Stromingen

Polder Groot Mijdrecht is een droogmakerij in het uiterste noordwesten van de provincie Utrecht. Het is een van de diepste droogmakerijen van Nederland met een diepteligging van ruim zes meter beneden NAP. De polder ligt zo’n 4,5 meter lager dan de oostelijker en noordelijker gelegen veenpolders (zie figuur 1, links). Ten zuiden en westen liggen minder diep gelegen droogmakerijen en ook wat onverveende ‘bovenlanden’.

In de vierde aflevering van de rubriek Rare Reeksen presenteerden Perry de Louw en Roelof Stuurman een zeer diepe grondwaterstandsreeks, die in de loop van ruim anderhalf jaar vrijwel geen fluctuaties vertoonde. Er waren alleen veel hoogfrequente wiebeltjes te zien van maximaal 15 cm (De Louw en Stuurman, 2005). Het filter stond zo diep en de bovenliggende lagen waren zo potdicht, dat de auteurs toestroming van water uit andere lagen uitsloten. Ze schreven de fluctuaties toe aan luchtdrukschommelingen die wel door de diver zouden worden opgepikt, maar die in werkelijkheid in de zeer diepe aquifer geen effect gehad zouden hebben. Dat lokte een reactie uit van Hans Leenen, die erop wees dat stijghoogtefluctuaties in diepere aquifers niet alleen op toestroming van grondwater hoeven te wijzen. Hij schreef daarover al eerder in dit blad, onder de titel: Modellering van niet-stationaire grondwaterstroming; vergeten we iets? (Leenen, 1999). In dat artikel betoogde hij dat freatische grondwaterstandsfluctuaties een variërende mechanische belasting van de onderliggende aquifers meebrengen, die wel moet doorwerken in de diepere stijghoogten, zelfs als de scheidende lagen potdicht zouden zijn. Zijn verwachting was dat variaties in het eigen gewicht van grondwater niet verwaarloosd mogen worden. De discussie naar aanleiding van Rare Reeksen 4 werd naar ons gevoel niet helemaal afgerond. In dit artikel diepen we het onderwerp verder uit. Het zal blijken dat het effect van (variaties van) het eigen gewicht van het freatisch grondwater wel onder bepaalde omstandigheden meetbaar moet zijn, maar dat het in het algemeen klein is ten opzichte van het effect dat de stroming van grondwater heeft op de stijghoogte in diepere aquifers. Alleen voor relatief goed afgesloten aquifers blijkt het effect niet verwaarloosbaar. De bepalende parameters zijn de weerstand van de bovenliggende afsluitende la(a)g(en), de elastische berging in de aquifer en de tijdschaal waarop de randconditie van het freatische grondwater zich afspeelt. De bottom line is dat van geval tot geval aan de hand van de karakteristieken van het probleem bekeken moet worden of het effect van (variaties van) het eigen gewicht van freatisch grondwater van belang is.

Op verscheidene plaatsen in Noord-Holland, Zuid-Holland en Utrecht komen met veen en venig materiaal opgevulde putten voor in gebieden die uit zavel- en kleigronden bestaan. Deze putten zijn op graslandgronden te herkennen aan cirkelvormige depressies met een doorsnede van twee tot vijf meter. Bij niet-geëgaliseerd grasland ligt het centrum van deze schaalvormige gaten 20 à 50 centimeter lager dan de directe omgeving. In natte perioden verzamelt zich in deze zogenoemde daliegaten nogal eens neerslag, waardoor legio plassen op het land ontstaan. Ondanks herhaaldelijk aanvullen van deze depressies met materiaal dat bij het opschonen van greppels en sloten vrijkomt, keren de daliegaten na verloop van tijd weer als lagere plekken terug. Dit door de sterke klink van het in de gaten aanwezige moerige materiaal. In het veengebied van polder de Zeevang in Noord-Holland komen in het grasland daarentegen iets hogere plekken voor met een doorsnede van drie tot soms ruim 6 meter. Deze zogenoemde daliebulten steken circa 5 tot 25 centimeter boven het omringende maaiveld uit en hier stroomt het regenwater vaak af naar de omgeving. In de zomer vertonen daliebulten in het grasland het eerst droogteverschijnselen. Beide fenomenen danken hun ontstaan aan de middeleeuwse winning van kalkrijke zavel en klei uit de ondergrond voor verbetering van de veenbovengrond voor akkerbouw. In dit artikel geven we een overzicht van de ontstaanswijze en verbreiding van deze fenomenen, en van de betekenis van deze en andere middeleeuwse activiteiten voor de waterstaatkundige en hydrologische geschiedenis van deze (voormalige) veengebieden.

Momenteel wordt de stroming van grondwater veelal met numerieke methoden berekend. Het numerieke geweld doet de kracht en de schoonheid van de analytische methoden wel eens vergeten. Deze ‘vergeten hydrologie’ heeft namelijk nog tal van onontdekte trucjes. Een van die trucjes wil ik hier presenteren, namelijk het berekenen van stroomlijnen met behulp van de stroomfunctie. Allereerst geef ik een korte uiteenzetting van de algemeen gangbare methode die ook in de numerieke modelleerwereld wordt gebruikt. Vervolgens presenteer ik een alternatieve methode waarbij complete patronen op een eenvoudige manier kunnen worden gegenereerd. Daarbij werk ik eerst de algemene methode uit, waarna ik afsluit met enkele illustratieve voorbeelden.