemt dus af in de richting van de Dollandbeek. Het is bescheiden (en bovendien een onzeker resultaat) maar alle beetjes helpen.

42

5. Vraag: Wat valt er te zeggen over de drinkwaterwinning Weerselo? Antwoord: De gevolgen van de winning Weerselo worden met hetzelfde model van het waterschap doorgerekend als de gevolgen van de maatregelen die voortkomen uit Gebiedsanalyse, dus in die zin worden beide op gelijke voet behandeld. Weliswaar kan op dit moment (2016) moeilijk beoordeeld worden hoe goed het model de effecten van de winning berekent, maar dat geldt evenzeer voor de effecten van de maatregelen. Volgens een rapport van (destijds nog) WMO uit 1999 varieert de invloed van de winning op de Lemselermaten op de grondwaterstand van noord naar zuid tussen 5 en 25 cm, en de afname van de kwel varieert tussen 0,1 en 0,5 mm/d. Het onderzoek van WMO was een afstudeerwerk, maar het werd begeleid door een ervaren geohydroloog. Voor zijn tijd was het een geavanceerde studie, want het koppelde al een oppervlaktewatermodel aan een grondwatermodel. WMO trok de conclusie dat de invloed van de winning op de Lemselermaten groot is. De uitkomsten zijn niet meer of minder waard dan die van het waterschapsmodel; er zijn in de omgeving van De Lemselermaten nu eenmaal geen metingen om ze te verifiëren, anders dan hier en daar een diepe peilbuis die pas sinds de start van de winning waargenomen wordt. De aanpak bij het modelleren is dan om ervoor te zorgen dat het model de huidige grondwaterstand goed nabootst.

Maar als dat naar het gevoelen van de modelbouwer binnen op het oog acceptabele grenzen is gelukt, is niet gezegd dat het aandeel van de winning en het aandeel van neerslag, verdamping en peilbeheer correct gescheiden zijn. Als a+b+c+d = e terwijl alleen e gemeten is, dan kunnen a t/m d nog vrijelijk variëren, zolang er e uitkomt. Het is dan verraderlijk om over het aandeel van a een uitspraak te doen. (Een beetje gechargeerd, men moet in het huidige grondwatervlak natuurlijk wel een verlagingskegel herkennen nabij het pompstation, maar hoe de winning op enige afstand doorwerkt blijft vaag.) De "fout" die gemaakt is bij het stichten van de winplaats is dat er geen uitgebreide voormetingen van de grondwaterstand gedaan zijn. Het is te hopen dat deze omissie niet begaan wordt bij het realiseren van de PASmaatregelen. Om de gevolgen straks goed te kunnen beoordelen zijn meetreeksen van enkele jaren voorafgaande aan de ingrepen nodig. De metingen moeten tot een aantal jaren na de ingrepen doorgezet worden; pas dan zal het mogelijk zijn om op basis van tijdreeksanalyse uitspraken te doen over de effecten. We denken dat er op dit moment geen fysische argumenten zijn om bij het zoeken naar maatregelen de winning buiten schot te laten.

Zonder een grootscheepse proef, bijvoorbeeld door de winning langdurig te halveren of te verdubbelen, zal het naar onze mening echter moeilijk blijven om goede uitspraken te doen.

43

6. Hoe effectief is de geplande bufferzone in het herstellen van de diepe kwel? Antwoord: In de notitie "Wisselwerking met de omgeving" hebben we richtlijnen opgesteld voor het ontwerpen van een ideale bufferzone. De gedachte daarbij was dat in het natuurgebied en in de wijde omgeving vroeger het grondwater 's winters in grote gebieden tot aan het maaiveld gestaan zal hebben. Bij die situatie hoorde ook dat op geschikte plekken "diepe" kwel het maaiveld bereikte. Omtrent het begrip "diepe kwel" bestaan divergerende opvattingen; wij gaan ervan uit dat het om kwelwater gaat dat uit een diepere watervoerende laag afkomstig is. In het natuurgebied zijn zowel de grondwaterstand als het verschijnen van "diepe kwel aan maaiveld" aangetast door ontwatering van de omgeving. De oude grondwaterstand en de oude kwelsituatie zijn in theorie weer terug te brengen door in een omgeving van het natuurgebied de winterse grondwaterstand weer aan het maaiveld te brengen, waartoe de ontwateringsmiddelen verwijderd zouden moeten worden. De vraag die we ons gesteld hebben is hoe breed die zone zou moeten zijn. Het was nodig om een onderscheid te maken tussen de wintersituatie en de zomersituatie. De wintersituatie is van belang voor het herstellen van de kwelsituatie; de zomersituatie is van belang voor het herstellen van het grondwaterregime.

In het algemeen blijkt de zomersituatie (dus het herstellen van het oude grondwaterregime) de maatgevende lengte op te leveren. De formule is  100 kD(1

c ) 2500

Laten we de waarden van kD en c uit vraag 1 nemen: kD = 120 m2/d, c =400 d, dan is = 1180 m. Het is een ruwe indicatie, maar het suggereert wel dat de huidige bufferzones veel te smal zijn om het oude grondwaterregime terug te laten keren. Het is wel zo dat de delen van de bufferzone die aan het natuurgebied grenzen het meest effectief zijn, dus dit resultaat is misschien minder alarmerend dan het lijkt. Eén aanname is dat er in het gebied dat aan het natuurgebied grenst voldoende water aanwezig is om het grondwater aan het maaiveld te krijgen. In bufferzone M23 aan de zuidkant van De Lemselermaten lijkt dit niet het geval te zijn: de ontwaterende middelen komen uit in afvoerloze sloten. Verwijderen zou leiden tot een herverdeling van water binnen het gebied, zonder veel bij te dragen aan herstel van de grondwaterstand in het natuurgebied. De situatie is gecompliceerder als de beken door de afdekkende laag heen reiken (of als er helemaal geen afdekkende laag is), maar we vermoeden dat ook in die gevallen de formule een goede indicatie geeft. Over beken die door de deklaag heen reiken hebben we in de hydrologische bijlage bij het rapport over AVAV het een en ander gezegd.

44