Grondwateraanvulling
Grondwateraanvulling is het potentieel neerslagoverschot verminderd met de afvoer. Bij droogte spreken we over het potentieel neerslagtekort . Het neerslagoverschot of -tekort volgt uit het verschil tussen de werkelijke verdamping (omdat die doorgaans niet bekend is te benaderen door potentiële berekende referentiegewasverdamping )en de neerslag. Een negatief getal geeft een neerslagtekort aan, een positief getal een neerslagoverschot. Droge perioden zijn er vooral in de zomer, wanneer ook de meeste gewassen groeien (groeiseizoen 1 april t/m 30 september).
Niet alle neerslag bereikt het grondwater. Hoeveel dat precies is, is afhankelijk van de mate van interceptie en oppervlakkige afvoer (zie figuur A).
Percentage neerslag dat infiltreert
De grondwateraanvulling in Nederland varieert ruimtelijk sterk, onder invloed van bodem en landgebruik. Gemiddeld valt in Nederland ongeveer 850 mm neerslag per jaar. Hiervan verdampt het grootste deel (70%) en stroomt een klein deel (5%) via oppervlakkige afstroming af. Naast de vegetatie zelf kan een strooisellaag (dode bladeren en andere plantendelen op de bodem) neerslag opvangen (zie afbeelding A, strooisellaag wortelzone). Deze interceptie in de strooisellaag wordt enigszins onderschat en kan tot 15% van de brutoneerslag doen verdampen. Slechts een beperkt deel (30%) van de neerslag infiltreert dus en kan zo vertraagd via de extensieve wortelzone en de capillaire zone (zie afbeelding A) de bovenste watervoerende lagen aanvullen.
In Nederland is de aanvulling gemiddeld 250 mm per jaar. Maar door de soorten vegetatie, bodems, grondwaterstanden en ontwateringssituatie zijn er lokaal wel grote verschillen. Het KNMI gaat ervan uit dat de kans op drogere zomers toeneemt. Hierbij zal de totale neerslagsom in de zomer afnemen, waarbij ook het aantal opeenvolgende droge dagen stijgt.
Stedelijk gebied
De grondwateraanvulling in stedelijk gebied is aanzienlijk. In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, kan hemelwater goed door klinker- en tegelverhardingen infiltreren. Bovendien kan het eenmaal geïnfiltreerde water minder makkelijk terug verdampen dan bij onverharde of begroeide oppervlakken. In een waterbalansstudie voor een naoorlogse wijk in Lelystad (onderzoek Toekomst van de Nederlandse grondwatervoorraad in relatie tot klimaatverandering, TNO, 2008) is de grondwateraanvulling geschat op circa 300 mm per jaar. Volgens diezelfde waterbalansberekeningen is de grondwateraanvulling in dicht stedelijk gebied circa 150 tot 200 mm per jaar.
Neerslagtekort 2018
In het jaar 2018 was er een fors neerslagtekort (zie figuur B). Gemiddeld over het land bedroeg het potentiële neerslagtekort ongeveer 300 mm (bron: KNMI). Uit een statistische analyse heeft het KNMI afgeleid dat een dergelijk neerslagtekort een herhalingstijd heeft van circa dertig jaar. Het recordjaar 1976 (neerslagtekort circa 350 mm) had een herhalingstijd van negentig jaar.
Over de afgelopen eeuw hebben de toename in zomerneerslag en de potentiële verdamping door stijgende temperaturen en zonnigere zomers elkaar gecompenseerd en is geen trend in het potentieel neerslagtekort waar te nemen. De kans op een droge zomer zoals die van 2018 is dus tot nu toe niet veranderd door het versterkte broeikaseffect en we kunnen de droogte er niet (gedeeltelijk) aan toeschrijven. De combinatie van mogelijk sterk afnemende zomerneerslag in de toekomst en mogelijk sterk toenemende potentiële verdamping door hogere temperaturen en meer zonnestraling geeft voor de toekomst wel een risico op veel drogere zomers. In het meest extreme KNMI’14-klimaatscenario (Wh) neemt de herhalingstijd van de opgetreden droogte in het jaar 2018 toe van dertig jaar naar tien jaar.
Grondwateronttrekking
Bij zonnig weer met hoge temperaturen en veel wind verdampt veel vocht. Naast veranderende weersomstandigheden heeft verdroging vaak menselijke oorzaken (Groenblauwe netwerken, Potz, 2016):
- Ontwatering en versnelde afwatering (drainage) voor de landbouw veroorzaken landelijk circa 60% van de verdroging.
- Grondwateronttrekkingen voor drink- en industriewater en beregening veroorzaken circa 30% van de verdroging.
- Overige oorzaken, zoals de toename van verhard oppervlak, bebossing (= toename verdamping).
Door grondwateronttrekkingen plotseling te stoppen, kunnen grondwaterstanden in de regio abrupt stijgen en kan de ondergrond onregelmatig gaan zwellen. Dit kan ongewenste effecten hebben op gebouwen, constructies, waterkeringen en infrastructuur. Om dergelijke situaties en mogelijke schade te voorkomen, moet een grondwateronttrekking zeer geleidelijk en zorgvuldig worden afgebouwd.
Afbouw grondwateronttrekking in Delft
Op de locatie van DSM in Delft-Noord wordt sinds 1916 grondwater onttrokken. Het grondwater werd tot 2009 gebruikt als koelwater voor de industrie, maar dat was daarna niet meer nodig. De grondwateronttrekking is sinds 2016 in beheer bij de gemeente Delft. De onttrekking verstoort de natuurlijke grondwaterstanden in de regio, zorgt ervoor dat de bodem daalt en kost jaarlijks veel geld. Om dergelijke ongewenste situaties en mogelijke schade te voorkomen, is de gemeente in 2017 gestart met een zeer geleidelijke en zorgvuldige afbouw van de grondwateronttrekking.
Bescherming drinkwaterwinning (KRW)
De Europese Kaderrichtlijn Water (KRW) verplicht de lidstaten het grondwater dat bestemd is voor de drinkwaterwinning te beschermen. Ze moeten zich inspannen om de kwaliteitsafname van het grondwater te stoppen en op termijn de zuiveringsinspanning te verlagen.
Om hieraan invulling te geven, heeft Nederland gebiedsdossiers voor alle drinkwaterwinningen opgesteld. Centraal daarin staat het duurzaam veiligstellen van de drinkwaterwinning door zowel de kwaliteit als de kwantiteit te borgen. Het gaat hierbij om het beschermen van de bronnen tegen verontreiniging en het op peil houden van de voorraad (schoon) drinkwater. De tijdhorizon van het gebiedsdossier is in principe zes jaar, overeenkomstig de zesjarige cyclus van de KRW.
De provincies zijn strategisch grondwaterbeheerder, bevoegd gezag voor grote onttrekkingen en verantwoordelijk voor de grondwaterbescherming en daarmee trekker en opdrachtgever voor de gebiedsdossiers. De gebiedsdossiers vormen slechts een instrument om inzicht te geven in de kwaliteit van de grondstof, zoals ook een basisrioleringsplan een instrument is of was. De provinciale regelgeving, ruimtelijke (bestemmings)plannen en het uitvoeringsprogramma met maatregelen zijn minstens even belangrijke instrumenten om de drinkwaterwinningen te beschermen. Ten slotte is ook het toezicht van de inspectie van leefomgeving en transport op de winningen en boorbedrijven én het toezicht van de Nederlandse voedsel en warenautoriteit op gebruik gewasbeschermingsmiddelen en toepassen van mest van belang voor de bescherming van het grondwater
Waterwingebied
Om de drinkwaterwinning te beschermen, zijn rondom kwetsbare drinkwaterwinputten zones ingesteld waar beperkingen gelden voor diverse activiteiten. Het waterwingebied kent de strengste bescherming. Hierbinnen zijn nagenoeg geen andere activiteiten toegestaan dan die nodig zijn voor de drinkwaterwinning. Het waterwingebied is zodanig bepaald dat het water binnen dit gebied een verblijftijd kent van 60 dagen tot het een winput bereikt. Dit is voldoende om bacteriën te laten afsterven. De afstand van een winput tot de grens van het waterwingebied is minimaal 30 meter.
Grondwaterbeschermingsgebied
Het grondwaterbeschermingsgebied is de zone rondom het waterwingebied en bestaat uit een zone met een periodeaanduiding. Een 25-jaarszone betekent dat een waterdeeltje binnen een grondwaterbeschermingsgebied er maximaal respectievelijk 25 jaar over doet om de drinkwaterwinning te bereiken. Daarom zijn er ook 100-jaars aandachtsgebieden. De zone is ruimtelijk gezien de buitenste begrenzing voor de grondwaterbescherming. Verder bestaan er ook boringvrije zones. Binnen de boringvrije zone kan bijvoorbeeld het hebben van een boorput of het graven beneden een bepaalde diepte verboden zijn (zie afbeelding C). Boringvrije zones zijn met name van belang voor het bebouwde gebied om bodemenergiesystemen te kunnen verbieden.
Grondwatervoorraad in relatie tot klimaatverandering
Het Ministerie van Verkeer en Waterstaat heeft in 2008 door TNO Bouw en Ondergrond een onderzoek laten uitvoeren naar Toekomst van de Nederlandse grondwatervoorraad in relatie tot klimaatverandering ( Toekomst van de Nederlandse grondwatervoorraad in relatie tot klimaatverandering). Samenvattend is in dit onderzoek (gebaseerd op de destijds geldende klimaatscenario’s 2006) geconcludeerd dat de grondwatervoorraad op landelijke schaal als gevolg van klimaatverandering niet zal afnemen maar minder toenemen. De verklaring hiervoor is dat het neerslagoverschot in de winter zal toenemen en dat dit water in de zomer te ver is weggezakt om door vegetatie te kunnen worden opgenomen. In infiltratiegebieden veroorzaakt dit een toename van de grondwateraanvulling dat o.a. leidt tot hogere grondwaterstanden ter plaatse en een toename van de verzoeting van het diepe brakke of zoute grondwater. De zoete grondwatervoorraad die van belang is voor drinkwatervoorziening en kwelafhankelijke natuur wordt aldus niet bedreigd.
Gelijkertijd zullen landbouw en natuur in de ontwaterde gebieden in de zomer echter lijden onder watertekorten. Hier wordt de winterneerslag namelijk snel via het oppervlaktewater afgevoerd en zal de verdamping in de zomer toenemen. Naar verwachting zal de vraag naar beregening uit grondwater in deze gebieden sterk toenemen. Natuur en basisafvoer van beken kunnen hieronder gaan lijden. In gebieden met brakke tot zoute kwel, maar waar nu nog wel zoete grondwaterlenzen aanwezig zijn, kan 's zomers zoutschade ontstaan. Ook het oppervlaktewater in deze gebieden zal verzilten. Ter afsluiting moet nog worden gesteld dat bij deze studie uitsluitend gekeken is naar de fysisch hydrologische aspecten. Vermoedelijk zal klimaatverandering leiden tot veranderingen in het landgebruik en gebiedsbeheer en daardoor ignificante invloed hebben op het grondwatersysteem.
Warmte- en koudeopslag (WKO)
Met de toenemende behoefte aan duurzame energiebronnen neemt het aantal warmte- en
koudeopslagsystemen (WKO ) in de bodem toe. De open (vaak grote) WKO-systemen onttrekken grondwater en zijn daarmee vergunningplichtig, met de provincie als bevoegd gezag. De gesloten (vaak kleine) WKO-systemen onttrekken geen grondwater en zijn daarmee niet vergunningplichtig. Wel is hierop een Algemene Maatregel van Bestuur (AMvB) van toepassing en geldt hiervoor een meldingsplicht.
Volgens de AMvB mogen alleen gecertificeerde bedrijven dergelijke systemen aanleggen. Maar uit onderzoek (Inspectie Leefomgeving en Transport, 2018) is gebleken dat niet altijd volgens de voorschriften wordt gewerkt, meldingen niet worden gedaan en hierop ook geen controle is. Hierdoor bestaat de kans dat afsluitende lagen niet goed worden afgedicht en schoon grondwater uittreedt of ondiep, mogelijk vervuild, grondwater intreedt in de diepere watervoerende laag. Dit brengt een risico voor de bescherming van het grondwater met zich mee. Dit is een aandachtspunt.
Verdroging
Door een neerslagtekort en extreem lage grondwaterstanden kan vegetatie verdrogen. De gevolgen hiervan verschillen per type vegetatie, blijkt uit onderzoek (Effect van droogte op stedelijk gebied, Deltares, 2012). Als gras onvoldoende water krijgt, verdroogt en verkleurt de graslaag. Doordat de graslaag onvoldoende vocht kan onttrekken, ontstaat ook een voedingsstoffentekort. Om zo lang mogelijk vocht vast te houden, beperkt het gras de verdamping. Dit gaat ten koste van de groei en vitaliteit, en kan leiden tot (tijdelijk) verdwijnen van de graslaag.
De gevolgen van droogte (door te weinig wateraanvoer of een snelle daling van de grondwaterstand) voor struiken en bomen zijn (vroegtijdige) bladafval en uitval (Schades door watertekorten en -overschotten in stedelijk gebied, Hoogvliet et al, 2012). Ook kunnen nieuwe ziekten en plagen ontstaan die in het huidige klimaat nog geen rol spelen. Daarentegen kunnen de bestaande ziekten en plagen verdwijnen omdat deze mogelijk niet bestand zijn tegen het toekomstige klimaat (Effect van droogte op stedelijk gebied, Brolsma, van Meerten, Dionisio, Elbers, 2012). Aandachtspunt is de invloed van bemaling voor rioolvervanging op bomen in de omgeving (het voorjaar is de minst gunstige periode).
Actief grondwaterpeilbeheer
Stedelijke gebieden met een slappe bodem zijn kwetsbaar voor de gevolgen van een grondwatertekort of -overschot. actief grondwaterpeilbeheer kan grote schade voorkomen. De basis van actief grondwaterpeilbeheer is een drainage-infiltratieleiding die in verbinding staat met het oppervlaktewater. In droge perioden stroomt oppervlaktewater door een stelsel van leidingen, dat vervolgens het water afgeeft aan de bodem. Het grondwaterpeil stijgt. In natte perioden werkt het systeem omgekeerd: overtollig hemelwater vloeit via de leidingen naar het oppervlaktewater. Het grondwaterpeil zakt.
Meer informatie
- Actueel neerslagoverschot, KNMI
- De droogte van 2018, KNMI
- Grootschalig actief grondwaterpeilbeheer in bebouwd gebied, Deltares, Fugro, Wareco, 2017
Heeft u suggesties? Laat het ons weten!
Maak uw persoonlijke account aan!
Krijg toegang tot de volledige kennisbank
Ontdek de mogelijkheden van Mijn RIONED
Nog geen lid van RIONED?
Draag bij aan de innovatie van onze sector
Kortingen op evenementen en cursussen