In Memoriam Gijs Bruggeman,

In Memoriam Gijs Bruggeman, 1924 - 2013 Ed Veling1

Gijs Bruggeman, 19 april 2008 (foto Paul Bruggeman).

Op 13 augustus 2013 is te Calonge (Gerona, Noordoost-Spanje) Gijs (Gijsbertus André) Bruggeman op 89-jarige leeftijd overleden. Met hem is een van de markantste hydrologen van de oude stempel heengegaan. Een hydroloog die zijn voorspellingen baseerde op analytische formules zoals hij die geleerd had op de Technische Hogeschool Delft en die de bekende collectie toepasbare formules enorm heeft uitgebreid. Zijn levenswerk is de publicatie geweest (op 75-jarige leeftijd!) van het boek Analytical Solutions of Geohydrological Problems, Elsevier, 1999, waarin zijn hydrologische ervaring is vastgelegd. Bilthoven, [email protected]

1

Met dank voor informatie van de familie Bruggeman, Cees van den Akker, Guus Beugelink, Wennemar Cramer, Jan van Eijkeren, Simone Hiensch, Karel Kovar, Kees Maas, Kees Meinardi, Wouter van Nieuwpoort, Theo Olsthoorn en Arnold Verruijt STROMINGEN 20 (2014), NUMMER 1

73

Gijs Bruggeman (GB) werd op 19 april 1924 geboren te Rotterdam. Zijn jeugd bracht hij door in Schoonhoven. Na zijn middelbare schoolopleiding (HBS-B) te Gouda, studeerde hij af in 1956 in Delft aan de Technische Hogeschool met als afstudeerwerk het ontwerp van een brug in Alphen aan de Rijn en begon hij zijn arbeidzame leven als hydroloog bij het Rijksinstituut voor Drinkwatervoorziening (RID), toen gevestigd aan de Parklaan te Scheveningen. Een aantal jaren (1960-1965) heeft hij gewerkt bij het Waterschap Regge en Dinkel (thans Vechtstromen) in Twente. Hij keerde terug bij het RID, dat na verloop van tijd verhuisde naar het gebouw Damsigt te Leidschendam. GB woonde in die tijd met zijn vrouw Jeanne Kokken en hun drie kinderen Hans, Vera en Paul in Heemstede. Na de fusie van het RID met het Rijksinstituut voor Volksgezondheid (RIV) in 1984 tot Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (RIVM) werd de standplaats in 1987 uiteindelijk Bilthoven. Hij heeft nog een tijdje geforenst vanuit Heemstede, maar in 1988 verhuisde Gijs naar Groenekan. Na zijn pensioen in 1989 heeft GB als zelfstandig ingenieur nog opdrachten uitgevoerd voor het bureau van Ad Broks (Broks Adviezen). In Groenekan hebben Gijs en Jeanne een aantal jaren gewoond in een huis met een royale tuin die veel aandacht opeiste maar hun ook veel voldoening gaf, totdat zij in augustus 2002 vertrokken naar Noordoost-Spanje. GB was een veelzijdige man. Behalve zijn hydrologische kennis had hij een brede belangstelling, waarbij zijn kennis van de natuur (vogels, planten), archeologie en geschiedenis van de vroegste bewoners van Europa opvielen. Bovendien was hij een sportman in hart en nieren: in zijn jonge jaren waterpolo, en later ook schaatsen, tennis, volleybal en zelfs windsurfen. Zelfs op zijn zestigste was hij nog moeilijk te verslaan met tafeltennis. Ook denksporten trokken hem aan. Jarenlang was hij lid van een schaakclub en speelde hij aan de hoogste borden. Toen de kubus van Rubik beschikbaar kwam, had hij al gauw de techniek van draaiingen onder de knie zodat elk vlak maar een kleur had. Hij deed volop mee aan personeelsactivieiten van het RID, bijvoorbeeld door Sinterklaas te spelen, en hij deinsde er niet voor terug om zittend op zijn aktetas af te dalen van een beijzelde afrit bij het gebouw Damsigt (Leidschendam). Op het RID was hij de steun en toeverlaat voor de hydrologen en fungeerde hij als het wetenschappelijk geweten. Die ondersteuning vond mede plaats via een wiskundeklasje, eens in de week op het einde van de werkdag, deels in de eigen tijd van de RID-ers. Dan gaf hij ook huiswerk op. Als hydroloog was hij natuurlijk in staat om pompproeven uit te werken met de rekenlineaal en logarithmisch papier. Later heeft hij zich nog de vaardigheid eigen gemaakt te kunnen werken met de uitgebreide zakrekenmachine van Hewlett-Packard, de HP-65, een van de eerste die programmeerbaar was en waarbij programma’s op magnetische kaartjes konden worden weggeschreven die later weer konden worden ingelezen. Voor het rekenwerk dat hij wilde doen voldeed dat goed (zie zijn berekeningen van isochronen voor het rapport RID 75-4). Een PC heeft hij op het RIVM voor berekeningen nooit gebruikt. Dat kwam pas later na zijn pensionering. In Stromingen, jrg 7, nr 1, pag 62-66 (2001) wordt beschreven hoe zijn levenswerk Analytical Solutions of Geohydrological Problems (ASGH) tot stand is gekomen. Het manuscript voor ASGH heeft hij nog handgeschreven aangeleverd, want een tekstverwerker begon hij pas later te gebruiken. Theo Olsthoorn beschrijft in Stromingen, jrg 19, nr 1, pag 5-18 (2013) een aantal persoonlijke herinneringen over de werkwijze 74

STROMINGEN 20 (2014), NUMMER 1

van GB. Uit de bijgevoegde publicatielijst valt op te maken dat GB zich als ingenieur niet toelegde op publicaties in vaktijdschriften. Daar lag zijn ambitie niet. Ook de vakliteratuur volgde hij niet, enkel het allerbelangrijkste, en dat deed hij dan grondig en verwerkte het later in zijn eigen werk. Liever in rapportvorm schreef hij hetgeen hij uitgewerkt of bedacht had. Hij publiceerde wel een aantal keren in de proceedings van een ”Salt Water Intrusion Meeting” (de SWIM-conferenties). GB was een ”self-made man”: veel van de technieken die hij in zijn ASGH beschrijft en gebruikt, had hij zich door zelfstudie eigen gemaakt. Zo suggereerde Prof. De Josselin de Jong hem eens het gebruik van de Laplace transformatie techniek om tijdsafhankelijke problemen op te lossen. Op een dergelijk onderwerp kon hij zich dan helemaal storten en zo produceerde hij in ASGH vele resultaten gebaseerd op die techniek. Op de bijeenkomsten van het Hydrologisch Colloquium besprak hij al eerder zijn nieuwe resultaten.

Gijs Bruggeman voor het schoolbord, formule 820.01, ASGH, uit ”Water in the Netherlands”, 1986 (foto Rijksinstituut voor Drinkwatervoorziening).

Een paar van zijn artikelen verdienen speciale aandacht: – In de proceedings van de IAHR conferentie in Haïfa (1969), gepubliceerd in 1972, beschrijft GB het reciprociteitsprincipe. Dit houdt het volgende in: «De verlaging van de stijghoogte in een willekeurig punt A in een heterogeen, anisotroop poreus medium veroorzaakt door een onttrekking met een sterkte Q in een ander willekeurig punt B na een tijd T na het begin van het onttrekken, is gelijk aan de verlaging in B als er een onttrekking zou zijn in A met dezelfde sterkte Q na dezelfde tijd T.» Dit is een algemene formulering van een principe dat bekend staat als Green’s reciprociteitsprincipe. Waarschijnlijk heeft GB dit principe zelf herontdekt bij zijn analyse van een gekoppeld stelsel aquifers. Tijdens een bijeenkomst van het Hydro logisch Colloquium werd dit principe in boven beschreven algemene zin bewezen STROMINGEN 20 (2014), NUMMER 1

75

door Prof. De Josselin de Jong. In zijn boek ASGH heeft GB dit principe uitvoerig bewezen en werkt hij een aantal voorbeelden uit. Zijn reciprociteitsartikel van de IAHR conferentie heeft 22 citaties; opmerkelijk ook dat er 12 citaties zijn van na 2009. In ieder geval heeft GB dit principe geïntroduceerd binnen de hydrologische litteratuur. – In de RID Mededeling 73-1 (”Mathematical analysis of steady and non-steady two and three dimensional flow in anisotropic aquifers with special reference to salt water intrusion problems”, 1973) beschrijft GB met een instructief betoog het gebruik van verschillende analytische methoden en meer in het bijzonder verschillende integraal transformaties. – In de RID Mededeling 75-4 (”Analytical analysis of moving fronts in two- and three dimensional groundwater flow in anisotropic aquifers”, 1975) weet hij op een fraaie wijze steeds het probleem zo te vereenvoudigen dat het nog analytisch oplosbaar is met behoud van fysische toepasbaarheid. Op didactische wijze begeleidt hij de lezer bij het afleiden van de verschillende gevallen. In dit rapport wordt ook een toepassing gegeven van de conforme afbeeldingsmethode. – In het artikel ”Use of pressure generators in solving three-dimensional salt-fresh ground-water problems” (Proceedings SWIM congres, Bari, 1983, Geologia Applicata e Idrogeologia XVIII (II), pag 227-238) geeft GB een theoretische beschouwing hoe het probleem van een scherp grensvlak tussen zoet en zout grondwater kan worden aan gepakt in drie dimensies door de introductie van wat hij ”drukputjes” noemt. Deze zijn te vergelijken met puntonttrekkingen die verlagingen produceren, maar nu als drukgeneratoren die drukveranderingen bewerkstelligen. Dit werk is vergelijkbaar met wat De Josselin de Jong gedaan heeft in twee dimensies (”Review of vortex theory for multiple fluid flow”, Delft Progress Report, jrg 2, pag 225-236, (1977). De Josselin de Jong kon gebruik maken van de stroomfunctie; in drie dimensies is een andere aanpak noodzakelijk. – Naar aanleiding van de noodzakelijke sanering van vervuilde grond in het Griftpark (stad Utrecht) stelde GB een hydrologisch scherm voor: een methode die veel goedkoper zou zijn dan de vervuilde grond afgraven (Bruggeman & Snelting, 1985). ”De Volkskrant” van zaterdag 31 augustus 1985 besteedde aandacht aan deze techniek door middel van een interview met GB. – Midden jaren tachtig publiceerden Hemker (Journal of Hydrology, jrg 72, pag 355-374, (1984) en Maas (Journal of Hydrology, jrg 88, pag 43–67, (1986) methoden om systemen met een willekeurig aantal lagen op te lossen in termen van bekende eenlaagsoplossingen met behulp van matrixmethoden. GB zag snel de potentie van deze techniek in en hij paste deze toe met als resultaat een veertigtal pagina’s in ASGH met een aantal nieuwe oplossingen. Zie ook het artikel van Olsthoorn en Nienhuis in Stromingen, jrg 19, nr 1, pag 5-18 (2013). – In 1998 en 1999 publiceerde hij in Stromingen twee artikelen (jrg 4, nr 4, pag 27-34 en jrg 5, nr 2, pag 35-42) met daarin opmerkelijke uitkomsten in stromingssituaties. Bijvoorbeeld: uit de bepaling van de zakking langs een verticale stroomlijn door een puntbron in een dik, anisotroop pakket vindt men de horizontale doorlatendheid en niet de verticale. – Tijdens de Analytische Elementen Conferentie te Brainerd (USA) in 2000 verraste GB met een origineel artikel (”3D wedge with a well”) dat de verlaging ten gevolge van een puntonttrekking in een halfoneindig dikke aquifer beschrijft, waarbij het boven vlak voor de helft ondoorlatend is en voor de andere helft een vaste potentiaal heeft (bijvoorbeeld de bodem van een meer). Hij lost dit op door eerst het probleem te 76

STROMINGEN 20 (2014), NUMMER 1



beschouwen in een 3-dimensionale wig (met tophoek a) met hanteerbare randvoorwaarden. Door de tophoek van de wig te kiezen als a = 2p weet hij een analytische expressie te vinden voor dit probleem. In dit artikel is GB op zijn best door meesterlijk gebruik te maken van veel integraaltransformatietechnieken en identiteiten beschreven in ASGH. Hij is in staat zijn gevonden oplossing uit te breiden tot een lijnbelegging waardoor hij het resultaat kan controleren met de reeds eerder in ASGH gepubliceerde oplossing (325.06) voor een eenvoudiger geval. Het is jammer dat dit artikel nooit breder is gepubliceerd.

Niet onvermeld mag blijven dat GB de zogenaamde polder functie (ASGH, Part B, 3.1.2, vergelijking (24)) introduceerde. Dat is de som van twee combinaties van een exponentiële functie en een complementaire error functie:

Deze functie treedt vaak op bij oplossingen met een vast peil boven een slecht doorlatende laag en zorgt ervoor dat deze oplossingen er niet al te ingewikkeld uit zien. Voor de verwezenlijking van zijn boek ASGH kreeg GB op 21 januari 2000 een Erkenning voor Bijzondere Verdiensten van de NHV in de vorm van een zware sculptuur van messing in de vorm van een ∂, de beroemde kromme d van de partiële differentiaalvergelijkingen (Michael van der Valk, Stromingen, jrg 6, nr 2, pag 46-47, (2000). In dat verslag van de voordrachten van de sprekers op die dag wordt door Cees van den Akker de totstandkoming van het boek ASGH uitvoerig gememoreerd. Het moet voor Gijs een hele opluchting zijn geweest dat zijn levenswerk uiteindelijk gepubliceerd kon worden. Zou Elsevier willen meewerken om een digitale versie beschikbaar te stellen nu het boek is uitverkocht? Boekbesprekingen van ASGH zijn gepubliceerd in Journal of Contaminant Hydrology, jrg 43, pag 187-189 (2000) en Stromingen, jrg 7, nr 1, pag 62-66 & 66-68 (2001). Zie ook de persoonlijke woorden van Thomas de Meij op de site http://grondwaterformules.nl over de invloed die GB op hem heeft gehad. Op deze webpagina zijn ook vier rapporten van GB te downloaden (RID Mededelingen 72-1, 73-1 en 75-4 en Bijlage 5 bij het rapport over De Groeve, 1972). Gijs Bruggeman was niet enkel de ingenieur die veel formules te voorschijn kon toveren, hij was ook een charmante, humoristische, non-conformistische man, die goed overweg kon met jongere generaties hydrologen. Hij zal zeker door velen gemist worden.

Publicaties G.A. Bruggeman Deze lijst is mogelijk niet geheel compleet met betrekking tot de vroegste publicaties. Betekenis van de afkortingen: A = artikel; B = boek; C = cursus; N = notitie; P = proceedings-bijdrage; R = rapport. N Bruggeman, G.A. (1966) Analyse van bodemconstanten in een grondpakket bestaande uit twee of meer watervoerende lagen gescheiden door semi-permeabele lagen; Rijksinstituut voor Drinkwatervoorziening STROMINGEN 20 (2014), NUMMER 1

77

R Bruggeman, G.A. (1966) Kwelberekening spaarbekken GREVELINGEN. Juni 1966; Rijksinstituut voor Drinkwatervoorziening, met signatuur TNO-NITG 1966-24 R Bruggeman, G.A. (1968) Nota inzake de DRINKWATERBEHOEFTE van Zuid-Nederland en raming van de aanspraken op MAASWATER ten behoeve van de drinkwatervoorziening. (8 bijl.); Rijksinstituut voor Drinkwatervoorziening, met signatuur TNO-NITG 1968-43 R Bruggeman, G.A. (1969) Verbetering Cl-gehalte en spaar- en doorstroombekkens KETELMEER en IJSSELMEER. (17 bijl.); Rijksinstituut voor Drinkwatervoorziening, met signatuur TNO-NITG 1969-23 R Bruggeman, G.A. (1970) Kwelberekening spaarbekken Ketelmeer; Rijksinstituut voor Drinkwatervoorziening, RID Mededeling 70-1 R Bruggeman, G.A. (1970) Niet-stationaire grondwaterstroming in het Hollandse profiel; Rijksinstituut voor Drinkwatervoorziening, RID Mededeling 70-2 R Bruggeman, G.A. (1971) Rapport inzake BASISPLANNEN OVERIJSSEL. (1 bijl.); Rijksinstituut voor Drinkwatervoorziening, met signatuur TNO-NITG 1971-32 R Bruggeman, G.A. (1972) Geohydrologie van spaarbekkens; Rijksinstituut voor Drinkwatervoorziening, RID Mededeling 72-1 R Bruggeman, G.A. (1972) Tweedimensionale stroming in semispanningswater; Rijksinstituut voor Drinkwatervoorziening, RID rapport ”De Groeve”, Bijlage 5 P Bruggeman, G.A. (1972) The reciprocity principle in flow through heterogeneous porous media; in: IAHR (Ed) Fundamentals of Transport Phenomena in Porous Media, Haifa, February 1969, Developments in Soil Sciences, Elsevier P Bruggeman, G.A. (1972) Analytical treatment of moving fronts in two- and three-dimensional groundwater flow; in: W. De Breuck (Ed) Fourth Salt Water Intrusion Meeting, Ghent, August 28-30, 1974 R Bruggeman, G.A. (1973) Mathematical analysis of steady and non-steady twoand three-dimensional flow in anisotropic aquifers with special reference to salt water intrusion problems; Rijksinstituut voor Drinkwatervoorziening, RID Mededeling 73-1, 20 pag R Bruggeman, G.A. (1975) Analytical analysis of moving fronts in two- and threedimensional groundwater flow in anisotropic aquifers; Rijksinstituut voor Drinkwatervoorziening, RID Mededeling 75-4 P Bruggeman, G.A. (1975) Geohydrologisch onderzoek in verband met de bouw van spaarbekkens; in: Het hydrologisch onderzoek ten behoeve van het structuurschema drink- en industriewatervoorziening in Nederland; Verslag van de Technische Bijeenkomst 29, Verslagen en Mededelingen no. 16, Hoofdstuk VI, CHO-TNO, ’s-Gravenhage C Bruggeman, G.A. (1976) Nieuwe ontwikkelingen op het gebied van pompproeven; in: Cursus Porositeit en Permeabiliteit, 1975-1976; Stichting Postakademiale Vorming Gezondheidstechniek R 78

Bruggeman, G.A. (1976) Pompproef werkhaven Neeltje Jans OOSTERSCHELDE STROMINGEN 20 (2014), NUMMER 1

oktober 1976. (4 bijl.); Rijksinstituut voor Drinkwatervoorziening, met signatuur TNO-NITG 1976-23 A Bruggeman, G.A. (1977) Analytische berekeningsmethoden voor grondwaterstroming in de verzadigde zone; in: H2O, jrg 10, nr 2, pag 29-31 R Bruggeman, G.A. (1977) Field determination of the effective porosity; RID Quarterly Report, nr 10 P Bruggeman, G.A. (1978) Field determination of the effective porosity; in: Proceedings Fifth Salt Water Intrusion Meeting, Medmenham, England, April 4-6, 1977, International Hydrological Programme, Reading, pag 72-77 C Bruggeman, G.A. (1978) Grondwaterstroming; in: Cursus Grondwaterkwaliteit, 1977-78; Stichting Postakademiale Vorming Gezondheidstechniek, GK 2 C Bruggeman, G.A. (1980) Grondwaterstroming; in: Cursus Geohydrologische systemen en exploratie technieken, 1979-1980; Stichting Postakademiale Vorming Gezondheidstechniek, GSE 8 A Bruggeman, G.A. (1983) Use of pressure generators in solving three-dimensional salt-fresh ground-water problems; in: Proceedings SWIM congress, Bari, 1983, Geologia Applicata e Idrogeologia, vol XVIII, nr II, pag 227-238 R Bruggeman, G.A. (1984) Globale berekening afstroming van grondwater uit de Brabantse wal in westelijke en noordelijke richting; RIVM rapport 840347001 A Bruggeman, G.A. en H. Snelting (1985) Hydrologisch scherm als isolering van bodemverontreiniging; in: H2O, vol 18, nr 9, pag 186-192 A Bruggeman, G.A. en F. Braadbaart (1985) Lek door civieltechnische schermen; analyse en berekening; in: Polytechnisch Tijdschrift Civiele Techniek, jrg 40, nr 11, pag 19-25 P Bruggeman, G.A. en E. Custodio (1987) Methods of calculation; in: E. Custodio, G.A. Bruggeman en V. Cotecchia (Eds) Groundwater problems in coastal areas; Studies and Reports in Hydrology, vol 35, International Hydrological Programme, UNESCO, Paris R Bruggeman, G.A. (1992) Analyse van pompproeven Leiduin t.b.v. een diepinfiltratiesysteem; Rapport G.A. Bruggeman, raadgevend ingenieur, Groenekan P Stuyfzand, Pieter Jan en Gilbert Bruggeman (1997) Analytical Approximation for Fresh Water Lenses in Coastal Dunes; in: G. Barrocu, A. Vernier en G. Barbieri (Eds) Proceedings 13th SWIM; Cagliari [Villasimus], Sardinia, 1994, pag 15-23 A Bruggeman, G.A. (1998) Verrassende uitkomsten in stromingen, Deel 1; in: Stromingen, jrg 4, nr 4, pag 27-34 A Bruggeman, G.A. (1999) Verrassende uitkomsten in stromingen, Deel 2; in: Stromingen, jrg 5, nr 2, pag 35-42 B Bruggeman, G.A. (1999) Analytical Solutions of Geohydrological Problems; Developments in Water Science, vol. 46, Elsevier/RIVM P

Bruggeman, G.A. (2000) 3D wedge with a well; in: Proceedings of the 3rd Inter-

STROMINGEN 20 (2014), NUMMER 1

79

national Conference on Analytic Element Method in Modeling Groundwater Flow (ICAEM); April 16-19, 2000, Brainerd, Minnesota, USA A Bruggeman, G.A. en E.J.M. Veling (2004) Een opmerkelijk stromingspatroon?; in: Stromingen, jrg 10, nr 1, pag 5-14 A Bruggeman, G.A. en E.J.M. Veling (2006) Nonmonotonic trajectories to a partially penetrating well in a semiconfined aquifer; in: Water Resources Research, vol 42, nr 2, W02501, DOI:10.1029/2005WR003951

80

STROMINGEN 20 (2014), NUMMER 1