Grondwaterproblematiek door ontzanding Huissensche Waarden Inleiding In de uiterwaarden van Huissen, Angeren en Doornenburg wordt een grote ontzanding gepland met een diepte van ca 30 meter. Mensen in deze plaatsen vragen zich af wat de werkelijke risico’s van deze plannen zijn voor hun leefomgeving en hun overige persoonlijke belangen. Gelet op de door de initiatiefnemers van deze ontzanding en door de diverse overheden bij de ter visie legging van alle vergunningaanvragen gepubliceerde effecten en meningen worden er, o.a. op het thema grondwater, veel vragen gesteld door diverse belanghebbenden. De ter visie legging loopt af op 17 juli 2013 en tot dat tijdstip kan iedere belanghebbende zijn of haar rechtspositie verzekeren door een zienswijze indien te dienen. Dit natuurlijk alleen als er risico wordt geschat voor eigen leefomgeving en overige persoonlijke belangen. In deze notitie zijn de gestelde vragen gebundeld en voorzien van antwoorden gebaseerd op feiten en objectieve inzichten van de huidige wetenschap. Met deze antwoorden wordt men in staat gesteld, als niet deskundige, zelf een afweging te maken in hoeverre er persoonlijke risico’s bestaan voor de eigen bezittingen en de eigen leefomgeving.
Gebundelde vraagstelling Door de initiatiefnemers zijn berekeningen gemaakt om de effecten van grondwaterstandverlagingen inzichtelijk te maken. Ook zijn er maatregelen genoemd om risico’s te verkleinen en zijn er inschattingen gemaakt van schade door zettingen in de ondergrond. 1. Hoe komt het dat er grondwaterstandverlagingen ontstaan? 2. Zijn, gelet op de toekomstige omstandigheden, de berekende laagst voorkomende grondwaterstanden representatief? 3. Wat gebeurt er in de bodem als de grondwaterstanden lager worden dan voorheen en wat zijn daarvan de mogelijke gevolgen en risico’s voor de leefomgeving? 4. Wat kan er worden gedaan aan eventuele risico’s? 5. Wat kan er gedaan worden indien er toch schade optreedt? In onderstaande notitie worden de bovenstaande vijf vragen zo goed en begrijpelijk mogelijk beantwoord.
Notitie: Grondwaterproblematiek juli 2013 Auteur: ing. H. Eerden
1
Vraag 1:
Hoe komt het dat er grondwaterstandverlagingen ontstaan?
Het peil van het grondwater in de bodem in plaatsen langs de rivier gaat op en neer en volgt daarbij het wisselende waterpeil in de rivier. De afstand die het water door de grond moet afleggen vanaf de rivier tot een bepaalde plaats en de weerstand die het water ondervindt om door deze grond naar die bepaalde plaats te stromen bepaald hoe snel het grondwaterpeil op die bepaalde plaats de waterstand in de rivier volgt. Wordt het rivierwaterpeil dichtbij gebracht door bijvoorbeeld een diepe zandwinput kort langs de winterdijk dan is de afstand die het water door de grond moet afleggen tot die bepaalde plaats veel kleiner. Door de grote diepte kan het water van de ontzanding ook gemakkelijk door de zijwand van de oeverhelling in en uit de bodem treden. Het gevolg van de kortere afstand en het in- en uittreden in meerder grondlagen tot op grote diepte is dat de grondwaterstand sneller de rivierwaterstand gaat volgen. Is het waterpeil in de rivier en de in open verbinding met deze rivier staande ontzanding bij deze gewijzigde omstandigheden gedurende enkele dagen erg laag dan volgt de grondwaterstand gemakkelijker en sneller dit lage rivierpeil. De grondwaterstand gaat door de nieuwe ontzanding dus sneller op en neer en wordt daardoor ook hoger en lager dan voorheen. Bij relatief korte perioden met lage waterstanden in de rivier bereikt het grondwater sneller dit lage rivierpeil en wordt daardoor dus lager dan voorheen. In onderstaand figuur 1 wordt de oorzaak van dit verschil in grondwaterstand in beeld gebracht. De afstand van de kwelweg wordt korter, het grondwater stroomt sneller en gemakkelijker naar de ontzanding en zijgt zo veel sneller weg.
Figuur 1: Oorzaak verlaging grondwater
Notitie: Grondwaterproblematiek juli 2013 Auteur: ing. H. Eerden
2
Vraag 2:
Zijn, gelet op de toekomstige omstandigheden, de berekende laagst voorkomende grondwaterstanden representatief?
De Initiatiefnemers hebben voor berekening van de extreem droge periode volgens blz 10 van Arcadisrapport (075407708.0.3 - Definitief C01012.100037.0120) d.d.17 maart 2011, gegeven in bijlage 6 bij het bestemmingsplan, de laagste waterstand van het droge najaar 2003 gebruikt. De voor de berekeningen gebruikte extreem laagwaterstand stand is volgens tabel 3.3 op blz. 11 van het onderzoekrapport 7,22 m+ NAP en opgetreden tussen 13 september en 26 september 2003. In het jaar 2003 was echter op 29 september volgens de gegevens van Rijkswaterstaat de laagste waterstand bij de waterpeilschaal Lobith 6,90 meter plus NAP, bij de IJsselkop 6,49 meter plus NAP en bij de Pannerdense Kop 6,69 meter plus NAP. De ontzanding is verbonden met de rivier en het water hierin volgt de waterstand in de rivier ter plaatse van de ingang, gelegen tussen eerder genoemde peilschalen. De opgetreden waterstand ter plaatse van de ingang was dus in september 2003 veel lager namelijk 6,53 m+ NAP. Zie tabel 1 voor een beeld van de laagwatersituatie in september 2003. De initiatiefnemers hebben hier dus een vergissing gemaakt en een 69 cm hogere waterstand gebruikt. Tabel 1: Waterstanden en afvoeren in de Rijn 2003 (in m3/s en cm +NAP) datum afvoer Lobith ws Lobith ws Pan Kop ws IJsselkop ws ingang 24-sep 859 708 687 668 672 25-sep 846 705 684 666 670 26-sep 826 702 681 662 666 27-sep 805 696 673 657 660 28-sep 795 692 671 653 657 29-sep 780 * 690 * 669 * 649 * 653 * 30-sep 801 695 674 655 659 1-okt 800 692 673 654 658 2-okt 823 691 670 654 657 3-okt 873 710 687 667 671 Bron: database historische waterstanden en afvoeren van www.actuelewaterdata.nl
In september 2003 waren de waterstanden dus veel lager dan het uitgangspunt waarmee de initiatiefnemers hebben gerekend. Het jaar 2003 is echter nog niet het meest droge waargenomen jaar met de laagste rivierafvoer. Het jaar 2003 geeft dus nog geen goed beeld van een extreme laagwatersituatie die kan voorkomen en is daarmee niet representatief voor het doel van het grondwateronderzoek. De laagste rivierafvoer van september 2003 was te Lobith 780.000 liter per seconde ofwel 780 m3/s. In tabel 2, op de volgende pagina, worden gemeten rivierafvoeren van erg droge jaren gegeven afkomstig van de helpdesk water en tevens vermeld in de KNMI-publicatie 199-II. Hieruit blijkt dat 2003 niet representatief is als het droogste jaar. Ook een T=10 laagwatersituatie zoals aangegeven door Waterschap Rivierenland, met een herhalingsfrequentie van 1x per 10 jaar, brengt niet alle Notitie: Grondwaterproblematiek juli 2013 Auteur: ing. H. Eerden
3
geotechnische risico’s en de grote van het invloedgebied in horizontale en verticale zin objectief in beeld.
Tabel 2: Opgetreden lage rivierstanden in m3/s Jaar & mnd 1928 feb 1947 nov 1949 nov 1943 jan 1921 nov 1954 jan 1959 okt 1971 nov 1943 nov 2003 sept 1933 dec
afvoer Lobith 575 620 635 665 670 680 715 760 780 780 825
omstandigheden ijscondities *)
ijscondities *)
ijscondities *)
Bron: helpdesk Water Rijkswaterstaat en KNMI publicatie 199-II *) onder ijscondities is stuw Driel geopend
Bij bepaling van de meest extreem waargenomen rivierstand op de Rijn dient de laagste rivierafvoer gebruikt te worden uit tabel 2. Extreme waterstanden dienen altijd te worden afgeleid en omgerekend omdat voor de vergelijking tussen verleden en heden immers rekening gehouden moet worden met grote wijzigingen in de rivier. Door o.a. de rivierbodemdaling, de bochtafsnijdingen in de IJssel en de Rijnkanalisatie kunnen waterstanden uit het verleden niet direct met de hedendaagse situatie worden vergeleken. Zo wordt met stuw Driel het rivierwater bij Huissen onder normale omstandigheden doorgaans ook nog wat opgezet. Andere effecten verlagen de waterstanden behoorlijk en worden niet gecompenseerd door het positieve effect van stuw Driel. De laagste rivierstand ooit trad op in februari 1928 bij ijsgang in de rivier en bedroeg slechts 575 m3/s. Dit levert nu een laagwaterstand bij de rivierverbinding van de ontzanding op van ongeveer 5,60 m +NAP. In 1947 is de laagst bekende rivierstand onder zomerse condities opgetreden met een afvoer van 620 m3. De waterstand bij de ingang (met stuw Driel in bedrijf) bedraagt dan ongeveer 6,00 m+NAP Indien de situatie van februari 1928 zich nu herhaald dan is bij deze lage afvoer de stuw bij Driel vanwege ijsgang geheven en is de waterstand bij de ingang aanzienlijk lager dan in september 2003 en nog veel lager dan waarmee in het grondwateronderzoek rekening is gehouden. Het verschil in extreme rivierwaterstand tussen het nu gehanteerde uitgangspunt in de grondwaterberekeningen van de initiatiefnemers is dus ruim 1,6 meter lager. De grondwaterstanddaling kan dus onder genoemde extreme condities aanzienlijk lager worden dan nu is berekend en het grondwaterpeil kan dan maximaal 1,60 meter lager zijn. Dit grote verschil heeft enorme Notitie: Grondwaterproblematiek juli 2013 Auteur: ing. H. Eerden
4
consequenties voor de conclusies over het invloedgebied en de daarin optredende zettingen zoals getrokken in het nu gepresenteerde grondwateronderzoek. In de toekomst wordt rekening gehouden met klimaatwijzigingen. Er zullen daarbij ook vaker drogere situaties dan nu gaan optreden. Uit de droogtestudie met titel “Droog, droger, droogst” van KNMI en RWS-RIZA “, KNMI publicatie 199-II van 2004, verkrijgbaar via de website helpdesk water, blijkt op blz. 29 dat de rivierafvoeren van de Rijn in de toekomst in het begin van het najaar tot meer dan 50% kunnen gaan afnemen. De laagst bekende rivierafvoer kan dus nog aanzienlijk lager worden waarbij de rivierwaterstand bij Huissen mogelijk nog ongeveer één meter verder kan wegzakken. In het grondwateronderzoek wordt echter geen rekening gehouden met toekomstige klimaatwijzigingen en grote droogteperioden in de Rijn.
Bevindingen n.a.v. review uitgangspunten grondwateronderzoek Gelet op alle hiervoor genoemde feiten en uitkomsten van wetenschappelijke studies wordt geconcludeerd dat, mede gelet op de toekomstige drogere omstandigheden, de thans berekende extreme grondwaterstanden niet representatief zijn. De grondwaterstanden kunnen bij de laagst bekende rivierafvoeren tot maximaal ca 1,6 meter lager worden dan thans berekend en dit verschil kan bij toekomstige drogere omstandigheden ook nog aanzienlijk groter worden. De verschillen in grondwaterstanden veroorzaakt door de ontzanding en het oppervlak en de diepte van het gebied dat door deze verschillen wordt getroffen zijn met de hoogste waarschijnlijkheid aanzienlijk groter. Dit dient met nader onderzoek te worden uitgezocht voordat de gewenste objectieve conclusies kunnen worden getrokken. Geotechnische conclusies voor zettingen etc. kunnen op basis van het thans uitgevoerde grondwateronderzoek dus nog niet voldoende worden onderbouwd. Het publiek kan met genoemde gepubliceerde stukken dus nog geen goede conclusie trekken over de mogelijke risico’s voor hun persoonlijke belangen.
Notitie: Grondwaterproblematiek juli 2013 Auteur: ing. H. Eerden
5
Vraag 3:
Wat gebeurt er in de bodem als de grondwaterstanden lager worden dan voorheen en wat zijn daarvan de mogelijke gevolgen en risico’s voor de leefomgeving?
De ondiepe bodem in het riviergebied is gevormd door de rivier. Voor de veertiende eeuw was het riviergebied nog niet overal bedijkt en bestond de rivier uit meerdere kleine en grote geulen die zich voortdurend verlegden. Oude geulen en geultjes verlanden door afstervende planten en werden bovendien vaak gevuld met slib. Op de oevers lagen er eilandjes van oeverwallen en rivierduintjes van zand. Tijdens dijkdoorbraken na de bedijking in de veertiende eeuw werden delen bedekt met overslagzand en vaak ook met een laag klei. Het gevolg van deze riviergeschiedenis is dat de bodem bestaat uit een ingewikkelde mix van zand- en kleilagen en kleine restbeddingen gevuld met veengrond afkomstig van de plantenresten. Op kleine afstand kan men dus in de bodem zowel zand, klei als veen aantreffen. In de bodem bevindt zich op een diepte van enkele meters de gemiddelde grondwaterstand. Zoals uitgelegd bij vraag 2 wisselt de grondwaterstand. Vlak boven deze grondwaterstand is de bodem erg vochtig omdat het grondwater door capillaire werking tussen fijne korreltjes en kleiplaatjes kan optrekken. Daarboven is de grond droog. Zandgrond bestaat uit korrels zand (en grind) waartussen het water gemakkelijk kan wegzakken. Als alle korrels goed tegen elkaar liggen dan steunen ze op elkaar en kan dit zandpakket niet worden ingedrukt. Bij opdrogen zullen de korrels niet verder in elkaar ‘kruipen’ waardoor het volume nagenoeg gelijk blijft. Een vastgepakte zandlaag zakt niet in elkaar. Een losse zandpakking kan ca 10% in volume afnemen. Kleigrond bestaat uit fijn materiaal en zogenaamde plaatjes die onderling aan elkaar kleven. Door water worden deze plaatjes verder uit elkaar gedreven, bij opdrogen krimpt klei. Een kleilaag kan dus zwellen als deze nat wordt en krimpen als deze uitdroogt. Het volume neemt af of toe. Nat slib en klei kan na een eerste ontwaterslag wel verder krimpen dan dat deze later weer uitzet. Een kleibodem zakt dus als deze uitdroogt en stijgt weer iets terug als deze weer nat wordt. De kleibodem beweegt dus met de grondwaterstand. Veengrond bestaat uit plantenresten met water. Door de waterdruk blijft het volume gelijk. Als veengrond uitdroogt dan wijzigen de plantenresten van samenstelling en wordt het volume van de oude plantencellen aanzienlijk kleiner. Als een veenlaag uitdroogt dan zakt deze flink in en zal niet meer uitzetten. Een uitgedroogde veenlaag zorgt dus voor een blijvende verzakking. Een perceel grond met geultjes van slib en veen tussen zandlagen in het horizontale vlak en verschillende lagen met de grondsoorten zand, klei en veen gedraagt zich bij uitdroging dus zeer wisselend. Waar in de vertikaal gerekend meer zand zit gebeurt er relatief weinig in hoogteligging, waar veen zit treedt aanzienlijke verzakking op Notitie: Grondwaterproblematiek juli 2013 Auteur: ing. H. Eerden
6
terwijl een kleibodem iets zakt en verder wat op en neer beweegt. Lagere grondwaterstanden dan voorheen zorgen dus voor onregelmatige verzakkingen in de bodem. Als deze onregelmatige verzakkingen optreden onder de fundering van een gebouw of bouwwerk dan beweegt het gebouw of bouwwerk en zal deze meestal gaan scheuren. In het ergste geval kan een constructie bezwijken als delen onstabiel worden. Ook kunnen er holten onder een bouwwerk ontstaand als bovenliggende lagen en constructies brugwerking mogelijk maken. De risico’s voor de leefomgeving zijn afhankelijk van de aard en functie van het gebouw of het bouwwerk. Bijvoorbeeld een holte onder een dijk kan bij hoogwater desastreuze gevolgen hebben. Een weg of een riolering of een hogedrukgasleiding kan verzakken en gaan scheuren. Een paar flinke scheuren in bijvoorbeeld de kerktoren of gasleiding kan direct gevaar en ontruiming in de directe omgeving opleveren maar in vaak voorkomende minder extreme gevallen zal het niet zo spannend worden en blijft het bij scheurvorming van constructies in gebouwen, overige bouwwerken en leidingstelsels met de nodige schadepost voor de eigenaar. Het probleem is dan de oorzaak daarvan aan te tonen met als gevolg veel administratief gedoe. Enkel andere risico’s zijn droogteschade aan landbouwgewassen, aan (openbaar) groen en overige grondwaterstandafhankelijke flora en fauna. Door een lage grondwaterstand droogt de bovenlaag van de grond en wortelzone uit en sterft het daarvan afhankelijke biotische leven. De grondwaterstand in waterputten, pulsbuizen en dergelijke daalt ook zodat er met gelijke energie minder of geen wateropbrengst meer is te halen. Bevloeiing uit waterbronnen of zelfs blussen van branden zal dan moeilijker gaan worden door de grotere opvoerhoogte.
Vraag 4:
Wat kan er worden gedaan aan eventuele risico’s?
Om eventuele risico’s te voorkomen is ‘t het beste om de reden van de risico’s weg te nemen, namelijk de grondwaterstanddaling stoppen. De maatregelen die initiatiefnemer heeft bedacht beperken het risico voor slechts een klein deel. Maatregelen bestaan om het talud van de ontzanding wat af te dekken met onder water gestorte klei. De effecten van deze relatief losse afdichting vergroten wel iets de intreedweerstand van water maar uittredend water kan deze klei- of sliblaag gemakkelijker uit elkaar drukken en af laten glijden in de diepte. Ondiepe waterplassen hebben meestal onvoldoende infiltratiecapaciteit om het wegzijgende water aan te vullen, zeker als deze waterplassen beperkt blijven tot een klein oppervlak en door verlanding dichtslaan. De termijnmaatregel natuurlijke aanslibbing op de lange termijn is erg onzeker en geeft voor de korte termijn zeker geen oplossing. Een maatregelen die wel reductie biedt is op een of andere wijze de waterstand in de zandwinputzandwinput hoog houden als de rivier te lage waterstanden heeft. Dit kan bijvoorbeeld door de put op te delen in compartimenten die in de eindsituatie niet in verbinding staan met de rivier. Dit kan bijvoorbeeld door de verschillende Notitie: Grondwaterproblematiek juli 2013 Auteur: ing. H. Eerden
7
compartimenten langs de randen weer op te vullen met kleidammen. Dit levert ook nog kansen voor recreatiepaden etc. en om cultuurhistorische patronen terug te brengen in het landschap. Nog beter is het om de zandwinput compartiment voor compartiment te ontzanden en deze van de rivier gesloten compartimenten direct weer aan te vullen met overtollige grond van elders, het zogenaamde omputten. Als dit alles niet mogelijk is kan er ook nog zelfs een laagwaterkeersluis in de opening worden aangelegd die dicht gaat bij laagwater en zo de waterstand in de zandwinput op voldoende hoogte houdt. Conclusie is dat de initiatiefnemers (en de overheden) de mogelijkheden hebben om het risico grotendeels weg te nemen als men hierin kan en wil investeren. Doorgaans is het helaas echter wel zo dat zolang er niemand “piept” er geen motivatie is om daarvoor de benodigde mitigerende maatregelen te treffen.
Vraag 5:
Wat kan er gedaan worden indien er toch schade optreedt?
Indien alles wordt zoals in de plannen is beschreven dan bestaat is er zeker een kans op aanzienlijke droogteschade. Bij optredende schade kan nog slechts deze schade worden hersteld indien deze herstelbaar is. Zo kan men een dode plant, dier of mens meestal niet meer herstellen. Overige schade kan men repareren maar daarvoor is geld nodig. Als er verder niets gebeurt, zal het doorgaans lastig worden om de schade te verhalen, zeker als een verzekeraar deze schade niet dekt en door de benadeelde zelf het causale verband van de schade met de grondwaterstand en de ontzanding moet worden aangetoond. Een mogelijke oplossing is een schadefonds in combinatie met een uitgebreid meetnet van grond- en rivierwaterstanden en een soepel schadeafwikkelingbeleid van de beheerder van dat schadefonds. Ook hiervoor geldt dat dergelijke maatregelen niet uit zichzelf ontstaan als belanghebbenden hierover geen opmerkingen maken.
Notitie: Grondwaterproblematiek juli 2013 Auteur: ing. H. Eerden
8
