Watersysteem en waterketen

Watersysteem Het watersysteem is het samenhangende geheel van grondwater, oppervlaktewater, onderwaterbodems, oevers, technische infrastructuur en alles wat daarmee samenhangt. Alles op, in, en rond het water zou de vrije vertaling kunnen zijn. Concrete zaken die van belang zijn voor een watersysteem zijn bijvoorbeeld de oevers, de waterbergingscapaciteit en de visstand. Water in de bebouwde omgeving heeft een directe relatie met het grondwater en vormt meestal onderdeel van een groter geheel (regionaal watersysteem). Vaak zijn stedelijke wateren daarom niet aan te merken als een apart watersysteem. Toch wordt het water in de stad vaak apart behandeld, vanwege het specifieke karakter van het stadswater(beheer). De problematiek van (grond)wateroverlast, knelpunten in de waterkwaliteit en de bevolkingsdruk op het systeem is immers anders dan die in het landelijke gebied. Waterketen De waterketen is het gebruik van water in het proces van neerslag-grondwater-oppervlaktewater-drinkwater-afvalwater. Specifiek voor de stad is sprake van een drinkwaterdeel en een hemelwaterdeel. Het drinkwaterdeel is te beschrijven als de reeks waterwinning, drinkwaterproductie en -distributie, gebruik, inzameling, transport en zuivering van afvalwater en effluentlozing. Het hemelwaterdeel omvat de reeks van neerslag-opvangen-afvoeren-verwerken. De drinkwaterbeheerder onttrekt grond- of oppervlaktewater voor productie, levering en eventueel hergebruik van drinkwater. Als rioolbeheerder zamelt u het gebruikte water in en transporteert u het naar het overnamepunt tussen gemeente en waterschap. De waterbeheerder transporteert het afvalwater vanaf de overnamepunten naar lokale of regionale zuiveringslocaties, waar het afvalwater weer wordt gezuiverd en teruggegeven aan de natuur of hergebruikt. Samenhang watersysteem en waterketen Het watersysteem en de waterketen zijn vrijwel onlosmakelijk met elkaar verbonden (zie figuur A).  Tussen de verschillende onderdelen vindt mogelijk interactie plaats, onder figuur A volgt een toelichting. Figuur A Watersysteem en waterketen (Bron: STOWA/Stichting RIONED)Vergroot afbeelding Gebruik van grond- en oppervlaktewater voor landbouw en natuur Landbouw en natuur gebruiken grondwater voor de groei van planten en bomen en landbouwgewassen. In de zomer is meer behoefte aan water, omdat de verdamping dan groter is dan in de winter. Hierdoor daalt de waterstand in sloten en vaarten. Daarom stellen sommige waterschappen een zomerpeil in voor het oppervlaktewater. Dit peil is hoger dan het winterpeil. Gebruik van grond- en oppervlaktewater voor drink- en proceswater Oppervlaktewater is de belangrijkste waterbron voor de industrie en energiebedrijven. De drinkwaterbedrijven onttrekken oppervlaktewater en grondwater op grote diepte (1,25 miljard m3/jr). In relatie tot de zoetwatervoorraad (chloride-gehalte < 300 mg Cl-/l) van in totaal zo'n 1100 miljard m3 is dit klein te noemen. Rekening houdend met klimaatverandering lijken de effecten van diepe grondwateronttrekkingen op een termijn van 100 jaar marginaal. Veranderingen in de zoetwatervoorraad verlopen traag, waarbij activiteiten in het verleden nog steeds invloed hebben. Grondwateronttrekking voor beregening heeft een veel groter effect op verdroging, omdat dit op kleinere diepte plaatsvindt. De invloeden kunnen kwantitatief wel binnen Nederland verschillen (zie ook het onderdeel grondwatervoorraad en klimaatverandering van de kennisbank). In Nederland wordt 60% tot soms 100% (Noord-Brabant) van het drinkwater bereid uit grondwater. Het grondwater is daarmee een belangrijke bron van drinkwater. Voor behoud van diep en ondiep grondwater is het, zeker gelet op klimaatverandering (droogte), van belang om de grondwaterkwaliteit te beschermen, onder andere met ruimtelijke plannen en watertoetsen. Ook is het van belang om, waar mogelijk, drinkwater te besparen,  meer water vast te houden en te infiltreren en minder water te onttrekken en draineren voor landbouw en overig grondgebruik. Afstroming van neerslag naar de riolering Gemiddeld valt in Nederland circa 850 mm aan neerslag per jaar. Door berging op straat, infiltratie en verdamping gaat niet al deze neerslag naar de riolering. Hoe meer groene daken, onverharde terreinen en open verhardingen er zijn, des te minder neerslag in de riolering komt. Van de jaarlijkse neerslag op het verharde oppervlak stroomt zo’n 70 tot 80% af naar de riolering. Lozing van drink- en proceswater in de riolering Na gebruik komt drinkwater meestal in de riolering terecht, proceswater wordt steeds vaker hergebruikt. Het rioolstelsel is zo gedimensioneerd dat de lozing van gebruikt drinkwater (huishoudelijk afvalwater) niet snel tot problemen zal leiden. Alleen bij een verstopping kunnen problemen ontstaan. De meeste proceswaterlozingen hebben overwegend een geleidelijk verloop in de tijd, waardoor ook deze niet snel tot problemen leiden. Bij stootsgewijze lozingen ligt dit anders, waardoor soms buffering nodig is om overbelasting te voorkomen. Infiltratie en berging van hemelwater Door de toenemende verstedelijking en de klimaatverandering (wateroverlast, hittestress en droogte) stijgt ook de behoefte aan hemelwaterinfiltratie en lokale hemelwaterberging. Zo zijn hoge transportkosten te voorkomen en is zoet water te conserveren voor gebruik in droge tijden en het tegengaan van verzilting. Bij hemelwaterinfiltratie in de bodem spelen de doorlatendheid van de bodem en de hoogte van de grondwaterstand een belangrijke rol. De doorlatendheid van de bodem bepaalt de snelheid waarmee de grond het hemelwater kan verwerken. De gemiddelde grondwaterstand bepaalt de mate waarin de bergingscapaciteit van een hemelwatervoorziening is te benutten. Uitwisseling tussen riolering en grondwater Lekkage is een ouderdomskwaal en wordt daarmee een steeds belangrijker aandachtspunt voor stedelijk waterbeheerders. Door lekkage van grondwater in de buis kan zand het riool of de persleiding inspoelen, waardoor de stabiliteit afneemt. Hierdoor kan het wegdek verzakken of in het ergste geval de (pers)leiding bezwijken. Ook kan door intredend grondwater het grondwaterpeil zakken (zie ook het onderdeel bodemgesteldheid van de kennisbank). Daarnaast leidt uittredend afvalwater mogelijk tot bodemverontreiniging en kan het de grondwaterkwaliteit beïnvloeden. Dit kan ook effect hebben op de drinkwaterproductie. Lek- of drainagewater kan de rwzi onnodig belasten en hoort daarom in principe niet op de vuilwaterriolering te zijn aangesloten. Lozingen vanuit overstorten, hemelwateruitlaten en nooduitlaten van de riolering Of en in welke mate de lozingen uit rioolstelsels een merkbare invloed hebben op het watersysteem of de bodem, wordt mede bepaald door het watersysteem of de bodem zelf. Denk aan de omvang van het systeem, de buffercapaciteit, de natuurlijke verversing en het zelfreinigend vermogen. Als het watersysteem de hemelwateraanvoer niet aankan, ontstaat opstuwing. Dit heeft gevolgen voor de afvoercapaciteit van de riolering, waardoor wateroverlast kan ontstaan (interactie). Bij een open verbinding kan een te hoge buitenwaterstand ook tot inundatie (onder water lopen) van (lagergelegen) bebouwd gebied leiden. Bijvoorbeeld door gebrekkige of ontbrekende afsluiters. Transport van afvalwater naar rwzi De riolering gebruikt overwegend pompen en persleidingen om het afvalwater te transporteren. Waar de lokale situatie dit toelaat (afstand en aanwezig verval), vindt ook wel transport onder vrij verval plaats. Transportriolen worden ontworpen op een relatief vast aanbod van afvalwater en bevatten daarom geen lozingspunten voor de overtollige afvoer van afvalwater. Lozingen in een persleiding kunnen elkaar door tegendruk beïnvloeden, met als risico dat de aanbieder (tijdelijk) geen afvalwater kan afvoeren. Kleinere transportsystemen zoals drukriolering zijn gevoelig voor de onbedoelde lozing van hemelwater of bedrijfsmatige stootlozingen. Lozing van effluent Na zuivering loost de rwzi het gezuiverde water (effluent Effluent is gezuiverd afvalwater dat de rioolwaterzuiveringsinstallatie (rwzi) verlaat. Effluent bevat nog steeds delen van vervuiling en is biologisch dood.) in een bij voorkeur groot en stromend watersysteem. Het effluentwater is ook te gebruiken voor de zoetwatervoorziening (zie factsheet Hergebruik van effluent, Deltafact, STOWA). In de grote(re) rwzi's halen de waterschappen ook grondstoffen en energie uit het afvalwater. Kwel en wegzijging kwel Kwel is het uittreden van grondwater onder invloed van grotere stijghoogten (druk). Het uittreden vindt o.a. plaats direct aan het grondoppervlak, in sloten, door drains, of via capillaire opstijging.ontstaat door grondwaterstroming over afstanden van enkele meters tot vele kilometers. In een traditioneel ontwaterd gebied wordt kwelwater meestal weggevangen in sloten voordat het in het maaiveld aan de oppervlakte treedt. Kwel heeft vaak een bijzondere waterkwaliteit. Vooral diepe kwelstromen die eeuwenlang door de bodem hebben gestroomd, zijn zuurstof- en voedselarm en vaak kalk- en ijzerhoudend. Dit leidt tot bijzondere flora. Kwel is het uittreden van grondwater onder invloed van grotere stijghoogten (druk). Het uittreden vindt o.a. plaats direct aan het grondoppervlak, in sloten, door drains, of via capillaire opstijgKwel en wegzijging   van en naar de grote rivieren spelen een belangrijke rol in gebieden die zich dicht achter de rivierdijken bevinden, maar bijvoorbeeld ook in polders. Bij hoge rivierwaterstanden is kwel een bekend en normaal verschijnsel. In de zomer is juist sprake van wegzijging, als de rivierwaterstand gemiddeld lager is dan de (grond)waterstand in de polder en het ‘polderwater’ via de ondergrond naar de rivier stroomt. Kwel en verzilting In Nederland vormt verzilting Verzilting is het toenemen van het zoutgehalte in oppervlaktewater of in de grond. Verzilting treedt op als brak of zout water intreedt. Verzilting kan o.a. optreden vanuit ingetreden zout water uit zee via de rivieren bij lage rivierstanden of via grondwater als gevolg van onttrekkingen. voornamelijk langs de kust een probleem. De laaggelegen polders en droogmakerijen hebben hier het meest mee te maken. Door de ontwatering van deze gebieden neemt de kweldruk vanuit de diepere bodemlagen toe. Deze diepe lagen bevatten brak (zoet-zout) water. De drinkwaterwinning in het duingebied draagt bij aan verzilting doordat de zoetwaterbel, die onder de duinen ligt en wordt gevoed met infiltrerend water, door grondwateronttrekking voo kleiner wordt. Het gevolg is dat zout water vanuit zee door onderdruk naar het grondwater onder land wordt gezogen. Ook door een lagere rivierafvoer kan het zoute water als gevolg van minder tegendruk of door extra spuien vanuit zee (peilopzet) steeds verder het land indringen.