Waterschappen worden nogal eens aangesproken als kampioen water afvoeren. In dit artikel wordt het vasthouden van water in perspectief geplaatst. Want water vasthouden heeft consequenties voor iedereen.
Geschreven door Paul Hendriks, Bart de Jong, Ronald Leeraar, Johan Noordzij (Waterschap Hunze en Aa’s)
Dit artikel gaat in op de (on)mogelijkheden die er zijn om water vast te houden. Daarvoor is inzicht in de eigenschappen van waterstroming en de ruimte die het water inneemt belangrijk. Hier begint het artikel mee. Vervolgens wordt aangegeven wat dit in de praktijk betekent voor het waterbeheer en de functies die het bedient.
Stroming van grondwater
Een verschil in waterstand zorgt voor stroming. Vaak is dat een verschil tussen de grondwaterstand en de waterstand in een sloot. In een waterverzadigde bodem stroomt neerslag via grotere bodemporiën en (wormen)gangen naar het grondwater. Dit vult het grondwater aan, waarna de grondwaterstand stijgt. Hoe groot de stijging van de grondwaterstand is, hangt af van het aandeel grotere bodemporiën en gangen. Dit kan per grondsoort verschillend zijn, maar duidelijk is dat er al gauw een factor 5 tot 15 zit tussen de millimeters regen die vallen en de millimeters stijging van de grondwaterstand die dat geeft. Dit is te zien in afbeelding 1. Een bui van 30 mm kan dan bijvoorbeeld leiden tot een stijging van de grondwaterstand van 30 cm.
Afbeelding 1. Relatie bui en stijging grondwaterstand
Hierdoor stijgt de grondwaterstand veel meer dan het waterpeil in de sloot. Er is dan een verschil tussen het slootpeil en de grondwaterstand. Dat verschil wordt ook wel opbolling genoemd. Die opbolling zorgt dat het grondwater naar een plek toestroomt met een lagere waterstand. Dit is meestal een sloot, maar kan net zo goed een laag gelegen gebied, een beek of een rivier zijn. (zie afbeelding 2).
Afbeelding 2. Stroming van water via neerslag, bodemwater en opbolling.
In een natuurlijke situatie vormt een opbolling zich onder de hoger gelegen gebieden, zoals bossen en heiden, en stroomt af naar natte laagten, moerasgebieden, beekjes en rivieren. Bij flinke hoogteverschillen in het landschap kan de opbolling flink oplopen, soms wel vele meters.
Als het stopt met regenen, stroomt het grondwater dus naar lagere plekken, al dan niet met sloten. Langzaamaan verdwijnt de opbolling, wordt het droger en neemt de afvoer van het water af doordat de verschillen in grondwaterstand afnemen. Het grondwater stroomt pas echt niet meer als het helemaal vlak staat, maar dat gebeurt eigenlijk nooit. Hoewel Nederland behoorlijk plat is, is er altijd wel wat helling in het maaiveld.
Als het meeste grondwater na een regenperiode is afgevoerd en de grote opbollingen weg zijn, blijft het grondwater toch langzaamaan zakken en stroomt naar gebieden die verderop en lager liggen. Dit is goed te zien na droge perioden. Kleine sloten die wat hoger in het landschap liggen, zijn dan al droog. Maar grotere sloten, beken en rivieren voeren dan vaak nog water af (zie afbeelding 3 voor het uitzakken van het grondwater in een natuurlijk systeem).
Afbeelding 3. De grondwaterstand zakt uit naar de laagste plekken in het landschap, zoals beken en rivieren
In afbeelding 4 is een grafiek te zien van de waterafvoer in 2014 van een bekenstelsel (middenloop Drentse Aa) en van een natuurgebied dat ’s winters blank staat (het Holmers-Halkenbroek). Dit natuurgebied voert alleen water af over een stuw bij hogere waterstanden. In afbeelding 4 is te zien wat er in afbeelding 3 gebeurt. In de winter voert het natuurgebied weinig water af omdat het water op het maaiveld blijft staan.
De lager gelegen beek waarnaar het natuurgebied uiteindelijk afwatert, voert meer water af. Omdat de beek laag in het landschap ligt, blijft deze ook langer water afvoeren. De afvoer uit het natuurgebied naar de beek stopt in dit voorbeeld begin juli. Dat betekent niet dat het water in het natuurgebied blijft. In afbeelding 5 is te zien dat de grondwaterstand onder het natuurgebied uitzakt. Dit water stroomt naar de laaggelegen gebieden en de beek, die wél de hele zomer water afvoeren.
Afbeelding 4. De afvoer in 2014 van een middenloop van de Drentse Aa en een hoger gelegen natuurgebied (het Holmers-Halkenbroek)
Afbeelding 5. Instelling van de stuw en (grond)waterstand van een hoger gelegen natuurgebied (Holmers-Halkenbroek)
Zolang er dus ergens een verschil in waterstand is, vindt er grondwaterstroming plaats. Daarbij is de bodem door de poriën en gangen niet waterdicht. Er zit geen aan- of uitknop op waarmee de grondwaterstroming kan worden gestopt. In dat licht is de term ‘water vasthouden’ dan ook eigenlijk maar vreemd.
Neerslag en verdamping sturend
In Nederland valt, redelijk gelijk verdeeld over het jaar, gemiddeld zo’n 800 mm neerslag. ’s Winters verdampt er weinig, ‘s zomers veel - gemiddeld 500 mm. Omdat er ‘s zomers gemiddeld 400 mm neerslag valt, leidt dit tot een tekort van 100 mm. ’s Winters is er juist een overschot aan water, ook ongeveer 400 mm. Daar zit een heel belangrijk gegeven: er valt ’s winters meestal dus veel meer neerslag dan er aan het eind van de zomer tekort is. Daardoor wordt het tekort altijd aangevuld in de daaropvolgende winter, los van enkele extreem droge jaren.
Hoe snel het winteroverschot wordt afgevoerd, hangt onder andere af van de waterhuishoudkundige inrichting van een gebied. Als er veel sloten zijn, voert het grondwater hiernaartoe af. In meer natuurlijke gebieden zonder sloten, stijgt het grondwater tot aan het maaiveld en ontstaan er plassen waarin water geborgen wordt. Deze plassen voeren het water over het maaiveld af naar beken en rivieren, of via de bodem. De afvoer via plassen en over maaiveld verloopt trager dan via sloten.
In afbeelding 6 is een grafiek te zien van de waterafvoer voor een poldergebied met veel sloten en een beek (een middenloop van de Drentse Aa). De afvoer in de beek wordt niet zo hoog doordat het water het beekdal kan overstromen als het nat is. Dat kan in het poldergebied met veel sloten niet. Hier kan de afvoer snel toenemen doordat het water in de sloten bij regen snel stijgt en ook snel wordt afgevoerd. Als het in dit voorbeeld heel droog wordt na half juli, stopt de afvoer van de sloten maar voert de beek nog water af.
Afbeelding 6. Afvoer van een middenloop van de Drentse Aa en een poldergebied met veel sloten in april – juli 2014
Lagere grondwaterstanden
Het is duidelijk dat er ’s winters zoveel water valt dat het grondwater weer aangevuld wordt en het overschot over het maaiveld van laaggelegen gebieden afvoert naar beken en rivieren. Maar op laaggelegen natte gronden kunnen mensen niet wonen en boeren. Door sloten te graven waarvan het waterpeil lager ligt dan het maaiveld, zakt de grondwaterstand ook dieper uit en wordt het land begaanbaar om er te bouwen, gewassen te telen en vee te houden (zie voor het verschil in grondwaterstanden tussen een natuurlijk gebied en een landbouwgebied afbeelding 7).
Ook blijven zo kelders, kruipruimtes en wegen droog. Het betekent wel dat de grondwaterstanden dan zomers lager liggen. Voor natuur die afhankelijk is van natte voeten in laagtes, moerassen, venen en beekdalen, was dit vaak funest.
Afbeelding 7. Een natuurgebied met een beek en zonder sloten, en een landbouwgebied met sloten
Water vasthouden: wat levert het op?
De winters worden natter, de zomers droger. De roep om het water dat ’s winters valt vast te houden en zomers te gebruiken, neemt toe. Een logische gedachte, maar de vraag is daarbij wat er mogelijk is. De waterpeilen in de sloten zijn zo ingesteld dat er op de laagste plekken in het landschap gewoond en geboerd kan worden, maar het niet te droog wordt. Waterbeheer is dan ook schipperen. Ongeveer 20 procent van de landbouwgronden heeft een grondwaterstand die in natte perioden op een halve meter of nog minder beneden maaiveld ligt. Dat geeft belemmeringen voor de landbouw. En in veenweidegebieden staan de grondwaterstanden ’s winters al op of vlak onder het maaiveld.
Als we een deel van het winteroverschot willen bergen in de bodem, moeten we het kunnen vasthouden tot aan de zomer, als de gewassen het echt moeilijk krijgen. Uitgaande van de watervraag op basis van de gemiddelde wateraanvoer vanuit het IJsselmeer voor het Groninger deel van het beheergebied, bedraagt deze zo’n 50 mm. Dit betekent dat de waterstanden ’s winters en in het voorjaar, als de boer het land op moet, ook zo’n 50 cm omhoog moeten. 50 mm betekent immers een ongeveer 50 cm hogere grondwaterstand (zie afbeelding 1).
Het betekent dat in het voorjaar het grondwater in ongeveer 20 procent van het beheergebied net onder of op het maaiveld komt te staan. Dat betekent ook dat het in een veel groter gebied natter wordt. Want als de waterpeilen worden verhoogd, dan stijgen de grondwaterstanden niet alleen op de lage delen, maar ook daaromheen. De bodem is immers niet waterdicht. Het voordeel is wel dat hoge en droge delen minder droog worden omdat daar de grondwaterstand ook omhoog gaat. Voor bijvoorbeeld kwetsbare funderingen is dat positief. Bij laaggelegen woningen kunnen dan weer vochtproblemen en water in kelders het gevolg zijn.
Voor landbouw geldt dat droog- en natschade niet even sterk doorwerken in de vermindering van de opbrengst. Natschade weegt zwaarder doordat de gewasgroei later op gang komt en de bodem gemakkelijk stuk rijdt. In 2018 is niet 50 maar 125 mm water aangevoerd vanwege extreme droogte. Dan is 50 mm extra ‘opslaan’ in de bodem maar ten dele een oplossing voor het probleem.
Een andere optie, eventueel in combinatie met het vasthouden van grondwater in de bodem, is het bergen van water op het maaiveld. In Nederland zijn geen hoge bergen om stuwmeren met vele meters water in op te zetten. Met de aanleg van dijken kan wellicht een meter water worden geborgen. Er zijn dan wel overal kleine bergingsgebieden nodig om te voorkomen dat dit water weer over grote afstanden moet worden verpompt van laag naar hoog. Zo’n bergingsgebied loopt dan in de winter vol, om het in de zomer te kunnen gebruiken.
In het groeiseizoen verdampt daar dan zo’n 100 mm uit. Omdat de bodem niet waterdicht is, gaat ook al gauw 150 mm water verloren in het groeiseizoen, uitgaand van een lek van 1 mm per dag. In totaal zijn we dan al 250 mm kwijt en blijft er van de meter water 75 cm over. Binnen waterschap Hunze en Aa’s is het Groninger deel van het aanvoergebied 123.560 ha groot (lichtblauw gebied in afbeelding 8). Als hierin 50 mm moet worden geborgen, moet ongeveer 62 miljoen m3 water worden opgeslagen in één of meerdere bergingsgebiedjes. Bij een waterdiepte van 75 cm is hiervoor in totaal 8.200 ha. nodig. Dit is globaal veertien keer het Zuidlaardermeer. In afbeelding 8 is te zien welk ruimtebeslag het vraagt als die hoeveelheid water in één bergingsgebied wordt opgeslagen (zie ‘benodigd retentiemeer’ in de afbeelding).
Afbeelding 8. De wateraanvoergebieden van waterschap Hunze en Aa’s
Dit is maar een simpele rekensom, maar laat wel zien hoeveel ruimte deze berging vraagt. In dit geval zo’n 7 procent van de oppervlakte van het aanvoergebied voor 50 mm berging. Maar als de hoeveelheid geborgen moet worden voor een extreem droge zomer zoals in 2018, moet al gauw worden gedacht aan meer dan de dubbele oppervlakte. In dat jaar was er 125 mm nodig en zou de benodigde oppervlakte meer dan 15 procent van het gebied bedragen. In de globale berekening is alleen nog maar uitgegaan van de vraag naar water. Maar als zo’n waterplas ook een natuurfunctie krijgt of een rol voor recreatie heeft, moet er water in blijven staan. In zo’n geval zou de plas nog veel groter moeten zijn.
Met dergelijke eenvoudige berekeningen valt direct al op hoeveel consequenties het vasthouden van water heeft voor het bodemgebruik en de ruimte, terwijl dat het probleem van droogte maar ten dele oplost.
Scheiden van problemen
Voor zowel natuur als landbouw wordt over water vasthouden gesproken. Toch is de vraag verschillend. Als de grondwaterstand in natte natuurgebieden in de winter en het voorjaar weer tot het maaiveld kan komen, is dat voor de natuur al een enorme stap vooruit. Daarvoor is het niet per se nodig om water vast te houden, maar moeten de grondwaterstanden worden verhoogd. Dat gebeurt sinds jaar en dag door sloten te dempen en/of slootpeilen te verhogen. Door het neerslagoverschot in de winter stijgen de grondwaterstanden dan automatisch tot het maaiveld of iets daarboven en wordt het water vervolgens via kronkelende beken vertraagd afgevoerd.
Reguliere landbouw is afhankelijk van voldoende lage grondwaterstanden in het voorjaar, anders kan men het land niet op. Om ruimte voor hogere grondwaterstanden te creëren is het nodig dat de landbouw minder afhankelijk is van die lage grondwaterstanden. Zoals het nu wettelijk geregeld is, volgt Waterschap Hunze en Aa’s met het waterbeheer de eisen van de functies, in dit geval landbouw. Het waterschap is daarmee afhankelijk van de ruimte die voor de landbouw gevonden kan worden om de gevolgen van droogte (voor een deel) op te kunnen vangen.
Grondwatergestuurd peilbeheer
Grondwater blijft via de bodem afvoeren naar lagere delen, waardoor het grootste deel van de benodigde 50 mm extra water er in juli of augustus niet meer is. Dit maakt het benutten van zomerse neerslag heel belangrijk. Grondwatergestuurd peilbeheer, zoals Hunze en Aa’s dat al toepast, helpt om die beter vast te houden of beter gezegd: de afvoer te vertragen.
Als juist in de perioden dat gewassen gaan verdampen de slootpeilen worden verhoogd, wordt het verschil tussen de slootpeilen en de grondwaterstanden (opbolling) kleiner. Hierdoor stroomt er minder grondwater naar de sloten. Dit grondwatergestuurd peilbeheer wordt al toegepast. Het waterschap werkt aan het verder verfijnen van dit systeem, waardoor de regen nog beter wordt benut als die het meest nodig is.
In afbeelding 9 is een principevoorbeeld gegeven hoe de grondwaterstand wordt bijgestuurd. De grafiek bestrijkt één jaar. De twee oranje vlakken geven de zones aan waarin de grondwaterstand (rode lijn) niet moet komen, anders is het te nat (bovenste oranje vlak) of te droog (onderste oranje vlak). Als de grondwaterstand in de gele zone zit, is het goed. Te zien is hoe het waterpeil in het groeiseizoen (lichtblauwe lijn) steeds verder wordt verhoogd om de grondwaterstand in de gele zone te houden. De wateraanvoer helpt daarbij. Als het ’s zomers natter wordt, wordt de aanvoer verminderd en als het droger wordt, wordt die weer vergroot. Zo wordt het peilbeheer geoptimaliseerd en de regen die zomers valt benut.
Afbeelding 9. Sturen op grondwater
Niet het water, maar de gemaakte keuzes
We hebben gezien dat het natter maken van lage gebieden of het bergen van water in de winter grote gevolgen heeft voor het wonen en de landbouw. Deze functies hebben juist lagere grondwaterstanden nodig als er nog een overschot aan water is, in de winter en het voorjaar. Dit overschot wordt wellicht in de toekomst nog groter, net als de droogte. We hebben ook gezien dat waterbeheerders niet al het water maar ‘laten lopen’, maar de balans zoeken tussen droge en natte gebieden als het gaat om de hoogte van de grondwaterstand. Daarbij proberen ze de regen ‘s zomers zoveel mogelijk te benutten.
Het waterbeheer wordt afgestemd op de eisen die de functies (wonen, landbouw en natuur) eraan stellen. Hoe meer ruimte er is binnen deze functies om gebieden natter te maken, hoe meer ruimte er voor waterbeheerders ontstaat. Door waterpeilen te verhogen, kunnen ze het best natter maken. Maar zoals uitgelegd, kan dat niet zonder grote consequenties en lost dit het probleem van droogte slechts ten dele op. De discussie moet dan ook eigenlijk gaan over welke ruimte er voor water kan worden gecreëerd en in hoeverre we vinden dat functies zich moeten aanpassen aan nattere omstandigheden.
Met dank aan Jan van Bakel (Bakelse stroom) voor het delen van zijn inzichten.
Samenvatting
Waterschappen worden nogal eens aangesproken als ‘kampioen water afvoeren’. Als ze nou eens gewoon zouden stoppen al dat water af te voeren in de winter en dit zouden sparen voor de zomer? Tijd voor enige nuance, want in het waterbeheer wordt de balans gezocht voor iedereen. In dit artikel wordt het vasthouden van water in perspectief geplaatst. Want water vasthouden heeft consequenties voor iedereen.
