Memo Datum
1 juli 2011
Van
ing. L. Dielen
Onderwerp
Aanleg forellenvijver te Boerdonk
Telefoon
+31 (0)73 658 22 51
Ons kenmerk
2411034
Fax
+31 (0)73 658 22 99
E-mail
[email protected]
Aan
de heer C. Stelling, Planomar
de heer B. van Gerwen
Inleiding De firma Van Gerwen Weg- en Waterbouw BV wil een forellenvijver realiseren aan Akkerweg 3 te Boerdonk. De beoogde ontwikkeling betreft een functieverandering. De initiatiefnemer wil het plangebied, momenteel in gebruik als agrarisch bedrijf, gebruiken voor de exploitatie van een (forellen)visvijver. De voormalige agrarische bebouwing wordt gesloopt. Een nieuw gebouw wordt gebouwd (op de locatie van één van de agrarische opstallen) voor opslag, verhuur van materiaal (hengels, enz.) en horeca. De bestaande bedrijfswoning (langgevelboerderij) blijft behouden als bedrijfswoning. De temperatuur van het vijverwater moet voor de forellen beneden de 20ºC blijven. Het voorstel is om de temperatuur in de vijver te reguleren door het water uit de onderste lagen op te pompen naar het oppervlak. De vijver wordt hiervoor tot 8 m diep afgegraven. In deze memo wordt de toetsing voor deze aanpak toegelicht. Er worden twee grote en een kleine visvijver aangelegd. De twee grote visvijvers worden ontworpen zodat deze optimaal geschikt zijn voor het vissen op Forellen, en hebben de volgende kenmerken. 1. Diepste punt van de vijver 8 meter tov maaiveld. 2. Gemiddelde diepte circa 5 meter tov maaiveld. 3. Gezamenlijke oppervlakte 1,7 hectare. 4. Ontgronding ca 85.000 m3. De diepte van de twee grote vijvers is mede bepaald door het watercirculatiesysteem (zie figuur hieronder). Dit systeem dient ertoe watercirculatie tot stand te brengen die zorgt voor verdeling van zuurstof en koeling. De informatie om dit systeem te onderbouwen is gebaseerd op: 1. ”Een heldere kijk op diepe plassen, kennisdocument diepe meren en plassen: ecologische systeemanalyse, diagnose en maatregelen”, STOWA, november 2010. 2. “Warmtelozing in oppervlaktewater en uitwisseling met atmosfeer”, DG Rijkswaterstaat, RIZA, juni 2003. 3. Site KNMI.
Breijn B.V., Stedelijke Infra Graafsebaan 67, 5248 JT Rosmalen • Postbus 37, 5240 AA Rosmalen • Nederland Telefoon +31 (0)73 658 22 00 • Fax +31 (0)73 658 22 99 • E-mail
[email protected] • www.breijn.nl ING Bank 67.46.28.985 (IBAN NL82 INGB 0674 6289 85, BIC INGBNL2A) Handelsregister 35017895 • BTW NL.0074.23.056.B.01
Datum
1 juli 2011
Ons kenmerk
2411034
Pagina
2 van 5
Ontwerp watersysteem Voor de toetsing is het ontwerp van de visvijvers aangeleverd (zie figuur 2). Het voorstel is om in de zuidelijke vijver op 8 m diepte het koude water op te pompen en dit via de meest noordelijke vijver in de middelste te pompen. Hierdoor zou er voldoende circulatie moeten ontstaan om het water beneden de 20ºC te houden en tevens voldoende zuurstof in het water te brengen. Er is voorgesteld om voor het oppompen en de circulatie een pomp met een capaciteit van 50 m3/uur te hanteren.
Figuur 1: Ontwerp visvijvers en watersysteem
Toetsing systeem De toetsing van het systeem betreft de beantwoording van de vraag of door het oppompen van het diepere, koelere, water voldoende afkoeling van het water aan het oppervlak van het systeem plaatsvindt. Daarnaast speelt de vraag wat het effect van het oppompen van het diepere, zuurstofloze/-arme water op de waterkwaliteit is. Overige aandachtspunten bij inrichten van de vijverpartij Voor het inrichten van de vijverpartij zijn de overige aandachtspunten van belang. Hier wordt in deze memo niet verder op ingegaan. 1. Chemische processen. 2. Eutrofiëring (P-gehalte). 3. Organische belasting. 4. Zuurgraad water.
Datum
1 juli 2011
Ons kenmerk
2411034
Pagina
3 van 5
5.
Monitoring zuurstofgehalte en temperatuur
Temperatuurstratificatie Stratificatie is het optreden van gelaagdheid in de waterkolom, waarbij water met een lage dichtheid drijft op water met een hogere dichtheid. Deze gelaagdheid ontstaat doordat water een temperatuurafhankelijke dichtheid heeft. In de onderstaande figuur is de invloed van temperatuurstratificatie weergegeven.
Figuur 2: Temperatuurstratificatie in diepe plas (uit STOWA rapportage)
Koeling water toplaag Er treedt nauwelijks uitwisseling van water op tussen de verschillende waterlagen. In feite moet dus de toplaag ‘ververst’ worden om afkoeling hiervan te bereiken. Daarom is berekend welke inhoud deze toplaag heeft en binnen welke tijd deze ververst moet worden om niet een te hoge temperatuur te bereiken. De diepte van de spronglaag (metalimnion) is van belang om te bepalen welke inhoud van de vijver moet worden ververst (diepte spronglaag * oppervlak vijver) De diepte van de spronglaag voor min of meer ronde plassen kan worden berekend met de volgende formule: 1,5* 3√oppervlak [ha] (uit rapportage STOWA). In dit geval is de diepte van de spronglaag circa 1,20 m. Hiermee dient een inhoud van 1,20 m. * 1,7 ha = 20.400 m3 gedurende een bepaalde periode te worden ververst. De temperatuur van oppervlaktewater wordt bepaald door atmosferische invloeden en wordt onder andere beïnvloed door factoren als zoninstraling, bewolking, reflectie en verdamping. De berekening van de toename van de temperatuur kan alleen modelmatig worden berekend. Dat voert in dit kader te ver. Hierna hebben wij de toename van de temperatuur van het oppervlaktewater beredeneerd.
Datum
1 juli 2011
Ons kenmerk
2411034
Pagina
4 van 5
In de winter is het water in een diepe plas volledig gemengd. Meestal heeft het water dan een temperatuur van 4ºC. De watertemperatuur neemt bij toenemende diepte af (circa 1ºC per m.). Uitgaande van een gemiddelde temperatuur van 20ºC van de bovenste laag van het oppervlaktewater is de onderste laag circa 5ºC koeler, 15ºC. Ervan uitgaande dat de pomp vanaf maart tot en met oktober continue met een debiet van 50 m3/uur pompt en de verschillende lagen elkaar niet beïnvloeden, wordt dagelijks 1.200 m3 van de bovenste laag van het water ‘ververst’. Op basis hiervan is de bovenste laag (20.400 m3) in een periode van 17 dagen volledig ververst. De verhouding van het koele water ten opzichte van het warme water in de toplaag is dus ongeveer 1:17 (per dag). De gemiddelde maximum temperatuur in Nederland loopt vanaf maart tot augustus op van circa 10ºC naar 22ºC en is vervolgens in oktober weer terug naar 14ºC. Indien wij ervan uitgaan dat uiteindelijk de watertemperatuur van de bovenste laag (epilimnion) de maximale luchttemperatuur aanneemt, wordt deze 22ºC. Op basis van de hiervoor genoemde verhouding van de vermenging kan deze temperatuur worden verlaagd naar 21,6ºC. Hierbij is geen rekening gehouden met de minimumtemperatuur die optreedt in de nacht, waardoor het water weer afkoelt. Op basis van deze redenering wordt niet aan de eis van maximaal 20ºC voldaan. Door een hogere pompcapaciteit te kiezen wordt de verhouding tussen koel en warm water aangepast, waarmee de temperatuur verder omlaag kan worden gebracht. Bij een pompcapaciteit van 250 m3/uur wordt de verhouding 1:3,4 en de temperatuurverlaging 19,9ºC. Hiermee wordt net aan de eis van de maximale temperatuur voldaan. Echter omdat het water continue wordt rondgepompt kan ook worden gesteld dat uiteindelijk de vermenging van dien aard is dat geen stratificatie meer optreedt in het oppervlaktewater. Op basis van de pompcapaciteit van 250 m3/uur wordt het hele systeem in 14 dagen ververst. In die tijd zou dus een evenwicht op kunnen treden. Hierbij is echter geen rekening gehouden met de tussentijdse opwarming van de bovenste laag water. Effect waterkwaliteit In diepe plassen vinden verschillende chemische processen plaats. De chemische samenstelling van het oppervlaktewater wordt bepaald door de samenstelling van het inkomende water, in dit geval overwegend neerslag en waarschijnlijk grondwater. Daarnaast spelen fysische, chemische en biologische processen een rol. Wij behandelen hier alleen de zuurstofhuishouding van het oppervlaktewater. Echter voor een goede waterkwaliteit zijn de andere processen van even groot belang om een goede visstand te kunnen handhaven.
Datum
1 juli 2011
Ons kenmerk
2411034
Pagina
5 van 5
Forellen zijn diersoorten met een hoge zuurstofbehoefte, die van nature voorkomen in stromend water met hooguit plaatselijke plantengroei. De (beek)forel verdraagt geen watertemperaturen boven ca 20 °C en onder de ca 3 °C. De optimumtemperatuur bedraagt 15-18 °C. Vervuiling van forelwater mag slechts minimaal zijn. Ook aan de helderheid van het water wordt door forellen hoge eisen gesteld. Het zuurstofgehalte moet minimaal 7 mg per liter bedragen. Een zuurstofgehalte van >10 mg/l is optimaal. Een en ander is wel afhankelijk van temperatuur. Forellen zoeken de optimale temperatuur op. In de zomer mijden forellen wateren met een zuurstofgehalte van 5 mg/l of lager. Het water in de diepere laag is zuurstofloos/-arm. Door dit water op te pompen wordt water met een lage concentratie zuurstof vermengd met zuurstofhoudend water. Bij een zuurstofgehalte van het oppervlaktewater lager dan 5 mg/l treedt vissterfte op. Een optimaal zuurstofgehalte is >10 mg/l. Oppervlaktewater met een temperatuur van 20ºC bevat ongeveer 9 mg/l zuurstof (bij een luchtdruk van 1 bar). Hierbij wordt opgemerkt dat het zuurstofgehalte in water in grote mate wordt beïnvloed door de chemische processen die hierin plaatsvinden. Hiermee is in de onderstaande beredenering geen rekening gehouden. Doordat het water ‘gewoeld’ wordt bij het verpompen zuurstof opgenomen. Op basis van de verhouding van de verversing van het water van 1:3,4 en ervan uitgaande dat het opgepompte water zuurstofloos is neemt het zuurstofgehalte in een dag af tot 2,4/3,4 * 9 mg/l = 6,4 mg/l. Het is dus van belang dat het opgepompte water verrijkt wordt met zuurstof. Dit kan worden bewerkstelligd door het water in de vijver te brengen door middel van een fontein, cascadering of door het water onder hoge druk op de vijverpartij te spuiten. Conclusie Op basis van bovenstaande overweging kan worden geconcludeerd dat door het oppompen van koel water uit de onderste laag van de vijverpartij de bovenste laag hiervan beneden de 20ºC kan worden gehouden. Hierbij wordt opgemerkt dat niet alle processen die de temperatuur beïnvloeden zijn meegenomen in de overweging. Het zuurstofgehalte is een kritische factor. Er dient voldoende aandacht te zijn voor het aanvullen van het zuurstofgehalte van het water. Naast temperatuur en zuurstofgehalte zijn er nog verschillende andere parameters die van belang zijn voor een goede kwaliteit van het oppervlaktewater. Het betreft onder andere zuurgraad, biologische diversiteit, eutrofiëring en organische belasting. Geadviseerd wordt om zowel de temperatuur als het zuurstofgehalte continue te monitoren om te voorkomen dat deze parameters boven of onder het gewenste niveau komen.
