Stromingen

Bij de drinkwaterwinning in Deventer vormt optrekkend zout water een probleem. Om de problemen die met dit optrekken gepaard gaan te kunnen duiden en oplossingen aan te dragen, hebben we een hydrogeochemische systeemanalyse op regionale schaal uitgevoerd. Op basis van de resultaten van deze analyse kon bepaald worden of het noodzakelijk was om een meer gedetailleerde hydrologische modellering uit te voeren. Het doel van de hydrogeochemische systeemanalyse is om, aan de hand van een kwalitatieve analyse, verschillende typen grondwater en hun oorsprong, te definiëren en te karakteriseren. De classificatie van watertypen is daarbij het belangrijkste thema. Deze classificatie is uitgevoerd met behulp van Fuzzy C-Means clustering en Non-Linear Mapping, gecombineerd met de classificatie van watertypen volgens Stuyfzand. Aan de hand van de resultaten van deze classificatie kon het regionale patroon van watertypen goed beschreven worden. Tevens was het mogelijk om de oorzaak van de verzilting vast te stellen. Het gebruik van Fuzzy C-Means clustering in combinatie met de Stuyfzand-classificatie wordt hier ten zeerste aanbevolen bij de analyse van hydrochemische data, omdat deze combinatie het mogelijk maakt om een goed en vooral makkelijk te interpreteren beeld te krijgen van data die over veel dimensies verspreid zijn, zoals in dit geval een chemische dataset.

Voor het voorspellen van het concentratieverloop van een conservatieve stof in opgepompt grondwater wordt vaak uitgegaan van stroombaanberekeningen met numerieke grondwatermodellen. Per stroombaan wordt dan het concentratieverloop in de tijd bepaald. Door het combineren van de gegevens van alle stroombanen ontstaat een voorspelling van het concentratieverloop in het opgepompte grondwater. De bovenstaande methodiek is tijdrovend, met name wanneer het verwerken van de stroombaangegevens handmatig wordt verricht. In dit artikel wordt het programma WELCONA gepresenteerd dat aan bovenstaand bezwaar tegemoet komt. Het programma WELCONA gaat uit van stroombaanberekeningen met een algemeen gebruikt analytisch programma, AQ-AS (RIVM, 1989). De ruimtelijke verdeling van de initiële concentraties in de ondergrond kunnen bij WELCONA nauwkeurig worden ingevoerd. Bovendien kan met WELCONA het effect van dispersie en retardatie op het concentratieverloop worden berekend. De mogelijkheden van het programma WELCONA worden gedemonstreerd aan de hand van twee voorbeelden. Het eerste voorbeeld betreft een toepassing in het kader van de haalbaarheidsstudie ‘Diepinfiltratie Lettele’ (IWACO, 1995). Het tweede voorbeeld heeft betrekking op een grondwatersanering in Uiterburen (NACO, 1993). Het laatste voorbeeld geeft aan dat met deze snelle en eenvoudige methode goede resultaten kunnen worden behaald.

Meststoffen en andere chemicaliën blijken vaak sneller in het grondwater terecht te komen dan modellen voorspellen (Steenhuis e.a., 1995). De meeste van deze modellen zijn namelijk gebaseerd op de veronderstelling dat de bodem homogeen is, het water in de onverzadigde zone verticaal infiltreert en het vochtfront evenwijdig is aan het bodemoppervlak. In werkelijkheid stroomt het water vaak via preferente stroombanen door de bodem. Preferente stroming heeft diverse oorzaken en kan in nagenoeg alle gronden optreden. In dit artikel wordt naar voren gebracht dat regenwater zich in zavel-, klei- en veengronden niet alleen snel naar de ondergrond verplaatst door scheuren en gangen, maar dat ook een ongelijkmatige bevochtiging van de bovengrond plaatsvindt, waardoor vochtpatronen in de matrix van deze gronden ontstaan.

Toen ik jaren geleden begon met het modelleren van het Noord-Nederland model van NAGROM (het NAtionaal GROndwater Model van Rijkswaterstaat), viel mij de typische verdeling op in het doorlaatvermogen rond pompstations in Groningen (figuur 1, uit Grondwaterplan Groningen, 198.). De transmissiviteit loopt bijna als in concentrische cirkels op van ca. 4000 mz/d tot ca. 7000 m2/d nabij de winningen. Omdat mij hetzelfde ook opviel op diverse plaatsen in het toenmalige Grondwaterplan Drenthe (19851, ben ik gaan zoeken naar een mogelijke verklaring voor dit verschijnsel.

In noordoost Brabant, op de overgang van Peelhorst naar Venloslenk, zijn de mogelijkheden voor verdrogingsbestrijding onderzocht. Het onderzoek is gebaseerd op integrale modellering van het gebied door een koppeling van een hydraulische modelcode aan een geohydrologische modelcode, in dit geval respectievelijk DUFLOW en MODFLOW. Deze koppeling is voor hellende gebieden, in combinatie met een uitgebreide hydrologische schematisatie, minder eenvoudig gebleken dan tot nu toe in diverse artikelen geschetst is. De problemen bij de koppeling zijn met name het gevolg van beperkingen van de gebruikte hydraulische modelcode. Doordat de waterlopen in het studiegebied voornamelijk drainerend zijn en daardoor een redelijk beheerst peilverloop gedurende het jaar kennen, kon met een eenzijdige koppeling toch voldoende resultaat behaald worden. Het artikel probeert collega-hydrologen te wijzen op de mogelijke problemen bij modelkoppeling en tevens te beargumenteren waarom de uiteindelijke gehanteerde eenzijdige koppeling te verdedigen is door beschrijving van het hydrologische systeem in het onderzoeksgebied.

De Technische Universiteit Delft doet in samenwerking met Kiwa Onderzoek en Advies een onderzoek naar een nieuwe methode om vegetatiekundige standplaatsen te karakteriseren aan de hand van het grondwaterregime. De hypothese is dat een grondwaterafhankelijk vegetatietype zich het best ontwikkelt op plaatsen waar de grondwaterstand op een voor dat vegetatietype karakteristieke manier reageert op een plotselinge aanvulling (impulsrespons). Deze aanpak beoogt een verbetering op te leveren van de zogenaamde duurlijnmethode, die bij Kiwa en ook elders gehanteerd wordt voor ecologische effectvoorspellingen. In dit artikel wordt de grondslag van dit onderzoek uitgelegd en tevens worden resultaten gepresenteerd van een eerste deelonderzoek, waarin de impulsrespons van een standplaats op een geheel nieuwe manier wordt gerelateerd aan de geohydrologische gesteldheid. De methode blijkt uitstekende perspectieven te bieden voor standplaatsen in zogenaamde lineaire systemen, dat
wil zeggen: systemen waarvan het afwateringsstelsel niet verandert in de loop van het jaar. Voor niet-lineaire systemen werkt de methode in de hier voorgestelde vorm slecht, zodat verder onderzoek gewenst is.

In dit artikel maak ik aannemelijk dat dispersie niet een parabolisch (diffusie-achtig) proces is, zoals gewoonlijk wordt aangenomen, maar een hyperbolisch (golf-achtig) proces. Daartoe introduceer ik een subtiele maar cruciale variant op de wet van Fick, de grondslag van de klassieke dispersietheorie. Deze aanpassing verhelpt een vreemde tekortkoming van het bestaande dispersiemodel, namelijk dat er deeltjes tegen de stroom in bewegen.

Ervaringen met onbetrouwbare bemonsteringen.

Binnen het vakgebied van de grondwaterhydrologie is het een historisch gegroeid feit dat peilbuizen en waarnemingsputten geplaatst worden in geboorde gaten. Het doel van de peilbuizen is in de eerste plaats de stijghoogte van watervoerende pakketten te kunnen bepalen. Bovendien kan de hydroloog de opgeboorde grond visueel beoordelen op textuur en op doorlatendheid. Vooral het visueel kunnen beoordelen van de grond heeft de toepassing van wegdrukbare peilbuizen en sondes zoals de piezoconus en de doorlatendheidssonde voor het bepalen van de in situ doorlatendheid gehinderd. Daarnaast speelt ook een rol dat de wegdrukbare systemen een beperkt dieptebereik hebben. Dat met toepassing van bentonietspoeling vrij gemakkelijk 70 m -mv in Boomse klei haalbaar is, doet er niet toe als dieptes gehaald moeten worden van 100 m of meer. Bij drinkwaterwinning zijn deze dieptes gebruikelijk en in dat kader is sonderen slechts een beperkte oplossing.

In noordoost Brabant, op de overgang van Peelhorst naar Venloslenk, zijn de mogelijkheden voor verdrogingsbestrijding onderzocht. Het onderzoek is gebaseerd op integrale modellering van het gebied door een koppeling van een hydraulische modelcode aan een geohydrologische modelcode, in dit geval respectievelijk DUFLOW en MODFLOW. Deze koppeling is voor hellende gebieden, in combinatie met een uitgebreide hydrologische schematisatie, minder eenvoudig gebleken dan tot nu toe in diverse artikelen geschetst is. De problemen bij de koppeling zijn met name het gevolg van beperkingen van de gebruikte hydraulische modelcode. Doordat de waterlopen in het studiegebied voornamelijk drainerend zijn en daardoor een redelijk beheerst peilverloop gedurende het jaar kennen, kon met een eenzijdige koppeling toch voldoende resultaat behaald worden. Het artikel probeert collega-hydrologen te wijzen op de mogelijke problemen bij modelkoppeling en tevens te beargumenteren waarom de uiteindelijke gehanteerde eenzijdige koppeling te verdedigen is door beschrijving van het hydrologische systeem in het onderzoeksgebied.

Vraag een hydroloog naar de beste manier om de grondwaterstand weer omhoog te krijgen en hij zal antwoorden: dat hangt van de situatie af. Vervolgens blijkt dat het niet zo eenvoudig is om die ‘situatie’ te beschrijven. Tegen dat probleem liepen we aan bij het ontwikkelen van een methode voor een globale voorselectie van maatregelen tegen verdroging, Nationaal Onderzoekprogramma Verdroging, thema NOV 14, die door de schrijver dezes in opdracht van de STOWA werd uitgewerkt. Omdat de voorselectie globaal en eenvoudig uit te voeren moest zijn, gold dat ook voor de beschrijving van de ‘situatie’. Zo werd als bijprodukt van NOV 14 een hydrologische typologie ontworpen. Ondertussen is duidelijk dat op veel meer plaatsen behoefte is aan een dergelijke typologie. Waarschijnlijk zal daar de komende jaren stevig aan worden gewerkt. Hier volgt een aanzet waar anderen wellicht op voort kunnen borduren. Vooral een verdere kwantificering van de typekenmerken zou een stap vooruit zijn. Ook is de toepassing van de typologie in de praktijk nauwelijks getoetst.