Hoofdstuk 6: Water

 

6.1 Inleiding

Hydrografie = De beschrijving van het netwerk van rivieren, meren en kanalen. Deze term wordt ook gebruikt voor de kartering van waterdiepten en dergelijke.

Hydrologie houdt zich bezig met het gedrag van water op de continenten.

Oceanografie en oceanologie houden zich bezig met het onderzoek van zeeën en oceanen.

Hydrogeologie/geohydrologie houdt zich bezig met de ligging, afmeting, chemische samenstelling, het ontstaan en het gedrag van het diepere grondwater.

 

6.2 Waterhuishouding

De term waterstaat heeft betrekking op de toestand van het water ten opzichte van het land, of de zorg van de overheid voor de bescherming tegen het water (vroeger lag hier het accent) en voor het bruikbaar houden van water (tegenwoordig ligt hier het accent). Onderdeel van deze zorg is de waterhuishouding (= het omgaan met water).

Voor de hydrologische kringloop zie figuur 6.1.

Tegenwoordig speelt in de waterhuishouding ook het verschaffen van gunstige omstandigheden voor bepaalde ecosystemen een rol.

Integraal waterbeheer = samenhangende aanpak van oppervlakte- en grondwaterbeheer enerzijds en kwantiteits- en kwaliteitsbeheer anderzijds.

 

6.3 Waterbalans van Nederland

In een waterbalans worden de hoeveelheden inkomend en afgevoerd water vergeleken. Nederland heeft een overschot. Een deel hiervan voedt de grondwaterreservoirs, de rest wordt afgevoerd naar zee. De grote rivieren hebben zomers lage waterstanden, terwijl juist dan de verdamping groter is dan de neerslag.

 

6.4 De grote rivieren

De Rijn bestaat voor een groter deel uit smeltwater dan de Maas. Hierdoor is de Rijn regelmatiger over het jaar verdeeld. (Ook het Bodenmeer heeft een regulerende werking.) Er is veel menselijke invloed op de loop van deze rivieren geweest. Vooral stuwen hebben een grote invloed.

 

6.5 De kleine rivieren

Deze zorgen voor de ontwatering van de hogere gronden van Nederland. Vroeger stonden grote delen van de dalen van deze rivieren vaak blank. Dit zorgde vaak voor veenvorming. In dalen worden dan ook vaak beekeerd- en broekgronden aangetroffen. Door menselijk ingrijpen, zowel bewust (bijv. verbetering van de afwatering) als onbewust (bijv. snellere afvoer van de neerslag door bebouwing), zijn de regimes nu sterk veranderd. Hierdoor is een belangrijk deel van de hogere gronden droogtegevoelig geworden.

In verband met de bewerkbaarheid van het land is het noodzakelijk de grondwaterstanden in het voorjaar laag te houden. In het groeiseizoen zijn relatief hoge grondwaterstanden gewenst. De natuurlijke grondwaterstanden zijn echter tegenovergesteld

6.6 Samenstelling van het rivierwater

De Industrie zorgt voor een groot deel van de opgeloste stoffen in de rivieren. De mate van verontreiniging kan uitgedrukt worden door het aantal mg Cl^- per liter. Ook de chloridebelasting wordt vaak gebruikt om de verontreiniging aan te geven. Dit is de hoeveelheid zout die per seconde een bepaalde doorsnede passeert. Een hoge chloridebelasting kan meehelpen aan de verzilting van bodem- en grondwater.

Naast chemische vervuiling is er ook thermische vervuiling. Door het lozen van opgewarmd koelwater is de temperatuur van de rivieren enkele graden hoger geworden. Hierdoor vriezen ze minder makkelijk dicht in de winter, maar is ook het zuurstofgehalte van het water lager, waardoor het zelfreinigend vermogen (= het afbreken van organische stoffen tot CO₂  en andere oplosbare stoffen door aërobe bacteriën) van het water afneemt. De snelheid van dit proces is afhankelijk van de temperatuur.

Eutrofiëring ontstaat als er meer organische stoffen het water inkomen dan er bij het heersende O₂-gehalte kan worden afgebroken. Hierdoor ontstaat een O₂ tekort, waardoor onder andere de vissen kunnen stikken. De omzetting van organisch materiaal worden nu omgezet door anaërobe bacteriën die geen O₂ produceren maar rottingsgassen. Door de aanwezigheid van veel voedingsstoffen groeien waterplanten snel. Normaal zou dit het proces omkeren omdat deze planten onder invloed van zonlicht CO₂ omzetten in O₂. Als er echter veel algen en wieren zijn gegroeid, blokkeren deze het zonlicht en gaat dit proces niet door.

 

6.7 Infiltratie

Afvoercoëfficiënt = de hoeveelheid water die via beken en rivieren wegstroomt / de hoeveelheid neerslag. Deze hangt vooral af van de intensiteit en duur van de neerslag, de doorlatendheid van de grond en de begroeiing.

Infiltratie is groot in de pleistocene heuvelgebieden en in de kustduinen. Dit water komt elders voor een deel weer aan de dag als kwelwater.

 

6.8 Bodemwater

(zie figuur 6.4)

Hangwater = bodemwater, dat zich dicht bij de oppervlakte bevindt en dat in feite op weg is naar omlaag. Hangwater is door adhesie met de wanden van (kleine) poriën verbonden en blijft daardoor lange tijd in de bodem.

Capillair water = water dat zich vlak boven de grondwaterspiegel bevindt in de poriën van gesteenten. Door de adhesie van het water met de vaste deeltjes verplaatst het water zich tegen de zwaartekracht in. In het onderste deel van de capillaire zone zijn de poriën geheel met water gevuld (= vol-capilaire zone). Het deel van de grond waar de poriën deels met water, deels met lucht zijn gevuld is de onverzadigde zone. Hoe fijner de poriën, hoe groter de opstijging.

Grond- of freatisch water = Het grondwaterniveau kan worden vastgesteld in een boorgat, waarin geen capillaire stijging kan optreden. Ook meren vormen in hydrologische zin een deel van de grondwaterspiegel. Het deel van de grond waarin de poriën geheel verzadigd zijn met water is de verzadigde zone.

De luchtdruk bij de grondwaterspiegel is 1 atmosfeer. In de hydrologie gebruikt men echter de waterdruk te n opzichte van de atmosfeer (= relatieve waterdruk). Deze is bij de grondwaterspiegel 0 Pa (=N/m²). Onder het grondwaterniveau is sprake van een positieve waterdruk, erboven van een negatieve waterdruk. (= Vochtspanning)

Stijghoogte = de hoogte tot waar het water stijgt in een buis met een kort inlaatfilter (= piëzometer). Bij zo’n buis kan alleen water van 1 bepaalde diepte de buis binnendringen. Water stroomt ondergronds van hoge stijghoogte naar lage. Wanneer de stijghoogte boven het grondoppervlak uitkomt is er sprake van artesisch grondwater.

pF = De logaritme van de vochtspanning.

Veldcapaciteit van de grond = de hoeveelheid water die zich na het uitzakken van het water nog in de poriën bevindt. Deze is afhankelijk van de grondwaterstand en treedt meestal op tussen 1,7 en 2,3 pF.

Verwelkingspunt = Het punt op de schaal van vochtspanning waarbij de planten niet meer in staat zijn om water uit de grond te zuigen en hierdoor verwelken.

In een door sloten omgeven terrein neemt het grondwaterniveau in perioden met een neerslagoverschot van nature een bolle vorm aan. Het grondwater vloeit dan langzaam richting de sloten af. (Figuur 6.6) In droge perioden gaat de grondwaterspiegel hol staan. De kromming is sterker naarmate de grond slechter doorlatend (kleiiger) is. De stroming van het water in de ondergrond verloopt zeer traag.

 

6.9 Samenstelling van het grondwater

Zand zelf lost niet op in de gematigde klimaatszone.

In gebieden waar het grondwater in aanraking komt met kalksteen (Zuid-Limburg) of met kalkhoudende sedimenten, bevat het vrij veel CaCO₃ en Ca(HCO₃)₂.

Hard water = kalkrijk water. Als hieraan CO₂ wordt onttrokken slaat het kalk neer. Dit levert in ketels en machines de zogenaamde kalksteen op. In de natuur slaat de kalk aan de oppervlakte neer in de vorm van travertijn, in grotten als druipsteen.

In veen kan de zuurgraad door de aanwezigheid van humuszuren oplopen tot een pH=4, in katteklei komt zelfs een nog hogere zuurgraad voor.

Op sommige plaatsen bevat het grondwater zeer veel ijzer. IJzer komt voor in vele pleistocene afzettingen. Zodra het water met lucht in aanraking komt, slaat het ijzer neer, waardoor ijzer-oerbanken kunnen ontstaan. (Figuur 6.8) Dit gebeurd bijvoorbeeld in vele beekdalen en langs de Peelrandbreuk. (Figuur 6.9) In het rivierengebied is het voorkomen van veel geoxideerd ijzer een indicatie voor het optreden van kwel.

In een groot deel van Nederland bevindt zich zout of brak water in de ondergrond. Ten dele is dit fossiel zeewater, dat na transgressie in de afzettingen is achtergebleven. Voor een ander deel is het grondwater zout geworden door de zoutsteenafzettingen uit het Perm en het Trias.

Ook verontreiniging beïnvloedt de samenstelling van het grondwater. Door bijvoorbeeld teveel mest kan NO₃^- uitspoelen naar het grondwater, dat daardoor wordt verrijkt met voedingsstoffen. (= vermesting) Dit grondwater kan opkwellen in voedselarme gebieden, wat leidt tot eutrofiëring van het milieu, en daardoor tot verandering van de vegetatie. Door de sterke verzuring van lucht en bodem is ook het grondwater verzuurd. Hierdoor kunnen zware metalen en aluminium makkelijker uitspoelen.

 

6.10 Meren

Vele meren waren oorspronkelijk aanwezig in het veengebied. Plassen zijn ontstaan door het afgraven van veen.

Wielen/waaien = ronde of iets langgerekte riviertjes, die zijn ontstaan door dijkdoorbraken.

Ook zijn er meren die hun ontstaan te danken hebben aan de winning van klei, zand en/of grind.

In diepe meren wordt het oppervlaktewater ’s zomers sterk verwarmd, zodat het blijft drijven op het koudere water. ’s Nachts koelt het oppervlaktewater enigszins af, waardoor het iets naar beneden zakt. Op deze manier kan zich een zone vormen waarbinnen de temperatuur en het zuurstofgehalte weinig variëren. (= Epilimnion) Daaronder ligt een zone waar de temperatuur soms enkele graden lager is. (Hypolimnion) In deze zone kan zuurstofarmoede ontstaan, omdat er geen aanvoer van O₂ van bovenaf optreedt, terwijl de bacteriële omzetting van organische stof wel doorgaat. De overgangszone, waarin de temperatuur snel afneemt wordt de spronglaag (of mesolimnion) genoemd. In het najaar wordt door afkoeling van de bovenste waterlagen het temperatuurverschil tussen het epilimniom en het hypolimnion opgeheven en verdwijnt dus de spronglaag. Hierdoor kan er weer uitwisseling van water in verticale richting optreden.

Op enkele plaatsen in Nederland bevinden zich meertjes, die hun ontstaan te danken hebben aan een ondoorlatende klei- of leemlaag of een oerbank in de ondergrond. Soms verlanden deze meertjes langzaam door veenvorming.

 

6.11 Kwel en bronwater

Afgesloten grondwater ontstaat als water van hoger gelegen gebieden naar lager gelegen gebieden stroomt en daar aan de bovenkant wordt begrensd door een slecht- of niet-doorlatende laag. Het water komt dan onder druk te staan.

Artesisch water is het water dat naar boven komt als er de slecht doorlatende laag wordt doorboord. Dit verschijnsel doet zich ook voor in het rivierengebied. Bij hoge rivierstanden bestaat er een stijghoogteverschil tussen het buitendijkse en het binnendijkse gebied. De opwaartse druk van het water in het binnendijkse gebied kan zo groot worden dat de grond openbarst en er wellen ontstaan.

 

6.12 Afwatering

Met betrekking op de afwatering kunnen 3 situaties onderscheiden worden: (figuur 6.15)

1. Gebieden die zo hoog liggen dat de grondwaterspiegel permanent hoger ligt dan het peil van de rivieren en dergelijke. Hier kan de afwatering op natuurlijke wijze plaatsvinden. Deze situatie is vooral te vinden op de pleistocene zandgronden en in Zuid-Limburg.
2. Gebieden waar het grondwaterniveau tussen het hoogwater- en laagwaterniveau van het buitenwater ligt. Slechts bij eb kan nu natuurlijke lozing van (polder)water plaatsvinden. Dit gebeurt meestal door uitwateringssluizen, die zich bij laag water automatisch openen en bij hoogwater automatisch sluiten door de druk. Als men ook bij hoge buitenwaterstanden polderwater wil lozen, moet er bemalen worden. Deze situatie bevindt zich vooral voor waar holocene mariene en fluviatiele (= door stromend water gevormd) afzettingen voorkomen. Door de zeespiegelstijging, de bodemdaling en de inklinking neemt het gebied dat voortdurend bemalen moet worden steeds verder toe.
3. Gebieden waar het grondwaterniveau permanent beneden de laagste buitenwaterstanden blijft. Hier moet continu bemaling plaatsvinden. Deze situatie is vooral te vinden in alle droogmakerijen en in de laagste veengebieden in het westen van Nederland.

 

6.13 Polders en droogmakerijen

Polders = gebieden waar de waterstanden door de mens worden gereguleerd. De meeste polders zijn omgeven door dijken.

Aanwassen = op natuurlijke wijze opgeslibte stukken land grenzend aan de zee of aan rivieren. Vaak kunnen polders bij eb op natuurlijk wijze afwateren. Overtollig polderwater wordt vaak opgeslagen in boezems. (Figuur 6.17) Dit kunnen zowel meren en kanalen zijn.

Boezemland = gebieden met sloten die in vrije verbinding met het boezemwater staan.

Boezemgebied = Het land dat op dezelfde boezem loost.

Droogmakerijen = drooggemaakte meren, plassen of delen van de zee. Deze zijn omgeven door dijken. Ook is hier continu bemaling noodzakelijk. Het overtollige water is afkomstig van neerslag en kwel. Ook moet het water hier veelvuldig worden ververst om verzilting te bestrijden.

6.14 Getijden

In het zuiden zijn getijdenverschillen groter dan langs de Hollandse kust, omdat door het smalle Nauw van Calais het opgestuwde water onvoldoende kan wegstromen. Langs de Nederlandse kust treedt het springtij op 2 dagen na volle maan en nieuwe maan; doodtij 2 dagen na 1^e en laatste kwartier. De vorm van de continenten zorgt ervoor dat de hoogste vloedstanden niet overal tegelijk bereikt worden. In de estuaria lopen de vloedstanden hoger op dan langs de gesloten kust. Ook wind heeft veel invloed op de waterstand. De getijdenbeweging resulteert in een noordoostelijke reststroom langs de Nederlandse kust.

 

6.15 Verzilting

Rivierwater kan zout zeewater terugdringen, daarom moet er niet teveel water aan worden onttrokken. In gebieden die aan zee grenzen heeft het water dat door kwel onder de dijken doorsijpelt vaak een hoog zoutgehalte. De sterkste verzilting is in de zandige gebieden van Zeeland. De verzilting is onder andere toegenomen door een verbeterde ontwatering en diepere bemaling waardoor de stijghoogte van het water aan de oppervlakte vermindert en de kwel toeneemt. Ook de sterke drinkwateronttrekking in de duinen, waardoor de zoetwaterzak kleiner wordt en de zoute kwel onder de duinen door toeneemt en het aanleggen van nieuwe, diepe polders zijn enkele oorzaken. Om verzilting tegen te gaan moet het water in de polders regelmatig worden ververst.

 

6.16 Waterstaat en waterbeheer

Er zijn 3 niveaus voor het waterstaatbestuur in Nederland: het Rijk, de provincies en de waterschappen.

Het waterbeheer kan zich uitstrekken over de oppervlaktewateren en het grondwater. Soms wordt nog onderscheid gemaakt in kwantitatief, kwalitatief en scheepvaartwegbeheer.

 

6.17 Drinkwatervoorziening

Circa 70% van het drinkwater in Nederland is afkomstig van grondwater.

Zoet water = water waarvan het chloridegehalte lager is dan 150 mg/l.

In Oost-Nederland bevindt het grondwater zich in relatief grofzandige, overwegend fluviatiele afzettingen van Rijn en Maas. In centraal Nederland is er een dikke aquifer. Deze ligt op weinig doorlatende gronden als fijnzandige en kleiige mariene afzettingen.

In de pleistocene heuvelgebieden in Midden-Nederland zakt het neerslagwater direct in de goed doorlatende zandige ondergrond weg, waardoor onder deze heuvels een groot waterreservoir is ontstaan. Aan de randen van de heuvelgebieden kan het water aan de dag komen. Dit kan ook op plaatsen met een ondoorlatende laag in de ondergrond. De bronnen die hierdoor ontstaan aan de rand van de Veluwe heten sprengen. De grondwateronttrekkingen voor drinkwater en industrieel gebruik zijn geconcentreerd op de zandgronden en in de duinen.

In West-Nederland is slecht een dunnen laag zoet water aanwezig op zout water. Hier is de drinkwatervoorziening afhankelijk van oppervlaktewater, dat voor het grootste gedeelte afkomstig is uit de Rijn.

Het zoute grondwater is achtergebleven na de transgressies in het Eemien en het Holoceen.