Stromingen

Overstromingen van beekdalen komen steeds vaker en op meer plaatsen voor. Dit kan leiden tot depositie van voedselrijk slib in Natura 2000-habitattypen, zoals alluviale bossen, met verlies van soortenrijkdom tot gevolg. Om ons begrip van de effecten van overstromingen in deze ecosystemen te verbeteren, hebben we een kolom-experiment uitgevoerd met intacte bodemkernen uit een broekbos. Onze resultaten gaven aan dat overstromingen met slibrijk beekwater afkomstig uit bovenstroomse landbouwgebieden een negatief effect hebben op broekbossen. Dit komt door eutrofiëring door aanvoer en ophoping van fosfor (P) en periodieke aanvoer van stikstof (N) en kalium (K), door verzuring als gevolg van aanvoer van ijzersulfiderijk slib en de daarmee samenhangende toxische effecten. Deze effecten kunnen in broekbossen niet gemitigeerd worden door vegetatiebeheer of plaggen. Ook maatregelen als kalk- of ijzertoevoeging bieden geen oplossing. We raden daarom aan om overstromingen in broekbossen te voorkomen, totdat de kwaliteit van het beekwater en -slib is verbeterd. Als beekherstel nodig is om Natura 2000-doelen te halen, moet eerst het beekslib worden onderzocht. Als de kwaliteit onvoldoende is, zijn maatregelen die overstromingen voorkomen noodzakelijk. Het is veelbelovend dat beekherstelprojecten vaak al leiden tot minder slibophoping, waardoor de mogelijke negatieve effecten van overstromingen afnemen.

Wij presenteren in dit artikel de eerste resultaten van de gemeten verticale bodembeweging van twee verschillende meetsystemen te Zegveld (Utrecht). De meetsystemen verschillen van elkaar door de posities, type ankers en sensoren die gebruikt worden om de bodembeweging te registreren. Het ene meetsysteem (extensometer) werkt met ankers op verschillende dieptes in de bodem en de ander (VSM-sensor) werkt met een rooster dat op het maaiveld ligt. Het grootste deel van de tijd lijken de meetresultaten bijzonder veel op elkaar. De bodem beweegt op en neer in de orde van centimeters. Het type anker en sensor lijken daarmee weinig verschil te maken. In combinatie met satellietdata kunnen beide meetsystemen een belangrijke rol spelen in de opgave van bodemdaling in het veenweidegebied.

Grondwatertemperatuur-diepteprofielen worden al lange tijd gebruikt om de verticale component van grondwaterstroming te berekenen. Hierbij wordt aangenomen dat het temperatuurprofiel stabiel is in de tijd. Grondwatertemperaturen in de Nederlandse ondergrond zijn echter al waarschijnlijk sinds eind jaren 60 aan het toenemen als gevolg van een atmosferische opwarming en verstedelijking. Dit blijkt uit een analyse van temperatuur-dieptemetingen in peilbuizen uit de jaren 70 en 80 van de vorige eeuw, vergeleken met recente data verkregen op dezelfde locaties. Als gevolg van de huidige opwarming van het grondwater zijn klassieke methodes om met grondwatertemperatuurmetingen grondwaterstroming in kaart te brengen steeds minder goed toepasbaar. In dit artikel laten we zien hoe met behulp van een nieuwe methode de temperatuur-diepte profielen toch gebruikt kunnen worden voor het correct inschatten van verticale grondwaterstroming. Daartoe analyseren we de variatie in diepte tot waar het signaal van opwarming aan het oppervlak te zien is in temperatuur-dieptedata verzameld in en rondom het Renkums Beekdal. De berekende verticale grondwaterstroming is in combinatie met stijghoogtemetingen gebruikt om de verticale hydraulische doorlatendheid van de Waalre aquitard te berekenen. Deze blijkt goed overeen te komen met waardes in REGIS. We concluderen daarom dat met onze methode temperatuur-diepteprofielen die verstoord zijn door opwarming kwantitatief geïnterpreteerd kunnen worden om verticale grondwaterstroomsnelheden te bepalen.

Real-time kwantitatieve neerslagschattingen (QPE) van radarproducten hebben over het algemeen significante afwijkingen ten opzichte van de werkelijke neerslaghoeveelheden. Hoewel er veel correctiemethoden beschikbaar zijn, zijn de huidige methoden afhankelijk van een dicht regenmeternetwerk dat tijdig metingen levert. Als de dichtheid van het netwerk onvoldoende is, zijn geavanceerde correctiemethoden die de radar QPE ook ruimtelijk corrigeren, niet bruikbaar. Als alternatief presenteren we CARROTS (Climatology-based Adjustments for Radar Rainfall in an OperaTional Setting): een gegridde, klimatologische QPE-correctie die zowel in de tijd als in de ruimte kan corrigeren. De publiekelijk beschikbare correctiefactoren zijn gebaseerd op 10 jaar (2009 – 2018) aan historische 5-min radar QPE en referentiedata van het KNMI, wat de methode onafhankelijk maakt van de real-time regenmeterbeschikbaarheid. We hebben CARROTS getest met betrekking tot de gecorrigeerde neerslagschattingen die er uit volgen en de daarmee uitgevoerde afvoersimulaties voor twaalf stroomgebieden in Nederland. Hierbij hebben we de mean field bias (MFB) correctiemethode als benchmark gebruikt. De MFB-methode wordt operationeel gebruikt door het KNMI en leidt ruimtelijk uniforme correctiefactoren af in real time, gebruik makend van de 32 automatische regenmeters van KNMI. De CARROTS-factoren hebben een duidelijk ruimtelijk en temporeel patroon met hogere factoren verder van de radars af en hogere factoren van december tot en met maart dan in de overige seizoenen. Dat laatste lijkt een gevolg te zijn van radarobservaties boven de smeltlaag gedurende deze maanden. Vergeleken met de ongecorrigeerde radar QPE verbeteren beide correctiemethoden de neerslagschattingen aanzienlijk. De jaarsommen met CARROTS liggen echter wel dichter bij de referentie dan die van de MFB-methode voor Zuid- en Oost-Nederland, omdat het MFB-gecorrigeerde product hier de neerslagvolumes onderschat. Deze verschillen worden nog duidelijker in de afvoersimulaties die met beide producten zijn uitgevoerd, waarin CARROTS veel dichter bij de referentie zit dan MFB voor elf van de twaalf stroomgebieden. Onze conclusie is dat CARROTS gebruikt kan worden als benchmark voor correctiemethode-ontwikkeling en operationeel een betere optie lijkt dan de MFB-methode, mits de radardata op dezelfde manier geproduceerd worden als bij het afleiden van de factoren.

Wanneer er grondwaterverontreinigingen in het beïnvloedingsgebied van open bodemenergiesystemen (OBES) aanwezig zijn, zorgen transport- en mengprocessen ervoor dat de verontreiniging wordt verspreid. De plaatsing van OBES-bronnen in verontreinigde gebieden is daarom een risico op verminderde grondwaterkwaliteit in een groter gebied. Tegelijk beïnvloedt de wijze van plaatsing de energetische prestaties van de OBES. In dit onderzoek is daarom aan de hand van een casestudie de verspreiding van verontreiniging door OBES gekwantificeerd voor 2 toekomstscenario’s; een ‘Business as Usual’ (BaU) scenario waarbij de bronlocaties de standaard plaatsingsregels volgen; en een thermisch geoptimaliseerd scenario met hoge dichtheid (HD) van OBES, met kleinere bron afstanden. Verder is onderzocht of er beheersmaatregelen kunnen worden geïdentificeerd om de verspreiding te beperken. Uit de resultaten blijkt dat verspreiding van verontreiniging (met worst-case condities) nauwelijks te voorkomen is in een gebied waar een grote vraag is naar OBES. De verspreiding is het sterkst in de HD-scenario’s, maar in verhouding tot het verschil in totaal gepompte volume door de OBES verschilt de verspreiding echter niet wezenlijk van het BaU-scenario. Vroegtijdig beoordelen van de lokale verontreinigingssituatie en de juiste keuze van bronnen om beheersmaatregelen op toe te passen zijn de belangrijkste factoren die van invloed zijn om de verspreiding van de verontreiniging in OBES-gebieden te beperken.