INFORMATIE. Nieuw hydrogeologisch ondergrondmodel on line. Grondwater en bodem REGIS II. Nederlands Instituut voor Toegepaste Geowetenschappen TNO

Nummer 17, Mei 2005

INFORMATIE

InFormatie is een magazine dat driemaal per jaar verschijnt. Het doel van InFormatie is onze relaties te informeren over ontwikkelingen op het gebied van grondwater- en bodemonderzoek.

Grondwater en bodem Nederlands Instituut voor Toegepaste Geowetenschappen TNO

REGIS II

1

Nieuw hydrogeologisch ondergrondmodel on line REGIS II is gereed. Daarmee beschikken alle betrokkenen bij het (grond)waterbeheer over een nieuw hydrogeologisch ondergrondmodel van Nederland. TNO-NITG ontwikkelde de vernieuwde versie van het oorspronkelijke REGIS in opdracht van elf Provincies (Limburg sluit in 2007 aan). REGIS II verschaft de gebruiker meer gedetailleerde informatie over de hydrogeologische opbouw van de ondergrond dan zijn voorganger, Het hydrogeologische model, dat gebaseerd is op de nieuwe lithostratigrafische indeling van Nederland, onderscheidt 46 kleiige, venige en complexe hydrogeologische eenheden en 60 zandige hydrogeologische eenheden. Bovendien zijn al die gegevens on line toegankelijk. Begin jaren negentig startte TNO-NITG met de ontwikkeling van het REgionaal Geohydrologisch Informatie Systeem (REGIS). Dat gebeurde in samenwerking met het Rijksinstituut voor Integraal Zoetwaterbeheer en Afvalwaterbehandeling (RIZA) en in overleg met elf Provincies. REGIS moest de opvolger worden van de papieren Grondwaterkaart van Nederland van de Dienst Grondwaterverkenning 1

TNO en bestond uit een set digitale (kaart)bestanden (Digitale Grondwaterkaart – DGWK) met relevante (geo)hydrologische gegevens voor waterbeheerders. Daarnaast bevatte REGIS I programmatuur om die bestanden te raadplegen. Alle (kaart)bestanden van de afzonderlijke provincies vormden samen een ‘lappendeken’ van provinciale projecten, die een groot deel van

6

10 14

20

22

25 28

Nieuw hydrogeologisch ondergrondmodel on line – REGIS II Nauwkeuriger voorspelling maaiveldbeweging – Geboorde tunnels Telemetrie in Noord-Brabant – Grondwaterstanden op internet Hoe verder met het veen dat hei werd? – Natuurbehoud en -ontwikkeling langs het Kempens plateau Lokale en regionale componenten in grondwaterreeksen – Simultaan modelleren met Metran-model Waarde van geowetenschappelijke informatie in kaart – Economische Analyse Een tsunami in de Noordzee TNO met de MER naar Georgië

Geo-Raria 19 De temperatuursom Geo-Gezond 29 Gefossiliseerde ecologie levert referentie Kort Nieuws 30 Grensoverschrijdend Water Management Initiatief 30 Water Remind Project – Eiland Cebu, Filippijnen 31 Grondwaterputten onbruikbaar – Gevolg van tsunami in Sri Lanka

TNO-NITG – INFORMATIE, Mei 2005

Update met vier aandachtspunten

Figuur 1.

Begrenzing karteergebied REGIS II

Nederland bedekte. Enkele jaren later besloten de provincies, het RIZA en TNO-NITG tot een ‘Update REGIS Gegevens’. Deze Update vond plaats in de periode 1999 tot 2004 en resulteerde onlangs in REGIS II: een nieuw landelijk hydrogeologisch ondergrondmodel. Hoewel het oorspronkelijk de bedoeling was REGIS I op een beperkt aantal punten bij te stellen, bevat het uiteindelijke REGIS II een vrijwel nieuwe kartering.

Nieuwe kartering, maar nog zonder topsysteem Tijdens de periode waarin REGIS II tot stand kwam, ontstonden nieuwe inzichten met betrekking tot de geologische en hydrogeologische kartering van Nederland. Die resulteerden in onder meer een nieuwe lithostratigrafie en de nieuwe LKN (Landelijke geologische Kartering van Nederland). REGIS II is sterk gebaseerd op deze vernieuwende 2

aanpak. De winst: een veel grotere toepasbaarheid van het model voor hydro(geo)logen. Limburg ontbreekt vooralsnog in de nieuwe dataset. Hetzelfde geldt voor het noordelijke, ‘zoute’ deel van Groningen en de Friese en Groningse Waddenzee en -eilanden. Voor deze gebieden is (nog) geen afgeronde hydrogeologische kartering beschikbaar. Voor de ontwikkeling van REGIS II maakte TNO gebruik van boorgegevens uit zogenoemde ‘matig diepe boringen’ (10 - 500 meter). Ondiepe boringen (0 - 10 meter) zijn in principe niet gebruikt. Daardoor is het ondiepe traject van de Nederlandse ondergrond, het topsysteem, slechts in zeer beperkte mate vertegenwoordigd in de kartering. In het kader van een aanvullende opdracht van de Provincie Zeeland is voor die provincie op basis van zowel matig diepe als ondiepe boringen een gedetailleerd hydrogeologisch model van de Holocene deklaag uitgewerkt.

Ter voorbereiding op de Update hield het projectteam, samen met de betrokken provincies en gebiedsdeskundigen, de kaartbestanden van REGIS I tegen het licht. Daarbij ging veel aandacht uit naar het binnen REGIS I belangrijke ‘gidslagenmodel’. Dat is een quasi 3D-model van in de ondergrond vervolgbare, overwegend slechtdoorlatende niveaus. Tijdens deze evaluatie kwam een aantal belangrijke aandachtspunten voor de Update van dit gidslagenmodel naar voren. Ten eerste moest die een directe, herkenbare relatie leggen tussen de gekarteerde eenheden en de geologie. Het tweede aandachtspunt was het benoemen en karteren van zowel de klei- en veenlagen, in REGIS I veelal als gidslaag uitgekarteerd, als de tussenliggende zandlagen. Verder moest het samenvoegen van afzettingen die onder verschillende geologische eenheden vallen, binnen dezelfde eenheid worden vermeden om een eenduidige karakterisatie van de doorlatendheid te bevorderen. Het vierde en laatste aandachtspunt was het vervaardigen van kaartbeelden van hydraulische eigenschappen op het niveau van de gidslagen. Dat maakt het mogelijk om flexibel geohydrologische schematisaties van de ondergrond te produceren.

Naar een nieuw concept Samen met de invoering van de nieuwe lithostratigrafische indeling van de ondergrond betekenden deze vier aanpassingen een grondige herziening van het oorspronkelijke gidslaagconcept. Daarom besloot het projectteam een nieuw concept uit te werken en de termen ‘gidslaag’ en ‘gidslagenmodel’ niet te handhaven. Die hebben in REGIS II plaatsgemaakt voor ‘hydrogeologische eenheid’ en ‘hydrogeologisch model’. Onder ‘hydrogeologische eenheid’ verstaan we een pakket sedimenten,


0 km

5

30

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Roerdalslenk

20 0m –20 –40 –60 –80 –100 –120 –140 –160 –180 –200 –220 –240 –260 –280 –300

Legenda Basis lithostratigrafische eenheden Gecomb. Peize en Waalre (PZWA) Maaiveld Maassluis (MS) Boxtel (BX) Kiezeloöliet (KI) Beegden (BE) Oosterhout (OO) Sterksel (ST) Breda (BR) Stramproy (SY)

Figuur 2.

MS-c KI-k-1 KI-k-2

OO-c OO-k-1 OO-k-2 BR-k-1

Profiellijn Breuk Provinciegrens

Profiel door de Roerdalslenk in zuidoostelijk Noord-Brabant

dat op grond van gesteentesamenstelling en -eigenschappen, textuur of structuur binnen vastgestelde bandbreedten uniforme eigenschappen ten aanzien van de doorlatendheid vertoont en door laaggrenzen, faciesgrenzen, erosieranden of breuken wordt begrensd (naar Ad-Hoc Arbeitsgruppe Hydrogeologie, 1997). Volgens promotieonderzoek van Marc Bierkens en Henk Weerts uit 1994 en 1996 kunnen hydrogeologische eenheden worden onderscheiden op grond van in het veld herkenbare lithologische klassen. Elke hydrogeologische eenheid maakt deel uit van één lithostratigrafische eenheid of valt daarmee samen. Een ruimtelijke interpretatie van de ondergrond in hydrogeologische eenheden vormt een hydrogeologisch model. 3

Hydrogeologische eenheden WA-k-1 BE-k-1 SY-k-1 zand * WA-k-2 ST-k-1 SY-k-2 BX-k-1 ** WA-k-3 SY-k-3 BX-k-2 * De afzonderlijke zandige eenheden zijn i.v.m. de leesbaarheid niet aangegeven ** BX–k–1: kleiïge eenheid 1 binnen de Formatie van Boxtel (BX)

In de pas lopen De nieuwe lithostratigrafische indeling en de geologische interpretaties en kaartbeelden van de LKN vormden het raamwerk voor de kartering van de hydrogeologische eenheden. Daarvoor moesten de geologische en hydrogeologische interpretaties wel met elkaar in de pas lopen. Daarom gingen de uitvoerenden van het LKN-project en het Update-project uit van één en dezelfde selectieset boringen. Deze set bestaat uit zo’n 14.500 matig diepe boringen uit DINO (Data en Informatie van de Nederlandse Ondergrond). De nieuwe lithostratigrafische indeling, de nieuwe geologische inzichten en de ten opzichte van de gidslagen gewijzigde criteria wierpen

wel een vraag op: welke hydrogeologische eenheden konden op de regionale karteerschaal van REGIS worden onderscheiden en uitgekarteerd? Voorafgaand aan de eigenlijke interpretatie is via profielen vastgesteld welke hydrogeologische eenheden per lithostratigrafische eenheid (in het algemeen per Formatie) landelijk moesten worden onderscheiden. Daarvoor is een dicht netwerk van profielen gedefinieerd. De boringen op deze profielen zijn vervolgens ruimtelijk geïnterpreteerd in, op regionale schaal karteerbare, hydrogeologische eenheden.

Vier typen hydrogeologische eenheden De geïnterpreteerde profielen leverden een voorlopige lijst van


karteerbare hydrogeologische eenheden op. Op grond van de overheersende lithologische samenstelling en de daarmee samenhangende hydraulische eigenschappen maakte het projectteam hierbij onderscheid in vier typen: kleiige (k), venige (v), zandige (z) en complexe (c) hydrogeologische eenheden. Complexe hydrogeologische eenheden vormen een apart type. Daarbij is sprake van een complexe afwisseling van zandige, kleiige en/of venige afzettingen, waarin individuele niveaus niet op regionale schaal karteerbaar zijn. Tijdens de daadwerkelijke interpretaties van de overige boringen onderging de voorlopige lijst van eenheden op een aantal punten wijzigingen.

Van 31 lagen naar 106 eenheden

Figuur 3. Kaartbestanden van de geometrie (A) en de hydraulische eigenschappen (B) van de hydrogeologische eenheid Kreftenheye Twello klei 1 (KRTW-k-1)

4

Het model omvat 106 hydrogeologische eenheden. Dit aantal ligt aanzienlijk hoger dan de 31 lagen in het gidslagenmodel van REGIS I. Dat komt deels doordat het hydrogeologische model ook de zandige eenheden meeneemt, en deels door een hoger detailniveau van de kartering. Van elke hydrogeologische eenheid is door middel van grids de diepteligging van de top en van de basis en de dikte vastgelegd. Hierbij geldt voor alle eenheden een resolutie van 100 × 100 meter. Naast geometrische gegevens bevat het hydrogeologische model van elke eenheid ook informatie over de doorlatendheid. Deze kaartbestanden zijn volgens een nieuwe methodiek samengesteld, die is voortgekomen uit een recent door TNO-NITG uitgevoerd onderzoeksproject naar de doorlatendheid van afzettingen. Daarbij vormt de relatie tussen afzettingsmilieu en hydraulische eigenschappen het uitgangspunt. De gebruikte geostatistische technieken maken het mogelijk om naast kaartbestanden van de horizontale en verticale doorlatendheid nu ook de


onzekerheid rond deze parameters te presenteren in de vorm van de standaardafwijking. Tabel 1 geeft een overzicht van de verschillende kaartbestanden waaruit het hydrogeologische model bestaat.

REGIS II on line Het hydrogeologische model vormt het uitgangspunt voor het vervaardigen van geohydrologische schematisaties van de ondergrond in watervoerende en slechtdoorlatende lagen. Door de opzet en het detailniveau van het model is sprake van grote flexibiliteit, zowel ruimtelijk als in abstractieniveau. Voor willekeurige gebieden binnen het projectgebied kunnen geohydrologische schematisaties van de ondergrond worden afgeleid. Afhankelijk van de doelstelling kan deze schematisatie variëren van gedetailleerd tot sterk Geologische eenheid Formatie / Laagpakket Antropogeen + Holoceen (Naaldwijk, Nieuwkoop, Echteld)

Boxtel

Kreftenheye (/Wychen)

Beegden

Kreftenheye (/Zutphen, /Twello)

Gecombineerde Eem en Woudenberg

Kreftenheye /Zutphen

Drente (/Uitdam, /Gieten) Gecombineerde gestuwde afzettingen

Hydrogeologische eenheid Modellaag HL-c BX-z-1 BX-k-1 BX-z-2 BX-k-2 BX-z-3 KR-z-1 KRWY-k-1 KR-z-2 KR-k-1 KR-z-3 BE-z-1 BE-k-1 BERO-k-1 BE-z-2 WB-z-1 WB-v-1 EE-z-1 EE-k-1 EE-z-2 EE-k-2 EE-z-3 KRZU-k-1 KR-z-5 KRTW-k-1 KR-z-6 DR-z-1 DRUI-k-1 DR-z-2 DRGI-k-1 DR-z-3 DT-c

Figuur 4. Overzicht van een deel van de binnen het hydrogeologisch model onderscheiden eenheden en hun relatie met de geologische eenheden

5

gegeneraliseerd. REGIS I kende die flexibiliteit niet. Voor alle elf deelnemende provincies zijn provinciespecifieke geohydrologische modellen opgesteld. Ook aan het gemak waarmee de informatie in REGIS II kan worden ingezien en verkregen, is aandacht besteed. Iedereen heeft via DINOLoket, de databank met aardwetenschappelijke informatie van TNO, on line toegang tot de nieuwe gegevens. Zie www.dinoloket.nl.

De projectuitvoering Medewerkers van TNO-NITG voerden het REGIS-project uit in het kader van een langdurig samenwerkingsverband van RIZA, de betrokken Provincies en TNO-NITG. Dat gebeurde met behulp van subsidie van het RIZA, bijdragen naar rato van de Provincies en financiering vanuit het eigen Geo-Informatie Programma. Alle betrokken partijen – het RIZA, de Provincies en TNO – volgden de ontwikkeling van REGIS via een Klankbordgroep en een Beheerscommissie. Ook de aansturing van het project verliep via die organen. Binnen het dagelijkse karteerteam met gebiedsdeskundigen voor Noord-, Oost-, West- en Zuid-Nederland (ing. E. (Eppie) de Heer, H. (Huib) Houtman, ing. C.M.L. (Carol) Cornelissen en H.J. (Jan) Hummelman) had ir. R.W (Ronald) Vernes de leiding; drs. Th.H.M. (Dick) van Doorn is verantwoordelijk voor het totale REGIS-project.

Tabel 1. Overzicht van de per type hydrogeologische eenheid samengestelde kaartbestanden van de geometrie en hydraulische eigenschappen (• samengesteld; – niet samengesteld). Noot: kaartbestanden van de standaardafwijking zijn voor enkele hydrogeologische eenheden niet vervaardigd vanwege een te gering aantal datapunten

Kaartbestand Top Basis Dikte Hypothetisch kh Standaardafwijking kh khD kv Standaardafwijking kv c

Type hydrogeologische eenheid z k v c

• • • –

• • • •

• • • •

• • •

– – –

– – –

– – –

• • •

• • •

Informatie: Dick van Doorn T 030 256 47 58 E [email protected]

Ronald Vernes T 030 256 47 80 E [email protected]

• • • • • • • • • •


Geboorde tunnels

Nauwkeuriger voorspelling maaiveldbeweging

De vraag is wat precies de invloed is van de opbouw en de samenstelling van de ondergrond op de grootte van de maaiveldzakkingen en de deformaties die in de grond rondom de boortunnel kunnen optreden. Binnen het project Mirage (Methode voor Integrale Risico-Analyse GeoEngineering projecten) heeft TNONITG onderzoek gedaan naar de invloed van de ondergrond op het risico van maaivelddaling. Daarbij is met name onderzocht hoe goed de maaiveldzakkingen voorspelbaar zijn, in het licht van de vele onzekerheden rond opbouw en eigenschappen van de ondergrond. De samenstelling van de ondergrond varieert van plaats tot plaats. Vaak is er maar een beperkt aantal boringen en sonderingen, aangevuld met laboratoriummetingen, beschikbaar om de opbouw en eigenschappen van de grond te beschrijven. Voor het gebied tussen de boor-, sondeer- en monsterlocaties moet een schatting gemaakt worden van de diepte, dikte en eigenschappen van de lagen. 6

In Nederland komen steeds meer geboorde tunnels. Voorbeelden zijn de HSL-tunnel, Sophia Spoortunnel, de Tweede Heinenoordtunnel, de Westerschelde Oeververbinding en de Noord-Zuidlijn in Amsterdam. Voor geboorde tunnels hoeft niet het hele maaiveld op de schop. Vooral in stedelijk gebied is het prettig als de overlast voor bestaande activiteiten zo beperkt mogelijk blijft. Toch kunnen ook de boorwerkzaamheden aan het oppervlak voor overlast zorgen. Het is mogelijk dat verzakkingsschade door deformatie van de grond optreedt. Hoe groot is de kans dat tunnelboorwerkzaamheden een onacceptabele zakking van het maaiveld veroorzaken? Doorwerken van onzekerheden Behalve onzekerheden in de bodemopbouw zijn er ook onzekerheden over de geotechnische eigenschappen, zoals dichtheid, sterkte en stijfheid van de bodem. Om goede voorspellingen te kunnen doen, is het nodig te weten hoe deze onzekerheden doorwerken in de deformaties van de grond en de maaiveldzakkingen. Om dat na te gaan, zijn enkele modelberekeningen in DIANA uitgevoerd (Figuur 1). Deze berekeningen zijn gemaakt voor een geboorde tunnel in een fictieve, maar voor West-Nederland typische geologische setting. Aangenomen is dat de tunnel in een stijve zandlaag komt, waar lokaal wat kleiige afzettingen in voorkomen. Wat dieper onder de tunnel komen stijve, kleilagen en compacte zandlagen voor. Boven de tunnel ligt een twaalf

meter dik pakket, dat hoofdzakelijk bestaat uit slappe klei- en veenlagen.

Volumeverlies Voor het beantwoorden van de onderzoeksvraag is het van belang om vast te stellen welk mechanisme nu eigenlijk de deformaties en de maaivelddaling veroorzaakt. In het hele proces van de aanleg van een geboorde tunnel zijn meerdere fasen te onderscheiden, waarin gronddeformatie en verzakking van het maaiveld optreedt. Al bij het naderen van de tunnelboormachine zullen er veranderingen in de oorspronkelijke spanningstoestand en vervormingen optreden in de grond. Tijdens het passeren van de tunnelboormachine worden de spanningen in de grond grotendeels opgenomen door de tunnelboormachine zelf en treedt over het algemeen weinig deformatie op.


20,5 mm 18,5 mm 16,4 mm 14,4 mm 12,3 mm 10,3 mm 8,21 mm 6,16 mm 4,1 mm 2,05 mm

Figuur 1. Een resultaat van de modelberekeningen van het boorproces in het eindige elementenpakket DIANA. De figuur geeft de verplaatsingen weer die in de grond ontstaan ten gevolge van het boorproces. De schaal loopt van blauw (nauwelijks verplaatsing) tot rood (circa twee centimeter verplaatsing direct boven de tunnel). De verplaatsingen aan maaiveld zijn direct boven de as van de tunnel het grootst (ca. 1 à 2 centimeter) en nemen af met een toename van de afstand tot de as van de tunnel

Achter de boormachine worden de uiteindelijke tunnelringen geplaatst, met een iets kleinere diameter dan de tunnelboormachine. Dat betekent dat bij het boren meer volume wordt ontgraven dan de tunnel uiteindelijk in beslag neemt. Dit teveel aan ontgraven grond, het ‘volumeverlies’, blijkt een belangrijke oorzaak van maaivelddalingen. Hoe groter het volumeverlies, hoe dieper de depressie of zettingstrog die boven de tunnel ontstaat. Om overmatige deformatie te voorkomen wordt de ruimte tussen tunnelring en grond zo goed mogelijk gevuld met grout (een soort cement). Dat wordt onder hoge druk direct achter de tunnelboormachine geïnjecteerd. Deze groutlaag voorkomt dat de grond te veel richting tunnelring kan bewegen. In de praktijk blijkt het moeilijk de spleet volledig op te vullen. Ook zijn de spanningen in de grout (de groutdruk) nooit helemaal gelijk aan de oorspronkelijke grondspanningen. Hierdoor treden spanningsveranderingen, zettingen en vervormingen op (zie Figuur 2). Tenslotte kunnen ook nog lang na het gereedkomen van de tunnel vervormingen in de ondergrond ontstaan. 7

Bepalende lagen Voor het maken van de berekeningen is er één specifieke fase van het boorproces uitgelicht. Dit is de fase waarin de tunnelboormachine de grond heeft weggeboord, de tunnelringen worden geplaatst en de grout geïnjecteerd.

Allereerst is een gevoeligheidsanalyse uitgevoerd. Daarin is nagegaan welke lagen in de ondergrond en welke eigenschappen vooral de grootte en diepte van de zettingstrog beïnvloeden. Uit de gevoeligheidsanalyse blijkt, in tegenstelling tot de intuïtieve verwachting, dat met

Figuur 2. De verplaatsingen aan maaiveld resulteren in een zettingstrog (boven). Let op: de verplaatsingen zijn hier ongeveer 300 keer uitvergroot. De verplaatsingen die optreden in de groutlaag en in de grond direct rondom de tunnel (onder). De grout direct onder en boven de tunnel wordt richting tunnel ingedrukt. Onder de tunnel kan de grond omhoog bewegen; hier vindt ontlasting van de grond plaats en kan de grond elastisch uitzetten. Aan weerszijden van de tunnel beweegt de grout en grond zich juist van de tunnel af. Hier is sprake van een spanningstoename en wordt de grond als het ware ingedrukt


10

20

30

40

50

Figuur 3. Drie voorbeelden van de in totaal vijftig verschillende inputmodellen voor de DIANA-berekeningen. In de modellen worden zowel de ‘geometrie’ van de lagen (dikte en diepte) (links) als de eigenschappen gevarieerd (rechts)

name de eigenschappen van de laag naast en direct onder de tunnel de grootte van de zetting aan het maaiveld bepalen. De eigenschappen van de stijve zandlaag direct boven de tunnel en de slappe ondiepe veen- en kleilagen spelen een ondergeschikte rol. Grondonderzoek zou zich dus hoofdzakelijk moeten concentreren op de naast en ondergelegen lagen.

Vijftig geologische modellen Op de boor- en sondeerlocaties zijn de dikte en diepte van de lagen (de ‘geometrie’) bekend. Tussen deze locaties moeten deze parameters worden geschat door middel van interpolatie. Stochastische simulatie is een interpolatietechniek, waarbij op basis van één dataset verschillende varianten van grensvlakken geïnterpoleerd worden, die allemaal even waarschijnlijk zijn. Een resultaat van één interpolatierun heet een realisatie. Alle realisaties samen geven inzicht in de onzekerheid in het interpolatieresultaat. Op de sondeerlocaties is de diepteligging van de grensvlakken hetzelfde voor alle realisaties; de onzekerheid is hier immers 0 (er van uitgaande dat dat de interpretatie 8

van de sonderingen absoluut juist is). De simulaties resulteerden in vijftig mogelijke, allemaal even waarschijnlijke, geometrieën van de bodem rondom de tunnel. De geometrieën geven slechts de diepteligging en de dikte van de lagen weer. Aan deze lagen dienen vervolgens nog geotechnische eigenschappen te worden toegekend. Ook deze eigenschappen van de lagen kunnen ruimtelijk variëren. Met behulp van dezelfde simulatietechniek zijn ook de geotechnische eigenschappen van de lagen gesimuleerd. Dit resulteerde uiteindelijk in vijftig even waarschijnlijke modellen van de ondergrond. Al deze modellen dienden als input voor de berekening van de maaivelddaling in DIANA (Figuur 3).

Overschrijding norm onwaarschijnlijk Vervolgens is nagegaan hoe de verschillende geologische en geotechnische onzekerheden de uitkomsten van de modellering beïnvloeden. Met alle 50 verschillende geologische inputmodellen is met DIANA namelijk vijftig keer een mogelijke maaiveld-

daling berekend. De berekende zetting varieert. Uit de verdeling van de uitkomsten (Figuur 4a) valt bijvoorbeeld af te leiden dat er zo’n 80% kans bestaat dat niet meer dan 20 mm zetting optreedt. Natuurlijk is niet alleen de absolute zetting van het maaiveld belangrijk. Juist plaatselijke verschillen in zettingen, de zogenaamde differentiële zettingen, kunnen schade aan panden en infrastructuur veroorzaken. Figuur 4b geeft de uitkomsten weer voor de maximale differentiële zettingen die kunnen optreden. Ter vergelijking: volgens de in Nederland geldende geotechnische norm is voor een funderingselement een differentiële zetting die een relatieve rotatie van minder dan 1:100 (1%) veroorzaakt nog acceptabel. Figuur 4b leert, dat overschrijding van deze norm in dit geval niet erg waarschijnlijk is.

Bredere toepassing mogelijk Ook in de praktijk worden risicoanalyses uitgevoerd die rekening houden met onzekerheden in de data. Dikwijls wordt bij deze risicoanalyses wel aandacht besteed aan de onzekerheden in de verschillende geotechnische eigenschappen van


de lagen. Maar vaak wordt over het hoofd gezien dat ook de ligging van de lagen en de ruimtelijke variatie van eigenschappen binnen lagen de uitkomsten van de risico-analyse zullen beïnvloeden. Het project Mirage legt de koppeling tussen driedimensionale ondergrondmodellen, die rekening houden met

andere geotechnische ingrepen door te rekenen, zoals ophogingen of bouwputten.

120%

10

Frequentie

100% 80% 6 60% 40% 2

M

ee r

22

20

18

16

14

12

10

8

20%

Maximale zetting

Figuur 4a. Histogram en kansverdeling van maximale zetting aan maaiveld

100%

r ee M

20 0.

19

18

0.

17 0.

0.

16

15

0.

0.

14 0.

13

12

0.

0.

0.

0.

0.

11

20%

01

2

09

60%

08

6

0.

Frequentie

10

Maximale helling (%)

Figuur 4b. Histogram en kansverdeling van maximale helling door maaivelddaling

het effect van onzekerheden over geometrie en de ruimtelijke verdeling van eigenschappen, en het pakket DIANA, waarmee complexe geotechnische analyses kunnen worden uitgevoerd. In feite is de risico-analyse hiermee uitgebreid. Het feit dat er onzeker-heden bestaan over de ligging van de lagen en de ruimtelijke verdeling van de eigenschappen wordt nu ook in de overwegingen meegenomen. De techniek die binnen dit onderzoek is ontwikkeld, is ook geschikt voor toepassingen buiten het gebied van tunnelberekeningen. De koppeling tussen de ondergrondmodellen en DIANA maakt het mogelijk om ook 9

Informatie: Brecht Wassing T 030 256 48 70 E [email protected]

Hans Veldkamp T 030 256 48 66 E [email protected]


Grondwaterstanden op internet

Telemetrie in Noord-Brabant De afgelopen jaren maakten verschillende ontwikkelingen het mogelijk en wenselijk om de ontsluiting van grondwatergegevens opnieuw in beschouwing te nemen. Er was na de droge zomer van 2003 een duidelijke behoefte aan snelle overzichtelijke informatie bij een breed publiek. Technische ontwikkelingen op het gebied van geautomatiseerd meten en het Internet bieden veel mogelijkheden. Zo wordt het waarnemen van de grondwaterstand en stijghoogte in een hoog tempo geautomatiseerd via drukopnemers. Ook biedt de markt inmiddels betaalbare systemen om waarnemingen via telemetrie in te lezen in een database. Dat maakt het mogelijk om grondwaterinformatie actueel via Internet beschikbaar te maken, zie bijvoorbeeld het selectiemeetnet van de provincie Gelderland. Naast technologische ontwikkelingen deden zich ook ontwikkelingen voor met betrekking tot de presentatie van de gegevens. De afgelopen jaren ontwikkelde TNO in opdracht van het Rijksinstituut voor Integraal Zoetwaterbeheer en Afvalwaterbehandeling (RIZA) een presentatievorm, die het ‘actuele’ verloop van de grondwaterstand op een locatie laat zien tegen de achtergrond van het ‘normale’ historische verloop. Dat maakt duidelijk in hoeverre de actuele stand afwijkt van de langjarige verwachting. Deze presentatievorm visualiseert ook een grafiek van de neerslag en verdamping op basis van gegevens van het KNMI. In veel gevallen vertonen de grondwaterstand en de neerslag en verdamping immers een duidelijke relatie. Deze nieuwe presentatievorm is via internet te benaderen voor een beperkt aantal locaties. Naast 10

Op veel plaatsen in Nederland vinden metingen van de grondwaterstand en de stijghoogte plaats. De meetresultaten stelt TNO via DINO on line beschikbaar. Onlangs ontwikkelde TNO in opdracht van de provincie Noord-Brabant een webapplicatie om voor 25 meetlocaties de actuele grondwaterstand, via telemetrie en een on line-koppeling met DINO, te laten zien op Internet. Hoe werkt die telemetrie in Noord-Brabant? grafieken met de grondwaterstand en normaalwaarden zijn er gegevens van de grondwateraanvulling voor de vijf hoofdstations van het KNMI. www.nitg.tno.nl/actgw.html

Vooralsnog is er geen ‘echte’ on line-koppeling met DINO. De grafieken worden dus niet on line geactualiseerd.

On line-koppeling met DINO Mede in opdracht van de provincie Noord-Brabant realiseerde TNO onlangs een internetservice, die een on line-koppeling creëert tussen DINO en 25 meetlocaties verspreid over de provincie. Gelet op de hierboven beschreven problematiek van on line data en visualisatie is dat een logische stap. De functionaliteit en het gebruiksgemak van deze webapplicatie zijn geheel toegesneden op de wensen van de provincie. De internetservice heeft als doelstelling: gegevens over grondwaterstand, meteorologie en omgeving op een zodanige manier ontsluiten, dat de informatie specifiek is toegesneden op een bepaald type gebruik of gebruiker en laagdrempelig beschikbaar is via internet. Dat laatste betekent dat de operationele fase geen (hoge) kosten met zich meebrengt. Ook mag het raadplegen van de informatie geen grote inspanning van de gebruiker vergen en bij voorkeur niet plaatsgebonden zijn; de gebruiker moet vanaf elke

computer met een internetaansluiting kunnen inloggen. De on line informatie over Noord-Brabant wordt dagelijks geactualiseerd, maar dat kan met elke gewenste frequentie gebeuren.

Van back- naar frontoffice Om die informatieontsluiting te realiseren, zette TNO een structuur van hard- en software op. Dankzij deze automatiseringsslag verloopt de gegevensverwerking vanuit de veldlocaties naar de database zo efficiënt mogelijk. De ontwikkelde structuur kent een modulaire opzet en is daardoor simpel uit te breiden met meetfunctionaliteiten of rekenkracht. De figuur bovenaan op pagina 11 geeft de hoofdcomponenten van deze structuur schematisch weer. De software van de applicatie bestaat uit specifieke inlees- en verwerkingsprogrammatuur en onderdelen uit de ARC-IMS lijn van Esri. Onder de hardware vallen de verschillende computers die de hoofdtaken van applicatie uitvoeren. Deze taken zijn in de figuur met oranje blokjes gevisualiseerd. De applicatie als geheel is aangesloten op DINO, waarmee intensieve gegevensuitwisseling plaatsvindt. De globale verwerkingsprocedure begint met het genereren van de gegevens in het veld. Dat gebeurt in dit geval met drukopnemers.


Brabant webserver

KNMI webserver

provincie NB

KNMI

SMS

SMS-modem WWW

SMS-modem datalogger SMS-gateway RS232

sensor data-gateway map-server web-server

datastore Meetlocatie

TNO-NITG backoffice

chart-server TNO-NITG frontoffice

Schematische opbouw van de website: de meetlocatie (met drukopnemer en modem) – backoffice (verwerking van het SMS-bericht, controle en opslag in DINO) – frontoffice (het genereren van grafieken, kaarten en tekst op de internetpagina’s) - gebruikers (bereikbaar voor iedereen via internet)

KNMI webserver KNMI

Vervolgens gaan de gegevens via een modem als SMS-bericht naar de centrale modem bij TNO. Daar vindt de vervolgverwerking plaats en uiteindelijk de presentatie van de gegevens op internet. Uiteraard is verzending van de gegevens in een SMS-bericht een arbitraire keuze. Komen er in de toekomst andere mogelijkheden op de markt, dan laten die zich eenvoudig inpassen in het systeem. Belangrijk onderdeel van de applicatie zijn het backen frontoffice modules. De backoffice regelt de ontvangst, decodering en verwerking van SMS-berichten. Die komen binnen via het modem en worden vervolgens gedecodeerd en gecontroleerd. Ook wordt uit andere bronnen, bijvoorbeeld de website van het KNMI, informatie opgehaald en verwerkt.

WWW

De frontoffice module draagt zorg voor de presentatie van de gegevens. De data worden on line opgehaald uit DINO en verwerkt tot kaarten, grafieken en overige relevante informatie.

SMS-modem ETSI 07.05 http

SMS-service meteo importer

smtp

Quality inspector

sql*net

mail-server mailbox

pop3

mail service statistician

SMS-gateway

measurements importer data-gateway

datastore

Het backoffice ontvangt, decodeert en test de grondwaterstanden en meta-informatie. Belangrijk hierbij is de controle van de veldunits: Wordt er nog een signaal ontvangen? Hoe staat het met de interne energievoorziening (batterijspanning)?

Qua programmatuur zijn het backen frontoffice generiek opgebouwd. De hardware kent een modulaire opbouw: elk onderdeel heeft een aparte server als rekeneenheid.

Telemetrie in Noord-Brabant

meteo-chart application time series application

http

chart-service non-spatial data spatial data

WWW

chart-server data service

datastore

webviewer application

http

webmonitor application map-service map-server

http

web-server

Het frontoffice zorgt voor de visualisatie van de data in een gebruikersinterface, die via ‘communicatie over en weer met de gebruiker’ kan worden aangepast (meerdere keuzemogelijkheden)

11

De extreme droogte tijdens de zomer van 2003 was voor de provincie Noord-Brabant aanleiding om na te denken over een meer algemene en sterk publiekgerichte vorm van informatievoorziening. Tijdens die droge zomer ontbrak namelijk het inzicht in de actuele grondwatersituatie. De periode tussen de handwaarneming en de beschikbaarheid via DINO bedroeg op dat moment nog enkele maanden. De wens voor on line-visualisatie van een door de droogte dalende grondwaterstand op een aantal specifiek gekozen locaties lag voor


de hand. Hiervoor selecteerde de provincie 25 plaatsen. Uitgangspunt was het aanschouwelijk maken van de diverse grondwatergerelateerde thema’s aan een breed publiek. De belangrijkste thema’s: droogte, verdroging, wateroverlast, beregening en het Gewenste Grondwater- en Oppervlaktewater Regiem (GGOR). Hiervoor zijn 10 meetunits in het landbouwgebied, 10 in natuurgebieden en 5 in het stedelijke gebied geïnstalleerd. De 25 locaties in Noord-Brabant zijn voorzien van een meetunit, ontwikkeld door Koender Instruments B.V. De unit bestaat uit een drukopnemer, datalogger en SMS-modem.

Opties op het beeldscherm

Telemetrie, Internet en

De manier waarop de informatie via internet is op te vragen, hangt uiteraard helemaal af van het eisenpakket: wat wil de gebruiker op zijn beeldscherm zien? Er is veel mogelijk en een afgewogen besluit nemen is geen sinecure, want als hydroloog wil je veel meer laten zien. Voor de provincie Noord-Brabant is een ontwerp gemaakt, dat via een hoofdpagina, een locatiekaart, een verkorte locatiebeschrijving en grafische informatie van de tijdreeks toont. De grafiek beeldt de gemeten grondwaterstand af als blauwe lijn, met op de achtergrond een groengele band. Deze band geeft aan of de

grondwaterstanden in DINO De grondwaterstand en de stijghoogte worden op veel locaties in Nederland gemeten. Een belangrijk deel van de grondwatermetingen vindt plaats in het kader van de primaire provinciale meetnetten, meestal met een veertiendaagse frequentie. TNO krijgt de meetresultaten periodiek binnen (één keer per kwartaal tot één keer per twee jaar) en voert ze in DINO in. Op dit moment bevat deze database meer dan dertig miljoen grondwaterstanden. Na een kwaliteitscontrole stelt TNO de gegevens beschikbaar voor gebruik. De gebruiker kan ze opvragen via DINOLoket: www.dinoloket.nl. DINO vormt een belangrijke informatiebron over de grondwatersituatie op een groot aantal locaties in ons land. Specialisten raadplegen de database regelmatig voor de evaluatie van lokale en regionale grondwatersystemen. Gebruikers hebben vaak behoefte aan een snel en duidelijk maar vooral actueel overzicht van de grondwaterstandkarakteristieken in ruimte en tijd. Telemetrie, het via een snelle verbinding overhalen van informatie vanuit veldunits naar een centrale plaats b.v. via mobiele

De meetunit wordt in of op een bestaande peilbuis geplaatst. Opvallend aan deze unit zijn de grote, witte batterij, de datalogger en het SMS-modem. Het geheel is verpakt in een slagvaste, waterdichte behuizing

telefonie (SMS-berichten), geeft hier interessante mogelijkheden. Ook een laagdrempelige toegang tot deze informatie is van belang, Internet biedt hiervoor een solide basis. Een specifieke, op de vraag toegesneden ontsluiting van die gegevens via bijvoorbeeld grafieken en tabellen op een webpagina geeft grondwaterstandinformatie een duidelijke meerwaarde. Dat geldt vooral als die informatie wordt gebruikt voor permanente monitoring (actief peilbeheer) of proactieve signalering (normoverschrijding bij droogteschade); snel en overzichtelijk is hier het

Het on line grondwatermeetpunt in het Bossche Broek (’s-Hertogenbosch) voor het thema ‘Verdroging natuur’

12

sleutelwoord.


grondwaterstand zich in het normale bereik (het groene gedeelte) bevindt, of in het te hoge of te lage bereik (het gele gedeelte). Onder ‘normaal’ verstaan we hier de kans dat de grondwaterstand binnen 25 - 75% van de overschrijdingsfrequentie valt. Het histogram geeft de ‘potentiële’ grondwateraanvulling weer. Op basis daarvan kan de relatie tussen

neerslag/verdamping en de variatie in de grondwaterstand worden weergeven. Met verschillende ‘knopjes’ op de internetpagina is achtergrondinformatie op te roepen, net als legenda’s met een uitvoerige beschrijving van bijvoorbeeld de grafieken. Verder is hier gekozen voor de mogelijkheid om twee perioden (jaren) naast elkaar af te beelden, zodat bijvoorbeeld een droog en een nat jaar met elkaar kunnen worden vergeleken. Voor alle 25 locaties zijn uitvoerige achtergrond beschrijvingen gemaakt. Die geven de problematiek op de locatie vanuit een geohydrologische achtergrond weer. De applicatie zal nog worden uitgebreid met een webpagina waarin de actuele grondwaterstand zal worden getoetst aan de gewenste grondwaterstand.

Autonoom aan het werk

Internetpagina met daarop de locatie van het meetpunt, een korte beschrijving, waarnemingsen technische gegevens en een tweetal grafieken met het grondwaterstandsverloop in de tijd en de potentiële grondwateraanvulling

Voor de applicatie zoals die is opgezet voor Noord-Brabant, is het intensief kunnen volgen van de prestaties van de meetstations op de locaties noodzakelijk. Het idee is immers, dat de meetunits min of meer autonoom anderhalf jaar

kunnen doormeten. Autonoom betekent zonder bezoek van een onderhoudsploeg. Die komt alleen bij calamiteiten in actie. Kortom, binnen de applicatie is het op een aantal niveaus mogelijk om het inwinningsen verwerkingsproces te volgen. Het beheer van het meetnet (de volledige procesgang van inwinnen tot presenteren) laat zich met een beheerinterface monitoren. U kunt de applicatie natuurlijk op internet bekijken. Dat kan via de website van de provincie NoordBrabant, maar ook via TNO onder DINOLoket. website provincie Noord-Brabant: www.grondwaterstandeninbrabant.nl of: www.brabant.nl website DINOLoket: www.dinoloket.nl

Bij de realisatie van het project is intensief samengewerkt met Corine Geujen (Provincie Noord-Brabant) en Robert van de Veen (Koenders Instruments B.V.).

Informatie: Hans van der Meij T 030 256 47 64 E [email protected]

De interface, kortweg ‘monitor’ genoemd, geeft informatie over de afzonderlijke meetunits, bijvoorbeeld systeem- en meetinfo. De beheerder van het meetnet kan deze raadplegen. De monitor bevat informatie over de metingen, de meteo en de grondwaterstanden. Van iedere locatie wordt bijgehouden welke problemen zich voordoen en welke standen zijn verwerkt

13

Wim Beliën T 030 256 49 52 E [email protected]


Natuurbehoud en -ontwikkeling langs het Kempens plateau

Hoe verder met het veen dat hei werd?

Hoog op de westflank van het Kempens plateau, noordelijk van Hasselt in België, ligt het brongebied van de Abeek, de Dommel, de Bolisserbeek, de Schansbeek, de Mangelbeek en de Laambeek. Dit gebied van tweeduizend hectare fungeert als oefenterrein voor de luchtmacht. Tegelijkertijd is het volgens de Habitatrichtlijn en de Vogelrichtlijn van het Europese natuurbeleid een speciale beschermingszone. Zo koppelt het gebied meervoudig gebruik aan maatschappelijk belang. Als ecoapparaat verleent het oefenterrein diensten aan zowel de luchtmacht als de natuurbescherming. Natuurbaten zijn er niet alleen in het gebied zelf, vooral in de brongebieden, maar ook benedenstrooms in de beekdalen buiten het eigenlijke gebied. Zelfs veel verder weg profiteren natuur en milieu ervan, bijvoorbeeld in Nederland, waar grondwater van het plateau langzaam opwelt. Ook andere watergebruiksfuncties in de bekkens van de Demer-Schelde en de Maas profiteren van het ecologische veld. Dit veld ontstaat doordat het Kempens plateau uitgestrekte gronden oppervlaktewaterlichamen voedt.

Levensgemeenschappen en beheer In de studie die TNO in opdracht van de Vlaamse gemeenschap in het gebied uitvoerde, stond verbetering 14

Het Kempens plateau boven het Belgische Hasselt is behalve een militair oefenterrein ook een beschermingszone volgens het Europese natuurbeleid. Hoe combineer je dat? Vanwege het grote belang van het gebied voor natuur en milieu vroeg de Vlaamse gemeenschap TNO er een studie uit te voeren naar de ecohydrologie en de mogelijkheden voor natuurbehoud en -ontwikkeling, vooral met betrekking tot het waterbeheer. De eerste fase van de gewenste vernatting lijkt wel haalbaar, maar voor de langere termijn is een zorgvuldige afweging ten opzichte van het militair gebruik en van de landbouw in de omgeving nodig.

van de kwaliteit van de plaatselijke natuur centraal. Door het vroegere landgebruik ontstonden in een groot deel van de Kempen bijzonder soortenrijke, halfnatuurlijke levensgemeenschappen. Door de veel intensievere landbouw in onze tijd zijn die gemeenschappen nu beperkt tot natuurreservaten. De kern van het gebied bestaat vooral uit droge en natte, meest vergraste en soortenarme heide met stuifzandplekken en verspreide boomopslag. De TNO-studie richtte zich in het bijzonder op de natte deelgebieden in de beekvalleien van de Abeek (met Groot Gazemeer en Monnikswijer), de Laambeek en de Mangelbeek. Daar komen langs de gebiedsranden nog resten voor van vochtig tot nat schraalland, inclusief zeldzame planten als Klokjesgentiaan en Beenbreek. Maar het schraalland wordt al lang nauwelijks meer als zodanig gebruikt en onderhouden. Daardoor groeit het geleidelijk dicht met hoog gras en struweel en verdwijnen veel bijzondere soorten. Menselijk ingrijpen in het gebied ging gepaard met veranderingen in het waterstelsel. Het brongebied van

de Abeek bijvoorbeeld werd al lang geleden omgevormd tot een getrapt vijverstelsel. Met opstuwing van het oppervlaktewater als gevolg. In de Monnikswijer komen nu eilanden voor van half drijvend en gedeeltelijk verdronken hoogveen. Afgezien van het waterbeheer en sporadische branden is de natuur hier tegenwoordig grotendeels aan zichzelf overgelaten. Er zijn nog belangwekkende restpopulaties van onder andere Draadzegge, Eenarig wollegras, Lavendelheide en Veenbes. Dat zijn allemaal kwetsbare tot zelfs zeer bedreigde soorten van de rode lijst van Limburg.

Foto 1. Oude kaart waarop het schietterrein helemaal als moeras is aangegeven (bron: Leodiengis episcopatus pars septentrionalis, Nicolas Visscher, Amsterdam, ca. 1652; Koninklijke Bibliotheek van België, Brussel)


Hoogte (m+TAW) 25 - 30 30 - 35 35 - 40 40 - 45

Peer

Hechte

45 - 50 50 - 55 55 - 60

Meeuwen

60 - 65 65 - 70

Bolisserbeek Dommel

70 - 75 75 - 80

Helchteren Schansbeek

80 - 85

Abeek

85 - 90

Mangelbeek Laambeek

90 - 95 95 - 100

Houthalen Studiegebied

gebieden waarvoor Vlaanderen ook op Europees niveau verantwoordelijkheid draagt. Het voortbestaan van dit aloude belang is waarschijnlijk vooral te danken aan de combinatie van de grote, tegenwoordig door oefeningen open gehouden centrale ruimte en de vochtige en natte natuur rond de vennen en in de brongebieden van de beken. De rijke insektenfauna daar ondersteunt de vogels van de open ruimte in de voedselpiramide. En de structuurrijke vegetatie biedt dekking en broedgelegenheid aan moeras- en watervogels.

Genk

Afwisselende opbouw ondergrond Figuur 1. Op het hooggelegen schietterrein Meeuwen-Helchteren (omlijnd studiegebied) ontspringen verschillende beken van het Demerstelsel (zuidwest) en het Maasstelsel (noordoost)

Flora en fauna Bij het Groot Gazemeer – waar waarschijnlijk veen of plaggen zijn gestoken (vergelijk met het Franse ‘gazon’) – is de begroeiing eveneens zuurminnend, maar soortenarmer en voedselrijker. Daar vond in het verleden landbouw plaats,

Natuur

begin

vijvers zelf groeit ten dele op oude, dikke veenkussens die grotendeels onder het vijverpeil verborgen liggen. Bij betreding zakken ze onder je voeten diep in. Hier is het veen net wat mineralenrijker, zodat er bijvoorbeeld ook Wilde gagel en Stijve zegge voorkomen.

Om het stelsel van waterstromen beter te kunnen begrijpen, bestudeerden de onderzoekers de geologische opbouw van de ondergrond in boringen. Die opbouw blijkt zeer afwisselend. Op een diepte van 150 tot 200 meter ligt ondoorlatende Boomse klei. Daarbovenop liggen weinig doorlatende zanden. Dan komt er een tientallen meters dik watervoerend pakket van oude

Mens

Beïnvloeding

Schapenteelt

Lichte ontwatering en overbegrazing

'Wildcropping' en oude landbouw

Plaggen, vissen, grazen, maaien…

Militair gebruik

Heidebeheer en drainage eco-apparaat

Intensieve landbouw en waterwinning

Ontwatering ecologisch veld, bemesting en luchtverontreiniging

Herstelkeuzen

Hydrologische inrichting, water- en natuurbehoud

Hoogveen en bos

jaartelling

Heide, struweel en bos

Heide, schraalland, stuifzand en vijvers

Natuur en milieu in nood nu straks

Heide? Hoogveen?

Figuur 2. De strategische vraag voor de natuurbescherming in het studiegebied nù, in het licht van 2000 jaar mens en natuur: het heidespoor of het veenspoor

vermoedelijk met bemesting. Toch wijzen de dichte veenmoskussens in de Pitrusvelden erop, dat de natuur zich opnieuw ontwikkelt in de richting van een veenecosysteem. Meer stroomafwaarts bevindt zich direct rond de vijvers van de Abeek ook veen. Het zompige struweel in de 15

Al met al komen er op het oefenterrein nog veel bedreigde, kwetsbare en zeldzame plantensoorten van de rode lijst van Belgisch Limburg voor. Voor fauna als vogels, vlinders en libellen is het gebied minstens even belangrijk. Het is zelfs één van de belangrijkste natuur-

zeezanden uit het Tertiair, met hier en daar klei- en leemlagen. Daar weer bovenop rusten vijf tot tien meter dikke rivierafzettingen van grint en zand uit het Kwartair, wederom met plaatselijk flinke leem- en kleilagen. Het geheel is grotendeels afgedekt met een laag dekzand van een halve


tot drie meter dik. De doorlatendheid daarvan varieert nogal, want in de bodem komen bijvoorbeeld ook leemlagen en door ijzer- en humusverplaatsing verkitte laagjes voor. De vennen laten zich indelen in regenvennen, heidevennen, bronvennen en vijvers. Omdat hun ligging, voeding en lozing onderling afwijken, verschillen de vennen in waterregime, waterchemie en ecologie. Daardoor varieert ook de kans op schade door verdroging, verzuring of vermesting (zie Tabel 1). De kans op verdrogingsproblemen hangt direct af van het waterregime. Verzuring bijvoorbeeld hangt samen met door de lucht aangevoerde stoffen en dus met de invloed van regenwater. Aan de andere kant bereikt vermesting de vennen juist vooral via gronden oppervlaktewater. Zo brengen de verschillende voedingsbronnen tegelijkertijd verschillende risico’s met zich mee. Door de korte duur van de studie konden de onderzoekers het waterregime van de verschillende vennen niet volledig beschrijven.

Daarom vergeleken zij de waargenomen tijdreeksen met enkele berekende reeksen om de verschillen tussen de ventypen te herkennen.

Regenvennen en heidevennen Het Kempens plateau vormt de waterscheiding tussen de bekkens van Demer-Schelde en Maas. Daar is het neerslagoverschot de enige wateraanvoer. Dat wil overigens niet zeggen dat in het gebied alleen regenvennen voorkomen. Het meeste water in de vennen is in aanraking geweest met de omringende grond. Soms heeft het zelfs al een wat grotere afstand afgelegd door de bovenste meters van de ondergrond van het plateau. Zuivere regenvennen hebben niet of nauwelijks een intrekgebied. Vaak is hun waterspiegel een schijnspiegel, gevormd op een ondoorlatende laag ruim boven de (huidige) grondwaterstand. De karakteristieke jaarlijkse waterstandschommeling in regenvennen bedraagt ongeveer zestig centimeter. In lange droge

perioden vallen deze vennen droog. Verder zijn ze zeer gevoelig voor het doorgraven van de ondoorlatende bodem en voor het maken van een afvoerleiding, bijvoorbeeld een greppel, sloot of gracht. Zuivere regenvennen troffen de TNO’ers overigens niet aan. In alle vennen was wel sprake van uitwisseling met de omgeving, wat kenmerkend is voor heidevennen. Ondanks hun van nature weinig doorlatende bodem maken heidevennen dus deel uit van het grondwaterstelsel. De waterstand schommelt er meer dan in regenvennen, omdat slechts een deel van het intrekgebied uit open water bestaat. Bovendien zijn ze gevoeliger voor verlagingen van de grondwaterstand. Die kunnen het gevolg zijn van menselijk handelen, zoals grondwaterwinning of drainage, maar ook van langjarige natuurlijke schommelingen. Daarnaast heeft eventuele wegzijging veel invloed op de peilvariatie. Vergelijkingen met de peilwaarnemingen tijdens de studieperiode wijzen op een

Natuuraccenten

Abeekvijvers Maasstrichterheide: Sonnisheide:

Laagveen, ontwikkeling veenbos?

Intensieve landbouw

Natte heide en schraalland (klokjesgentiaan)

Bullenbeek Restanten natte heide en schraalland (klokjesgentiaan)

Monnikswijer Zuid en westrand: Bos

Hoogvenig terrein, schrale venoevers; bronven (draadzegge e.a.)

Hele gebied: Droge en natte heide, stuifzand en Drog regenvennen met rijke vogelstand rege Masy en Abeek: Bos

Mangelbeek: elbeek: Natte heide en schraalland (klokjesgentiaan) esgentiaan) Ontwikkelingspotentie kkelingspotentie veenbos?

Heide

Laagveen, veenbos

o.a.Schraalland

Hoogveen, bronven

Bos

Intensieve landbouw

Laambeek: Laamb Natte heide, schraalland, hoogvenig terrein, veenbos, h g bronven (draadzeggevegetatie, beenbreek, klokjesgentiaan e.a.)

Gazemeer: Laagveen (ruige veenmosrijke pitruslanden en struweel) Potentie bronven?

Figuur 3. Hoofdaccenten van de huidige natuurwaarde en nabije natuurontwikkelingsmogelijkheden op het schietterrein. Aan de niet ingekleurde zuid- en zuidoostrand komen akkers en landbouwgraslanden voor

16


inzijging van één tot twee millimeter per dag in de kern van het gebied. Waarschijnlijk waren sommige heidevennen oorspronkelijk bronvennen, die door verlaging van het grondwaterpeil hun natuurlijke karakter hebben verloren.

Van vennen tot veentjes Buiten de regen- en heidevennen zakt het regenwater door naar het diepere grondwater of dwingen klei- en leemlagen het opzij. Daardoor ontstaan beekbronnen. Vooral grintlagen en grofzandige lagen leiden het water daarheen. Beekbronnen hebben meestal de vorm van een ven, maar dan met een uitstromende beek. De meest uitgesproken bronvennen liggen permanent beneden de grondwaterspiegel. Zo voeden zij hun beek voortdurend. Het waterbeheer van vennen en bronnen is in de loop van de geschiedenis sterk veranderd om ze naar toenmalige maatstaven zo nuttig mogelijk te maken: als drainage voor landbouw, als vijvers voor viskwekerij, als bassins voor

Foto 2. Wateroverlast na hevige regenval in de winter, als gevolg van een verstopte grachtduiker. Landbouwgebied Maastrichterheide Tabel 1.

bevloeiingswater of als voeding voor molenbeken. De waterstand in bronvennen en vijvers schommelt slechts zeer weinig. Veel vijvers zijn eigenlijk bronvennen, maar hun overloop is voorzien van een drempel. Dat stopt de afvoer in perioden met een lage grondwaterstand. Veel vennen groeiden in de loop van eeuwen dicht en ontwikkelden zich zo tot ‘veentjes’. Later werden die dan soms weer uitgegraven voor de winning van turf, die dienst deed als brandstof.

Natuur in ontwikkeling Oude kaarten en beschrijvingen laten zien hoe het onderzoeksgebied eeuwenlang als Kempens heidelandschap heeft bestaan. Dat landschapstype dankt zijn soortenrijke natuur aan langdurig menselijk gebruik, waarbij wel werd geoogst maar nauwelijks bemest. Oorspronkelijk waren er wel mineralen uit het afzettingsmilieu aanwezig. Die losten op in het regenwater en verleenden daar een iets basenrijker, ‘grondwaterachtig’ karakter aan. Dat karakter laat zich uitdrukken in een getal: voor regenwater ligt die waarde op -56%, terwijl dit getal in ‘jonge’, enigszins kalkrijke afzettingen kan oplopen tot meer dan 50%. De meest soortenrijke natuurlijke vegetaties in beekdalen met kwel komen voor bij een ‘grondwaterachtigheid’ van meer dan 75%. In het studiegebied troffen de onderzoekers veel negatieve waarden aan. Alleen in de beken aan de

randen van het gebied lagen zij soms boven de 30%. Doordat het gebied op een waterscheiding ligt, zijn de oplosbare stoffen in de loop van jaren met het regenwater door de ondergrond en via de beken uitgespoeld. Chemische analyse van het bodem-, gronden oppervlaktewater maakte dat overduidelijk. Het water is vrijwel overal extreem arm aan opgeloste stof. Bovendien is het zuur en heeft het het chemische karakter van regenwater dat maar een heel klein beetje opgeloste stof uit de ondergrond heeft kunnen opnemen. De luchtvervuiling in de vorige eeuw heeft daar, wat de verzuring betreft, nog wel een schepje bovenop gedaan. Maar het proces zelf is ongetwijfeld al veel langer aan de gang. Het is zelfs karakteristiek voor plaatsen in het landschap die, nadat de minerale grond eenmaal was afgezet, lange tijd alleen maar regenwater hebben opgenomen: de heiden en hoogvenen. De karakteristieke waarde voor de ‘grondwater-achtigheid’ van het gronden venwater in zulke gebieden ligt tussen -56% en +20%. Dat komt overeen met de bevindingen in het studiegebied.

Laatste bastion Als eco-apparaten zijn heidelandschappen dus ‘geboren verliezers’. Hoewel de voedselarmoede van het milieu gepaard gaat met een grote soortenrijkdom en een hoge natuurwaarde, schiet de natuurlijke opbrengst voor de boerengezinnen er

Hydrologische ventypen en de risico’s van verdroging, verzuring en vermesting

Landschap

Voeding

Lozing

Regime

Ventype

Positie

Water in

Water uit

Schommeling

Verdroging

Verzuring

Vermesting

Regenven

Centraal

Regen

Verdamping

Meteorologisch bepaald

Klein

Groot

Klein

Heideven

Centraal

Regen, Lokaal

Verdamping,

Groter dan regenven

Matig

Vrij groot

Matig

grondwater

Lokaal grondwater

Subregionaal grondwater

Oppervlaktewater, Grondwater

Kleiner dan regenven

Matig

Vrij klein

Groot

Gemanipuleerd

Klein

Vrij klein

Zeer groot

Bronven

Flank, Dalkop

Vijverven

Dal, Bovenloop Oppervlaktewater Oppervlaktewater

17

Kans op natuurschade door


in onze welvaart-staat tekort. Als gevolg daarvan wordt het oude boerenbeheer alleen nog hier en daar uitgevoerd vanwege de natuurbescherming. De soorten-rijkdom van de kenmerkende planten- en vogelwereld is in de hele omgeving al zó sterk verminderd, dat het studiegebied nu als één van de laatste bastions van de Kempense heide geldt. Maar ook daar vindt al een belangrijke achteruitgang plaats. Die aftakeling volgt helaas niet alleen uit het wegvallen van het traditionele beheer. Door drainage van heide, vennen, omringende landbouwgronden en beekdalen ‘lekt’ er zóveel water weg, dat er verdroging optreedt. De combinatie van verdroging en het gebrek aan zuurbufferende stoffen maakt herstel van het heidelandschap niet vanzelfsprekend. Het gevaar bestaat zelfs dat hervatting van het oude landgebruik onder de huidige omstandigheden zal leiden tot een soortenarmer type natuur.

de factoren die ten grondslag liggen aan het ontspringen van beken. Hoewel het gebied op een oude geologische kaart als ‘hoogveen’ staat aangeduid, waren daar in eerste instantie nauwelijks historische aanwijzingen voor. Min of meer toevallig werden die op enkele oude kaarten alsnog gevonden. De duidelijkste, van Nicolas Visscher I uit 1652, laat een uitgestrekt moeras zien, dat het hele studiegebied omvat. Zo’n hoogveenachtig moeras neemt van nature een soortgelijke ‘verliezersplaats’ in het landschap in als de droge heide. Maar er is één verschil: het geeft maar heel weinig water af aan de ondergrond. Het groeiende veen houdt een deel van het neerslagoverschot vast. De rest stroomt via de bovenste tien tot dertig centimeter van het veen naar de beken. Lichte ontwatering maakte hoogveen al in de vroege Middeleeuwen geschikt voor schapenteelt. De schapenteelt droeg veel bij aan de rijkdom van Vlaanderen, maar was misschien wel zó intensief, dat zij de geleidelijke afbraak van het veen en de omvorming van veen tot heide inleidde. Die ontwikkeling is meer recent ook op andere plaatsen in

kaart van twee eeuwen eerder doet denken.

Strategie voor natuurherstel

De strategische vragen voor de natuurbescherming en -ontwikkeling kunnen we vrij eenvoudig in een historisch kader plaatsen dat meer omvat dan het Kempens heidelandschap van de achttiende tot eind twintigste eeuw. Om het maken van strategische keuzen te vereenvoudigen, zijn enkele representatieve keuzemogelijkheden met elkaar vergeleken. Dat gebeurde door hun effect op de verdeling van natuurtypen te schatten met behulp van een statistisch natuurontwikkelingsmodel. Voor het waterbeheer werd onderscheid gemaakt tussen twee groepen maatregelen: beperkt en lokaal tegenover ingrijpend en regionaal. Over de beperkte maatregelen zou nu al kunnen worden overlegd met de militaire overheid en andere betrokkenen. Dat gaat om het verminderen van de uitstroom via de beken door in Vroeger hoogveen? de dalen op het plateau zelf en in Er zal dus eerst aan ‘wederopbouw’ de omgeving van de heidevennen moeten worden gedaan als basis voor het water beter vast te houden en een duurzaam toekomstig beheer. veenmoeras te laten ontstaan. Regionale maatTabel 2. Verdeling van de habitattypen (%) naar natheid, natuurlijkheid en vegetatiestructuur na 300 tijdstappen regelen zijn wel (procent; het belangrijkste is blauw). In alle gevallen is met 25 tijdstappen lokale vernatting begonnen gewenst voor de Natheid Natuurlijkheid Structuur natuurbescherming, Droog Vochtig Nat Auto Half Open Gesloten maar grijpen zó heftig Uitgangstoestand 76 19 5 19 81 65 35 in op ander gevestigd gebruik in de Autonome ontwikkeling 21 23 55 66 34 61 39 omgeving, dat ze Traditioneel beheer 28 51 21 21 79 97 3 maatschappelijke Traditioneel, alleen 74 26 0,3 1 99 99 1 keuzen met een lokaal vernatting uiterst zorgvuldige voorbereiding vergen. Aanknopingspunten daarvoor zijn Europa goed te volgen. Tijdens dat Modelberekeningen lieten bijvoorgezocht in de hydrologie en het proces verdween het veenpakket dat beeld zien dat maatregelen in het landschap vóórdat landgebruik het zo weerstand bood tegen de indringing landbouwgebied van de Maastrichtersterk heeft veranderd. De veenresten van water in de zandondergrond. De heide kunnen bijdragen aan in de beekdalen en de minder Vandermaelen-kaart, een belangrijke verhoging van de grondwaterstanden doorlatende humus- en ijzerhistorische topografische kaart van op het plateau, maar ook een inspoelingslagen op het plateau België van omstreeks 1850, schetst onplezierig neveneffect hebben: een duiden vooral op veenmoeras. Dat een aanzienlijk grotere hoeveelheid vanuit de huidige landbouw moeilijk komt bovendien overeen met de hoge moeras dan er vandaag de dag aanvaardbare vernatting van akkerligging, de regenwatervoeding, de resteert. Aan de andere kant is die en weidegebied. Bovendien blijven bodemopbouw en het watersysteem; hoeveelheid weer veel kleiner dan de 18


dergelijke maatregelen ook zeker niet zonder gevolgen voor het militair gebruik van het gebied. Hydrologische rekenmodellen maakten voorbeeldsgewijs een schatting van het hydrologische effect van de waterbeheersmaatregelen. Voor het vegetatiebeheer werden twee mogelijkheden onderscheiden. De eerste was ongeveer op de huidige voet doorgaan, met een duidelijk accent op de meest kansrijke deelgebiedjes voor schraalland. De andere optie was de beheersinspanning vergaand uitbreiden, ongeveer zoals dat bij het oude heidelandschap past. De onderzoekers legden de richting en snelheid van de vegetatie-ontwikkeling op basis van ervaringskennis vast in zogenoemde ‘transitiematrices’. Daaruit kwam naar voren, dat beperkte hydrologische maatregelen en beheersinspanning in het gebied vooralsnog goede resultaten voor de

natuur kunnen boeken (zie Tabel 2). Wat dat betreft zou Vlaanderen ervoor kunnen kiezen pas over enkele tientallen jaren omvangrijkere hydrologische maatregelen te nemen.

Plateau van grote waarde Dat het Kempens plateau een belangrijke rol speelt in de voeding van het onderliggende waterlichaam, was geen nieuw gegeven. Dat waterlichaam voedt op zijn beurt onder andere de natuurgebieden in benedenstroomse, buiten het onderzoeksgebied gelegen natuurreservaten. Daarom is het belangrijk dat het water van goede kwaliteit blijft. Dat is nu helaas niet het geval. Al vlak buiten het studiegebied vonden de onderzoekers onder de landbouwgrond een enorme vermesting, met onder andere sulfaat en nitraat. Dit water zou zonder die vervuiling een grondwaterachtigheid hebben van meer dan 80% en dus bij uitstek

geschikt zijn voor soorten-rijke beekdalnatuur. Zelfs meer dan tien jaar geleden werden tot een diepte van veertig meter al ernstig verhoogde nitraatgehalten gevonden. Deze vervuiling een halt toe roepen is een lastig probleem voor de Vlaamse overheid. Maar het vormt tegelijkertijd een krachtig argument om het gesprek over maatregelen van regionale aard aan te gaan. Uiteindelijk is dit een sleutelfactor voor de duurzaamheid van heel veel Vlaamse en zelfs Nederlandse natuur. Hoe eerder dat lukt, hoe beter. Zelfs nu is het waarschijnlijk al onvermijdelijk dat de ‘vuilpluim’ vroeger of later en meer of minder ‘afgebroken’ de kwetsbare natuur in de beekvalleien zal bereiken.

Informatie: Geert van Wirdum T 030 256 48 03 E [email protected]

De temperatuursom

10-jaars voortschrijdend gemiddelde 200-temperatuursom

100

De groei van landbouwgewassen is

hoeveelheid neerslag, de temperatuur rondom het tijdstip van bemesting, de grondsoort en van de bemesting van

dagnummer (200)

naast de stikstofgift afhankelijk van de 80

60

kalium en fosfaat. In de landbouw was het sinds lange tijd gebruik om in het

40

kader van het bemestigsadvies (tijdstip) gebruik te maken van de

1920

1940

1960

1980

2000

zogenaamde ‘temperatuursom (Tsom)’.

de (kunstmest-)stikstofbemesting uit

de tijdstippen voor Tsom 200, voor de

De Tsom is de som van de gemiddelde

te voeren. In het geval dat gestreefd

afgelopen 100 jaar, bepaald. Uit het

etmaaltemperaturen na 1 januari,

wordt naar een optimale

10-jaars voortschrijdend gemiddelde

waarbij negatieve etmaaltemperaturen

stikstofbenutting (minimale stikstof-

valt op te maken dat sinds 1985-1990

niet zijn

uitspoeling) wordt een Tsom 290

de Tsom 200 gemiddeld vroeger in het

geadviseerd. In de praktijk blijkt dat dit

seizoen wordt bereikt: ook de

Voor grasland

meegeteld. werd voor een

optimale gewas-

opbrengst

tijdstip per regio soms enkele weken

gemiddelde Tsom 200 over de periode

geadviseerd om

bij Tsom 200

kan verschillen. Sinds kort wordt

1990 - 2004 is significant lager dan

bedrijfsspecifiek temperatuursom-

het gemiddelde over de periode 1900

advies gegeven. Dit is niet alleen beter

- 1990. De afgelopen jaren was dit al

voor de gewasopbrengst maar ook voor

in de eerste week van februari het

een efficiënte stikstof benutting. In

geval. Voorheen lag deze datum

onderstaande grafiek zijn met behulp

ergens in begin maart.

van temperatuurmetingen uit De Bilt

Roelof Stuurman en Wilbert Berendrecht

19

Geo-Raria


Simultaan modelleren met Metran-model

Lokale en regionale componenten in grondwaterreeksen Op vele duizenden locaties in Nederland monitoren we de grondwaterstand en -stijghoogte om de ontwikkeling van het grondwater in de tijd in de gaten te houden. De gemeten grondwaterreeksen bestaan uit verschillende componenten. Die representeren diverse invloeden: deels natuurlijke variatie en deels effecten van menselijk ingrijpen. Een belangrijk doel van de monitoring is vaststellen óf de grondwaterstand structureel verandert en zo ja, welke oorzaak zo’n verandering heeft. Een structurele verandering kan voorzien zijn, zoals het effect van een vernattingsmaatregel of het gevolg van grondwaterwinning, maar ook onvoorzien. Om de verschillende componenten te onderscheiden, onderwerpen we grondwaterreeksen aan tijdreeksanalyses. Dat gebeurde de afgelopen jaren in Nederland op grote schaal. De essentie van de tijdreeksanalyse is dat de grondwaterreeks wordt gesplitst in componenten die rechtstreeks gerelateerd zijn aan bekende invloeden, zoals neerslag, verdamping en winningen, en een component die niet gerelateerd is aan dergelijke invloeden: het residu. Hoe kleiner het residu, hoe beter we het gedrag van het grondwater kunnen verklaren. Maar vaak bevat het residu nog tien tot dertig procent van de gemeten variatie. Ook over deze component willen we graag concrete uitspraken kunnen doen. Dat kan nu, met Metran: de MEervoudige TijdReeks ANalyse. TNO-NITG ontwikkelde de Metranmethodiek onlangs in samenwerking met de TU Delft. Metran is gebaseerd op de samenhang tussen naburige grondwaterreeksen. Door deze reeksen simultaan te modelleren, 20

De afgelopen jaren werkte TNO-NITG intensief aan de doorontwikkeling van het modelinstrumentarium voor analyses van grondwaterreeksen. Dat resulteerde onder meer in Metran: een methodiek voor de simultane modellering van grondwaterreeksen, die de samenhang tussen reeksen slim gebruikt om regionale en lokale componenten te onderscheiden. Dit onderscheid draagt bij aan inzicht in het regionale hydrologische systeem. Maar ook in toepassingen als meetnetoptimalisatie en kwaliteitscontrole van grondwaterreeksen is Metran van grote waarde. wordt het residu opgesplitst in gezamenlijke (regionale) en unieke (lokale) componenten.

Figuur 2 toont een grondwaterreeks die is gemodelleerd op neerslagoverschot. Een aanzienlijk deel (72%) van de waargenomen fluctuaties kan worden verklaard uit neerslagoverschot. De resterende 28% (residu) staat weergegeven in Figuur 3. Daarin valt direct een duidelijk patroon op. Vooral de zomers van de negentiger jaren bevatten kortstondige, sterke dalingen van de stijghoogte, die we niet kunnen verklaren uit neerslagoverschot. Is dit slechts een lokaal fenomeen of komt dit patroon ook in omliggende meetpunten voor? Metran kan deze vraag nauwkeurig beantwoorden. We modelleren de grondwaterreeks opnieuw, maar nu simultaan met vier omliggende reeksen in een gebied van zo’n tien bij tien kilometer. De invloed van het neerslagoverschot wordt op gebruikelijke wijze gemodelleerd.

Decompositie met Metran Figuur 1 laat zien hoe Metran een grondwaterreeks opdeelt in verschillende componenten. Ter vergelijking is ook het stroomschema van een conventioneel enkelvoudig tijdreeksmodel weergegeven. Het wezenlijke verschil tussen beide modelvormen zit in de modellering van het residu. Het conventionele model beschouwt het residu louter als restterm. Metran gaat verder en laat zien welk deel van het residu ook in omliggende meetpunten wordt waargenomen. Dat biedt inzicht in de regionale verbreiding van residuen. Ook toont Metran welk deel van het residu locatiespecifiek is: de fluctuaties die niet in de omliggende punten worden waargenomen. Enkelvoudige tijdreeksanalyse

Residu

Gemeten grondwaterreeks

Filtreren bekende invloeden

Deel verklaard door invloeden

Gezamenlijke component

Decompositie residu

Unieke component

Metran

Figuur 1. Schematische weergave Metran-methodiek en enkelvoudige tijdreeksanalyse


Stijghoogte (cm)

900 800

2005

Figuur 2. Meetreeks en component verklaard door neerslag en verdamping

2005

Figuur 3. Residu: verschil tussen meting en verklaarde component

2005

Figuur 4. Gezamenlijke component

700 600 500 400

verklaard meting

300 1980

1985

1990

1995

2000

cm

200 100 0 -100 -200 1980

1985

1990

1995

2000

cm

200 100 0 -100 -200 1980

1985

1990

1995

2000

cm

200 100 0 -100 -200 1980

1985

1990

1995

2000

2005

Figuur 5. Unieke component

respectievelijk 24% en 4%. Decompositie van het residu biedt een aantal interessante mogelijkheden. Allereerst kunnen de resultaten dienst doen ter ondersteuning van regionale hydrologische studies. Zo blijken in ons voorbeeld de waargenomen kortstondige dalingen in de zomer een regionaal verschijnsel te zijn. Een andere studie paste Metran toe om temporele trends in de stijghoogte te bepalen. Hierbij representeert één van de twee gezamenlijke componenten de trend (zie Figuur 6). Deze trend blijkt nauwkeurig uit de reeksen gefilterd te kunnen worden: in het noordoosten is de daling het sterkst, in het westen

Het residu daaren-tegen wordt opgesplitst in twee componenten: een gezamenlijke component en per locatie een unieke component. De gezamenlijke component is voor alle reeksen gelijk – op een factor na – en beschrijft alle samenhang tussen de residuen. Wat per locatie overblijft, is een voor die locatie uniek patroon.

Gezamenlijke en unieke component Figuur 4 geeft de berekende gezamenlijke component weer. Zetten we die af tegen Figuur 3, dan blijkt een aanzienlijk deel (84%) van het residu een regionaal effect te zijn. Dus is slechts 16% van het residu uniek (zie Figuur 5). Op de totale reeks – dus inclusief het door neerslagoverschot veroorzaakte gedeelte – bedragen de gezamenlijke en unieke component van het residu

treedt er nagenoeg geen daling op. Door gebruik te maken van de samenhang tussen reeksen kan Metran, beter dan enkelvoudige modellen, gaten in meetreeksen opvullen. In de praktijk kunnen we hiervan profiteren door in een cluster van grondwaterreeksen slechts één of twee locaties uit te rusten met een ‘diver’ en de overige locaties laagfrequent te bemeten. Informatie van de met een ‘diver’ uitgeruste locatie wordt dan gebruikt om op de overige locaties een betere schatting van de stijghoogte te verkrijgen. De geschatte unieke component kan uitstekend als uitgangspunt dienen bij meetnetoptimalisatie. Deze component geeft namelijk de informatieve waarde van een meetpunt aan. Hoe kleiner de variantie van de unieke component, hoe kleiner de informatieve waarde. Meetpunten met de kleinste informatieve waarde kunnen vervolgens worden verwijderd. Tot slot biedt een scheiding van een gezamenlijke en unieke component ook de mogelijkheid om meetfouten nauwkeurig te detecteren. Meetfouten komen namelijk altijd in de lokale component terecht en springen er daar, door de geringe variantie van de lokale component, veel duidelijker uit.

Informatie: Wilbert Berendrecht T 030 256 47 96 E [email protected]

400 P 207

Frans van Geer T 030 256 47 57 E [email protected]

P 235 P 199

P 214

y (km)

395 P 234

P 238 P 101

P 149

390

P 233 P 056

385 100

105

110

115

120 x (km)

21

125

130

Figuur 6. Ruimtelijke representatie van gezamenlijke trendcomponent

Hans Gehrels T 030 256 47 67 E [email protected]


Economische Analyse

Waarde van geowetenschappelijke informatie in kaart Het onderzoek omvatte onder andere een gedegen inventarisatie van de beschikbare geo-informatie en de interne en externe verstrekking daarvan. Die gegevens werden gerelateerd aan vier verschillende economische invalshoeken.

Economische waarde ondergrond De eerste betreft de economische waarde van de natuurlijke bestaansbronnen en de ondergrondse ruimte. Eerder werd de waarde van de Nederlandse ondergrond voor de maatschappij becijferd op ongeveer tien miljard euro per jaar. Bij dat bedrag zijn de economische waarde van natuurlijke bestaansbronnen (aardolie en aardgas, industriële materialen en grondwater) en de

Eén van de taken van TNO-NITG is, geowetenschappelijke informatie ter beschikking te stellen aan geïnteresseerden. De overheid financiert deze activiteiten vrijwel volledig, voor zo’n vijftien miljoen euro per jaar. Maar welke economische waarde vertegenwoordigen ze eigenlijk? In 2003 startte een onderzoek om erachter te komen of de Nederlandse maatschappij waar krijgt voor haar geld in doelfinanciering DINO en de kennisinvesteringen binnen NITG’s informatiefunctie. waarde van het gebruik van de ondergrondse ruimte inbegrepen. Niet inbegrepen zijn de waarde van de bodem voor natuur en landbouw, de baten van ondergronds bouwen in termen van kwaliteit van de stedelijke ruimte en de intrinsieke geologische en culturele waarde. Tegenover de waarde van de ondergrond en de daarin optredende processen staat ook een negatieve economische waarde. Nederland geeft jaarlijks gemiddeld zo’n

Tabel 1. Definitie afhankelijkheid van diensten en/of producten van het instituut als % van de toegevoegde waarde per bedrijfstak

Waarde van beheerde data

Definitie van afhankelijkheid

(%)

A

Meer dan boven-gemiddelde afhankelijkheid: • zonder de NITG-gerelateerde producten en diensten zou de bedrijfstak niet in staat zijn om haar producten te produceren

80 - 100

B

Bovengemiddelde afhankelijkheid: • zonder de NITG-gerelateerde producten en diensten zou de bedrijfstak slechts in staat zijn om een relatief klein deel van haar producten te produceren

60 - 80

C

Gemiddelde afhankelijkheid: • ongeveer de helft van de producten van de bedrijfstak zijn afhankelijk van het gebruik van NITG-gerelateerde producten en diensten

40 - 60

D

Benedengemiddelde afhankelijkheid: • een beperkt deel van de producten van de bedrijfstak worden geproduceerd door gebruik te maken van NITG-gerelateerde producten en diensten

20 - 40

E

Minder dan benedengemiddelde afhankelijkheid: • bijna de gehele productie van de bedrijfstak zou geproduceerd kunnen worden zonder gebruik te maken van NITG-gerelateerde producten en diensten

5 - 20

22

3,4 miljard euro uit aan schadeherstel en risicobeperking. Dit bedrag gaat op aan natuurlijke en door de mens geïnduceerde geologische problemen zoals bodemdaling, aardbevingen, kusterosie, overstromingen en bodemvervuiling. De netto economische waarde van de Nederlandse ondergrond beloopt daarmee ongeveer 6,6 miljard euro per jaar. De verhouding tussen de jaarlijkse overheidsinvestering en de netto economische waarde van Nederlandse ondergrond bedraagt circa twee promille.

De tweede invalshoek om het rendement van de jaarlijkse overheidsinvestering in de geowetenschappelijke informatiefunctie van het instituut te berekenen betreft een vergelijking; hoe verhouden de jaarlijkse overheidsinvesteringskosten zich tot de opgetelde acquisitie- of vervangingswaarde van de beheerde geodata? De acquisitiewaarde van alle door het instituut beheerde geodata wordt geschat op minimaal vijftien miljard euro. Meer dan tachtig procent hiervan is gerelateerd aan exploratie en exploitatie van natuurlijke bestaansbronnen. De overige twintig procent hangt samen met grondwaterbeheer, bodemonderzoek


en milieu. Met de hoeveelheid beheerde gegevens neemt ook de waarde ervan allengs toe. Dat komt niet alleen door de continue productie van nieuwe geodata, maar ook door de overdracht van databestanden van bedrijven en (semi-)overheidsinstellingen. Bovendien vindt continu verrijking van de bestaande geowetenschappelijke data en informatie plaats dankzij kwaliteitscontroles, analyse en interpretatie. Een belangrijk deel van deze vijftien miljard is opgebracht door de

promille van de acquisitiewaarde van de beheerde informatie.

economische impact dan de middelen voor de overige informatietaken.

Kosten beheer, baten door gebruik

Ondanks de moeilijke kwantificeerbaarheid hebben de onderzoekers voor een aantal aansprekende projecten toch geprobeerd de kosten en baten van de verstrekte geodata te bepalen. Daaruit kwamen vijf belangrijke baten voor de gebruikers van geodata naar voren. Ten eerste is er de besparing door de optimalisatie van het geodata-acquisitieplan. Een tweede bate vormen de besparingen op de geo-gerelateerde projectkosten,

De derde beoordelingsmogelijkheid is een kosten-batenanalyse. Daarbij staan de kosten van verstrekking en beheer van geodata aan één kant en de potentiële besparingen die de gebruiker met deze data behaalt aan de andere. Een directere methode om de economische haalbaarheid of relevantie van een investering te bepalen is er niet. Helaas blijkt het in

Tabel 2. Bruto toegevoegde waarde per bedrijfstak, gemiddelde ondergrens en bovengrens van de bijdrage van de geowetenschappelijke producten en/of diensten van het instituut aan de toegevoegde waarde per bedrijfstak

BNP alle bedrijfstakken, Euro in 2002 Relevante bedrijfstakken: Landbouw, bosbouw en visserij Delfstoffenwinning Voedings- en genotmiddelenindustrie Aardolie-industrie Chemische basisproductenindustrie Rubber- en kunststofindustrie Basismetaalindustrie Energie- en waterleidingbedrijven Burgerlijke- en utiliteitsbouw Grond-, water- en wegenbouw Verzekeringswezen en pensioenfondsen Speur- en ontwikkelingswerk Architecten- en ingenieursbureaus Overheidsbestuur en sociale verzekering. Defensie Gesubsidieerd onderwijs Milieudienstverlening

BNP 419 miljard

Ondergrens % 106 Euro

9.712 10.759 14.422 5.075 4.043 1.876 1.497 9.276 9.270 5.022 7.608 1.251 4.334 27.334 3.932 16.627 2.936

7 24 1 23 2 1 2 28 5 18 2 8 18 10 3 4 15

Totale toegevoegde waarde in EURO (2002) Percentage van BNP

135 miljard 32%

3%

Nederlandse maatschappij, vanwege de fiscale aftrekbaarheid van een aanzienlijk deel van deze kosten die bedrijven maken voor de acquistie van geodata. Daarbij komen de kosten van metingen als onderdeel van overheidsprojecten, bijvoorbeeld op het gebied van infrastructuur.

de praktijk niet zo eenvoudig om de geowetenschappelijke informatiefunctie betrouwbaar te kwantificeren in kosten en baten. Dat is zowel het geval per maatschappelijk aandachtsgebied als voor specifieke projecten. Ook lopen de resultaten van een kosten-batenanalyse per project of aandachtsgebied sterk uiteen. Een voorbeeld: voor de financiering van de informatiefunctie voor olie en gas is jaarlijks drie miljoen euro beschikbaar. Dat geld heeft een hogere maatschappelijke en

De jaarlijkse overheidsinvestering van vijftien miljoen euro voor permanent hergebruik van eenmaal verzamelde geodata bedraagt maximaal één duizendste, een 23

650 2.600 120 1.185 665 15 25 2.550 465 920 125 105 795 2.735 90 695 440

Bovengrens % 106 Euro 20 43 3 37 7 3 7 47 13 37 7 17 33 25 10 10 30

14 miljard

1.940 4.660 480 1,860 270 65 100 4.330 1.235 1.840 505 210 1.445 6.835 395 1.665 880

Afhankelijkheid

E D/C E D E E E D/C E E/D E E E/D E/D E E E/D

29 miljard 7%

zoals fundering of waterkering. Tijdwinst is een derde bate: snellere afronding van een project betekent kostenbesparing. Verder profiteren gebruikers van geodata van een hogere slagingskans van exploratieactiviteiten. Tenslotte voorkomen beschikbaar gestelde geodata kosten die voortkomen uit verkeerde beslissingen. Afhankelijk van de bedrijfstak varieert de kosten-batenfactor van de verstrekking van geodata tussen één tiende en minder dan één promille.


Toegevoegde waardebenadering Als vierde invalshoek is de geschatte bijdrage van de producten en diensten van TNO-NITG aan de bruto toegevoegde waarde per bedrijfstak op jaarbasis bekeken. Deze ‘Valueadded Approach’ is ontwikkeld in Groot-Brittannië door Oxford Economic Research Associates Ltd. (OXERA). Dit bedrijf deed dit ten behoeve van onderzoek naar de economische relevantie van onder meer de topografische informatiefunctie (Ordance Survey) en de geowetenschappelijke informatiefunctie (British Geological Survey). De gegevens over de bruto toegevoegde waarde per bedrijfstak, samen Bruto Nationaal Product (BNP) over 2002 en de onderverdeling en benaming van de verschillende bedrijfstakken voor Nederland zijn Tabel 3.

percentage van de toegevoegde waarde.

geowetenschappelijke informatiefunctie van TNO-NITG.

De resultaten van deze exercitie vertoonden een opmerkelijke onderlinge consistentie. De toegevoegde waarde van de in Tabel 2 genoemde Nederlandse bedrijfstakken waarvoor de geowetenschappelijke informatiefunctie relevant is, bedraagt ongeveer 135 miljard euro, oftewel 32% van het BNP. De analyse geeft aan dat de jaarlijkse overheidsinvestering van 15 miljoen euro in de geowetenschappelijke informatiefunctie binnen die sectoren bijdraagt aan een toegevoegde waarde van tussen de 14 en 29 miljard euro. Dat komt neer op drie tot zeven procent van het BNP. Deze percentages komen vrijwel overeen met de waarden van de British Geological Survey in realatie tot het Britse BNP.

De uitkomsten van de analyse maken duidelijk, dat de jaarlijkse overheidsinvestering essentieel is voor de continuïteit van belangrijke economische activiteiten. Prominent daarbij is de exploratie en exploitatie van de natuurlijke bestaansbronnen. Verder draagt de overheidsinvestering in het verstrekken van geodata bij tot interessante besparingen voor zakelijke gebruikers. Tot slot is de investering essentieel voor diverse bedrijfstakken, die mede met behulp van de van de geowetenschappelijke data drie tot zeven procent bijdragen aan het BNP.

Resultaten

Waarde of Benefit kosten, c.q. financiering

Factor (financiering/waarde) Ondergrens Bovengrens

Methode

Beschrijving

Ondergrens

Bovengrens

1

Netto economische waarde natuurlijke bestaansbronnen

15.000.000

6.600.000.000

> 6.600.000.000

0,0023

< 0,0023

2

Acquisitie- of vervangingswaarde beschikbare geo-data

15.000.000

15.000.000.000

> 20.000.000.000

0,0010

< 0,0008

3

‘Kosten-batenanalyse’ verstrekking en beheer geodata

15.000.000

150.000.000

15.000.000.000

0,1000

0,0010

4

Geo-data gerelateerde toegevoerde waarde BNP

15.000.000

14.000.000.000

29.000.000.000

0,0011

0,0005

ontleend aan het Centraal Bureau voor Statistiek (CBS). Voor elke relevante bedrijfstak is de afhankelijkheid van informatieproducten en -diensten van het instituut voor de bedrijfsprocessen bepaald. Voor het opstellen van een eerste benadering zijn tien intensieve gebruikers van geowetenschappelijke data en informatie geraadpleegd. Zij gaven per bedrijfstak, onafhankelijk van elkaar, het belang van de geowetenschappelijke informatie aan voor hun eindproducten. De afhankelijkheid is uitgedrukt als 24

De verhouding tussen de jaarlijkse overheidsinvestering en de toegevoegde waarde varieert tussen maximaal één - en een half promille. Deze globale uitkomst impliceert geen rechtstreeks verband tussen het investeringsbedrag en de bijdrage aan het BNP, maar geeft wel de ‘benefits’ uit de geowetenschappelijke informatiefunctie aan.

Slotsom Het onderzoek heeft geresulteerd in nieuwe inzichten en beter onderbouwde gegevens over de economische relevantie van de

Informatie: Jan Piet Heederik T 030 256 46 00 E [email protected]


Een tsunami in de Noordzee De verwoesting die de tsunami van Tweede Kerstdag 2004 in grote delen van de kustgebieden rond de Indische oceaan aanrichtte ligt nog vers in het geheugen. Tsunami’s kunnen voorkomen in aardbevingsgebieden. Een sterke beving op een locatie onder water kan zulke grote schokgolven veroorzaken, dat er een tsunami op volgt. Op open zee zijn de tsunami-golven niet hoog. Schepen varen er bijvoorbeeld moeiteloos overheen, vaak zelfs zonder ze op te merken. Pas als de golven de kust naderen worden ze hoger, doordat het water ondieper wordt. De golfoploop op land hangt af van de kustmorfologie onder water en

7900 jaar geleden teisterde een tsunami als gevolg van een grootschalige sedimentverschuiving, de Storegga Slide, de Schotse en Noorse kusten. Ook in de toekomst zijn tsunami’s niet uit te sluiten. Een tsunami zoals de genoemde Storegga Slide die veroorzaakte, zou vandaag de dag een enorme schade aanrichten. Gelukkig is de frequentie van dergelijke grote tsunami’s in Noordwest-Europa extreem laag. Bovendien laat modellering van een vergelijkbare tsunami bij de huidige zeespiegel en morfologie van de Noordzee aan de Nederlandse kust een golfoploop van hooguit anderhalve meter zien.

het reliëf op land. Door de grote golflengte is het karakter van een ‘tsunami-golf ’ heel anders dan die van een ‘gewone’ brandingsgolf. De eerste lijkt veel meer op een flinke overstroming die het land op loopt. Vervolgens stroomt al dat water ook weer terug naar zee, waarbij het met zijn verwoestende kracht veel losgeslagen materiaal meesleurt.

Tekening: Christian Jégou, Parijs. Uit: De Nederlandse Delta, Natuur & Techniek, 1982

25

Tsunami’s in Noordwest-Europa? De kans dat in Noordwest-Europa aardbevingen plaatsvinden die sterk genoeg zijn om een tsunami op te wekken, is uiterst klein. Onderzoek naar historische aardbevingen in de omgeving van de zuidelijke Noordzee laat zien, dat als er ooit tsunami’s zijn geweest, deze klein waren


(Van Malde, 1996). Wel zijn in de kustgebieden van Schotland en Noorwegen tsunami-gerelateerde afzettingen aangetroffen. Ze zijn gedateerd op een ouderdom van 7900 jaar, circa 7200 C14 jaar geleden (Figuur 1). Hoe zijn die gegevens met elkaar te rijmen? In hun publicaties uit 2001 en 2004 constateren Long en Holmes respectievelijk Smith et al. dat er overtuigende bewijzen zijn voor een tsunami op de Schotse en Noorse kusten, zo’n 7900 jaar geleden. Voor deze kusten liggen op de overgang van het continentale plat naar de diepe oceaan dikke sedimentpakketten. Hier en daar zijn ze meer dan 1200 meter dik. Ook de Noordzee is gevuld met zeer dikke sedimentpakketten, tot meer dan 2000 meter dikte. Dit sediment is aangevoerd door grote, niet meer bestaande riviersystemen. Door de zeer snelle sedimentatie zijn dikke pakketten zogenaamd ondergeconsolideerd sediment ontstaan. In dit ‘losse’ sediment zijn zones met verhoogde waterdrukken in de poriën van het sediment aanwezig. De combinatie van losse pakking en hoge poriëndrukken zorgt ervoor dat het sediment weinig stabiel is. 2°30’W

2°26’W

2°22’W

61°20’N

61°18’N

N 61°16’N

2km

Figuur 2. Kleine afglijding in los sediment op de zeebodem voor de kust van Shetland (uit Long & Holmes 2001) Figuur 1. De locatie van de Storegga Slide en de getroffen kustgebieden (uit Smith et al., 2004). Afzettingen ervan zijn gevonden op locaties 1 - 32

26

Storegga Slide Bovendien kunnen de afzettingen gas bevatten dat ontstaat door de afbraak van organisch materiaal in het sediment. Ook lekkage van gas uit dieper liggende gasvelden kan deze aanwezigheid veroorzaken. In een deel van het sediment voor de kust van Schotland en Noorwegen komen zogenaamde ‘gashydraten’ voor. Gashydraat is een ijs-achtige stof die bestaat uit een mengsel van water en (methaan)gas in vaste fase. Gashydraten kunnen alleen maar bestaan bij bepaalde combinaties van druk en temperatuur. Ze zijn erg gevoelig voor kleine veranderingen van die parameters. Bij een geringe stijging van de temperatuur of een afname van de druk verandert (smelt) de vaste stof in gas en water. De gashydraten geven extra stabiliteit aan de sedimenten; ze houden als het ware de sedimentkorrels bijeen. Maar wanneer ze overgaan in gas en water kunnen extra hoge poriëndrukken ontstaan, waardoor de stabiliteit van het sediment juist dramatisch afneemt. Aan de rand van het continentale plat, op de continentale helling, liggen de losgepakte afzettingen onder een zekere helling. Daar kunnen instabiele delen van het sediment de continentale helling

afglijden, de diepzee in. Uit sonarbeelden van de zeebodem blijkt dat dergelijke afglijdingen inderdaad zijn voorgekomen (Figuur 2). De grootste van deze afglijdingen is ongetwijfeld de Storegga Slide (Figuur 1). Het aangegeven gebied van de slide ligt vol met los sediment dat vanaf de rand van het continentale plat bij Noorwegen de diepzee is ingegleden.

Slachtoffers In feite is er geen sprake van één slide maar van een drietal. De laatste twee ervan vonden ongeveer 7900 jaar geleden plaats. Ze zijn mogelijk veroorzaakt door aardbevingen en het uiteenvallen van gashydraten. Misschien speelde ook de opwarming van het zeewater en de snelle zeespiegelstijging in die tijd een rol. Wat het trigger-mechanisme ook is geweest, het is duidelijk dat de enorme bewegende massa sediment van de Storegga Slide een schokgolf heeft veroorzaakt, met de bovengenoemde tsunami als gevolg. Figuur 1 laat zien waar afzettingen van de Storegga tsunami zijn aangetoond. Het verwoestend effect van de tsunami zal per locatie verschillend zijn geweest, afhankelijk van de oploophoogte van de golf op het land. Op Shetland zijn meer dan


dat de tsunami ook verder zuidelijk in de Noordzee ers gg gevolgen heeft gehad. Do Modellering van een ‘Storegga’-vloedgolf bij de huidige zeespiegelstand en morfologie van de Noordzee suggereert, dat de oploop voor de Nederlandse kust nu maximaal één tot anderhalve meter zou zijn (Bijl, 1993). 7900 jaar geleden lag de Doggersbank nog als een 0 100 km groot eiland in de Kustlijn Noordzee (Figuur 3). Dit Huidig ± 8500 jaar voor heden ± 8000 jaar voor heden ± 9000 jaar voor heden eiland zou zeker hebben Figuur 3. De kustlijnen in de zuidelijke Noordzee gefungeerd als golfbreker, in het begin van het Holoceen. Merk op dat de waardoor het effect op de Doggersbank circa 8000 jaar voor heden nog een Nederlandse kust nog geringer zou groot eiland is. Ten tijde van de Storegga tsunami bestond dit eiland in kleinere vorm zijn geweest. (uit De Mulder et al., red., 2003) In de jaren negentig is een twintig meter boven het toenmalige schelpenlaag op circa vijftien meter zeeniveau in een veenpakket diepte in de bouwput van de rotsblokken en grind aangetroffen Wijkertunnel nader onderzocht. De waarvan wordt aangenomen dat de laag bevatte een mengsel van tsunami ze daar heeft ‘neergelegd’. schelpen van Holocene lagunaire en Aan de oostkust van Schotland is een open mariene soorten. Daarnaast door de tsunami afgezet zandpakket komen er veen- en kleibrokken in in veen aangetroffen tot vijf meter voor, die zijn afgezet in een ondiepe boven het toenmalige zeeniveau. Het lagune. De open mariene soorten valt aan te nemen dat grote delen moeten daar wel naar toe zijn van de Schotse (en Noorse) kust door gespoeld, net als de veen- en de vloedgolf zijn getroffen. kleibrokken. De aanwezigheid van al Noordwest-Europa was in die tijd al die soorten door elkaar in één laag door de mens bewoond. Ongetwijfeld wijst op een energierijke waren er jacht- en visserijkampen gebeurtenis. De schelprijke laag is aan de kust. De afzettingen zijn ook echter gevonden aan de basis van de aangetroffen op plaatsen die destijds afzettingen van een getijdegeul, bewoond waren. Het kan daarom waar dit soort afzettingen veel vaker haast niet anders dat er slachtoffers worden gevonden. zijn gevallen. De schelpen zijn met behulp van de C14 methode gedateerd, waarbij ouderdommen tussen 6700 en 7100 Naar Nederland? jaren BP werden gevonden. Daarmee Het antwoord op de vraag of de zijn ze iets jonger dan de 7200 jaar Storegga tsunami ook de Nederlandse BP van de Storegga-tsunami. Het is kust heeft bereikt, is nog onduidelijk. kortom niet erg waarschijnlijk dat de Recent onderzoek in Groot-Brittannië Storegga tsunami destijds de laat zien dat de oploophoogte van de Nederlandse kust heeft bereikt, maar vloedgolf langs de oostkust van het helemaal uitsluiten kan ook nog Schotland en Noord-Engeland maar niet. langzaam in zuidelijke richting afneemt. De auteurs sluiten niet uit n ba

27

k

Literatuur Over de Storegga landslide en de gevolgen ervan biedt het internet een schat aan informatie. Voor dit artikel gebruikten we naast internet de volgende bronnen: • Bijl, W., 1993. Tsunami-golven in het Noordzeegbied; Onderzoek naar de kans op tsunami-golven in het Noordzeegebied en naar de hierdoor veroorzaakte fluctuatie van de waterstand aan de Nederlandse kust. Rapport Technische Universiteit Delft / Rijkswaterstaat Dienst Getijdewateren. • Long, D. & R. Holmes, 2001, Submarine landslides and tsunami threat to Scotland. ITS 2011 Proceedings, Session 1, number 1-12. • Malde, J.van, 1996, Historical extraordinary water movements in the North Sea area. Mededelingen Rijks Geologische 57, pp: 27-39. • Smith, D.E., Shi, S., Brooks, C.L., Cullingford, R.A., Dawson, A.G., Dawson, S., Firth, C.R., Foster, I.D.L., Fretwell, P.T., Haggart, B.A., Holloway, L.K. and Long, D. (2004) The Holocene Storegga Slide tsunami in the United Kingdom. Quaternary Science Reviews, 23/24, pp: 2295-2325. Overige informatie Intern rapport 1651 Rijks Geologische Dienst; Molluskenonderzoek aan Midden-Holocene afzettingen in de noordelijke bouwput van de Wijkertunnel. Locaties 1, VI en VII. Dankwoord De auteurs bedanken verder Piet Cleveringa en Tom Meijer voor aanvullende informatie. David Long (British Geological Survey) is dank verschuldigd voor het aanleveren van Figuur 2.

Informatie: Henk Weerts T 030 256 46 94 E [email protected]

Brecht Wassing T 030 256 48 70 E [email protected]

Ad van der Spek T 030 256 45 72 E [email protected]


TNO met MER naar Georgië TNO is in november 2004 met de Commissie MER voor een korte missie naar Georgië geweest om te assisteren bij de beoordeling van het ontwerp en uitvoering van een nieuwe oliepijpleiding. De Minister of Environment van Georgië Ms. Lebanidze had de MER in Utrecht (Commission for Environmental Impact Assesment) uitgenodigd te adviseren bij een review van de vergunnings-voorwaarden voor de aanleg van deze oliepijpleiding die door BP wordt aangelegd. De commissie stond onder leiding van Dick de Zeeuw (oud-senator 1e Kamer) die al enige jaren betrokken is bij dit project. Richard Rijkers had zitting als MER-commissielid Geohazards en de taak om de integriteit van de pijpleiding door landverschuivingen en aardbevingen te beoordelen. De BTC-pijpleiding wordt sinds 2004 aangelegd over het grondgebied van Georgië voor transport van de aardolie van Azerbeidjaan naar de Middellandse Zee. De ‘Baku-Tbilisi-Ceyhan’ Pipeline loopt over de hoge toppen van de Kleine Kaukasus door een natuur-, ski- en waterwingebied (Borjomi). De MER-commissie heeft tevens geadviseerd over het Oil Spill Response Plan, Social Compensation en Biodiversity.

Landverschuivingen en aardbevingen Ondiepe landverschuivingen (shallow seated) en aardbevingen (magnitude 7) komen in het gebied voor en kunnen de integriteit van de BTC pijpleiding in het gebied van Borjomi bedreigen. De integriteit van een oliepijpleiding door een dergelijk gebergte is belangrijk omdat oil spills een zeer grote aanslag zijn op het milieu. Om te kunnen beoordelen of het ontwerp en de door BP voorgestelde maatregelen in het 28

Borjomi gebied voldoen aan de door de overheid gestelde eis ‘as close to zero risk as possible’, zijn de volgende vragen gesteld m.b.t. aardbevingen en landverschuivingen: 1 Wat is het risico op landverschuivingen en aardbevingen? 2 Wat zijn de specifieke grondomstandigheden en wat is het lokale effect van de beving en de landverschuivingen op de pijpleiding? 3 Hoe is het ontwerp van de pijpleiding en de funderingen vastgesteld en welke geotechnische maatregelen zijn genomen om stabiliteit te vergroten? 4 Zijn de voorgestelde geotechnische maatregelen vastgesteld volgens de geldende internationale normen en zijn de maatregelen effectief?

Borjomi Het gebied wordt gekarakteriseerd door Tertiaire kleistenen en vulkanische afzettingen. Landverschuivingen op specifieke locaties in the Borjomi zijn

Wetlands van de Kleine Kaukasus op een hoogte van ca 2500 m

geïdentificeerd rond en op het traject van de pijpleiding en kunnen zeker gedurende perioden met sterke regenval en/of tijdens een aardbeving geactiveerd worden. Actieve landverschuivingen zijn aanwezig in het projectgebied en doorkruisen tevens de route van de leiding. Op de lange termijn kan erosie en ontbossing op hellingen landverschuivingen ontstaan of geactiveerd worden. De landverschuivingen hebben een ondiep schuifvlak met een diepte van minder dan 10 m. Bezwijkvlakken of landverschuivingen zijn niet waargenomen in het onverweerde gesteente of dieper dan 10 m onder maaiveld. Het Borjomi gebied is daarbij onderdeel van een actieve seismische zone in de Kleine Kaukasus waar aardbevingen met een magnitude van 7.5 op de schaal van Richter met een herhalingstijd van 474 jaar voorkomen. Door dynamische aspecten (trillingen) en voldoende grondonderzoek in het ontwerp te brengen kunnen effecten van landverschuivingen en aardbevingen zeer sterk gereduceerd worden. Met geologische kennis van breukbewegingen in combinatie met aanpassingen aan de funderingsconstructie kunnen grote breukstructuren ‘veilig’ overgestoken worden. Het ontwerp is getoetst en beoordeeld op basis van gesprekken


en een reeks rapporten aan de hand van internationale ISO normeringen.

De resultaten van de missie en het advies met aanbevelingen aan de Ministry of Environment zijn in december 2004 op de internetsite van EIA gepubliceerd (www.eia.nl).

Landverschuiving op de noordflank van de Kodiana Pass (voorgrond) met zicht op de Hoge Kaukasus (aan de horizon)

Informatie: Richard Rijkers T 030 256 48 73 E [email protected]

Geo-Gezond ‘Over het belang van een gezonde ondergrond voor mens en natuur’

Gefossiliseerde ecologie levert referentie Het veen in de Kop van Overijssel is

De wortels en wortelstokken onderin

water. Dat is nu alleen te

gevormd sinds de zeespiegelstijging na

zijn van riet, lisdodde en grote zegges,

verwezenlijken in uitgesproken

de ijstijden afzwakte. Duizenden jaren

pioniers die goed tegen wisselende

kwelgebieden of dicht bij

later maakte de turfwinning

waterstanden kunnen en voor hun

oppervlaktewateren waarin schoon

er weer grotendeels open

snelle groei veel mineralen en

grondwater tot afvoer komt.

water van. De veengaten

voedingsstoffen nodig hebben. Hun

De bovenste veenlaag bestaat vooral

verlanden nu bij een ander,

groei begon wellicht in vrij ondiep

uit veenmossen en planten als

intenser menselijk gebruik

water, maar het wortelstelsel vormt nu

Dopheide, Veenpluis, Pijpenstrootje en

dan in de ‘eerste jeugd’ van

een drijvende kragge, waarop nog

Berk. Ook dit is een beschermd

het moerasgebied. Er komen

maar enkele spruiten van riet

habitattype. Het leidt de kant op van

veel beschermde habitat-

voorkomen. Hun fotosynthese houdt

hoogveen, zoals het gebied ook was

typen voor, maar hoe gaat

het wortelstelsel onderin de kragge in

toen onze voorouders het in gebruik

het daar eigenlijk mee, en

leven, terwijl ze zelf voor hun voeding

namen. Hoogveen ontvangt alleen nog

wat is een redelijke

afhankelijk zijn van het wat

maar regenwater. Naarmate het ooit

beschermingsdoelstelling? In

mineraalrijkere water dat de wortels

verveende gebied dichtgroeit ontstaan

de hierbij afgebeelde

daar nog bereiken. Voor optimale groei

steeds grotere kernen waarin dat

doorsnede is ongeveer een

ervan, bijvoorbeeld vanwege de

gebeurt. Zonder verdroging komt daar

eeuw verlanding te zien,

rietteelt, zijn speciale waterbeheers-

hoogveen tot ontwikkeling, wellicht

waarin al een heel stuk van

maatregelen nodig.

meestal via een broekbosfase zoals

het antwoord op die vragen

Kort boven de wortelmassa is een laag

van oudere veenprofielen bekend is. In

besloten ligt.

gehumificeerd, maar nauwelijks

veel van onze verlandingsgebieden

Ecohydrologische studies van

vergaan Rood Schorpioenmos

wordt of werd tot voor kort rietteelt of

de afgelopen tientallen jaren

herkenbaar, met resten van Holpijp,

hooiwinning bedreven, waardoor de

maken die kennis vertaalbaar

Waterdrieblad, Draadzegge en Stijve

bosfase tijdelijk onderdrukt is.

naar het gewenste

zegge. Die horen bij het beschermde

waterbeheer.

habitattype (basenrijk) trilveen,

Een eeuw veengroei in een kragge van 60 cm

kenmerkend voor kalkrijk, maar

Recentelijk is kraggeontwikkeling in relatie tot waterbeheer onderzocht door bureau Altenburg en Wymenga met TNO-NITG, in opdracht van Waterschap Reest en Wieden.

schoon, slibloos en weinig voedselrijk

Geert van Wirdum

1

2

3

1 Veenmos 2 Schorpioenmos 3 Rietwortels

29


Kort nieuws Grensoverschrijdend Water Management Initiatief Een nieuw, omvangrijk project, opgezet in het kader van Bsik Ruimte voor Geoinformatie (RGI) onderzoeksprogramma. Het doel van het project is het verschaffen van een gemakkelijke, web-gebaseerde toegang tot de voornamelijk geologische en hydrogeologische informatie met betrekking tot grondwaterbeheer in het grensgebied tussen NordrheinWestfalen (Duitsland) en Nederland. De activiteiten zijn een bijdrage aan de implementatie van Europese Kader Richtlijn Water (KRW) en aan het bouwen aan de (inter)nationale geoinformatie infrastructuur. Vanwege de complexiteit van het onderwerp nemen verschillende organisaties (overheden, onderzoekinstellingen en

bedrijfsleven) van de beide kanten van de grens deel. De projectpartners zijn: • ministerie MUNLV en Geologische Dienst (beide van NordrheinWestfalen) • provincies Overijssel, Gelderland en Limburg • universiteiten van Aachen en Wageningen • Envidad, Synoptics, Alterra en TNO (als projectleider). Geraamd projectbudget is circa 1.75 M Euro, waarvan circa 0,7 M subsidie gekregen is van Bsik (Besluit subsidies investeringen kennisinfrastructuur). Bij de subsidietoekenning heeft dit project(voorstel) door het RGI-bestuur de hoogste A-status gekregen (d.w.z. de gevraagde subsidie is volledig toegekend). Volgens het RGI-besluit is dit een

‘ambitieus en maatschappelijk relevant project’. Vaak brengt de grote ambitie een groot risico mee; het is bijvoorbeeld onvoldoende bekend in hoeverre: • is de harmonisatie van informatie mogelijk met behoud van verschillende informatiebronnen? • is een on-line, synchroon gebruik van de uit verschillende bronnen afkomstige informatie mogelijk? • zijn de voorgestelde (inter)nationale standaarden toepasbaar en is er een echte wil voor hun toepassing? Naast deze vraagstukken verwachten de projectpartners nog andere technologische, organisatorische en sociaal-culturele uitdagingen. Die bevestigen echter de behoefte aan dit onderzoek en maken de uitvoering daarvan nog boeiender.

Informatie: Neno Kukuric T 030 256 49 35 E [email protected]

Eiland Cebu, Filippijnen

Water Remind Project De bevolkingsgrootte van het eiland Cebu in de Filippijnen groeit snel en dat betekent een toenemende druk op de beschikbare watervoorraden van het eiland. De watervoorziening van de stad Cebu (2 miljoen inwoners) en van de plattelandsbevolking in het heuvelachtige centrale deel van Cebu heeft in toenemende mate te maken met tekorten. De aanleg van stuwdammen is waarschijnlijk noodzakelijk in de toekomst. Het gebruik van grondwater in het kustgebied zal moeten toenemen om de stad van water te voorzien, maar ook zullen in toenemende mate maatregelen noodzakelijk zijn om 30

vervuiling en zout water intrusie tegen te gaan. Het Water Remind Project heeft als doel bij te dragen aan de ontwikkeling en een beter beheer van de watervoorraden in het centrale deel van Cebu eiland. Het project wordt gefinancierd door de Nederlandse ambassade en wordt uitgevoerd van 2003 tot 2006. Verschillende lokale organisaties nemen deel in de uitvoering van het project om zo de samenwerking tussen deze organisaties te stimuleren en een basis te creëren voor integraal waterbeheer. De buitenlandse inbreng in het project

wordt geleid door WL|Delft Hydraulics. De bijdrage van TNO-NITG betreft het begeleiden van het in kaart brengen van de grondwatervoorraden en van het voorbereiden van het beheer hiervan. Dit wordt uitgevoerd gedurende een aantal korte missies aan het project. Informatie: Wim van der Linden T 030 256 47 63 E [email protected]


Gevolg van tsunami in Sri Lanka

Grondwaterputten onbruikbaar IGRAC, het International Groundwater Resources Assessment Centre, werkend onder de auspiciën van UNESCO/WMO en gehuisvest bij TNO-NITG in Utrecht, heeft het initiatief genomen om de gevolgen van de tsunami vanuit het perspectief van grondwater in kaart te brengen. IGRAC verzamelt de benodigde informatie uit de bij IGRAC en samenwerkende organisaties aanwezige kennis en uit informatie verkregen van de lokale nationale organisaties en diverse hulpverleners. De informatie wordt beschikbaar gesteld via de IGRAC-site (www.igrac.nl). De site wordt regelmatig vernieuwd. Voor wat betreft de drinkwatervoorziening blijken de grootste

Voorbeeld uit Sri Lanka van kusterosie: de kust is hier ongeveer 50 meter landinwaarts verschoven, alle bebouwing is weggespoeld en 0,5 - 1 meter van de zandbodem is verdwenen. De betonnen buis van een ondiepe grondwaterput staat nu aan zee en steekt ver boven het maaiveld uit. Foto: Timmo Gaasbeek, ZOA Vluchtelingenhulp

problemen te bestaan in de gebieden zonder waterleidingnetwerk, waar de bevolking gebruik maakte van ondiepe putten. In Sri Lanka zijn duizenden van deze putten onbruikbaar geraakt. Niet beschadigde putten zijn vaak niet meer bruikbaar vanwege de verzilting van het grondwater. In gebieden met een waterleiding zijn de (diepe) putten vaak onbeschadigd maar is het leidingstelsel verwoest. De overstroming van de kustgebieden door zout zeewater en de verspreiding van verontreinigende stoffen uit septic tanks, afval, chemicaliën, etc. tijdens en na de tsunami, zal op vele plaatsen de kwaliteit van het grondwater hebben aangetast. Dit kan grote gevolgen hebben voor de wederopbouw van de voorzieningen. Op langere termijn zal het verzilte grondwater weer zoet worden door infiltratie van neerslag. In de meeste gebieden zal dit binnen twee jaar het geval zijn. Alleen in gebieden met weinig regen (bijvoorbeeld Somalië) kan het grondwater langer onbruikbaar blijven als drinkwater. In gebieden waar de kustlijn meer landinwaarts is komen te liggen kunnen putten permanent onbruikbaar raken door zoutwaterintrusie. Hier zullen alternatieve

putlocaties moeten worden gevonden voor de watervoorziening. IGRAC laat door middel van een aantal simulaties het mechanisme zien van de intrusie van het zoute water in het zoete grondwater.

Informatie: Wim van der Linden T 030 256 47 63 E [email protected]

Colofon Redactieadres TNO-NITG, CK Princetonlaan 6 Postbus 80015 3508 TA Utrecht T 030 256 44 77 F 030 256 44 75 E [email protected] Abonnementen Abonnementen- en adresadministratie: T 030 256 44 70 F 030 256 44 75 E [email protected] Abonnementen zijn gratis. Coördinatie en eindredactie Hans Hooghart Redactie Jasper Griffioen, Bas van der Grift, Richard Rijkers en Roelof Stuurman Tekstbewerking Bureau Lorient, Leiden Ontwerp en vormgeving Mariëtte Jongen Barlock, Den Haag Lithografie/druk Veenman Drukkers, Rotterdam Oplage 4500 Copyright Artikelen uit InFormatie mogen alleen worden overgenomen met volledige bronvermelding. De redactie stelt toezending van de gepubliceerde artikelen op prijs.

Schematische weergave van de mogelijke gevolgen van de tsunami voor het zoete grondwater: intrusie (door vingervorming) van brak of zout water uit plassen, intrusie van brak of zout water uit ondergelopen depressies, afname van het zoetwatervolume door kusterosie, toename van optrekken van zout water door onttrekkingen, etc.

31

Disclaimer TNO heeft getracht toestemming te verkrijgen voor publicatie van alle in dit nummer opgenomen afbeeldingen. Mocht u van mening zijn dat desondanks een afbeelding ten onrechte is opgenomen, dan kunt u contact opnemen met de redactie.

Wat is DINOLoket?

Nederlands Instituut voor

DINOLoket is de centrale (internet-)toegangspoort naar de geogegevens

Toegepaste Geowetenschappen TNO

die door het Nederlands Instituut voor Toegepaste Geowetenschappen TNO in het DINO-systeem zijn opgeslagen. DINO staat voor Data en Informatie

Postbus 80015

van de Nederlandse Ondergrond.

3508 TA Utrecht

Ga naar www.dinoloket.nl en vraag een gebruikersnaam en wachtwoord aan. Zodra die zijn aangemaakt kunt u inloggen op

www.nitg.tno.nl

de DINOLoket website. T 030 256 42 56 F 030 256 44 75 E [email protected]

TNO | Kennis voor zaken

Het Nederlands Instituut voor Toegepaste Geowetenschappen TNO is het centrale geowetenschappelijke informatie- en onderzoeksinstituut Informatie

van Nederland, ten behoeve van het

Peter Jellema

duurzaam beheer en gebruik van

T 030 256 44 81

de ondergrond en de ondergrondse

F 030 256 44 84

natuurlijke bestaansbronnen.

E [email protected] www.dinoloket.nl

32

INFORMATIE. Nieuw hydrogeologisch ondergrondmodel on line. Grondwater en bodem REGIS II. Nederlands Instituut voor Toegepaste Geowetenschappen TNO

Recommend Documents