Vlaamse Landmaatschappij. Hydrologische studie t Pompje

Vlaamse Landmaatschappij

Hydrologische studie ‘t Pompje

Vlaamse Landmaatschappij

Hydrologische studie 't Pompje

referentie

projectcode

status

BELA347-1/zekn/016

BELA347-1

definitief 02

projectleider

projectdirecteur

datum

Sofie Depauw

ir. Stefan De Roos MBA

20 januari 2014

autorisatie

naam

paraaf

goedgekeurd

ir. Stefan De Roos MBA

Witteveen+Bos Belgium N.V. Posthoflei 5-1 2600 Antwerpen-Berchem België

Het kwaliteitsmanagementsysteem van Witteveen+Bos Belgium N.V. is gecertificeerd op basis van ISO 9001.

telefoon +32 (0)3 286 75 75

© Witteveen+Bos Belgium N.V.

fax +32 (0)3 281 86 01

Niets uit dit bestek/drukwerk mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt in enige vorm, hetzij elektronisch, mechanisch dan wel met digitale technieken door fotokopieën, opnamen, internet of op enige andere wijze zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van Witteveen+Bos Belgium N.V. noch mag het zonder een dergelijke toestemming worden gebruikt voor enig ander werk dan waarvoor het is vervaardigd.

www.witteveenbos.be

COLOFON RESTORE is een Europees INTERREG IVB project dat zich richt op het herstel van actieve en voormalige minerale ontginningssites ten bate van de mens en de biodiversiteit. In Noordwest-Europa zijn er bij benadering 7200 groeven actief met een totale oppervlakte van ca. 250.000 ha. Dit vormt een enorm potentieel voor natuurontwikkeling, recreatie en landschapsontwikkeling. In het project RESTORE werken 7 partners uit 3 verschillende landen (het Verenigd Koninkrijk, Nederland en België) samen door kennis en ervaringen te delen over herstelmethoden voor deze ontginningssites over de landsgrenzen heen. RESTORE focust zich op vier werkvelden: (1) de interactie tussen beleid en praktijk (2) het ontwikkelen en promoten van demonstratiesites (3) de opmaak van een interactief GIS-systeem rond groeven en natuurwaarden en (4) het leveren van ecosysteemdiensten. ’t Pompje is één van de demonstratiegebieden van het project.

RESTORE is a European INTERREG IVB project focusing on the restoration of active and former mineral mining sites for the benefit of humans and biodiversity. In Northwest Europe there are approximately 7.200 quarries with a total area of circa 250.000 ha. This provides an enormous potential for nature conservation, recreation and landscape development. Within the project RESTORE 7 partners from 3 different countries (the United Kingdom, the Netherlands and Belgium) work together by sharing knowledge and experiences on restoration methods for these mining sites across national borders. RESTORE focuses on four areas: (1) the interaction between policy and practice (2) the development and promotion of demonstration sites (3) the implementation of a interactive GIS system for quarries and ecological values and (4) the provision of ecosystem services. ‘t Pompje is one of the demonstration sites of the project.

INHOUDSOPGAVE

blz.

NIET-TECHNISCHE SAMENVATTING NON-TECHNICAL SUMMARY 1. INLEIDING 1.1. Aanleiding 1.2. Doel 1.3. Leeswijzer

1 1 2 3

2. METHODIEK 2.1. Systeembeschrijving 2.2. Water- en stoffenbalans 2.3. Diagnose ecologische potentie met Ecologische sleutelfactoren (ESF) 2.3.1. Methodiek ESF 1 - productiviteit water (externe belasting) 2.3.2. Methodiek ESF 2 - lichtklimaat 2.3.3. Methodiek ESF 3 - productiviteit waterbodem (interne belasting) 2.3.4. Beschrijving ecologische model PCDitch 2.3.5. Effect van brak water op de ecologische waterkwaliteit

5 5 6 8 10 11 12 16 18

3. SYSTEEMBESCHRIJVING EN UITGANGSPUNTEN 3.1. Maaiveld 3.2. Bodemopbouw 3.3. Geohydrologie 3.4. Oppervlaktewater 3.5. Afwaterende oppervlakken 3.6. Metingen fysisch-chemische waterkwaliteit 3.7. Resultaten nalevering waterbodem 3.8. Terrestrische en aquatische natuur 3.9. Uitgangspunten wateren stoffenbalans

21 21 22 23 27 29 30 39 42 45

4. WATER- EN STOFBALANS 4.1. Resultaten waterbalans 4.1.1. Oppervlaktewater 4.1.2. Kwel en wegzijging 4.1.3. Grondwaterstanden 4.2. Resultaten fractieberekeningen 4.3. Verblijftijden 4.4. Resultaten chloridebalans

47 47 47 48 48 50 51 52

5. RESULTATEN NUTRIËNTENBALANS 5.1. Nutriëntenbelasting hoofdwatersysteem 5.2. Nutriëntenbelasting geïnundeerd gebied

57 57 59

6. EFFECTEN UITBREIDING MET ZONE CLAEYS, RIETMOERAS EN INLAATZUIVERING 6.1. Uitbreiding met rietmoeras 6.1.1. Waterbalans 6.1.2. Nutriëntenbelasting 6.1.3. Effecten inlaatzuivering 6.2. Uitbreiding met zone Claeys 6.2.1. Waterbalans

63 63 63 64 66 67 67

6.2.2. 6.2.3.

Nutriëntenbelasting Effecten inlaatzuivering

69 71

7. DIAGNOSE 7.1. Hydrologie 7.2. Chloride 7.3. Metingen fysisch-chemische waterkwaliteit 7.4. Diagnose volgens de ecologische sleutelfactoren 7.4.1. ESF 1 - productiviteit water (externe belasting) 7.4.2. ESF 2 - lichtklimaat 7.4.3. ESF 3 - productiviteit waterbodem 7.4.4. Conclusie ecologische sleutelfactoren

73 73 73 73 75 75 76 76 77

8. MAATREGELEN 8.1. Voorgesteld maatregelenpakket 8.2. Zuiveringstechnieken

79 79 80

9. CONCLUSIE EN AANBEVELINGEN

83

10. REFERENTIES

85

laatste bladzijde

86

BIJLAGEN I Meetplan ’t Pompje II Inventarisatie zuiveringstechnieken

aantal blz. 6 18

NIET-TECHNISCHE SAMENVATTING Achtergrond In het kader van het project RESTORE (Europees Interreg IVB project betreffende natuurontwikkeling in actieve en voormalige ontginningssites, zie colofon) is een hydrologische studie uitgevoerd naar de waterkwaliteit in ’t Pompje. In ’t Pompje is een goede waterkwaliteit noodzakelijk om voldoende geschikt prooibestand (grotendeels vis) te garanderen voor de doelsoorten roerdomp en woudaapje. Daarbij is het van belang om helder water te realiseren. Overmatige algengroei of dominantie van kroos dienen daarvoor voorkomen te worden. Visueel wordt waargenomen dat er (tijdelijk) sprake is van troebel water. De voorliggende studie is opgestart om te onderzoeken op welke wijze er voldaan kan worden aan de waterkwaliteitsnormen en het realiseren van een situatie met helder water. ’t Pompje is een terrein van ca. 100 ha in de gemeente Oudenburg (West-Vlaanderen), waar in het verleden kleiontginning en veenwinning plaats heeft gevonden. Sinds 1960 is het gebied militair domein van de Regie der Maritieme Diensten, omdat door de lage ligging het terrein goed geschikt bleek voor gebruik als antennepark. Rond de eeuwwisseling werd het terreinbeheer van ‘t Pompje overgedragen aan het Agentschap voor Natuur en Bos. In 2009-2010 is in het kader van natuurcompensatie voor de havenuitbreiding van de Achterhaven van Zeebrugge een eerste fase van grootschalig habitatherstel in ‘t Pompje opgestart. Binnen ’t Pompje - met voormalig agrarisch gebruik - is ca. 40 ha zilt grasland ontwikkeld en ca. 10 ha rietmoeras. Naast inrichtingsmaatregelen zijn ook beheermaatregelen doorgevoerd. In 2001 is begonnen met overgang van regulier landbouwgebruik naar agrarisch natuurbeheer. Sinds 2008 is er nulbemesting van toepassing (met uitzondering van enkele percelen die nog in privé-eigendom zijn). Verder is een groot deel van het gebied hydrologisch geïsoleerd, waarbij het waterpeil is verhoogd. Op dit moment wordt ca. 50 ha van ’t Pompje op peil gehouden met een bevloeiingspomp die water verpompt vanuit het Noordgeleed, dat gevoed wordt vanuit de omringende landbouwgronden. Het bevloeiingswater is sterk beladen met voedingsstoffen en gewasbestrijdingsmiddelen, waardoor mogelijk het behalen van de natuurdoeltypen wordt gehinderd. Ondertussen is er het voornemen om een nieuw deel van ’t Pompje in te richten, ook wel de zone Claeys genoemd. Daarbij is van belang om inzicht te hebben welke bevloeiingscapaciteit er nodig is. Bovendien is voor een verdere verbetering van de waterkwaliteit van belang om inzicht te krijgen in de mate waarin het bevloeiingswater gezuiverd dient te worden en welke zuiveringstechniek hiervoor toegepast kan worden. Om deze reden is als onderdeel van het grootschalig habitatherstel een hydrologisch onderzoek uitgevoerd. Bestaande waterkwaliteit Uit waterkwaliteitsonderzoek blijkt het volgende. In ’t Pompje is sprake van een licht brak watersysteem met grote lokale en temporele verschillen in de chlorideconcentratie. De waterkwaliteit van ’t Pompje voldoet in de huidige situatie niet aan de algemene Vlaamse milieukwaliteitsnormen (MKN-normen), met name voor de nutriënten is sprake van een forse overschrijding. Het overschrijden van de algemene milieukwaliteitsnormen voor de nutriënten komt ook in de omgeving voor, maar de overschrijding in ’t Pompje is forser. De gemeten stikstofconcentraties liggen daarbij minder ver boven de normen dan de gemeten fosfaatconcentraties. Opvallend is dat er sprake is van een sterke variatie in de stikstof- en fosfaatconcentratie in het gebied, zowel in de ruimte als in de tijd.

Witteveen+Bos Belgium N.V., BELA347-1/zekn/016 definitief 02 d.d. 20 januari 2014, Hydrologische studie 't Pompje

In de hoofdwatergang in het gebied is sprake van helder water. Op het moment dat de bevloeiingspomp begint te werken neemt het doorzicht af. In de plassen in het gebied is veelal sprake van troebel water. Bepalende factoren voor de waterkwaliteit Uit bodemonderzoek naar nalevering van nutriënten uit de bodem is gebleken, dat alhoewel een nulbemesting wordt toegepast, er nog steeds sprake is van een na-ijlend effect van de historische bemesting. Delen van het gebied inunderen in natte perioden en vallen vervolgens in droge perioden droog. Hierdoor is het effect van de historische bemesting versneld afgenomen. Het proces van inundatie en droogval op deze locaties heeft bijgedragen aan een versnelde verschraling. In de andere, hoger gelegen delen is de invloed echter nog prominent aanwezig in de bodem. Het regenwater dat op de hoger gelegen delen van het gebied valt, wordt daarom opgeladen met nutriënten. Dit regenwater spoelt dan vervolgens deels oppervlakkig en deelsvia de bodem naar het oppervlaktewater in ’t Pompje. Het proces van inundatie en droogval is naar verwachting ook bepalend voor de grote variatie in de nutriëntenconcentraties in het gebied. Water- en stoffenbalansen hebben de volgende aanvullende inzichten gegeven: de bevloeiing is in grote mate bepalend voor de waterkwaliteit in de hoofdwatergang in het gebied. Dit werkt vervolgens ook door in andere waterpartijen. Naast de invloed van nalevering van nutriënten binnen het gebied (intern), zorgt ook de bevloeiing (dus extern) voor een wezenlijke nutriëntenbelasting van het oppervlaktewater. De invloed van de bevloeiing op de kwaliteit van het ondiep grondwater is echter beperkt. Theoretisch is de nutriëntenbelasting van oppervlaktewater in ’t Pompje dusdanig hoog, dat er dominantie van algen of kroos is te verwachten. Deze theorie is echter gebaseerd op zoete watersystemen met een relatief constant waterpeil. De indruk is dat de wisselende omstandigheden in t Pompje voor wat betreft de waterstanden, maar ook in chlorideconcentraties bijdragen aan een helder watersysteem. Verwacht wordt dat dit mede bepalend is waarom algen en kroos niet domineren. Het troebel water in de plassen wordt naar verwachting veroorzaakt door zwevend stof dat in de ondiepe plassen vanuit de sliblaag in de waterkolom terecht komt. Het troebel water in de hoofdwatergang tijdens bevloeiing wordt mogelijk veroorzaakt door de stroming en het hierdoor in suspensie raken van stoffen vanuit de sliblaag op de waterbodem. Het beperkte doorzicht is naar verwachting een belangrijke factor voor het ontbreken van een gedegen vegetatiesamenstelling. Vervolgtraject De inrichtingmaatregelen en hydrologische ingrepen in het gebied ’t Pompje hebben bijgedragen tot het creëren van een basis voor een robuust watersysteem. Na verloop van tijd zal de invloed van de historische bemesting afnemen en zal de waterkwaliteit verder verbeteren. Daarnaast wordt ingezet op zuivering van het bevloeiingswater om de waterkwaliteit te verbeteren. Een percolatie-rietmoeras is daarbij de best beschikbare zuiveringstechniek gebleken, omdat met dit type zuivering vrij betrouwbare, hoge zuiveringsrendementen behaald worden. In vervolg op de hydrologische studie wordt een percolatiezuiveringsmoeras ontworpen. Daarbij kan aanvullend overwogen worden om het bevloeiingswater te zoneren door het uitvoeren van ingrepen in de wateraanvoerroute in het watersysteem van ’t Pompje. Op deze manier kunnen in het watersysteem van ’t Pompje zones gerealiseerd worden met stroomafwaarts een steeds meer gebiedseigen karakter.


Er is de intentie om het gebied in de toekomst hydrologisch uit te breiden met de zone Claeys. De thans gerealiseerde bevloeiingscapaciteit vanuit het Noordgeleed is afdoende voor de watervoorziening, ook na deze uitbreiding. Het aansluiten van de zone Claeys op het huidige watersysteem zal echter zorgen voor een verslechtering van de waterkwaliteit. In de zone Claeys is namelijk nog sprake van een prominente invloed van bemesting. Daarom wordt de zone Claeys niet meteen hydrologisch aangesloten op ’t Pompje. Op termijn - als de impact van de uit- en afspoeling is verminderd - zal de zone Claeys aangesloten worden. Tot die tijd wordt de zone Claeys hydrologisch geïsoleerd en bevloeid met water uit ’t Pompje.


NON-TECHNICAL SUMMARY Background Within the context of the project RESTORE (European Interreg IVB project concerning ecological development in active and former mining sites, see colofon) a hydrological study has been conducted on the water quality in ‘t Pompje. A good water quality is necessary in ‘t Pompje in order to ensure the presence of sufficient suitable prey (mainly fish) for the target species Great Bittern and Little Bittern. Thereby it is important to establish clear water. Excessive growth of algae or duckweed dominance should therefore be avoided. Visually it is observed that there is (temporarily) turbid water. The present study has been implemented in order to investigate in which way the quality standards can be met and a situation with clear water can be realized. The area ‘t Pompje concerns a previous clay and peat mining site of approximately 100 ha, located in the town Oudenburg, West-Vlaanderen. Since 1960 the area is used as a military domain by the Regie der Maritieme Diensten, since due to the low altitude of the terrain and the associated wet conditions the terrain provided opportunities in the use as an antenna park. At the turn of the new century the terrain management was handed over to the Agentschap voor Natuur en Bos. Within the framework of ecological habitat compensation for expansion of the harbour in Zeebrugge, in 2009-2010 a first phase of large-scale habitat restoration was implemented in ’t Pompje. In the area of ‘t Pompje, with former agricultural use, 40 ha of salty grassland and 10 ha of reed swamp was developed. In addition to design measures, management measures were implemented. In 2001 the transition of regular agricultural use to agricultural nature management was initiated. Since 2008 zero fertilization is applied in ‘t Pompje (in exception of some private parcels). Also a large part of the area of ‘t Pompje was hydrological isolated, wherein the water level is raised. At the moment the water level of circa 50 ha of ‘t Pompje is maintained by an irrigation pump, pumping water from the watercourse Noordgeleed into ‘t Pompje. The Noordgeleed is fed by runoff en leaching from the surrounding farmlands, resulting in inlet water for ‘t Pompje which is rich in nutrients and herbicides which may hamper the achievement of ‘Natural Areas’ (natuurdoeltypen). In the meantime it is foreseen to develop a new part of ‘t Pompje, named zone Claeys. Therefore it is important to understand which irrigation capacity is required. In addition, to receive a further improvement of the water quality it is important to gain insight into the degree to which the inlet water needs purification and which purification technique can be used for this purpose. For this reason, a hydrological survey is conducted as part of large-scale habitat restoration. Current water quality Water quality surveys reveal the following. In ‘t Pompje a slightly brackish water system exists with large local and temporal variations in the chloride concentration. At the moment the water quality of ‘t Pompje does not meet the overall environmental quality standards (Vlaamse milieukwaliteitsnormen, MKN-normen). Especially for the nutrients, there is a significant excess. Exceeding the standards for nutrients also occurs in the surrounding area. However, the excess in ‘t Pompje is higher than in the surrounding area. The measured nitrogen concentrations are thereby less far above the standards than the measured phosphate concentrations. It is striking that there is a strong variation in the nitrogen and phosphate concentration in the area, both in space and in time. The main watercourse in ‘t Pompje contains clear water. As the irrigation pump starts to work, the clarity declines. The water in the ponds in ‘t Pompje is usually turbid.


Key factors determining water quality Soil surveys for subsequent delivery of nutrients from the soil showed that, although zero fertilization is applied, there still is a lagging impact of historical fertilization. Parts of the terrain are flooded in wet periods, and subsequently become dry in dry periods. As a result, the effect of historical fertilization decreased rapidly. The process of flooding and drought at this location contributed to accelerated impoverishment. However, in other parts at a higher altitude, the influence of historical fertilization is still prominent in the soil. Rainwater that falls down on soils with a higher altitude, is therefore loaded with nutrients. Subsequently this rainwater flows to the surface water of ‘t Pompje, partly superficial and partly through the soil. The process of flooding and drought is expected to be determining for the great variations in nutrient concentrations in the area. Water balances and material balances gave the following additional insights: irrigation is a major determinant for the water quality in the main watercourse in the area, which is further influencing the water quality in other watercourses. Besides the influence of subsequent delivery of nutrients in the area (internal), the nutrient load of the surface water is significantly influenced by irrigation (external). However, the impact of irrigation on the quality of the shallow groundwater is limited. Theoretically, the nutrient load of the surface water in ‘t Pompje is that high, that dominance of algae or duckweed is to be expected. However, this theory is based on sweet water systems with a relatively constant water level. The impression is that the changing conditions in ‘t Pompje in terms of water levels, but also in terms of chloride concentrations, contribute to a clear water system. It is expected that this is also the reason why algae and duckweed are not predominant in the area. The turbid water in the ponds is expected to be caused by suspended particles from the sediment layer that enter the water column of the shallow ponds. The turbid water in the main watercourse during irrigation may be caused by suspension of particles from the sediment layer due to the current. The limited clarity is expected to be a key factor in the lack of proper vegetation. Subsequent process The design measures and hydrological interventions in the area ‘t Pompje have contributed to the creation of a basis for a robust water system. After a while, the influence of the historical fertilization will decrease and the water quality will further improve. In addition, purification of the inlet water is foreseen in order to improve the water quality. A percolation reed swamp was found to be the best available treatment technology, since fairly reliable high treatment efficiencies can be achieved with this type of purification technique. Subsequent to the hydrological study a percolation treatment wetland is to be designed. Thereby it can additionally be considered to divide the inlet water into zones by interventions in the water supply routes of the water system in ‘t Pompje. In this way, zones can be realized in the water system of ‘t Pompje with characteristics that become downstream more and more specific to the area. It is intended to hydrologically expand the area of ‘t Pompje with the zone Claeys in the future. The current realized irrigation capacity from the Noorgeleed is adequate for the water supply, even after this expansion. However, connection of the zone Claeys to the current water system, will cause a deterioration in water quality since in the zone Claeys a prominent influence of fertilization still exists. Therefore, the zone Claeys will not immediately be hydrologically connected to ‘t Pompje. In the longer term, when the impact of leaching and runoff is diminished, the zone Claeys will be connected. In the meanwhile the zone Claeys is hydrologically isolated, and irrigated with inlet water coming from ‘t Pompje.


1.

INLEIDING

1.1.

Aanleiding In het kader van het project RESTORE (Europees project betreffende natuurontwikkeling in actieve en voormalige ontginningssites) is een hydrologische studie opgestart rond de waterkwaliteit in ’t Pompje.’t Pompje is een terrein van ca. 100 ha en ligt in de gemeente Oudenburg (West-Vlaanderen). Tot en met de 20e eeuw heeft er veenwinning en kleiontginning (Steenbakkerij ’t Pompje) plaatsgevonden. Het terrein heeft nu een gevarieerde maaiveldhoogte, het grootste deel vormt een uitgebreide depressie in het landschap. Afbeelding 1.1. Locatie ‘t Pompje

Rond 1960 is het gebied militair domein van de Regie der Maritieme Diensten (RMDterrein) geworden. Door de lage ligging was het terrein goed geschikt voor gebruik als antennepark (goede ontvangstcapaciteit als gevolg van het vochtige klimaat). In 1995 is een ruilverkaveling gerealiseerd en werd het gebied hydrologisch geïsoleerd, zodat een hoger waterpeil kon worden ingesteld ten opzichte van de omringende landbouwgronden. Vogel en habitatrichtlijn Binnen het projectgebied ligt een Natura 2000-gebied: - habitatrichtlijn: polders BE2500002; - vogelrichtlijn: poldercomplex BE2500932. Het areaal binnen het projectgebied is een klein deel van het hele vogelrichtlijngebied.


1

Afbeelding 1.2. Ligging Natura 2000-gebieden (bron: geo.vlaanderen.agiv.be)

Sinds 2001 is het terrein in beheer van het Agentschap van Natuur en Bos (ANB). ANB heeft het beheer geleidelijk over laten gaan van regulier landbouwgebruik naar agrarisch natuurbeheer. Sinds 2008 is er ook nulbemesting van toepassing. Enkele percelen zijn nog in privé-eigendom, hier gelden de reguliere bemestingsnormen. Het beheer van ANB is gericht op de ontwikkeling van zilt habitat voor zilt grasland en weidevogels zoals kluut en tureluur en op de ontwikkeling van rietmoeras in functie van broedhabitat voor bruine kiekendief, roerdomp en woudaapje. Voor roerdomp en woudaapje is niet alleen de habitatstructuur van belang (rietland), maar ook een goede waterkwaliteit met het oog op de visstand. Daarom zijn verschillende maatregelen genomen. In 2009-2010 is de eerste fase van het grootschalige habitatherstel opgestart, dit in het kader van natuurcompensaties (vogelrichtlijn) voor de havenuitbreiding van de Achterhaven Zeebrugge. Binnen ’t Pompje is ca. 40 ha zilt grasland en 10 ha rietmoeras ontwikkeld. Op dit moment wordt ca. 50 ha van ’t Pompje op peil gehouden met een bevloeiingspomp, die water verpompt van de omgevende landbouwgronden. Dit inlaatwater is sterk beladen met voedingsstoffen en gewasbestrijdingsmiddelen. In het kader van RESTORE wordt gewerkt aan de waterkwaliteit van ’t Pompje. Gepland is om midden 2014 te starten met maatregelen om de waterkwaliteit te verbeteren, zoals de ontwikkeling van de moeraszone in het antennepark en de vroegere steenbakkerij. 1.2.

Doel Het doel van het RESTORE project voor ’t Pompje is het verbeteren van de waterkwaliteit in ’t Pompje. Daarvoor zijn twee sporen opgestart: - het uitvoeren van een hydrologische studie in ’t Pompje, om inzicht te krijgen in waterkwaliteit, waterzuivering en natuurontwikkeling. Deze hydrologische studie leidt tot aanbevelingen voor verbetering van de waterkwaliteit. Nu wordt vooral gedacht aan het zuiveren van het inlaatwater; - parallel aan de hydrologische studie worden habitatherstelwerkzaamheden uitgevoerd, in de gebouwensite van de voormalige steenbakkerij en in de moeraszone in de omgeving van het centrale RMD-dienstgebouw. De hydrologische studie wordt ook gebruikt om aanbevelingen te doen vanuit waterkwaliteitsoogpunt voor de ontwikkeling van de moeraszone en omgeving.

2


Het doel van de hydrologische studie is het beantwoorden van een aantal vragen over het functioneren van het watersysteem van ’t Pompje: 1. Wat zijn de effecten van irrigatie met niet gezuiverd water op de waterkwaliteit in de grachten en op de waterkwaliteit van het inundatiewater van de moeraszone? 2. Wat is het belang van de waterkwaliteit van het inlaatwater, van de nutriëntennalevering van het slib uit de grachten en vanuit de bodem van de geïnundeerde delen van de moeraszone voor de waterkwaliteit in ’t Pompje? 3. Welke waterkwaliteit dient het inlaatwater te hebben om een goede tot zeer goede waterkwaliteit (volgens de milieukwaliteitsnormen) te bereiken in ’t Pompje? 4. Welke zijn de best beschikbare (zuiverings)technieken om de nodige waterkwaliteit in het inlaatwater te bereiken (zandfilter, chemische defosfatering, helofytenfilter, ….)? Wat zijn de benodigde dimensies, kosten, het nodige onderhoud voor de diverse technieken? 5. Wat zijn de overige aanpassingen aan het oppervlaktewatersysteem en in de moeraszone die kunnen worden genomen in functie van een betere kwaliteit in ’t Pompje? 1.3.

Leeswijzer De rapportage behandelt achtereenvolgens: - het tweede hoofdstuk beschrijft de methodiek; - in het derde hoofdstuk, systeembeschrijving en uitgangspunten, wordt het huidige functioneren van het watersysteem van ’t Pompje omschreven en worden de uitgangspunten die zijn gehanteerd voor het opstellen van de wateren stofbalansen omschreven; - het vierde hoofdstuk geeft de resultaten van de waterbalans (waterkwantiteit) en stofbalans; - hoofdstuk 5 geeft de resultaten van de nutriëntenbalans; - het zesde hoofdstuk gaat in op de effecten van een uitbreiding met het rietmoeras, zone Claeys en inlaatzuivering. - hoofdstuk 7 geeft een diagnose voor het hydrologisch en ecologisch functioneren van ’t Pompje; - hoofdstuk 8 gaat in op het gewenste maatregelenpakket voor ’t Pompje; - hoofdstuk 9 sluit af met de conclusie en aanbevelingen.


3

4


2.

METHODIEK Om de onderzoeksvragen te kunnen beantwoorden is grondige kennis van het ecohydrologische systeem nodig. Hiervoor zijn twee sporen gevolgd: - systeembeschrijving; - diagnose. Daarnaast is een wateren stoffenbalans gebouwd van het watersysteem van ’t Pompje. De systeembeschrijving en wateren stoffenbalans zijn input voor de diagnose. De diagnose richt zich op het beantwoorden van de onderzoeksvragen. Die onderzoeksvragen zijn sterk gericht op het begrijpen van de chemische waterkwaliteit: voldoen de concentraties aan de MKN-normen. Zo niet, zijn er dan ingrepen te bedenken om die normen wel te halen. Een dergelijke balans is onmisbaar bij het goed begrijpen van de waterstromen, de herkomst van stoffen en het tot stand komen van de chemische waterkwaliteit. Het is daarmee nuttig voor zowel de systeembeschrijving als de diagnose. Daarnaast is het mogelijk om inrichtingsmaatregelen door te rekenen en de effecten daarvan te kwantificeren. Omdat de wateren stoffenbalans zo belangrijk is, is in dit hoofdstuk uitgewerkt hoe de balans is opgebouwd. Met het alleen voldoen aan MKN-normen wordt echter voorbij gegaan aan het daadwerkelijk functioneren van het ecohydrologische systeem. Niet de concentraties zijn leidend voor het ecologische functioneren van de ecologie, maar factoren als nutriëntenbelasting, lichtklimaat van het water in relatie tot de diepte en de kwaliteit van de waterbodem voor vestiging van wateren oeverplanten. En ontwikkeling van planten is weer een randvoorwaarde voor heel veel andere soortgroepen zoals vissen, insecten, wormen, schelpdieren, zoöplankton, et cetera. Concentraties zijn slechts het gevolg van de ecologische ontwikkeling, en niet de aanleiding. In de laatste paragraaf besteden we daarom aandacht aan de zogenaamde Ecologische Sleutelfactoren, een diagnosemiddel die helpt om de ecologische potentie van het watersysteem te analyseren. Dit onderdeel is onmisbaar voor het goed begrijpen van het ecohydrologische functioneren en het inschatten van de ecologische potentie van het gebied. Hieronder is onze methodiek beschreven met achtergrondinformatie. Verderop in het rapport zal hier regelmatig naar verwezen worden.

2.1.

Systeembeschrijving Om de ecohydrologische systeemanalyse te structureren is het nuttig om gebruik te maken van denkramen. Het 6S-model is zo’n denkraam (afbeelding 2.1). Dit denkraam geeft structuur aan een toestandsbeschrijving van het ecohydrologische systeem voor de belangrijkste abiotische en biotische parameters. Dit 6S-model is bij de inventarisatie van het huidige en historische systeem van ’t Pompje gebruikt.


5

Afbeelding 2.1. Het 6S-model en de onderlinge relaties tussen de 6S-en

Onder systeemvoorwaarde komen die aspecten aan bod die te maken hebben met klimaat, geologie en bodem. De basis voor het ecohydrologische systeem die min of meer vast staat en niet makkelijk met inrichtingsmaatregelen is aan te passen. Dat geldt niet voor stoffen, structuren en stroming. Deze zijn onderling met elkaar verbonden, afhankelijk van de systeemvoorwaarde en zijn makkelijker door de mens te beïnvloeden. Ze zijn essentieel voor het ecologisch functioneren van ’t Pompje (soorten). Denk aan kwel, inundatiefrequentie percelen, voedselrijkdom water, beperking waterplantengroei door zoutgehalte, et cetera. Daarnaast kan het groenbeheer nog een belangrijke rol spelen (dit is in het rapport overigens niet aan bod gekomen). In het rapport is in hoofdstuk 3 dit 6S-model gevolgd. Het helpt bij het nadenken over het systeem en zorgt ervoor dat geen belangrijke aspecten worden vergeten. 2.2.

Water- en stoffenbalans Waterbalans Het doel van de wateren stoffenbalans is inzicht te krijgen in het hydrologisch functioneren van het watersysteem, het berekenen van stofconcentraties en vrachten en het doorrekenen van maatregelen voor het gebied. Daarnaast is de balans benut om inzicht te krijgen in de nutriëntenbelasting in het gebied (van belang voor de ecologische potenties in het gebied). De wateren stoffenbalans is opgezet als Excel-model, waarin met 3 bakjes de stroming in het watersysteem in kaart wordt gebracht. Afbeelding 2.2 geeft de waterbalans schematisch weer.

6


Afbeelding 2.2. Schematisatie watersysteem

Onderstaand worden puntsgewijs per ‘bakje’ in de waterbalans de waterstromen weergegeven en de manier waarop deze in de balans zijn verwerkt: - hoofdwatersysteem: ⋅ neerslag en verdamping, hiervoor is een meetreeks gebruikt (Klemskerke), open water verdamping is omgerekend op basis Penman-Makkink; ⋅ het hoofdwatersysteem ontvangt water vanuit het Noordgeleed. De pomp wordt gestuurd door het waterpeil. Daarnaast is een factor meegerekend om te compenseren voor de totale hoeveelheid ingelaten water; ⋅ uitwisseling geïnundeerd gebied, op basis van het waterstandverschil, waarbij rekening is gehouden met een verhanglijn. De uitwisseling is gemaximaliseerd op basis van het profiel van de watergangen waardoor de uitwisseling plaats kan vinden; ⋅ kwel en wegzijging. Deze is afhankelijk van het waterpeil (zie inhoudelijke onderbouwing in hoofdstuk 2); ⋅ uit- en afspoeling. Een deel van de neerslag die op onverhard gebied valt, spoelt oppervlakkig af of uit (deel bodem boven grondwaterstand). Deze neerslag wordt verdeeld over het geïnundeerde gebied en het hoofdwatersysteem en is afhankelijk van de grondwaterstand: bij hoge grondwaterstanden kan er minder water in de bodem infiltreren en spoelt er meer neerslag uit- en af; ⋅ lozing defensie; ⋅ afvoer over de klepstuw. Bij waterstanden boven het peil van de klepstuw wordt er water afgevoerd uit het gebied, de afvoer is gemaximaliseerd op basis van de beperkte dimensies van de klepstuw; - geïnundeerd gebied: ⋅ neerslag en verdamping; ⋅ kwel en wegzijging; ⋅ uit- en afspoeling neerslag onverhard gebied. Deze maximale uitwisseling is vastgesteld op basis van de horizontale doorlatendheid en de omtrek van het geïnundeerde gebied; ⋅ uitwisseling hoofdwatersysteem;


7

⋅

-

uitwisseling grondwater onverhard, afhankelijk van de grondwaterstanden. daarbij is rekening gehouden met opbolling/uitzakking van het grondwater; onverhard oppervlak (grondwater): ⋅ neerslag en verdamping, de verdampingsreeks is gecorrigeerd voor verdamping van onverhard oppervlak; ⋅ kwel en wegzijging. Omdat in onverhard gebied de grondwaterstanden verder kunnen wegzakken is de invloed van kwel uit diep grondwater groter; ⋅ uitwisseling geïnundeerd gebied.

Het oppervlak geïnundeerd en het oppervlak onverhard is afhankelijk van de waterstand in het gebied. Het oppervlak oppervlaktewater varieert van ca. 5 % tot 60 % van het gebied (situatie zonder rietmoeras en Claeys). De waterbalans is vervolgens gekalibreerd op basis van de gemeten inlaathoeveelheden en de waterstanden in het gebied, waarbij vooral kwel- en wegzijging, doorlatendheid en de mate van uitwisseling tussen de bakjes als kalibratieparameters zijn gebruikt. 2.3.

Diagnose ecologische potentie met Ecologische sleutelfactoren (ESF) Recent is de stoplichtenmethodiek ontwikkeld, een denkraam dat helpt bij de diagnose van een ecohydrologisch systeem. Zij doet dat aan de hand van zogenaamde ecologische sleutelfactoren (ESF’s). Met de ESF’s kan bepaald worden welke potentie aanwezig is voor een helder en plantenrijk watersysteem met een grote diversiteit aan flora en fauna. Er zijn daarvoor 9 ESF’s gedefinieerd verdeeld over drie clusters (zie afbeelding 2.3). Afbeelding 2.3. De 9 ecologische sleutelfactoren (ESF’s) [lit. 1]

8


De clusters zijn: - cluster I: voorwaarden voor ondergedoken waterplanten: ⋅ (1) externe belasting met nutriënten; ⋅ (2) lichtklimaat; ⋅ (3) bodem; - cluster II: voorwaarden voor specifieke (planten)gemeenschappen: ⋅ (4) habitatgeschiktheid; ⋅ (5) verspreiding; ⋅ (6) verwijdering; - cluster III: organische belasting, toxiciteit en beleving: ⋅ (7) organische belasting; ⋅ (8) ecotoxiciteit; ⋅ (9) landschappelijke waarde. De methodiek gaat uit van een zekere hiërarchie in het ecosysteem. De eerste cluster beoordeelt de belangrijkste voorwaarden voor de aanwezigheid en samenstelling van ondergedoken waterplanten. Dit is de basis van het ecosysteem. Als waterplanten ontbreken of als er maar enkele soorten domineren, leidt dat tot een lage biodiversiteit van het onderwaterleven (macrofauna, amfibieën, vissen). De tweede cluster bepaalt de potentie voor specifieke gemeenschappen (plantengemeenschappen, viswatertypen). De derde cluster benoemt een aantal factoren die van belang zijn voor waterkwaliteit en ecologie in een bredere context. Door aan elke sleutelfactor een stoplicht met één of meer onderliggende stoplichten te koppelen (lees indicatoren voor de waterkwaliteit en ecologie), kan bepaald worden of de ecologische potentie goed (stoplicht op groen) dan wel slecht (stoplicht op rood) is. In het geval van een rood stoplicht, zijn maatregelen te bedenken om deze weer op groen te krijgen. Hier is de hiërarchie belangrijk. Het heeft namelijk weinig zin om onderliggende sleutelfactoren op groen te krijgen, terwijl een of meer bovenliggende sleutelfactoren nog rood zijn. In deze studie worden hoofdzakelijk de eerste 3 ESF’s behandeld omdat deze cluster van sleutelfactoren de belangrijkste randvoorwaarden vormen voor het al dan niet voorkomen van ondergedoken waterplantengemeenschappen. En dat is zoals gezegd weer sturend voor het voorkomen van andere soortgroepen en daarmee voor de biodiversiteit van het watersysteem. Aan de hand van de 1e drie ESF’s is bepaald hoe het ecohydrologische systeem van de studiegebieden functioneert, wat de ecologische potentie is en welke maatregelen effectief kunnen zijn voor ecologisch beheer en herstel. PCDitch speelt als ecologisch model een belangrijke rol in deze aanpak. De werkzaamheden zijn hieronder per ESF meer in detail beschreven. In het kader van ’t Pompje is het belangrijk om aandacht te besteden aan de wisseling van zoutgehaltes in het oppervlaktewater en de effecten daarvan op de ecologische waterkwaliteit. Dit is uitgewerkt in de laatste paragraaf van dit hoofdstuk.


9

2.3.1.

Methodiek ESF 1 - productiviteit water (externe belasting) Theorie ESF 1 De groei van waterplanten wordt sterk gestuurd door de licht- en voedselbeschikbaarheid en de opbouw van het aquatische voedselweb. Ondergedoken waterplanten concurreren met algen en/of kroos om de beschikbare nutriënten. Vooral de nutriëntenbelasting (hoeveelheid fosfor en stikstof (mg) die, gerekend over het wateroppervlak (m 2) het watersysteem binnenkomt) blijkt bepalend te zijn. Boven een zekere kritische belasting gaan kroos of algen domineren en krijgen waterplanten licht tekort waardoor ze verdwijnen. De biodiversiteit loopt dan sterk terug omdat veel soorten met de waterplanten mee verdwijnen en er weinig andere soorten voor in de plaats komen. Het uitgangspunt is dat de ecologische kwaliteit toeneemt in de volgorde: 1. Plantenarme wateren (dominantie van algen of kroos). 2. Eenzijdige, hoog productieve plantengemeenschap (waterpest, grof hoornblad). 3. Diverse of specifieke, laag productieve plantengemeenschap (kranswieren, fonteinkruiden). Een kritische belasting komt niet voor in watersystemen met een hoge verversingsgraad of korte verblijfstijd. Chemische en biologische processen (bijvoorbeeld algengroei) hebben tijd nodig om tot expressie te komen. Is het water te kort in het systeem aanwezig, dan kan algendominantie niet optreden, tenzij het inkomende water al door algen gedomineerd wordt. Wateren zijn ‘verblijftijdgestuurd’ of ‘inlaatgestuurd’ in het geval de verblijfstijd zo kort is dat interne chemische en biologische processen niet meer bepalend zijn voor de waterkwaliteit. Wateren met een langere verblijftijd zijn ‘procesgestuurd’. De grens tussen beide ligt tussen de 3 en 21 dagen (vuistregel). Of er naar fosfor dan wel naar stikstof gekeken moet worden, is afhankelijk van het nutriënt dat limiterend is voor de biomassaproductie. Waterplanten nemen nutriënten namelijk op in een zekere verhouding. De limitatie van fytoplankton wordt het meest direct beïnvloed door de concentraties en ratio’s van voedingsstoffen in het water. Dat is ook de reden dat er gebruik gemaakt wordt van de ratio’s tussen totaal N en totaal P (TN:TP) of de ratio anorganische N en anorganisch P (DIN:DIP) om het type limitatief in te schatten. Vaak worden de verhoudingen volgens Redfield gebuikt om aan te geven of een systeem fosfor- of stikstofgelimiteerd is (16:1 mol/mol). Empirisch zijn ook iets afwijkende verhoudingen vastgesteld [lit. 10]: een verhouding TN:TP kleiner dan 10 tot 20 (mol/mol; 4,5-9,0 mg/mg) is indicatief voor stikstoflimitatie, een TN:TP-verhouding groter dan 17 tot 50 bleek indicatief voor fosforlimitatie van algen [lit. 10]. In het geval er stikstoflimitatie optreedt, is de fosforbelasting niet meer sturend voor de ontwikkeling van algen- of kroosdominantie. In dat geval kan gestuurd worden op de stikstofbelasting om problemen met algen of kroos te bestrijden. Maar aangezien er plaagsoorten zijn die stikstof uit de lucht kunnen fixeren, is sturen op stikstof toch niet altijd effectief. Dat geldt bijvoorbeeld voor blauwalgen (cyanophycea) en kroosvaren (Azolla spec.). Zij kunnen prima groeien onder stikstofgelimiteerde condities. Werkstappen ESF 1 De werkzaamheden voor ESF 1 bestaan uit een vergelijking van de externe nutriëntenbelasting met de kritische nutriëntenbelasting. De externe belasting is bepaald met behulp van een wateren stoffenbalans van ‘t Pompje. De kritische belasting is per watersysteem bepaald met behulp van PCDitch. PCDitch heeft daarvoor de volgende input nodig: diepte, verblijfstijd, bodemtype en de verhouding tussen totaal stikstof en fosfor in de nutriëntenbelasting. De diepte is bepaald op basis van ontvangen gegevens en kalibratie in de stoffenbalans (de diepte bepaalt het watervolume en zo de verdunningsgraad van inkomende stoffen. Als de concentraties structureel te hoog of te laag uitvallen, wordt de diepte

10


aangepast). Het bodemtype is bepaald met behulp van kennis uit de systeembeschrijving. De verhouding N/P is bepaald met de stoffenbalans en meetwaarden in het gebied. Hierboven is al beschreven hoe de wateren stoffenbalans is opgebouwd en welke uitgangspunten daarbij gehanteerd zijn. Een beschrijving van PCDitch staat in de laatste paragraaf van dit hoofdstuk. De waterbalans wordt voor een belangrijk deel gestuurd door de weersomstandigheden. Een watertekort of juist een overschot heeft direct invloed op bijvoorbeeld de watervraag van het studiegebied en op de hoeveelheid neerslag dat van de percelen via afstroming of grondwater in de percelen naar de grachten stroomt. Dat werkt uiteraard ook door in de stoffenbalans. 2.3.2.

Methodiek ESF 2 - lichtklimaat Theorie ESF 2 Het lichtklimaat is naast voeding de belangrijkste voorwaarde voor de aanwezigheid van waterplanten. Voor de kieming van waterplanten moet minimaal 4 % van het licht aan het oppervlak de bodem bereiken. Het waterdoorzicht wordt bepaald door de hoeveelheid en kenmerken van algen, kroos, detritus, anorganische deeltjes, humuszuren en colloïdale deeltjes (o.a. ijzeroxiden). De hoeveelheid algen en kroos zijn afhankelijk van de voedselbeschikbaarheid. Hier geeft ESF 1 al uitsluitsel over. ESF 2 dient beschouwd te worden in het geval van: - processturing (lange verblijftijd) waarbij de kritische nutriëntenbelasting niet is overschreden; - verblijfstijdsturing bij inlaat van helder water. In beide gevallen is er potentie voor helder en plantenrijk water. Alg en kroos zijn niet belemmerend voor het lichtklimaat. Dit kan echter nog wel door de andere genoemde stoffen. In veel watersystemen, met name in veengebieden, vormt bijvoorbeeld de aanwezigheid van fijn slib of detritus (dood organisch materiaal) een belangrijk knelpunt. Dit detritus heeft zich in de afgelopen tientallen jaren gevormd als gevolg van de (historisch) hoge externe belasting met nutriënten (productie algen, kroos en waterplanten), sulfaat en bicarbonaat (afbraak organisch materiaal tot detritus) in veel watersystemen. Golven, stroming en bioturbatie door vis en andere organismen kunnen door opwoeling een belangrijke rol spelen bij de concentratie van detritus in het water en zo bij de bepaling van het lichtklimaat. Werkstappen ESF 2 De ratio doorzicht/diepte is een goede indicator of er wel of niet genoeg licht op de waterbodem valt voor plantengroei. Bij een ratio doorzicht/diepte > 0,6 is sprake van bodemzicht [lit. 2]. In deze vuistregel wordt ervan uitgegaan dat het doorzicht bepaald is met een Secchi-schijf. In deze werkstap is voor alle beschikbare meetpunten waar het waterdoorzicht gemeten is, bepaald of er sprake is van bodemzicht. Er is daarbij uitgegaan van de gemiddelde diepte in het studiegebied, of indien bekend, de diepte tijdens het nemen van de meting.


11

2.3.3.

Methodiek ESF 3 - productiviteit waterbodem (interne belasting) Theorie ESF 3 In het geval er voldoende licht is (geen kroos en algendominantie, en bodemzicht; stoplicht ESF 1 en 2 dus op groen), kunnen waterplanten groeien. De voedselrijkdom van de waterbodem in combinatie met de interne belasting is dan bepalend voor de soortensamenstelling en productiviteit van de waterplanten [lit. 3, 4]. ESF 3 is nog niet volledig ontwikkeld tot (sub)stoplichten, maar recente literatuur geeft aan dat bij een gehalte van 200-500 mg P/kg ds in de waterbodem de waterplantensamenstelling heterogeen is [lit. 4] en dat daarboven veelal monoculturen of drijvende planten voorkomen. Dit principe is schematisch weergegeven in afbeelding 2.4. Afbeelding 2.4. Schematische weergave van drie verschillende situaties in grachtsystemen. Deze zijn afhankelijk van externe belasting (ESF 1), lichtklimaat (ESF 2) en P-beschikbaarheid van de waterbodem (ESF 3)

ESF 1 ESF 2 ESF 3

<500 mg P/kg ds

>500 mg P/kg ds

minder relevant

Over de bepaling van de interne belasting van de waterbodem is recent veel onderzoek verschenen (zie kader) en is een quick-scan opgesteld (Baggernut [lit. 5]) voor het bepalen van de interne belasting aan de hand van bodem- of porievochtbemonsteringen. Onze ervaring tot nu toe is dat er zeer voorzichtig omgegaan moet worden met deze nieuwe methodieken (zie kader). De waterbodem kan verder zorgen voor: - een slecht lichtklimaat: door bijvoorbeeld humuszuren en opwerveling van met name fijn particulier materiaal zoals detritus. Beide zijn al behandeld in ESF 2; - toxische condities: vorming van hoge, toxische concentraties van ammonium en sulfide in de wortelzone. Dit is vooral van belang in watersystemen met een veenbodem of watersystemen met een dikke laag organisch materiaal of weinig ijzer. Het is sturend voor de soortensamenstelling. Niet elke plantensoort is even gevoelig voor sulfide. Grof hoornblad en smalle waterpest zijn er bijvoorbeeld relatief ongevoelig voor. KADER Interne nutriëntenbelasting en de rol van sulfaat en ijzer Het schema in afbeelding 2.5 geeft de drie belangrijke routes waarop nutriënten uit de waterbodem in het oppervlaktewater komen: via opwerveling van bodemdeeltjes (door wind, stroming en vissen), via biota (opname en afgifte door algen, waterplanten en vis) en via chemische processen (uitwisseling van stoffen tussen bodem en water via het porievocht). Chemische nalevering fosfor

12


De chemische nalevering van fosfaat uit de waterbodem staat onder invloed van sulfaat, ijzer en de zuurstofbeschikbaarheid of redoxpotentiaal. Processen die daarbij betrokken zijn, zijn in onderstaand schema (afbeelding 2.6) weergegeven. In de waterbodem vindt biologische afbraak van organische stoffen (veen, bagger) plaats. Voor die afbraak is zuurstof nodig. In het geval er veel organische stof aanwezig is, neemt het zuurstofgehalte zo sterk af dat anaerobe condities kunnen ontstaan. Onder andere sulfaat wordt dan benut als acceptor voor electronen die bij de afbraak van organische stof vrijkomen. Sulfaat wordt dan gereduceerd tot het giftige sulfide (nr. 1 in afbeelding). Dit sulfide is te ruiken als rotte-eierenlucht (nr. 2). Omdat de Fe~PO4 binding onder anaerobe omstandigheden zwakker is dan de Fe~S binding, verdringt zwavel het fosfaat van haar ijzerverbinding (nr. 3) waardoor het naar het oppervlaktewater kan diffunderen. Daarnaast verhoogt de sulfaatreductie de alkaliniteit (groene arcering). Dit buffert de verzuring die ontstaat bij de oxidatie van organische stoffen. Normaal remt deze verzuring juist de verdere afbraak van organische stoffen door micro organismen. Maar door sulfaatreductie werkt deze zuurrem dus minder waardoor er nog eens extra nutriënten kunnen vrijkomen. Dit totale proces noemt men wel sulfaat-geïnduceerde eutrofiëring. Uit onderzoek volgen drempelwaarden van rond de 30-50 mg SO4/l waarbij sulfaat niet of zeer langzaam wordt gereduceerd [lit. 11]. Sulfaat tussen 30 mg/l en de gemeten waarde lijkt beschikbaar te zijn voor oxidatie van veen en onderwaterbodem. Andere rapporten noemen lagere waarden, tot 10 mg/l [lit. 12]. Wanneer percelen na inundatie weer droogvallen, vindt het omgekeerde proces plaats. De Fe~S binding wordt geoxideerd door het zuurstof dat de bodem indringt. Het ijzer is daardoor weer beschikbaar om fosfaat te binden. Het sulfaat spoelt vervolgens uit naar het oppervlaktewater terwijl fosfaat gebonden aan ijzer (onder aerobe condities is dit slecht oplosbaar) in het perceel achterblijft. Chemische nalevering stikstof De nalevering van stikstof blijkt op haar beurt sterk gecorreleerd te zijn aan de fosfornalevering. Alleen in het geval 2

dat fosfornalevering kleiner is dan 1 mg/m /d is die correlatie niet betrouwbaar. De stikstofnalevering is dan in principe laag, maar bijvoorbeeld stikstofrijke kwel kan dan alsnog zorgen voor extra N-nalevering. Voor stikstofnalevering is de afwisseling van zuurstofarme en zuurstofrijke condities in het water en de waterbodem van belang. Tijdens zuurstofrijke situaties wordt organisch materiaal afgebroken en ontstaat er ammonium. Door nitrificerende bacteriën wordt dat omgezet in nitraat wat uiteindelijk in de bodem ophoopt. Neemt het zuurstofgehalte echter af, dan treedt nitrificatie op en verdwijnt de stikstof als stikstofgas uit het systeem. Een deel zal echter ook omgezet worden in ammonium, dat zich dan, vooral bij langdurige zuurstofarme condities, ophoopt. Er kunnen dan toxische concentraties ontstaan voor waterplanten (zie ook sulfidentoxiciteit hieronder). Bepaling interne belasting Er zijn indicatoren beschikbaar (afbeelding 2.7) waarmee de kans op fosfornalevering uit de waterbodem bepaald kan worden. Recent is ook een quick-scan ontwikkeld [lit. 5] waarmee op basis van de totaalgehaltes van P, Fe en S van de bodem de nalevering is te kwantificeren. De flux van fosfor naar het oppervlaktewater neemt toe met de gehaltes fosfor en zwavel en neemt af met de gehaltes ijzer. Dat heeft ermee te maken dat ijzer fosfor kan binden waardoor het niet naar het oppervlaktewater kan diffunderen. Maar wanneer zwavel aanwezig is, kan de fosforijzer verbinding verbroken worden waarna het fosfor via het porievocht naar het oppervlaktewater kan diffunderen. De indicatoren in de baggernut quick-scan zijn hierop gebaseerd. Een andere mogelijkheid is het analyseren van het porievocht in de waterbodem. De bepaling van de interne belasting op basis van porievocht geeft een goede indruk van de nalevering op het moment van monstername, maar niet op de andere momenten in het jaar. De methode op basis van de P-gehaltes in de bodem (vers of drooggewicht) geven een indicatie van wat er potentieel mogelijk is, maar houdt weer geen rekening met de redoxpotentiaal (zuurstofrijke of -arme condities) en de werking van de zogenaamde ijzerval voor fosfor. Daarnaast blijkt dat de nutriëntengehaltes in het porievocht of in de waterbodem ruimtelijk gezien binnen eenzelfde watersysteem sterk kunnen fluctueren. Er dient dus nog voorzichtig met de conclusies uit deze methodiek omgegaan te worden. Aanbevolen wordt om beide methodes toe te passen. Sulfidetoxiciteit waterplanten


13

De al eerder genoemde gehaltes van 30-50 mg SO4/l blijken ook voor waterplanten een grenswaarde te zijn. Boven deze concentraties neemt het aantal en de bedekking van zeldzame waterplanten (rode lijst-soorten) flink af. Zolang er voldoende ijzer in de waterbodem aanwezig is (> 5 µmol/l) om vrijkomende sulfiden te binden, kunnen waterplanten vaak nog wel groeien. Meestal zijn dat wel de soorten van voedselrijke wateren zoals smalle waterpest, grof hoornblad, schedefonteinkruid en aarvederkruid. In de late zomer kan zich ook een kroosdek ontwikkelen als de waterlaag anaeroob wordt en waterplanten minder goed groeien. Onder stikstofgelimiteerde omstandigheden gaat het dan vaak om Grote kroosvaren (Azolla filiculoides; kan stikstof uit de lucht binden). Sulfidetoxiciteit kan samengaan met ammoniumtoxiciteit. Dat is bijvoorbeeld aangetoond voor krabbenscheer. Er komt zelden krabbenscheer voor bij ammoniumgehaltes van 40 µmol/l (0,72 mg/l; [lit. 13]).

Afbeelding 2.5. Belangrijkste routes van nutriëntennalevering vanuit de waterbodem. De focus ligt in dit onderzoek op de route via het porievocht (zie rood kader)

N en P in zwevende

opgelost N en P in op-

stof

pervlaktewater

N en P in biota

opgelost N en P in porievocht

totale voorraad van N en P in de bodem

14


Afbeelding 2.6. Zwavelkringloop en relatie met ijzer onder aerobe en anaerobe condities

2

1

3

Afbeelding 2.7. Indicatoren nutriëntenbelasting [lit. 14]

Werkstappen ESF 3 De waterbodem is onderzocht op totaalgehaltes P, S en Fe in de bodem en in het porievocht. De totaalgehaltes zijn vergeleken met de grenswaarde van 500 mg P/kg ds. Daarnaast is de nalevering berekend en in de stoffenbalansen meegenomen. Het gaat dan specifiek om de rood omkaderde route in afbeelding 2.5. Het klopt dat de andere twee routes, via opwerveling of biota, dus niet in deze flux zijn meegenomen. Er wordt gewerkt aan kwantificering van deze route, maar dat is op het moment van schrijven van dit rapport nog niet beschikbaar. Het hangt van de situatie in het veld af of deze fluxen significant zijn. De aanwezigheid van bodemwoelende vis of waterplanten kan hiervoor een aanwijzing zijn. In het meest gunstige geval worden de nutriënten opgenomen door waterplanten waardoor ze niet beschikbaar zijn voor algen en vertroebeling van het water. In dat geval wordt de berekende nalevering overschat. In het meest ongunstige geval helpen bodemwoelende vissen de nutriëntenflux naar het oppervlaktewater te vergroten. In dat geval is de nalevering onderschat.


15

2.3.4.

Beschrijving ecologische model PCDitch Doel van het model PCDitch is een computermodel voor de beschrijving en voorspelling van de (ongewenste) neveneffecten van eutrofiëring op de kwaliteit van het water en van aquatische ecosystemen. PCDitch richt zich op het watertype grachten: ondiepe, smalle, (semi-)stagnante wateren en is ontwikkeld met twee doelen: 1. het bepalen van de nutriëntenbelasting waarbij een omslag optreedt van een dominantie van ondergedoken waterplanten naar een gesloten kroosdek en/of flab; 2. het voorspellen van de nutriëntengehalten in het water, met het oog op de beïnvloeding van benedenstrooms gelegen wateren. Verder kunnen ook beheersopties zoals baggeren/verdiepen en schonen worden geëvalueerd. PCDitch is ontwikkeld door het RIVM en staat qua systematiek dicht bij met model PCLake wat voor meren is ontwikkeld. Hieronder zijn de belangrijkste kenmerken van het model samengevat (naar [lit. 8]). Voor meer gedetailleerde informatie wordt verwezen naar de literatuur [lit. 6, 7]. Opbouw en processen PCDitch is een functioneel model van een grachtecosysteem. Het beschrijft dynamisch de nutriëntenhuishouding in een gracht, met inbegrip van de sedimenttoplaag en de vegetatie, en de competitie tussen algen en verschillende groepen waterplanten op functioneel niveau: ondergedoken, drijvende en emerse planten. De onderlinge samenhang is schematisch weergegeven in afbeelding 2.8. Voor elke soortgroep worden de groei, nutriëntenopname, respiratie en afsterving door het model beschreven. De groei is behalve van nutriënten ook afhankelijk van temperatuur en licht, en van de al aanwezige biomassa. Via deze factoren kunnen de plantengroepen elkaar beïnvloeden. Verder zijn abiotische en microbiologische processen in water en sediment beschreven, zoals adsorptie, bezinking, mineralisatie en (de)nitrificatie. De stoffenbalansen van stikstof en fosfor zijn kloppend. Afbeelding 2.8. Schematische weergaven van het voedselweb en de stofstromen in PCDitch

16


In- en uitvoer Het model berekent de biomassa, bedekkingsgraad en nutriëntengehalte van de verschillende vegetatiegroepen, de algenconcentratie, het zuurstofgehalte en de N- en P-gehalten in water en sediment. Invoergegevens voor het model zijn: de watertoevoer, N- en P-belasting, waterdiepte, bodemtype, temperatuur en daglicht, en de frequentie van schonen en baggeren. Voor de watertoevoer en nutriëntenbelasting dienen aanvullende modellen gebruikt te worden. In het geval van deze studie dus de wateren stoffenbalansen. Voor daglicht en temperatuur wordt een gemiddeld jaarverloop gehanteerd. Validatie en schaal Het model is toegepast en deels gevalideerd op de gegevens van acht experimentele, semi-stagnante grachten, waarvan vier klei- en vier zandgrachten, met verschillende nutriëntenbelasting. De vegetatieontwikkeling kon door het model worden gereproduceerd. Een oriënterende toepassing in een groter gebied, de kop van Noord-Holland, liet nog geen conclusies toe over de toepasbaarheid van het model in veldsituaties, met name door het ontbreken van betrouwbare invoergegevens. Het model is verder met bevredigend resultaat toegepast in enkele veenweidegebieden, waarbij het model is gekoppeld aan het watertransportmodel DUFLOW (EDS) en het bodemmodel ANIMO/SWAP. De schaal van toepassing van PCDitch kan hierdoor variëren van een gemiddelde gracht per afwateringseenheid of (deel)stroomgebied tot een concrete grachtsysteem of afwateringsgebied, eventueel gekoppeld aan stromingsmodellen (SOBEK). Betrouwbaarheid Een belangrijke uitvoergrootheid is de kritische nutriëntenbelasting waarboven kroos- of FLAB-dominantie in grachten waarschijnlijk is (afbeelding 2.9). Een gevoeligheidsanalyse voor een reeks invoervariabelen wees uit dat de kans op kroosdominantie vooral afhangt van de nutriëntenbelasting, waterdiepte, verblijftijd en het bodemtype. Er is ook een gevoeligheidsanalyse uitgevoerd naar de invloed van variatie in modelparameters; belangrijke parameters zijn o.a. de maximale groeisnelheden van de planten. Debiet en nutriëntenbelasting naar het oppervlaktewater worden mede bepaald door de grachtendichtheid in een gebied en komen van externe modellen. De databeschikbaarheid voor de opbouw van die modellen en de mate waarin de wateren stoffenbalans gekalibreerd kunnen worden is vanzelfsprekend mede bepalend voor de betrouwbaarheid van de PCDitch uitkomsten.


17

Afbeelding 2.9. Voorbeeld van berekende kritische belasting voor kleigrachten bij een hydraulische belasting van 50 mm/d

Overlap PCDitch en PCLake Witteveen+Bos heeft ondertussen veel ervaring opgedaan met toepassing van zowel PCDitch als PCLake. Vaak wordt de vraag gesteld waar de grens ligt voor toepassing van één van de modellen. Uit een vergelijkende analyse blijkt dat er bij een waterbreedte van ongeveer 300 m (van invloed op golfwerking door wind) en een diepte rond 1 m een sterke overlap bestaat tussen de modeluitkomst van beide modellen. In dat geval maakt de keuze voor één van beide modellen dus niet zoveel uit. 2.3.5.

Effect van brak water op de ecologische waterkwaliteit In het kader van ’t Pompje is het belangrijk om aandacht te besteden aan de wisseling van zoutgehaltes in het oppervlaktewater en de effecten daarvan op de ecologische waterkwaliteit. Dit kan namelijk zeer sturend zijn voor de soortenontwikkeling. De kromme van Remane laat dat heel illustratief zien (afbeelding 2.10). Bij een waarde van 0,3 g/l beginnen zoetwatersoorten (macrofauna) te verdwijnen. De echte brakwatersoorten komen vanaf 0,6 g Cl/l en vanaf 1 g Cl/l begint het aantal zoete soorten drastisch af te nemen. Insecten houden het uit tot zo’n 2 g Cl/l, daarna nemen de aantallen insecten in de macrofauna drastisch af. Zoetwatervissen houden het vol tot circa 1 á 2 g Cl/l. Daarna verdwijnen de zoetwatersoorten. Enerzijds door de chlorideconcentraties, anderzijds door verandering van het voedselweb. Voor wateren oeverplanten is naast de chloridenconcentratie ook de inundatiefrequentie en inundatieduur van belang. Dat bepaalt bijvoorbeeld het voorkomen van snavelruppia en zilte waterranonkel. In diepere, niet droogvallende wateren kunnen heel soortenrijke vegetaties ontstaan. Drijfbladplanten en emerse soorten komen in brakke wateren nagenoeg niet voor. De oevervegetatie is meestal soortenarm met kenmerkende soorten als riet, ruwe bies en heen (zeebies).

18


Afbeelding 2.10. De kromme van Remane geeft het verband aan tussen het zoutgehalte (g Cl/l) en soortenrijkdom op basis van soorten uit de Oostzee

Mogelijk kan verbrakking ingezet worden om ecologische problemen op te lossen. Er worden op dit moment proeven gedaan om de effectiviteit daarvan te onderzoeken [lit. 15, 16]


19

20


3.

SYSTEEMBESCHRIJVING EN UITGANGSPUNTEN Dit hoofdstuk beschrijft het functioneren van het watersysteem in ’t Pompje en vormt daarmee de basis voor het opstellen van de wateren stoffenbalans. Het hoofdstuk is opgezet op basis van de factoren die sturend zijn voor het ecologisch functioneren van watersystemen: systeemvoorwaarden (geologie en bodem, hoogteverschillen), stroming (grondwater, oppervlaktewater) structuren, stoffen (voedingsstoffen, zuurstof, organisch materiaal) en soorten. Het hoofdstuk sluit af met een samenvatting van de uitgangspunten voor de wateren stoffenbalans.

3.1.

Maaiveld Afbeelding 3.1 geeft de maaiveldhoogte van ’t Pompje weer. Afbeelding 3.1. Maaiveldhoogte ‘t Pompje


21

’t Pompje ligt lager dan de omgeving door het uitbrikken door de steenfabriek en door ontvening. In het gebied zijn ook een aantal hogere delen aanwezig. Het grootste deel van het maaiveld ligt tussen TAW+1,5 en 2 meter. Recent hebben afgravingen plaatsgevonden voor de inrichting van ’t Pompje als natuurgebied, zie ook de volgende paragraaf De maaiveldhoogte na afgraving op deze locaties is opgenomen in afbeelding 3.2. De cijfers in de afbeelding geven de maaiveldhoogte na afgraving weer. Afbeelding 3.2. Maaiveldhoogte inmeting 28 juli 2009 (na afgraving)

3.2.

Bodemopbouw De informatie over de bodemopbouw is grotendeels afkomstig uit het ontheffingsdossier milieueffectrapportage van ’t Pompje [lit. 17]. ’t Pompje ligt in de kustvlakte van West-Vlaanderen, welke is ontstaan door het opslibben en verzanding van een waddengebied. ’t Pompje bestaat vooral uit gronden die op een kunstmatige manier zijn ontstaan, zoals uitgebrikte en uitgeveende gronden. Het zuidelijke deel van ’t Pompje wordt getypeerd door de uitgebrikte gronden. Deze zijn of waren allemaal in gebruik als grasland. Door de lage ligging komt op het merendeel van de percelen zilte vegetatie voor. Dat wijst erop dat in het gebied sprake is van zoute kwel. De uitgeveende gronden komen verspreid over het gebied voor. Het natuurreservaat de Schorreweide (noordoosten) heeft uitgeveende gronden met een licht profiel. Hier komt zoutminnende vegetatie voor. In het noorden van het gebied komen oude kleiplaatgronden voor, met een blauwgrijs kleipakket. Deze percelen zijn of waren in gebruik als grasland of akkerland. Aan de randen van het gebied komen kreekruggronden voor, met een kleiig tot zwaar kleiig pakket. Deze percelen zijn of waren vooral in gebruik als akkerland.

22


Samengevat is de deklaag nu variabel van samenstelling, verspreid over het gebied komt veen, zand en klei voor in wisselende lagen. De kreekruggronden zijn relatief goed doorlatend en bestaan uit zand. De poelgronden bestaan uit zware klei en veen. In de Schorreweide is het veen deels gewonnen maar is resterend veen onder een gemengde zand/kleilaag aanwezig. In ’t Pompje is alleen het oppervlakkige klei afgegraven en niet de onderliggende veenlaag. Uit recente boringen in het plangebied blijkt geen veen (meer) aanwezig te zijn (tot ca. 1 m-mv). De verwachting is dat de resterende hoeveelheid veen in het gebied beperkt is. Het is mogelijk dat het resterende veen inmiddels volledig is afgebroken. Afbeelding 3.3 geeft een overzicht van de bodemopbouw. Afbeelding 3.3. Bodemopbouw

3.3.

Geohydrologie In de afgelopen jaren is het waterpeil in het gebied verhoogd, om zo meer moeras en natte zones te creëren. De bestaande spindelschuif aan de noordzijde staat dicht, de klepstuw naast de inlaat is ingesteld op TAW+1,9 m, het streefpeil in het oppervlaktewater is TAW+1,70 m. Daarnaast zijn delen van het gebied afgegraven om het gebied verder te vernatten, in de vorm van laantjes (ondiepe grachten) of verlagingen van delen van percelen [lit. 17]. Momenteel wordt het gebied op peil gehouden met een bevloeiingspomp, vanuit de omringende landbouwgronden (het Noordgeleed). Het blijkt lastig met de bevloeiingspomp ’t Pompje voldoende op peil te houden (TAW+1,70 m). Het oppervlaktewater blijft redelijk goed op peil maar vooral de moeraszones, waar het grondwater boven maaiveld uit moet komen, blijken vaak verdroogd wat negatieve effecten heeft op de ontwikkeling van de gewenste soorten. In de loop van het project is gebleken dat een duiker in de toevoergracht


23

van het rietmoeras verstopt heeft gezeten, waarmee de verdroging van het rietmoeras deels verklaard kan worden. Door de Vlaamse Landmaatschappij (VLM) zijn diverse gegevens aangeleverd van oppervlaktewaterstanden en grondwaterstanden in het gebied. Afbeelding 3.4 geeft de locatie van de oppervlaktewaterpeilbuizen en grondwaterpeilbuizen die in het gebied zijn geplaatst. Afbeelding 3.5 en 3.6 geven de oppervlaktewaterstanden weer in de peilbuis PJES204A, in de hoofdwatergang van ’t Pompje. In de afbeelding is te zien dat het peil fluctueert tussen ca. TAW+1,6 en 1,8 m en daarmee regelmatig onder het minimaal gewenste peil van TAW+1,7 m komt. Afbeelding 3.7 geeft de grondwaterstanden in peilbuizen PJEP001x en 005x. Deze 2 peilbuizen liggen in het gebied dat wordt beïnvloed door het oppervlaktewater van ’t Pompje. Afbeelding 3.4. Locatie peilbuizen

24


Afbeelding 3.5. Waterstand oppervlaktewater ter hoogte van RMD (2013, PJES204A)

Afbeelding 3.6. Waterstand oppervlaktewater ter hoogte van RMD (2011, PJES204A)


25

Afbeelding 3.7. Grondwaterstandsmetingen ‘t Pompje

Of in een gebied kwel of wegzijging optreedt, kan worden bepaald op basis van de stijghoogten van het grondwater in het freatische grondwater en het eerste watervoerende pakket en de eigenschappen van de scheidende laag. Van de diepere peilbuizen zijn alleen gegevens beschikbaar van voor 2009, zie afbeelding 3.8. Afbeelding 3.8. Stijghoogte diep grondwater en freatisch grondwater

In de afbeelding is te zien dat de stijghoogte in het diepe grondwater voor 2009 iets boven de freatische grondwaterstanden lag, met name in droge perioden. Daarom wordt verwacht dat voor 2009 een lichte kwel optrad. Na 2009 lijken de grondwaterstanden in het freatische grondwater iets hoger te zijn geworden, waarmee gemiddeld waarschijnlijk niet langer kwel optreedt. Op basis van deze gegevens wordt verwacht dat in droge perioden een zeer lichte kwel optreedt, en in natte perioden zeer lichte wegzijging. In de balans is uitgegaan

26


van ca. 0,1 mm kwel bij lage (grond)waterstanden en 0-0,4 mm wegzijging, afhankelijk van de hoogte van de waterstand. 3.4.

Oppervlaktewater Afbeelding 3.9 geeft de grachten in ’t Pompje weer. Afbeelding 3.9. Oppervlaktewater ’t Pompje en omgeving

Het oppervlaktewatersysteem bestaat eigenlijk uit 3 takken van watergangen: - WO.3.A.9 ligt in het zuidoosten van het plangebied. In de huidige situatie is watergang WO.3.A.9 niet verbonden met het peilvak ’t Pompje. In de toekomstige situatie wordt een gronddam en een duiker aangebracht (ontwikkeling zone Claeys, uitgewerkt in hoofdstuk 7), waarmee de noordelijke tak wordt aangesloten op het peilvak en de zuidelijke tak geïsoleerd blijft en in verbinding staat met het Noordgeleed+; - watergang WO.3.A.11. watert de landbouwgronden rondom ’t Pompje af en staat in open verbinding met ’t Noordgeleed+; - watergang WO.3.A.10 verzorgt in nu de aan- en afwatering van ’t Pompje en vormt het feitelijke oppervlaktewatersysteem van ‘t Pompje. In de noordoostelijke tak is een gronddam aangebracht, zodat de Schorreweide en aangelegen oppervlakken hydrologisch zijn geïsoleerd. Daarnaast is tussen watergang WO.3.A.10 en WO.3.A.11 een spindelschuif aanwezig, waarover momenteel geen water wordt afgevoerd. Er wordt water ingelaten via een bevloeiingspomp vanuit het Noordgeleed aan de zuidzijde. Ter hoogte van deze pomp is ook een klepstuw aanwezig (TAW+1,9 m), waarover bij hoge waterstanden water wordt afgevoerd. Afbeelding 3.10 geeft een overzicht de stromingsrichting van het watersysteem van ‘t Pompje. De pijlen in de afbeelding geven de stromingsrichting aan.


27

Afbeelding 3.10. Oppervlaktewatersysteem ’t Pompje

28


3.5.

Afwaterende oppervlakken Rondom ’t Pompje zijn diverse onverharde oppervlakken aanwezig die beïnvloed worden door het open water in ’t Pompje. Bij hevige neerslag wordt het water van het onverharde oppervlak afgevoerd naar het open water, bij droogte wordt water ingelaten vanuit ’t Noordgeleed. Het blauw gearceerde gebied in afbeelding 2.10 is het hoofdzakelijk onverharde gebied waarvan verwacht wordt dat het in de huidige situatie afwatert naar de hoofdwatergang van ’t Pompje. Dit gebied is in totaal ca. 30 hectare groot. Het rietmoeras (ca. 10 ha) is groen gearceerd in afbeelding 2.10. Dit gebied is theoretisch aangesloten op de hoofdwatergang van ’t Pompje, via een aanvoergracht. In de praktijk bleek een duiker in deze aanvoergracht verstopt te zitten, waardoor het rietmoeras niet goed op peil kon worden gehouden. Het lijkt aannemelijk te zijn dat het rietmoeras over de periode 2009 - augustus 2013 (toen is de verstopping verholpen) verstopt heeft gezeten, waardoor het rietmoeras niet of minder beïnvloed is geweest door het water uit de hoofdwatergang. In de wateren stofbalans (hoofdstuk 3 en verder) is dat gesimuleerd door te rekenen met een onverhard oppervlak exclusief het rietmoeras, en vervolgens een tweede berekening uit te voeren inclusief het rietmoeras om de totale waterbehoefte in te kunnen schatten. De zone Claeys is geel gearceerd in afbeelding 2.10 (ca. 10 ha). Dit gebied watert in de huidige situatie rechtstreeks naar het Noordgeleed af, en heeft geen verbinding met het hoofdwater in ’t Pompje. In de toekomstige situatie wordt dit gebied betrokken bij de natuurontwikkeling in ’t Pompje. Het aandeel oppervlaktewater wordt dan uitgebreid, evenals het aandeel moerasgebied. Het streefpeil in het oppervlaktewater is minimaal TAW+1,70 m. Het maaiveld is afgegraven tot een variabele hoogte van ca. TAW+1,5 tot 1,9 m, met gemiddeld ca. TAW+1,7 m. Daardoor is, afhankelijk van de grondwaterstand, het gebied droog, drassig of open water. Afbeelding 3.11 geeft dat weer (overgenomen uit het ontheffingsdossier [lit. 17]). Daarnaast zijn in het gebied ‘laantjes’ afgegraven of heringericht met een lagere bodem, die bij lagere waterstanden al watervoerend zijn.


29

Afbeelding 3.11. Oppervlaktewater bij verschillende grondwaterstanden (situatie 2007, voor afgravingen) [lit. 17]

3.6.

Metingen fysisch-chemische waterkwaliteit De verschillende milieukwaliteitsnormen die zijn weergegeven in tabellen en afbeeldingen zijn afkomstig van het type ‘brakke polderwaterlopen’ (besluit Milieukwaliteitsnormen 2010). Binnen ’t Pompje zijn in het kader van het project en reguliere meetprogramma’s diverse metingen uitgevoerd aan de oppervlaktewaterkwaliteit. Afbeelding 3.12 geeft de diverse meetpunten en typen meetpunten weer. Een deel van de metingen zijn in het kader van het huidige project uitgevoerd, bijlage I geeft het meetplan. VMM meetpunt 869310 is niet in afbeelding 3.12 weergegeven, omdat deze ca. 3 km bovenstrooms van ’t Pompje ligt.

30


Afbeelding 3.12. Meetpunten fysisch-chemische waterkwaliteit ‘t Pompje


31

Afbeelding 3.13 geeft een samenvatting van de fysisch-chemische waterkwaliteit. Afbeelding 3.13. Samenvatting fysisch-chemische waterkwaliteit 2013

In de tabel worden soms hogere waarden gegeven voor orthofosfaat dan voor fosfaat. Dat is te wijten in een verschil in analysemethoden: de analysemethode voor totaal-P geeft over het algemeen betrouwbaarder resultaten. In het laboratorium van VMM (meetpunten 869120 t/m 310) worden andere methodieken gebruikt. De gemiddelde waarden in de tabel zijn gebaseerd op een beperkt aantal metingen. Afbeelding 3.14 en 3.15 geven de zomerhalfjaargemiddelden voor totaal-N en voor totaal-P weer op de kaart. De waarden in de grondwaterpeilbuizen zijn eenmalig gemeten en meten NH4-N (mg N/l).

32


Afbeelding 3.14. Zomerhalfjaargemiddelde 2013 N-totaal (mg N/l)


33

Afbeelding 3.15. Zomerhalfjaargemiddelde 2013 P-totaal (mg P/l)

Afbeelding 3.16 t/m 3.22 geven het verloop van verschillende stofconcentraties. In de metingen valt het volgende op: - de zuurstofconcentraties in de VMM meetpunten liggen binnen normale waarden, maar zijn soms aan de hoge kant (oververzadiging, dit wijst op algenbloei). In de hoofdwatergang van ’t Pompje en de watergangen die hiermee direct in verbinding staan zijn ook normale waarden gemeten. In de gebieden die verder van de inlaat afliggen worden echter veel lagere waarden gemeten. Dit kan wijzen op de afbraak van organisch materiaal;

34


-

-

-

-

-

de chlorideconcentraties in het Noordgeleed en in het oppervlaktewater van ’t Pompje lopen uiteen van ca. 500 tot ca. 1.800 mg/l. De chlorideconcentraties in het grondwater lopen veel verder uiteen. De hoogste concentraties worden gemeten in peilbuizen 6x en 7x, welke waarschijnlijk sterker worden beïnvloed door het oppervlaktewater en kwel buiten ’t Pompje. In peilbuis 1x (vlak naast de hoofdwatergang) zijn de chlorideconcentraties vergelijkbaar met de hoofdwatergang, terwijl in de peilbuis (5x) die meer oostelijk staat, de concentraties een stuk hoger zijn (rond 3.000 mg/l); totaal-P geeft erg hoge concentraties, die 5 tot meer dan 10 keer boven de MKN liggen. Opvallend is het concentratieverloop in de meetpunten O5 en O6. In deze meetpunten wordt eerst een erg hoge concentratie gemeten. Na droogval is de concentratie plotseling sterk lager, voor meetpunt O5 zelfs 0,06 mg P/l. Totaal-N laat niet hetzelfde beeld zien. Daar neemt voor het ene meetpunt de concentratie sterk af, maar voor het andere meetpunt de concentratie sterk toe. Dit concentratieverloop wijst erop dat er processen in de bodem optreden door de tijdelijke droogval: door droogval kan stikstof uit de bodem verdwijnen. Ook kan door de hogere zuurstofconcentraties sulfaat loslaten van ijzer, waardoor fosfaat kan binden op het moment dat het gebied weer inundeert. Wordt het gebied geïnundeerd met sulfaatrijk water dan zal na verloop van tijd fosfaat weer vrijkomen. Tenslotte kan door droogval bij bodems die rijk zijn aan organisch materiaal dit organische materiaal versneld afbreken; voor fosfaat en ammonium in het grondwater is het opvallend dat de concentraties sterk uiteen lopen. Fosfaat is in peilbuis 1x, 6x en 7x sterk verhoogd. In peilbuis 5x is de concentratie lager, de meting in september zelf 0,05 mg P/l. Voor ammonium is een sterke spreiding in de metingen te zien, binnen en buiten ’t Pompje. Opvallend is dat ammonium in het grondwater op verschillende locaties al ver boven de MKN voor stikstof ligt; voor sulfaat is te zien dat de inlaat, de hoofdwatergang en de grachten die in verbinding staan met de hoofdwatergang vergelijkbare sulfaatconcentraties hebben, tussen ca. 20 tot 180 mg/l. De concentraties in het grondwater zijn hoger, met name de peilbuizen die buiten het beïnvloedingsgebied van de hoofdwatergang staan (6x en 7x); de gehalten aan zwevend stof zijn vergelijkbaar in de hoofdwatergang, de zijgrachten, de inlaat en de plassen. Alleen meetpunt O2 (zijgracht hoofdwatergang) laat eenmalig een sterk hogere waarde zien. Visueel oogt het water in de hoofdwatergang helder, maar in het Noordgeleed en in het plassengebied troebel. Het doorzicht is daarom waarschijnlijk vooral gerelateerd aan de opwerveling.


35

Afbeelding 3.16. Zuurstof

Afbeelding 3.17. Chloride

36


Afbeelding 3.18. Fosfaat

Afbeelding 3.19. Stikstof


37

Afbeelding 3.20. Fosfaat en ammonium in grondwater

Afbeelding 3.21. Sulfaat

38


Afbeelding 3.22. Zwevend stof

3.7.

Resultaten nalevering waterbodem Op 13 augustus is de (water)bodem in ’t Pompje bemonsterd om inzicht te verkrijgen in de (potentiële) nalevering vanuit de (water)bodem. De resultaten staan hieronder in tabelvorm (tabel 3.1) De gemiddelde waarden voor de indicatoren (zie ook paragraaf 2.3.3) zijn opgenomen in de tweede tabel (zie tabel 3.2). Tabel 3.1. Gemiddelde meetwaarden (water)bodem type monster

P

Fe

S

Ca

concentraties in mg/kg ds bodem, 0,0-0,2 m-mv

833

6.974

1.413

21.330

bodem, 0,2-0,5 m-mv

306

6.309

930

30.913

slib waterbodem, 0-0,1 m

489

8.040

4.814

37.000

bodem, 0,0-0,2 m-mv

27

125

44

532

bodem, 0,2-0,5 m-mv

10

113

29

771


16

144

150

923

concentraties in mmol/kg ds


39

Tabel 3.2. Gemiddelden en beoordeling van de indicatoren voor nalevering van de (water)bodem (indicator voor P bodem is 500 mg P/l) type monster

P bodem

Fe:P

(Fe-S):P

Ca:P

(mg P/kg ds)

(mol/mol)

(mol/mol)

(mol/mol)

bodem, 0,0-0,2 m-mv

833

6

4

25

bodem, 0,2-0,5 m-mv

306

12

9

89


489

9

-2

62

Indicatoren

Met behulp van de Baggernut-methodiek (zie paragraaf 2.3.3) zijn de gemeten waarden vertaald naar potentiële naleveringsfluxen. Deze zijn ruimtelijk geplot in afbeelding 3.23. Stikstof is niet weergegeven omdat deze post een te hoge onzekerheidsmarge bevat. Bij de interpretatie van de resultaten moet onderscheid worden gemaakt in 2 posten: nalevering vanuit de waterbodem en uit- en afspoeling van onverhard gebied (bodem met periodiek inundatie). Omdat het geïnundeerde gebied variabel in oppervlak is, lopen deze termen soms door elkaar heen. Bij de bespreking van nalevering in deze rapportage wordt uitgegaan van nalevering vanuit de waterbodem: de sliblaag in het hoofdwatersysteem en de waterbodem in de delen die meestal geïnundeerd zijn. De ‘nalevering’ vanuit de bodem wordt omschreven als uit- en afspoeling onverhard gebied. Op basis van de resultaten moet het volgende worden opgemerkt: - de toplaag (bodem, 0,0-0,2 m-mv) is voedselrijker en scoort slechter op de indicatoren dan de laag eronder en dan de waterbodem van de watergangen en langdurig geïnundeerde locaties; - belangrijk is het P-gehalte. Onder een concentratie van 500 mg P/kg ds is vrijwel geen P en ook N-nalevering mogelijk. Al het P is dan gebonden aan aluminium en andere complexen waar de fosfor veel minder makkelijk van kan losraken. Het fosfor in de toplaag van de percelen is waarschijnlijk het resultaat van de historische bemesting; - de lage nalevering van de sliblaag is gunstig voor de ecologische waarden in het gebied. Minder gunstig is dat het ijzer in de bodem grotendeels is bezet door sulfaat, waardoor geen retentie van stoffen in de bodem op kan treden. Ook kunnen de hoge sulfaatgehalten leiden tot toxische condities voor waterplanten (sulfide); - de periodieke afwisseling tussen inundatie en hoge en lage grondwaterstanden leidt tot een verschil in aan- en afvoer van nutriënten en sulfaat. Bij een laag peil kan P worden vastgelegd aan ijzer, terwijl bij hogere peilen fosfaat juist weer vrij komt. Daardoor is dit proces divers in tijd en ruimte; - de nalevering van stikstof in het gebied is relevanter voor de nutriëntenbelasting, omdat in het gebied stikstoflimitatie optreedt. Er is echter geen betrouwbare methode beschikbaar om stikstofnalevering te meten en de indicatieve relatie tussen stikstof en fosfaatnalevering die beschikbaar is geldt niet voor de situatie in ’t Pompje (vanwege stikstoflimitatie, de relatief lage nalevering en vanwege het zwak brakke systeem). Wel is bekend dat peilwisseling voor stikstof kan leiden tot een sterke omzetting in stikstofgas dat het systeem verlaat. De wisseling tussen zuurstofarme (inundatie) en zuurstofrijke condities (droogval) leidt tot een afwisseling van denitrificatie en nitrificatie waarbij ammonium via nitraat omgezet wordt in stikstofgas (zie ook paragraaf 2.3.3).

40


De berekende nalevering is indicatief, zie ook paragraaf 2.3.3. Alleen de chemische route voor het naleveren van stoffen is beschouwd. Daarnaast is ’t Pompje een zwak brak systeem, waardoor de chemische nalevering net wat anders kan verlopen dan dat het volgens de gehanteerde Baggernut-methodiek zou moeten. Het is bekend dat natrium-ionen calcium-ionen kunnen vrij maken (kationwisseling) waardoor calciumionen kunnen binden aan fosfor (gunstig tegen nalevering). Ook ammonium kan door het positief geladen natrium-ion in oplossing komen. Meer zekerheid over de nalevering van de waterbodem en van de perceelbodem die wisselend geïnundeerd wordt, kan verkregen worden met het uitvoeren van laboratoriumproeven met gestoken bodemprofielen. In de nutriëntenbalans is de nalevering opgenomen, maar vanwege diverse factoren die de inschatting van de nalevering onbetrouwbaar maken, zijn deze waarden indicatief. De nalevering is waarschijnlijk veel minder belangrijk dan de uit- en afspoeling van het onverharde gebied, waar de stofgehalten in de bodem hoger zijn en ook brakke kwel een grotere rol speelt.


41

Afbeelding 3.23. Nalevering fosfaat (mg P/m2/dag)

Historisch slib Na het uitvoeren van de waterbodem en bodemonderzoeken is gebleken dat in het verleden langs de hoofdwatergangen slib is afgezet na het uitvoeren van baggerwerkzaamheden. De uit- en afspoeling van dit slib kan mogelijk nog een bron van nutriënten zijn. 3.8.

Terrestrische en aquatische natuur Globaal zijn van laag naar hoog de volgende vegetatiezones aan te treffen in ‘t Pompje: - water: waterloop door het gebied vanaf bevloeiingspomp en twee rietputten omgeven door een brede rietkraag. Het rietland ontwikkelt zich vanuit bestaand zilt grasland, waarbij plaatselijk ruwe bies, zeebies (heen) en zeeaster (zulte) dominant aanwezig is; - kwelderzone: onder invloed van chloriderijke kwel komen halotolerante soorten voor zoals zilte rus, stomp kweldergras, melkkruid en spiesmelde (associatie stomp kweldergras (26Ab01), associatie zilte rus (26Ac01));

42


-

overgang laag naar hoog: belangrijke plaats voor fioringras en veldgerst (associatie moeraszoutgras en fioringras (12Ba02), associatie geknikte vossenstaart (12Ba01)); hoger: productieve graslanden: met engels raaigras (12Aa01 Associatie van Engels raaigras en grote weegbree?), op percelen met lagere bemestingsruk ook kamgrasland (16Bc01 kamgrasweide).

Het voorkomen van een aantal kenmerkende soorten ten opzichte van het zoutgehalte is opgenomen in afbeelding 3.24. De kwelsoorten zijn het meest zouttolerant, gevolgd door de moerassoorten, de soorten op de overgang van hoog naar laag en tenslotte het hogere productieve grasland. Uiteraard zijn de begrenzingen niet scherp en kunnen soorten overlappend in verschillende zones voorkomen. Afbeelding 3.24. Zoutgehaltes waarbij kenmerkende soorten voorkomen (bron: SynBioSys) Ellenberg - zout

euhalien tot hyperhalien

9 8,5

euhalien

8 7,5

polyhalien

7 6,5

alfa-mesohalien tot polyhalien

indicatieklassen

6 5,5

alfa-mesohalien

5 4,5

alfa tot beta-mesohalien

4 3,5 3

beta-mesohalien

2,5 2

oligohalien

1,5 1

zoutverdragend

0,5 0

1

2

3

4

1: Engels raaigras (n=55086) 4: Melkkruid (n=5191) 7: Spiesmelde (n=6672) 10: Zilte rus (n=5819)

5

6

7

8

9

2: Fioringras (n=76441) 5: Riet (n=44675) 8: Stomp kw eldergras s.s. (n=658) 11: Zulte (n=5692)

10

11

verdraagt geen zout

3: Heen (n=9977) 6: Ruw e bies (n=1509) 9: Veldgerst (n=2974)

Er zijn vegetatieopnamen uitgevoerd in ’t Pompje. Tabel 3.3 vat de resultaten samen van de oeveropnamen. De vegetatie geeft de volgende informatie over de abiotiek: - alle aangetroffen soorten komen voor op matig tot zeer voedselrijke grond of matig tot zeer voedselrijk water (kroos, riet, heen, schedefonteinkruid); - de aangetroffen soorten variëren van ‘zoete’ soorten die tolerant zijn voor (tijdelijk) zoute omstandigheden tot zilte soorten met een tolerantie voor tijdelijk lage zoutgehalten (locaties met zulte en zoutwaterzannichellia). Alle aangetroffen soorten zijn vrij algemeen voorkomend; - er komen verschillende soorten voor die wijzen op storingsmilieus (betreding of overstroming) zoals zilverschoon, fioringras, valse voszegge, zeegroene rus.


43

De vegetatieanalyse geeft geen goed beeld van de echte watervegetatie in de verschillende deelgebieden. Komt er wel of geen kroos voor, hoe is het gesteld met de algen en wat is het waterdoorzicht? Belangrijke indicatoren voor de ecologische waterkwaliteit. Tabel 3.3. Vegetatieopnamen ‘t Pompje (oever) opname-

datum

locatie

grond-

bedek-

soort

king

rietland ten westen

zilte

100%

85-95% riet

RMD gebouw

klei

bloemrijke rietruigte

klei

99%

75-85% riet

nummer 10 13

3-8-10 3-8-11

soorten

< 1% zeebies (heen), zilte rus

ten oosten van riet-

3-5% fioringras, glanshaver, ruw beemdgras

land

1-3% kweek <1% zeebies (heen), harig wilgenroosje, akkerdistel, speerdistel, viltige basterdwederik, lidrus, kleefkruid, watermunt, pastinaak, heelblaadjes, kluwenzuring, waterpunge, bitterzoet, akkermelkdistel, gekroesde melkdistel, grote brandnetel

15

3-8-11

zeebiesvegetatie ten

venige

noorden van het riet-

klei

99%

85-95% zeebies (heen) 3-5% fioringras

land

1-3% gewone waterbies <1% zeeaster (zulte), valse voszegge, zilverschoon, spiesmelde, rode ganzenvoet, kweek, blaartrekkende boterbloem

22

3-8-11

gracht ten noorden

klei

30%

RMD gebouw

15-25% puntkroos 5-15% schedefonteinkruid, grote lisdodde, veenwortel

26

29-6-12

watervegetatie plas

klei

35%

25-35% zilte waterranonkel

ten zuiden RMD ge-

1-3% zoutwaterzannichellia, gewone waterbies

bouw

>1% riet, zeebies (heen), zeegroene rus, darmwier

44


3.9.

Uitgangspunten wateren stoffenbalans Tabel 3.4 en 3.5 geven een overzicht van de uitgangspunten die zijn gehanteerd. Tabel 3.4. Uitgangspunten wateren stoffenbalans uitgangspunt

waarde eenheid

oppervlak oppervlaktewater (incl. aangegrachten grachten en laantjes

20.000

m

1

m

260.000

m

7.000 - 112.075

m

gemiddelde waterdiepte hoofdwatersysteem geïnundeerd oppervlak + onverhard, excl. rietmoeras, onder invloed

2

2

hoofdwatersysteem geïnundeerd oppervlakbij TAW+1,55 - 2,00

3

capaciteit waterinlaat

1,5

m /minuut

peil klepstuw

1,9

m + TAW

lozing defensie, 20 medewerkers

6

l/persoon/dag

dikte watervoerende laag

2

m

30

%

0,5

m/dag

porositeit doorlatendheid bodem kwel/wegzijging, peilafhankelijk

+0,1 tot -0,4

neerslag/verdamping

mm/dag

1

mm

2

%

meetreeks hydronet

uit- en afspoeling onverhard oppervlak 1

2

40-100

Incl. correctiefactor open water en onverhard verdamping (penmann-makkink), ontbrekende waarden meetreeks van nabijgelegen station.

2

Uit- en afspoeling afhankelijk van grondwaterpeil, bij lage grondwaterstanden ca. 40 % uit- en afspoeling, bij hele hoge grondwaterstanden tot 100 % uit- en afspoeling.

Tabel 3.5. Uitgangspunten stofconcentraties bron droge depositie neerslag

Cl (mg/l)

P (mg/l)

-

-

N (mg/l) 7 kg/ha/jaar

4,1

0,1

1

(reeks)

2,55

5,6

oppervlaktewater (startconcentratie)

258

2,71

4,03

onverhard (startconcentratie)

538

1,93

3,53

geïnundeerd (startconcentratie)

538

2,7

9,6

lozing defensie

200

3

20

10.000

4,19

11,45

inlaat

kwel


45

46


4.

WATER- EN STOFBALANS

4.1.

Resultaten waterbalans

4.1.1.

Oppervlaktewater Afbeelding 4.1 geeft het berekende en gemeten peilverloop in de watergang achter de inlaat vanuit het Noordgeleed. Deze berekening is uitgevoerd voor het gebied zonder het rietmoeras: door een verstopte duiker is het rietmoeras binnen de meetperiode niet van water voorzien. In paragraaf 4.4. wordt ingegaan op de gevolgen voor de waterbalans, wanneer de verstopte duiker is opgelost. Afbeelding 4.1. Berekende en gemeten waterstanden

Het ‘klapperen’ van de waterstand wordt in de meetreeks en in de berekende waterstanden veroorzaakt door het uit- en aanslaan van de bevloeiingspomp. De blauwe lijn geeft de berekende waterstanden weer, de rode punten de gemeten waterstanden in oppervlaktewaterpeilbuis PJES204x. Er bestaan nog lichte afwijkingen tussen de meetdata en de berekende waterstanden, die vooral kunnen worden verklaard doordat: - er zijn geen metingen beschikbaar van de neerslag en verdamping in het gebied, maar van een meetstation enkele kilometers noordelijk. Neerslaggegevens kunnen ruimtelijk sterk variëren; - de meting van de waterstand vindt op een punt plaats, terwijl de berekende waterstand een gemiddelde waarde voor de hoofdwatergang geeft. Door een verhang in de watergang kan de waterstand licht afwijken; - voor de bodemgesteldheid, kwel en wegzijging, begroeiing etc., zijn gebiedsbrede aannames gedaan. Lokale afwijkingen kunnen afwijkingen in de waterstanden veroorzaken. Het inlaatdebiet en de waterstand zijn gebruikt voor de kalibratie, waarbij is gekalibreerd op waterstand, inlaat, kwel- en wegzijging en de uitwisseling tussen de bakjes in de balans.


47

4.1.2.

Kwel en wegzijging De kwel en wegzijging in het gebied is afhankelijk gemaakt van de waterstand in het oppervlaktewater en grondwater. Bij hogere (grond)waterstanden treedt er een lichte wegzijging op, bij lagere (grond)waterstanden treedt er een lichte kwel op. Het is aannemelijk dat in het gebied een lichte wegzijging optreedt, dat kan naar diep grondwater zijn maar ook bijvoorbeeld een ondiepe wegzijging omdat het waterpeil in omringende peilvakken lager ligt (het ondiepe grondwater uit ’t Pompje stroomt dan naar het grondwater in het omringende gebied). Zonder wegzijging kan de waterstand in het gebied niet worden verklaard, bij de geregistreerde inlaat zouden dan veel hogere waterstanden in het gebied moeten optreden.

4.1.3.

Grondwaterstanden Afbeelding 4.2 geeft de grondwaterstand weer in het grondwaterbakje en de grondwaterstanden in de peilbuizen in het gebied die worden bemeten (zie ook paragraaf 3.3 geohydrologie). Verschillen tussen de berekende en gemeten grondwaterstanden kunnen worden verklaard doordat de berekende grondwaterstand de gemiddelde waarde over het gehele gebied weergeeft. In werkelijkheid is het gebied divers ingericht en zijn de peilbuizen op een aantal specifieke locaties geplaatst, daardoor is in de gemeten grondwaterstand een spreiding over het gebied te zien. De peilbuizen die verder bij oppervlaktewater vandaan staan laten een grotere fluctuatie zijn in waterstanden. De waterstand die gemeten wordt in peilbuis PJEP005x laat vooral een grilliger verloop van de waterstand zien. Afbeelding 4.2. Berekende en gemeten grondwaterstanden

48


Afbeelding 4.3. laat de waterstand zien in het oppervlaktewater in de geïnundeerde delen. Afbeelding 4.3. Berekend peil geïnundeerd gebied

De waterstand in de geïnundeerde delen komt sterk overeen met de waterstand in het oppervlaktewater. Afbeelding 4.4 laat de verdeling van de gemiddelde jaarlijkse in- en uitstroom zien in oppervlaktewater, grondwater en het geïnundeerde gebied. De hoeveelheid neerslag (in mm) op onverhard is iets kleiner dan op het oppervlaktewater, omdat hier de netto aanvulling van het grondwater is weergegeven. Een deel van de neerslag stroomt oppervlakkig en vanuit de onverzadigde zone uit naar oppervlaktewater. Afbeelding 4.4. Verdeling IN en UIT posten


49

4.2.

Resultaten fractieberekeningen Afbeelding 4.5 geeft de fractieverdeling in oppervlaktewater, afbeelding 4.6 de fractieverdeling in het geïnundeerde gebied. Een fractieverdeling geeft weer welk aandeel van het oppervlaktewater dat op dat moment in het systeem aanwezig is, afkomstig is van welke bron. Een fractie inlaatwater van 0,8 betekent dat 80 % van het water dat op dat moment in het systeem aanwezig is, afkomstig is vanuit de inlaat. De fractie initieel is de oorspronkelijke fractie. De eerste maanden van de waterbalans zijn hiermee niet bruikbaar voor inzicht in de herkomst van de stoffen, omdat de balans zich nog aan het instellen is. Zodra de fractie initieel niet meer voorkomt in de balans, dan is de balans volledig ingesteld op basis van de aanvoer. Afbeelding 4.5. Fractieverdeling hoofdwatersysteem

De post ‘afvoer geïnundeerd gebied’ bestaat deels ook uit inlaatwater, omdat de fractie van inlaatwater in het geïnundeerde gebied ook vrij hoog is. Het aandeel inlaatwater in het hoofdwatersysteem is erg groot in verhouding tot de overige bronnen. Dat blijkt ook uit de chloridemetingen, de chlorideconcentraties in het hoofdwatersysteem zijn bijna vergelijkbaar met de concentraties in het Noordgeleed.

50


Afbeelding 4.6. Fractieverdeling geïnundeerd gebied

Uit de fractieberekeningen blijkt: - het oppervlaktewatersysteem wordt hoofdzakelijk beïnvloed door de waterinlaat. Vooral in de winterperiode is het water ook deels afkomstig van de neerslag, deels via uit- en afspoeling van het onverharde gebied; - het water in de geïnundeerde delen is afkomstig uit de aanvulling vanuit het hoofdwatersysteem, vanuit neerslag en vanuit de uit- en afspoeling van het onverharde gebied. In de zomerperiode is de invloed vanuit het hoofdwatersysteem groter dan in de winterperiode. 4.3.

Verblijftijden De gemiddelde verblijftijd in het hoofdwatersysteem is 74 dagen, en in het geïnundeerde gebied 110 dagen. Het watersysteem is daarmee procesgestuurd, waardoor een hoge nutriëntenbelasting kan leiden tot overmatige algengroei. Dit in tegenstelling tot een verblijfstijdgestuurd watersysteem. In een verblijftijdgestuurd watersysteem is de verblijfstijd van het water zo kort (minder dan 7-21 dagen), dat een eventuele hoge nutriëntenbelasting niet tot uitdrukking komt in de vorm van bijvoorbeeld algengroei. De ecologische waterkwaliteit wordt dan vooral bepaald door de verblijftijd in het systeem, deze is dan zodanig kort dat algen niet kunnen overheersen omdat ze uit het systeem verdwijnen door de waterafvoer. In een procesgestuurd watersysteem is de verversingstijd langer. De ecologische waterkwaliteit wordt dan bepaald door onder andere de processen in het systeem en de nutriëntenbelasting.


51

Afbeelding 4.7 geeft de hydraulische dagbelasting weer. Afbeelding 4.7. Hydraulische belasting watersysteem

De hydraulische belasting op het watersysteem is sterk variabel; het watersysteem van ’t Pompje is erg dynamisch. De hydraulische belasting is in de zomerperiode hoger dan in de winterperiode (inlaat), maar ook in de winter vertoont de hydraulische belasting onder invloed van de neerslag hoge pieken. 4.4.

Resultaten chloridebalans Afbeelding 4.8 t/m 4.10 geven de resultaten van de berekeningen aan de chlorideconcentratie. In de berekeningen van de chlorideconcentraties zijn de effecten van indikking meegenomen, doordat verdamping wel een uit-post is voor de waterbalans, maar niet voor de chloridebalans.

52


Afbeelding 4.8. Resultaten chlorideberekeningen hoofdwatersysteem

Meetpunt 869140 bevind zich in de hoofdwatergang ter hoogte van het centrale dienstgebouw RMD, meetpunt O1 en O3 bevinden zich beiden in de hoofdwatergang, waarbij meetpunt O1 dichter bij de inlaat ligt en meetpunt O3 benedenstrooms van het militair terrein. De chloride concentraties in het hoofdwatersysteem fluctueren sterk, tussen ca. 300 en 2.700 mg Cl/l, vooral onder invloed van de chlorideconcentraties in het inlaatwater en de hoeveelheden inlaatwater. De hoge pieken in de chlorideconcentraties vallen samen met een hoge inlaat vanuit het Noordgeleed en hogere chlorideconcentraties in het Noordgeleed. Afbeelding 4.9. Resultaten chlorideberekeningen geïnundeerde gebieden


53

De chlorideconcentraties in het geïnundeerde gebied kunnen niet goed worden gekalibreerd: er is geen meetpunt in het geïnundeerde gebied, dat goed representatief is voor het geïnundeerde gebied. Meetpunt 01, 2, 3, 4 en 7 vallen onder het hoofdwatersysteem, meetpunt 5 en 6 vallen in de zone Claeys en in het rietmoeras (welke ten tijde van de metingen niet onder invloed van het hoofdwatersysteem stonden) en meetpunt O8 is in de inlaat. Daarom kan de berekende chlorideconcentratie niet worden vergeleken met meetwaarden. Er zijn geen meetwaarden beschikbaar die wel een representatief beeld geven. De fluctuatie van de chlorideconcentraties in het geïnundeerde gebied wordt sterk afgevlakt ten opzichte van de concentraties in het hoofdwatersysteem. Dit omdat de fractie neerslag (direct en uit- en afspoeling onverhard) 30-70 % van de totale hoeveelheid water in de geïnundeerde gebieden is. Afbeelding 4.10. Resultaten chlorideberekeningen grondwater

Onder invloed van brakke kwel vertoont de chlorideconcentratie in het grondwater hoge pieken. De aanvoer van neerslag verzoet het systeem vervolgens weer, waardoor de zoutgehalten in het gebied sterk variabel zijn. De kwel is kwantitatief beperkt maar heeft hoge chlorideconcentraties (aanname, metingen zijn niet voorhanden). De chlorideconcentratie in het grondwater is gemeten in 2 peilbuizen, die sterk uiteenlopende waarden vertonen. De berekende chlorideconcentraties geven een gemiddelde voor het gehele onverharde gebied. Opvallend is dat de chlorideconcentraties in de 2 peilbuizen sterk uiteen lopen. De chlorideconcentraties in peilbuis 6x en 7x, welke buiten het beïnvloedingsgebied van het hoofdwatersysteem liggen, vertonen nog hogere pieken, waarschijnlijk omdat de grondwaterstanden hier regelmatig nog lager liggen dan binnen ’t Pompje, waardoor een sterkere brakke kwel op kan treden (zie paragraaf 3.3 voor een omschrijving van de geohydrologie en een onderbouwing van de inschatting voor kwel en wegzijging).

54


Afbeeldingen 4.11 t/m 4.13 laten de bijdrage aan de chloridevracht zien. Afbeelding 4.11. Bijdrage chloridevracht oppervlaktewater

Afbeelding 4.12. Bijdrage chloridevracht onverhard oppervlak

In de afbeelding is te zien dat de inlaat de belangrijkste bron voor chloride is, in zowel het hoofdwatersysteem als de geïnundeerde gebieden. In de geïnundeerde gebieden wordt het aanwezige chloride verdund door directe neerslag en de uit- en afspoeling van het onverharde gebied.


55

Afbeelding 4.13. Bijdrage chloridevracht grondwater

De chlorideconcentraties in het grondwater worden bepaald door de afvoer van het geïnundeerde gebied en door de kwel, waarbij de pieken in de chlorideconcentratie samenvallen met de momenten waarop kwel optreedt.

56


5.

RESULTATEN NUTRIËNTENBALANS

5.1.

Nutriëntenbelasting hoofdwatersysteem Afbeelding 5.1 geeft de resultaten van de berekeningen aan de nutriëntenbelasting. In de afbeeldingen wordt alleen de externe nutriëntenbelasting weergegeven: stoffen die van buiten het hoofdwatersysteem worden aangevoerd. De grafiek toont: - de kritische grens voor het hoofdwatersysteem wordt weergegeven. Deze kritische grens is berekend met een metamodel van PCDitch, waarin een N:P ratio van 10:1 is gebruikt. In ’t Pompje bestaat een N:P ratio van ca. 2:1. Hiervoor bestaat geen metamodel. Naar verwachting betekent dit dat de kritische grens voor fosfaat iets hoger ligt dan hier weergegeven, en de kritische grens voor stikstof lager. In de grafiek is een onzekerheidsmarge weergegeven in de berekening van de kritische grens; - de fosfaatbelasting is in alle situaties te hoog. De voornaamste bronnen zijn de afvoer van het geïnundeerde gebied en de inlaat vanuit het Noordgeleed. Wanneer de inlaat vanuit het Noordgeleed zou worden gezuiverd dan wel worden stopgezet, zou dit zonder aanpak van het geïnundeerde gebied niet afdoende zijn om een watersysteem met een goede ecologische waterkwaliteit te creëren; - de stikstofbelasting is in alle situaties te hoog, maar ligt wel minder ver boven de kritische grens dan de fosfaatbelasting. Sturen op stikstoflimitatie lijkt daarom het meest kansrijk; - de belangrijkste bronnen zijn de afvoer van het geïnundeerde gebied en de inlaat vanuit het Noordgeleed; - de kritische grenzen gelden voor zoetwatersystemen, ’t Pompje is zwak brak. Voor deze situaties is het model (nog) niet geldig, en dienen de waarden als indicatief beschouwd te worden; - de belangrijkste opmerking is dat de berekende belastingen jaargemiddelden zijn. ’t Pompje is een sterk dynamisch systeem. Daardoor gebeurt het ook langere perioden, dat de (berekende) belasting onder de (berekende) kritische grens ligt. De dynamiek maakt het systeem robuuster dan de kritische grenzen indiceren, niet vanwege de belastingen, maar vooral vanwege het droogvallen en overstromen. Daardoor lijkt de externe belasting te voldoen op (lokaal) systeemniveau.


57

Afbeelding 5.1. Externe nutriëntenbelasting

Interne belasting De interne belasting (nalevering vanuit de waterbodem) is laag. Er is wel een grote onzekerheidsmarge in het bepalen van de nalevering vanuit de waterbodem. Zo is de berekende gemiddelde fosfaatconcentratie 1,8 mg P/l, terwijl de gemeten gemiddelde fosfaatconcentratie 3,1 mg P/l is. De gemiddelde berekende stikstofconcentratie is 4,2 mg N/l, de gemeten concentratie 5,1 mg N/l. Daarom wordt verwacht dat of de nalevering vanuit de waterbodem, of de uit- en afspoeling van het onverharde oppervlak een belangrijkere rol speelt dan tot nu toe aangenomen. De berekende concentratie in het oppervlaktewater is slechts een indicatieve waarde. Concentraties in het watersysteem kunnen veel minder nauwkeurig worden berekend dan belastingen op het watersysteem, omdat er een grote onzekerheidsmarge zit in opslag van nutriënten in de waterbodem en het voedselweb.

58


5.2.

Nutriëntenbelasting geïnundeerd gebied Afbeelding 5.2 geeft de resultaten van de berekeningen aan de nutriëntenbelasting. In de afbeeldingen wordt alleen de externe nutriëntenbelasting weergegeven: stoffen die van buiten het hoofdwatersysteem worden aangevoerd. De grafiek toont: - de kritische grens voor het hoofdwatersysteem wordt weergegeven. Deze kritische grens is berekend met een metamodel van PCDitch, waarin een N:P ratio van 10:1 is gebruikt. In ’t Pompje bestaat een N:P ratio van ca. 2:1. Hiervoor bestaat geen metamodel. Naar verwachting betekent dit dat de kritische grens voor fosfaat iets hoger ligt dan hier weergegeven, en de kritische grens voor stikstof lager. In de grafiek is een onzekerheidsmarge weergegeven in de berekening van de kritische grens; - er wordt een jaargemiddelde belasting weergegeven voor fosfaat en stikstof. In realiteit is de belasting op het watersysteem sterk variabel. Daarom zijn er ook perioden dat de belasting langere tijd onder de kritische grens zal liggen; - de kritische grenzen gelden voor zoetwatersystemen, ’t Pompje is zwak brak. Voor deze situaties is het model (nog) niet geldig; - de uit- en afspoeling van het onverharde oppervlak is hier als externe belasting meegerekend, omdat het om een groot gebied gaat dat uitspoelt naar de geïnundeerde zones; - de fosfaatbelasting ligt in alle situaties boven de kritische grenzen; - de stikstofbelasting ligt eveneens boven de kritische grenzen, maar minder dan de fosfaatbelasting. Sturen op stikstoflimitatie lijkt daarom het meest kansrijk. Daarbij moet worden opgemerkt dat sturen op stikstoflimitatie meer risico’s geeft dan sturen op fosfaat, omdat blauwalgen (zoetwatersoorten en zoutwatersoorten) stikstof uit de lucht kunnen vastleggen en daarmee stikstof in het systeem kunnen brengen; - de belangrijkste bronnen zijn de aanvoer van het hoofdwatersysteem en de uit- en afspoeling van het onverharde oppervlak.


59

Afbeelding 5.2. Externe nutriëntenbelasting geïnundeerd gebied

Interne belasting De interne belasting van het geïnundeerde gebied wordt gevormd door de nalevering vanuit de waterbodem. Deze is voor dit gebied gering: 0,16 g P/m 2/jaar en 0,8 mg N/m2/jaar voor het zomerhalfjaar. De berekende nutriëntenconcentraties zijn 1,05 mg P/l en 4,18 mg N/l. De gemeten concentraties (beperkte meetset) zijn 2,05 mg P/l en 10,58 mg N/l. Op basis van deze metingen wordt verwacht dat de nalevering vanuit de waterbodem of de uit- en afspoeling van het onverharde gebied fors wordt onderschat. De berekende concentratie in het oppervlaktewater is slechts een indicatieve waarde. Concentraties in het watersysteem kunnen veel minder nauwkeurig worden berekend dan belastingen op het watersysteem, omdat er een grote onzekerheidsmarge zit in opslag in de waterbodem en het voedselweb.

60


Afbeelding 5.3. N:P ratio


61

62


6.

EFFECTEN UITBREIDING MET ZONE CLAEYS, RIETMOERAS EN INLAATZUIVERING In dit hoofdstuk worden de effecten van een inlaatzuivering voor de huidige situatie, de situatie met uitbreiding met zone Claeys en de situatie met herstel van de verstopte duiker bij het rietmoeras besproken. De effecten zijn besproken aan de hand van 2 scenario’s; - situatie met rietmoeras: ⋅ waterbalans; ⋅ nutriëntenbalans; ⋅ effect inlaatzuivering; - situatie met uitbreiding zone Claeys: ⋅ waterbalans; ⋅ nutriëntenbalans; ⋅ effect inlaatzuivering. De huidige situatie (waterbalans en nutriëntenbelasting) zijn besproken in hoofdstuk 4 en 5.

6.1.

Uitbreiding met rietmoeras

6.1.1.

Waterbalans In augustus 2013 is geconstateerd dat een duiker in de toevoergracht naar het rietmoeras verstopt was. Daardoor is dit gebied (naar verwachting sinds 2009) niet op peil gehouden vanuit het hoofdwatersysteem. De waterbalans is daarom opgesteld voor ’t Pompje, zonder het rietmoeras. In afbeelding 3.10 is de rietmoeraszone aangegeven. Inmiddels is de verstopping verholpen en ontvangt het rietmoeras ook water vanuit het hoofdwatersysteem. Inzicht in de gevolgen voor de waterhuishouding zijn gewenst, vooral omdat dit gevolgen heeft voor het op peil houden van het watersysteem. Daarom is de waterbalans nogmaals doorgerekend, met dezelfde uitgangspunten, maar uitgebreid met de rietmoeraszone. Afbeelding 6.1 laat de oppervlaktewaterstand zien wanneer wordt gerekend met de moeraszone en er echter geen rekening gehouden wordt met extra inlaatbehoefte door de toename van het wateroppervlak. Afbeelding 6.2 laat dezelfde resultaten zien, indien de inlaatbehoefte peilgestuurd is. De inlaathoeveelheid neemt vanwege het meenemen van de moeraszone toe met ca. 17.500 m 3/jaar toe, waarbij het watersysteem vooral in perioden met hogere waterstanden minder hoge peilen krijgt dan in de huidige situatie. De inlaatcapaciteit is afdoende om het watersysteem in de zomer van water te voorzien, ook als het rietmoeras water ontvangt uit het hoofdwatersysteem. De pomp zal wel vaker en langduriger aanslaan dan in de huidige situatie (de pomp staat nu ca. 20% aan tijdens het inlaatseizoen). De indringing van het water vanuit het hoofdwatersysteem naar de geïnundeerde delen en het grondwater is echter wel beperkt, omdat gebruik wordt gemaakt van kleine grachten en doordat de bodem beperkt doorlatend is. Het peil in de geïnundeerde delen en het grondwaterpeil kan verder worden verhoogd door aanvoergrachten te verruimen, door het streefpeil in het hoofdwatersysteem te verhogen of door meer en langduriger in te laten, of een combinatie van deze maatregelen. De inlaat is echter van een minder goede kwaliteit, waardoor met een eventuele verhoging van de inlaat en de invloed van de inlaat op het gebied, de kwaliteit mogelijk verder verslechtert.


63

Afbeelding 6.1. Waterstandverloop hoofdwatergang

Afbeelding 6.2. Waterstandverloop hoofdwatergang, grotere inlaat

Het rietmoeras heeft in verhouding een groot oppervlak aan water, waardoor in de zomer meer verdamping op kan treden en het peil verder uitzakt. 6.1.2.

Nutriëntenbelasting Afbeelding 6.3 en 6.4 geven de nutriëntenbelasting in ’t Pompje bij uitbreiding met het rietmoeras (excl. zone Claeys en inlaatzuivering).

64


Afbeelding 6.3. Nutriëntenbelasting ’t Pompje (hoofdwater)

Afbeelding 6.4. Nutriëntenbelasting ’t Pompje (geïnundeerd gebied)


65

In vergelijking met de nutriëntenbelasting in de huidige situatie valt het volgende op: - de belasting op het hoofdwatersysteem wordt hoger doordat er meer inlaatwater wordt doorgevoerd naar het geïnundeerde gebied; - de belasting op het geïnundeerde gebied wordt lager, omdat er relatief meer oppervlaktewater in het gebied aanwezig is; - bij uitbreiding met de rietmoeraszone blijft de gemiddelde nutriëntenbelasting boven de kritische grenzen voor het systeem liggen. 6.1.3.

Effecten inlaatzuivering Afbeelding 6.5 en 6.6 geven de situatie bij uitbreiding met zone Claeys en zuivering van het inlaatwater, waarbij is uitgegaan van een hoog zuiveringsrendement (80%). Dit zuiveringsrendement is haalbaar bij optimale condities. Afbeelding 6.5. Nutriëntenbelasting hoofdwatersysteem incl. inlaatzuivering

66


Afbeelding 6.6. Nutriëntenbelasting geïnundeerd gebied incl. inlaatzuivering

In de afbeelding valt op dat: - de belasting op het hoofdwatersysteem blijft boven de kritische grenzen voor het watersysteem liggen; - de belasting voor het geïnundeerde gebied komt voor stikstof onder de kritische grens. Dat betekent dat er goede kansen ontstaan voor de ecologische ontwikkeling in het gebied. Daarbij moet wel het volgende worden opgemerkt: ⋅ het gehanteerde zuiveringsrendement voor het inlaatwater is hoog (80%) en alleen haalbaar bij optimale condities; ⋅ er zijn onzekerheden aanwezig in de berekening van de nutriëntenbelasting en de berekening van de kritische grens voor het watersysteem; ⋅ door de diversiteit van het gebied zal ook de nutriëntenbelasting en de draagkracht van het systeem gevarieerd zijn: er zullen daardoor zones ontstaan met een betere kwaliteit en met een mindere kwaliteit. Daarnaast zijn ingrepen in het gebied belangrijk om de kwaliteit verder te verbeteren. 6.2.

Uitbreiding met zone Claeys

6.2.1.

Waterbalans De effecten van de uitbreiding met de zone Claeys zijn doorgerekend in de wateren stoffenbalans. Daarbij is er rekening mee gehouden, dat ook het rietmoeras inmiddels bij het watersysteem is betrokken doordat de verstopping aan de duiker is verholpen. Het totale oppervlak van het gebied is in dit geval 51,24 ha, waarvan ca. 25.000 m2 hoofdwatersysteem. Het inunderende oppervlak is variabel afhankelijk van de waterstand en varieert van ca. 1,1 ha tot ca. 25 ha.


67

De water en stofbalans is als volgt aangepast: - de oppervlakken zijn aangepast overeenkomstig met de bovenstaand aangegeven waarden; - er is rekening mee gehouden dat de uit- en afspoeling van nutriënten van het onverharde oppervlak toemeent en de nalevering vanuit de waterbodem toeneemt, omdat de zone Claeys langer in gebruik is geweest als landbouwgebied (zie ook afbeelding 2.22 en 2.23, de potentiële nalevering in dit gebied is hoger). Afbeelding 6.7, 6.8 en 6.9 geven de resultaten van de waterbalans. Afbeelding 6.7. Waterstand hoofdwatergang

Afbeelding 6.8. Grondwaterstanden

68


Afbeelding 6.9. Waterbalans

Uit de waterbalans blijkt het volgende: - de inlaatbehoefte neemt met ca. 40 % af, omdat er een groter wateroppervlak beschikbaar is en er meer onverhard gebied afwatert naar het watersysteem. Daardoor kan er meer (winter)neerslag in het gebied worden geborgen, waardoor er in de zomer minder hoeft te worden ingelaten; - de waterstanden in de hoofdwatergang zijn in de winter hoger, omdat er meer oppervlak afwatert naar het hoofdwatersysteem, terwijl de uitlaatcapaciteit van de klepstuw en de dimensies van de watergangen niet toenemen1; - de gemiddelde grondwaterstanden in het gebied worden hoger; - het oppervlaktewater in het hoofdwatersysteem en in het geïnundeerde gebied wordt sterker beïnvloed door de uit- en afspoeling van het onverharde oppervlak en minder sterk door de inlaat dan in de huidige situatie. 6.2.2.

Nutriëntenbelasting Afbeelding 6.10 en 6.11 geven de berekende nutriëntenbelasting voor de huidige situatie (excl. rietmoeras) en de toekomstige situatie (incl. rietmoeras en Claeys). In de grafieken valt het volgende op: - de externe nutriëntenbelasting op het hoofdwatersysteem neemt zowel voor stikstof als fosfaat af door de uitbreiding, maar blijft boven de kritische grens. De invloed van de interne belasting neemt sterk toe ten opzichte van de huidige situatie, terwijl de invloed van de inlaat juist afneemt; - voor het geïnundeerde gebied neemt de fosfaatbelasting af, maar de stikstofbelasting toe. De invloed van het onverharde gebied wordt groter ten opzichte van de inlaat.

1

Wanneer alleen het rietmoeras aan de balans wordt toegevoegd worden de waterstanden (gemiddeld) juist lager, omdat het rietmoeras vooral uit open water bestaat en Claeys meer uit onverhard gebied. Open water heeft jaarlijks een verdampingsoverschot, onverhard een neerslagoverschot, vanwege de verschillen in verdamping.


69

Afbeelding 6.10. Externe nutriëntenbelasting hoofdwatersysteem

Afbeelding 6.11. Externe nutriëntenbelasting geïnundeerd gebied

70


6.2.3.

Effecten inlaatzuivering Een van de vragen die binnen de studie naar ’t Pompje dient te worden beantwoord is: ‘Welke waterkwaliteit dient het inlaatwater te hebben om een goede tot zeer goede waterkwaliteit (volgens de milieukwaliteitsnormen) te bereiken in ’t Pompje?’. Daarom is in de nutriëntenbalans (situatie ná uitbreiding met zone Claeys en het rietmoeras) het effect van het zuiveren van de inlaat doorgerekend, waarbij uitgegaan is van een zuiveringsrendement van 80 % (hoog). De milieukwaliteitsnorm voor zwak brakke poldergrachten is 0,14 mg P/l en 4 mg N/l. De berekende concentraties (5,5 mg N/l en 1,3 mg P/l voor het hoofdwatersysteem) liggen bovendien nog boven de milieukwaliteitsnorm, waarmee de concentraties niet onder de milieukwaliteitsnorm kunnen worden gebracht zolang de interne situatie niet is aangepakt. Afbeelding 6.12 en 6.13 geven het effect op de nutriëntenbelasting. Afbeelding 6.12. Nutriënten hoofdwatersysteem


71

Afbeelding 6.13. Nutriënten geïnundeerd gebied

Uit de berekeningen blijkt dat de belasting in de toekomstige situatie niet onder de kritische grenzen komt. Dat is deels omdat door de uitbreiding met de zone Claeys, het onverharde gebied in omvang toeneemt en meer nalevert (zie metingen bodem: Claeys is recenter nog in gebruik geweest als landbouwgebied). Daarbij moet wel worden opgemerkt, dat de bepaling van de kritische grenzen in dit gebied onzeker zijn en dat het gebied sterk dynamisch is. Deze dynamische situatie is gunstig voor de ecologische ontwikkeling van het gebied: hierdoor ligt de belasting soms wel onder de kritische grenzen. Omdat de inlaatzuivering de nutriëntenbelasting wel verlaagd ten opzichte van een situatie waarin geen inlaatzuivering plaatsvindt, heeft de inlaatzuivering wel een positief effect op het gebied, de kans dat de nutriëntenbelasting in bepaalde zones onder de kritische grenzen komt te liggen neemt toe.

72


7.

DIAGNOSE

7.1.

Hydrologie Het watersysteem van ’t Pompje heeft een bijzondere werking omdat er sprake is van een drassig gebied, waarbij afhankelijk van de (grond)waterstand het oppervlaktewater in het gebied heel groot of juist heel klein is. Het oppervlaktewater bestaat voornamelijk uit een hoofdwatergang die van zuid naar noord door het gebied stroomt. Op deze watergang wordt water ingelaten vanuit het Noordgeleed met een peilgestuurde pomp. De inlaat is de belangrijkste post in het hoofdwatersysteem, die de kwaliteit in het hoofdwatersysteem vooral bepaalt. Het watersysteem wordt getypeerd door een grote dynamiek in waterstanden, afwisselende droogval en inundatie. Wanneer de waterstand in het watersysteem hoger wordt dan TAW+1,9 m, wordt er water afgevoerd naar het Noordgeleed via een klepstuw. De hoofdwatergang raakt vooral water kwijt door de uitstroom naar de geïnundeerde delen van ’t Pompje, en in mindere mate door verdamping en wegzijging. De geïnundeerde delen van het watersysteem ontvangen water vanuit het hoofdwatersysteem, door uit- en afspoeling van het onverhard gebied en vanuit rechtstreekse neerslag. Het water wordt afgevoerd door verdamping, wegzijging en afvoer naar het grondwater van het onverharde (niet geïnundeerde) gebied. Het grondwater wordt hoofdzakelijk aangevuld door neerslag en vanuit de uitstroom van de geïnundeerde delen. Het water wordt afgevoerd door verdamping en door wegzijging (zowel naar diep grondwater als door ondiepe stroming naar het omringende gebied, waar een lager waterpeil wordt gehanteerd). Daarnaast komt neerslag die op het onverharde gebied valt, door uit- en afspoeling in het oppervlaktewater en het geïnundeerde gebied terecht. In het grondwater treedt in erg droge perioden een lichte kwel op. Het watersysteem is een procesgestuurd watersysteem, de verblijftijd in het watersysteem is dermate laag dat de ecologische processen in het watersysteem meer bepalend zijn voor de ecologische waterkwaliteit.

7.2.

Chloride De chlorideconcentraties in oppervlaktewater en grondwater zijn sterk variabel. In het oppervlaktewater worden hoge pieken in de chlorideconcentraties vooral veroorzaakt door het inlaatwater: ook hierin zijn de chlorideconcentraties sterk variabel. De hoge pieken in het grondwater zijn vooral afhankelijk van de zoute kwel die in sterk droge perioden optreedt. De sterk wisselende chlorideconcentraties in het gebied zorgen eveneens voor een sterke dynamiek in het watersysteem.

7.3.

Metingen fysisch-chemische waterkwaliteit Hoofdwatersysteem De fysisch-chemische waterkwaliteit in de hoofdwatergang en de grachten die met de hoofdwatergang in verbinding staan, lijken sterk te worden beïnvloed door de inlaat vanuit het Noordgeleed. De gemeten stofconcentraties zijn sterk vergelijkbaar. De hoofdwatergang lijkt over het algemeen wel helderder te zijn dan het Noordgeleed zelf. Een mogelijke verklaring is het verschil in stroomsnelheid.


73

Omdat stikstof in een minder grote overmaat aanwezig is, is in het gebied sprake van stikstoflimitatie. Kanttekening daarbij is dat sturen op stikstoflimitatie meer kans op blauwalgenbloei geeft, omdat bepaalde blauwalgen stikstof uit de lucht kunnen vastleggen. Uit de metingen aan de waterbodem blijkt dat de bodem weinig nutriënten nalevert aan de waterkolom. Rietmoeras en zone Claeys Het oppervlaktewater in de zone Claeys en het rietmoeras stonden tijdens de metingen niet in verbinding met de hoofdwatergang. De zone Claeys heeft wel een open verbinding met het Noordgeleed, maar heeft geen opgezet peil of bevloeiingspomp zoals ’t Pompje. De toevoergracht naar het rietmoeras heeft verstopt gezeten, waardoor het rietmoeras geen water heeft ontvangen uit het hoofdwatersysteem. De meetlocaties in de rietmoeraszonezijn tijdens de meetperiode drooggevallen en opnieuw geïnundeerd, waardoor inzicht is ontstaan in de processen die optreden bij droogval en inundatie in het gebied. De chlorideconcentraties in de meetpunten in Claeys en het rietmoeras zijn vergelijkbaar met de concentraties in het hoofdwatersysteem, ook na droogval. De meetpunten laten vooral interessante resultaten zien voor de nutriënten stikstof, fosfaat en sulfaat. De resultaten wijzen erop dat bij droogval ijzer-sulfaat verbindingen in de bodem verbreken, waardoor na droogval en opnieuw inunderen hoge sulfaatconcentraties in het oppervlaktewater worden gemeten. Het vrijgekomen ijzer kan dan de sterke overmaat aan fosfaat binden, waardoor de fosfaatconcentraties dalen van een extreem hoge waarde (3 en 8 mg P/l) naar waarden die onder de MKN liggen (0,17 en 0,06 mg P/l). In de praktijk is deze variatie in het gebied ook zichtbaar in de helderheid van het water (opgave VLM). Omdat stikstof in een minder grote overmaat aanwezig is, is in het gebied sprake van stikstoflimitatie. Kanttekening daarbij is dat sturen op stikstoflimitatie meer kans op blauwalgenbloei geeft, die stikstof uit de lucht kunnen vastleggen. Grondwater en onverhard De grondwater meetpunten geven een sterkere spreiding dan het watersysteem voor chloride. Vooral de 2 peilbuizen die buiten ’t Pompje staan (6x en 7x staan in een ander peilvak), laten hogere chlorideconcentraties zien (4.700 tot 7.300 mg Cl/l) waarmee het grondwater hier sterk brak is. Omdat hier geen sprake is van een opgezet peil en de concentraties in de watergang lager zijn, is het aannemelijk dat er sprake is van sterk brakke tot zoute kwel in dit gebied. De peilbuis direct naast de hoofdwatergang lijkt vooral beïnvloed te worden door het water in de hoofdwatergang, terwijl peilbuis 5x, welke verder van het hoofdwatersysteem af staat, hogere chlorideconcentraties heeft (rond 3000 mg/l). Dat wijst erop dat het grondwater binnen ’t Pompje wel invloed kan ondervinden van de kwel, maar in mindere mate dan de omliggende gebieden. De nalevering vanuit de bodem (uit- en afspoeling) is beperkt voor de geïnundeerde delen, maar potentieel hoger voor de delen die boven het gemiddelde peil in ’t Pompje liggen. ’t Pompje Samengevat lijkt de kwaliteit van het hoofdwatersysteem vooral te worden beïnvloed door de inlaat vanuit het Noordgeleed. Een reductie van de nutriëntenconcentraties in het inlaatwater is daarom gewenst.

74


De kwaliteit van het inunderende gebied, de rietmoerassen en laantjes die niet direct in verbinding staan met het hoofdwatersysteem wordt veel sterker bepaald door processen in de bodem en de afspoeling van de onverharde gebieden. Doordat de omstandigheden (nat/droog, zuurstofarm/zuurstofrijk) sterk variabel zijn in de tijd en in de ruimte, zijn de verbindingen tussen stoffen telkens in beweging. De omstandigheden voor algen en planten veranderen daarom tussen voedselarm en sterk voedselrijk. Daarnaast is er onder invloed van sterk brakke kwel, wegzijging en relatief zoet inlaatwater een sterke variatie in tijd en ruimte in chlorideconcentraties. ’t Pompje in relatie tot meetpunten in de omgeving Opvallend is dat ’t Pompje in verhouding tot de omgeving van ’t Pompje een slechtere waterkwaliteit heeft, slechter dan bijvoorbeeld de inlaat. ’t Pompje heeft (meetwaarden 2013) een gemiddelde kwaliteit van 2-4 mg P/l en maximale waarden van meer dan 4 mg P/l. De meetpunten in de omgeving van ’t Pompje (o.a. het Noordgeleed) hebben gemiddelde waarden van 1-2 mg P/l en maximale waarden van 2-4 mg P/l. Dat wijst erop dat behalve een te hoge externe belasting door de waterinlaat, er ook een grote interne belasting is. Deze hogere interne belasting komt echter niet naar voren uit de bemonsteringen van de (water)bodem: de nalevering in het gebied is gering. De hogere delen (binnen en buiten het peilvak) hebben echter wel een nutriëntrijke bodem, waardoor uit- en afspoeling van neerslag wel een belangrijke rol kan spelen. 7.4.

Diagnose volgens de ecologische sleutelfactoren De ecologische sleutelfactoren zijn uitgewerkt in hoofdstuk 2. In deze paragraaf vindt de eigenlijke diagnose plaats. De systeembeschrijving en waterbalans geven hiervoor de noodzakelijke input.

7.4.1.

ESF 1 - productiviteit water (externe belasting) De voorwaarde voor de eerste ecologische sleutelfactor is dat de externe belasting voldoende laag is voor de groei en ontwikkeling van ondergedoken waterplanten. Dat kan echter alleen bij een verblijftijdgestuurd systeem. Daarnaast hangt het af van de nutriëntenlimitatie. Deze aspecten zijn hieronder uitgewerkt. Verblijftijd Deze is berekend met de waterbalans. Hieruit blijkt dat alle subsystemen procesgestuurd zijn. Dat houdt in dat het principe van de alternatieve evenwichten en kritische grenzen opgaat. Chemische en biologische processen (zoals algengroei, sulfaatreductie, etc.) hebben dan kans genoeg om de waterkwaliteit significant te kunnen beïnvloeden. Stikstoflimitatie Uit de meetdata en stoffenbalans blijkt dat het watersysteem overwegend stikstofgelimiteerd is met een totaal N: totaal P-verhouding die kleiner is dan 4,5-9 mg/mg. Dit geldt in ieder geval voor het hoofdwatersysteem. De watergangen in de percelen met geïnundeerde zones hebben soms hogere N:P-waarden. Belasting versus kritische belasting Tenslotte wordt de belasting vergeleken met de kritische grenzen die PCDitch berekent. Dit is uitgevoerd in hoofdstuk 6. Vanwege de stikstoflimitatie is alleen de stikstofbelasting relevant om te onderzoeken. Doorgaans wordt hiervoor naar de zomerwaarden gekeken vanwege het groeiseizoen. De stikstofbelasting ligt in de zomer voor beide watertypen boven de kritische belasting. Dat zou suggereren dat er problemen ontstaan met algen en kroos.


75

Het vermoeden is dat dit sterk mee kan vallen. De inundatie van het grote areaal aan percelen leidt tot een verhoging van de kritische belasting. Aangehaald is al het effect op nitrificatie en denitrificatie waardoor stikstof uit het systeem verdwijnt. Mogelijk ligt de stikstofbelasting gedurende het jaar wisselend boven en onder de kritische belasting. Een verdere reductie van de belasting met nutriënten draagt bij aan de uiteindelijk beoogde situatie met een goede ecologische waterkwaliteit. 7.4.2.

ESF 2 - lichtklimaat De waterdiepte in de hoofdwatergang is 1 meter. Het criterium voor een goed lichtklimaat is doorzicht/diepte > 0,6 meter. Bij 1 meter diepte houdt dat in dat het doorzicht minimaal 0,6 meter dient te zijn. Actuele doorzichtmetingen zijn niet bekend. In de aantakkende waterpartijen is de waterdiepte veel flexibeler in verband met de inundatie. Het is voor de hand liggend dat het lichtklimaat op de percelen die regelmatig inunderen geen belemmering is voor waterplantengroei. Meer bepalend zal hier de droogvalfrequentie en droogvalduur zijn. In de permanente wateren is de diepte groter en kan lichtklimaat wel een rol van betekenis spelen. Uit visuele waarnemingen blijkt dat de hoofdwatergang meestal helder is, maar na het aanslaan van de bevloeiingspomp soms ook troebel. De verklaring daarvoor kan zijn dat het inlaatwater al algenrijk is of rijk aan zwevend stof, maar ook dat door het aanslaan van de bevloeiingspomp het bodemslib opwerveld. De geïnundeerde gebieden zijn meestal troebel (zomerperiode), maar soms ook helder. In de heldere situatie kan vastlegging van stoffen door de bodem mogelijk een rol spelen. Nadat de duiker was hersteld, waren de geïnundeerde delen opvallend helder (opgave VLM).

7.4.3.

ESF 3 - productiviteit waterbodem De indicator voor een productieve bodem is het fosforgehalte van de waterbodem. Boven 500 mg P/kg ds bestaat de kans op minder zeldzame en woekerende soorten. De gemeten fosfor-gehaltes staan in de onderstaande tabel. Vier van de zeven locaties laten een waarde onder de 500 mg/kg ds zien. Drie locaties liggen er net boven. De nalevering vanuit de waterbodem is daarom waarschijnlijk in de huidige situatie gering, zeker omdat het inlaatwater hoge nutriëntenconcentraties heeft. Tabel 7.1. Totaal P-gehalte van het slib in de waterbodem (0-10 cm) van de watergangen (rode arcering: P > 500 mg/kg ds) totaal- P meetpunt

(mg P/kg ds)

S1

340

S2

540

S3

340

S4

450

S5

420

S6

640

S7

690

76


7.4.4.

Conclusie ecologische sleutelfactoren Bezien we alleen de kale indicatoren voor de drie beschouwde ESF’s, dan is de verwachting dat de stikstofbelasting te hoog is en er een grote kans bestaat op een soortenarm watersysteem, gedomineerd door algen of kroos. Het watersysteem van ’t Pompje is echter sterk dynamisch. Het wisselend wel en niet inunderen en het inlaten van water leidt steeds tot andere situaties. De inundatie is gunstig voor het afvoeren van nutriënten, met name stikstof via denitrificatie. Daarnaast wordt P gebonden aan het ijzer in de bodem en sulfaat uit de bodem afgevoerd. We verwachten dat door deze dynamische processen de stikstofbelasting gedurende het jaar wisselend boven en onder de kritische belasting zal liggen. Dat houdt ook in dat er situaties voorkomen dat waterplanten zich kunnen vestigen. Dat dit zo is, blijkt ook uit de (summiere) gegevens van de watervegetatie. Dit houdt tegelijk in dat ook het lichtklimaat niet altijd of overal een probleem zal zijn in ’t Pompje. Een reductie van de nutriëntengehalten door het zuiveren van het inlaatwater zal de voedselrijkheid van het systeem verder verminderen. Los van dit alles zijn de sulfaatgehaltes en chloridegehaltes in het systeem vrij hoog en ook sterk wisselend. Chloride wisselt bijvoorbeeld van enkele honderden tot duizenden milligrammen per liter in de stoffenbalans. Bij die hoge gehaltes zullen veel zoetwatersoorten het niet uithouden (zie paragraaf 2.3.5). De hoge sulfaat- en chloridegehaltes leiden er waarschijnlijk toe dat als er waterplanten tot ontwikkeling komen, dit vooral algemene, veel voorkomende soorten zijn die bestand zijn tegen deze hoge concentraties in bodem (sulfide) en water (chloride) en tegen de dynamische omstandigheden.


77

78


8.

MAATREGELEN

8.1.

Voorgesteld maatregelenpakket Voorgesteld wordt achtereenvolgens de volgende maatregelen in het gebied uit te voeren; - gedetailleerder in kaart brengen van de processen in de waterbodem, door ook een porievochtbemonstering uit te voeren; - ontwerp en realisatie van een inlaatzuivering; - opstellen van een beheersplan, waarmee de waterbodem en het onverharde gebied versneld worden verarmd (inclusief eventueel beperkte inrichtingsmaatregelen); - uitvoering beheersplan; - monitoring waterkwaliteit Noordgeleed en binnen ’t Pompje. Uit de analyse van de uitbreiding met de zone Claeys (en rietmoeras) blijkt het volgende: - bij uitbreiding met zone Claeys zal de waterkwaliteit verslechteren doordat de droge bodem van de zone Claeys nog sterk nutriëntrijk is: uit- en afspoeling van nutriënten kan daardoor het water voedselrijker maken. De aansluiting van de zone Clayes op ’t Pompje wordt daarom op dit moment afgeraden; - inlaatzuivering kan de waterkwaliteit in het gebied verbeteren; - daarnaast is het ecologisch functioneren van ’t Pompje complex. Door meer systeembegrip en monitoring kan de dynamiek (nat-droog, sterk wisselende zoutgehalten en sterk wisselende nutriëntenconcentraties) beter worden begrepen, waarmee duidelijker wordt hoe het systeem kan worden verbeterd. Voorgesteld wordt een beheersplan op te stellen, waarin: - eerst de nalevering vanuit de waterbodem nauwkeuriger wordt bepaald, door ook de zone aan de westzijde van de hoofdwatergang te bemonsteren door labproeven met nalevering vanuit gestoken bodemmonsters. Vanwege het karakter van het systeem zijn de standaard ‘snelle’ rekenregels voor de nalevering vanuit de waterbodem hier niet goed toe te passen; - de wateren stoffenbalans op basis van deze en andere inzichten wordt aangescherpt. Ook meer betere vegetatieopnamen zijn aan te bevelen; - een beheerplan wordt uitgewerkt, waarmee het gebied verder kan worden verarmd. Daarbij kan worden gedacht aan afplaggen, maar ook aan het (tijdelijk) versterken van inundatie en droogval door peilbeheer, waardoor de nutriënten uit de bodem versnelt vrij kunnen komen. Daarvoor is wel een uitgebreidere watersysteemanalyse nodig. De aangescherpte wateren stoffenbalans is een goed hulpmiddel om een uitgebreidere watersysteemanalyse uit te voeren; - zonering en verlengen van de aanvoerroute een optie is om het effect van het inlaatwater te beperken en een sterker gebiedseigen karakter te laten ontstaan. De effecten hiervan kunnen worden ingeschat met een watersysteemanalyse. De hoofdwatergang moet dan worden geblokkeerd en het water via de percelen of een zigzagroute het gebied in geleid. De peilwisseling wordt bij voorkeur nog vergroot (waarbij meer neerslag in de winter kan worden vastgehouden); - eventuele (aanbevelingen) voor inrichtingsmaatregelen die bijdragen aan een verdere verarming van het gebied, mogelijk gecombineerd met de al geplande inrichtingsmaatregelen; - Er kan worden getracht in de winterperiode meer neerslag in het gebied vast te houden door het plaatsen van een stuw en het opzetten van het peil in het rietmoeras in de winterperiode, zodat minder inlaat van gebiedsvreemd water nodig is.


79

In de komende jaren kunnen de maatregelen vanuit het beheersplan worden uitgevoerd, terwijl de monitoring van de waterkwaliteit van het Noordgeleed en ’t Pompje doorloopt volgens het huidige stramien (mogelijk uitgebreid met doorzichtmetingen en regelmatige vegetatieopnamen). 8.2.

Zuiveringstechnieken In bijlage II is een overzicht opgenomen van zuiveringstechnieken. Tabel 8.1 geeft een samenvatting van de conclusies voor de toepassing van een inlaatzuivering in ’t Pompje. Een zandfilter zoals toegepast bij rwzi’s is een zeer technologische oplossing, die in de praktijk niet toegepast wordt voor zuivering van oppervlaktewater/inlaatwater. Het is hiermee ook niet de voorkeur voor zuivering van het inlaatwater vanuit Noordgeleed. IJzerdosering draagt bij aan reductie van fosfaat, maar niet van stikstof. Bovendien is het eveneens een vrij technologische oplossing, waarbij ook bij gebruik de nodige investering nodig is. Een horizontaal helofytenfilter is ten opzichte van een vertikaal filter minder betrouwbaar voor het zuiveren van nutriënten. Bovendien is het ruimtebeslag groter. In geval van ’t Pompje wordt aanbevolen om een verticaal helofytenfilter toe te passen bij de inlaat. De keuze voor een vertikaal of horizontaal filter is met name afhankelijk van het ruimtebeslag. Een vertikaal helofytenfilter heeft over het algemeen vrij hoge en betrouwbare zuiveringsrendementen voor nutriënten. De betrouwbaarheid voor het zuiveren van fosfaat wordt bereikt door het toepassen van ijzer. Voor het zuiveren van stikstof is belangrijk om wisselende omstandigheden in zuurstof te realiseren door afwisseling in natte en droge omstandigheden.

80


Tabel 8.1. Samenvatting zuiveringstechnieken vloeiveld

inpassing

groot ruimtebeslag

zandfilter

beperkt ruimtebeslag

verticaal doorstroomde

fysisch chemisch defosfate-

helofytenfilter

ringsinstallatie

ruimtebeslag is beperkt (tov een

beperkt ruimtebeslag (tenzij ook

bestaande pomp kan in het ontwerp inge-

vloeiveld)

een bezinkbekken gerealiseerd

past worden

aanpassingen aan de pomp nodig

wordt).

past landschappelijk goed bij ‘t Pompje


zuiveringscapaciteit beheer en onderhoud bouwkosten

redelijk stikstof en fosfaatrendement

hoog stikstof- en fosfaat rendemen-

redelijk stikstof- en fosfaatrende-

ten

ment

hoog fosfaatrendement

eenvoudig in gebruik

technologische installatie, vereist


bijstellen ijzerdosering is belang-

veelal regulier moerasbeheer

veel knowhow


rijk

aanleg: 10-20 euro/m² filteroppervlak

20.000 euro/m² filteroppervlak

hoge kosten ijzerdosering

onderhoudskosten voordelen

- relatief goedkoop; - duurzaamheid (waterafvoer onder vrij

- betere verwijdering dan helofytenfilters.

verval);

- relatief goedkoop; - meer zekerheid in het verwijde-

- verwijdert betrouwbare hoeveelheid N en P uit het water.

ringsrendement van fosfaat dan

- ‘levendigere’ omgeving, natuurlijke op-

horizontale filter;

lossing.

- ‘levendigere’ omgeving, natuurlijke oplossing.

nadelen

- minder efficiënt dan verticale filter; - verlaging van N en P in water is niet betrouwbaar; - neemt veel ruimte in beslag.

- moet goed worden opgebouwd in korrelgrootte; - er zijn additieven (Fe, Al) nodig; - zwevend stof gehalte moet laag zijn;

- vereist minder ruimtebeslag dan een vloeiveld.

- aanvoer van ijzerchloride nodig; - er

zijn

additieven

nodig

(Fe/Al); - relatief duur.

- allerlei hydraulische constructies nodig om water in en uit het systeem te pompen.


81

82


9.

CONCLUSIE EN AANBEVELINGEN ’t Pompje is een sterk dynamisch gebied, met sterk wisselende waterstanden, sterk wisselende chlorideconcentraties, fysisch-chemische waterkwaliteit en nutriëntenbelasting. Deze dynamiek biedt kansen voor de ontwikkeling van de ecologische waterkwaliteit omdat dit een robuuster watersysteem biedt (door droogval kan bijvoorbeeld stikstof uit het systeem worden afgevoerd, door wisseling in zuurstofrijke en arme condities, en kan fosfaat in de bodem worden gebonden). Het watersysteem van ’t Pompje bestaat uit een hoofdwatergang, waarop aan de zuidzijde water kan worden ingelaten vanuit het Noordgeleed. Er wordt bij hoge waterstanden water afgevoerd over de klepstuw aan de zuidzijde. Aan de westzijde en oostzijde van de watergang ligt een gevarieerd natuurgebied (met een gevarieerde maaiveldhoogte), bestaande uit onder andere zilt grasland, rietmoerassen en plassen. Door deze gebieden lopen talrijke kleine laantjes met oppervlaktewater. Het inlaatwater vanuit het Noordgeleed is sterk beladen met nutriënten en sulfaat. De hoge nutriëntenconcentraties in het inlaatwater zorgen met name in de hoofdwatergang voor een hoge nutriëntenbelasting, waardoor de concentraties ver boven de normen liggen. Daarnaast is het gebied voormalig landbouwgebied (sinds 5-6 jaar niet meer bemest), waardoor nutriënten uitspoelen uit de onverharde gebieden in ’t Pompje. In de gebieden die regelmatig inunderen, zijn de nutriënten al in meer of mindere mate uitgespoeld. In de huidige situatie is het systeem stikstofgelimiteerd. Fosfaatlimitatie lijkt gezien de hoge concentraties in het watersysteem, de afspoelende neerslag, het grondwater en het inlaatwater niet haalbaar. Door de stikstoflimitatie ontstaan wel kansen voor een helder en plantenrijk watersysteem. Het doel van de hydrologische studie is het beantwoorden van de onderstaande vragen: 1. Wat zijn de effecten van irrigatie met niet gezuiverd water op de waterkwaliteit in de grachten en op de waterkwaliteit van het inundatiewater van de moeraszone? De inlaat is sterk nutriëntrijk en zorgt daardoor in de huidige situatie voor hoge nutriëntenconcentraties in ’t Pompje, zowel in het hoofdwatersysteem als de inunderende delen. In de toekomstige situatie (uitbreiding zone Claeys en herstel aanvoer rietmoeras) gaan interne processen (uit- en afspoeling rietmoeras) een belangrijke rol spelen, maar is de inlaat nog steeds een belangrijke bron van nutriënten. 2. Wat is het belang van de waterkwaliteit van het inlaatwater, van de nutriëntennalevering van het slib uit de grachten en vanuit de bodem van de geïnundeerde delen van de moeraszone voor de waterkwaliteit in ’t Pompje? Zowel de kwaliteit van het inlaatwater, als de nalevering van de waterbodem en de uit- en afspoeling van de onverharde, hoger gelegen zones zijn belangrijk voor de hoge nutriëntenconcentraties. 3. Welke waterkwaliteit dient het inlaatwater te hebben om een goede tot zeer goede waterkwaliteit (volgens de milieukwaliteitsnormen) te bereiken in ’t Pompje?


83

De milieukwaliteitsnorm voor zwak brakke poldergrachten is 0,14 mg P/l en 4 mg N/l. Deze normen zijn nu nog niet haalbaar vanwege vooral de uit- en afspoeling van de voormalige landbouwgronden. Voor het inlaatwater is van belang om de best uitvoerbare techniek toe te passen, zodat hiermee bij gedragen wordt aan een reductie van de nutriëntenbelasting en -concentraties. 4. Welke zijn de best beschikbare (zuiverings)technieken om de nodige waterkwaliteit in het inlaatwater te bereiken (zandfilter, chemische defosfatering, helofytenfilter, ….)? Wat zijn de benodigde dimensies, kosten, het nodige onderhoud voor de diverse technieken? De best beschikbare zuiveringstechniek voor het zuiveren van het inlaatwater is een vertikaal helofytenfilter. In fase 2 van dit project wordt deze techniek verder uitgewerkt. 5. Wat zijn de overige aanpassingen aan het oppervlaktewatersysteem en in de moeraszone van ’t Pompje die kunnen worden genomen in functie van een betere kwaliteit in ’t Pompje? De voorgestelde habitatmaatregelen zullen bijdragen aan het verbeteren van de habitatten. Daarnaast kan een beheer dat sterk gericht is op het verarmen van het gebied (o.a. afplaggen, maaien en afvoeren) de waterkwaliteit in het gebied verder verbeteren. Voorgesteld wordt een beheersplan op te stellen voor ’t Pompje, waarbij een gedetailleerde ecologische watersysteemanalyse wordt uitgevoerd. Het zoneren en verlengen van de aanvoerroute van het inlaatwater is een optie om het effect van het inlaatwater te beperken en een sterker gebiedseigen karakter te laten ontstaan. Deze maatregel moet wel beter worden onderzocht voordat het effect hiervan duidelijk kan worden ingeschat.

84


10.

REFERENTIES 1. Schep S., L. Moria, G. van Geest, M. Ouboter (2011). De stoplichtenmethodiek: toepassing in stilstaande wateren, Waternet, Amsterdam. 2. Scheffer M. (1998). Ecology of Shallow Lakes (Population and Community Biology Series). Chapman & Hall. London. 3. Lamers L., Poelen M. et al. (2013). Waternatuur in een veranderend klimaat. De Levende Natuur.Nr. 114 - 4. 4. Van Zuidam J. P. (2013). Macrophytes in drainage ditches. Functioning and perspectives for recovery. Thesis Wageningen University, Wageningen. 5. Van der Wijngaart T., G. ter Heerdt, R. Bakkum, L. van den Berg, B. Brederveld, J. Geurts, N. Jaarsma, L. Lamers, L. Osté, M. Poelen, F. Smoldersk R. van de Weerd (2012). Baggernut, maatregelen baggeren en nutriënten. Hoofdrapport. Stichting Toegepast Wetenschappelijk Onderzoek (STOWA). STOWA-rapport 2012-40. 6. Janse JH, Puijenbroek PJTM van (1997). PCDitch, een model voor eutrofiering en vegetatie-ontwikkeling in grachten. RIVM. Bilthoven. 7. Janse, J.H. (2005). Model studies on the eutrophication of shallow lakes and ditches. Ph.D. Thesis, Wageningen University. 8. PBL (2013). Themasite PCDitch - 1.24. . Bezocht op 21-08-2013. 9. Van Liere, L., Janse, J., Jeuken, M., Van Puijenbroek, P., Schoumans, O., Hendriks, R., Roelsma, J. & Jonkers, D. (2002). Effect of nutrient loading on surface waters in polder Bergambacht, The Netherlands. 10. Loeb, R., Verdonschot, P.F.M. (2008). Complexiteit van nutriëntenlimitaties in oppervlaktewateren. Wageningen. Wettelijke Onderzoekstaken Natuur & Milieu, WOtwerkdocument 128. 11. Vermaat J, Harmsen J, Hellmann F, Van der Geest H, De Klein J, Kosten S, Smolders F, Verhoeven J (2012). Zwaveldynamiek in het West-Nederlandse laagveengebied. Met het oog op klimaatverandering. Faculteit Aard- en levenswetenschappen. Vrije Universiteit Amsterdam. 12. Lamers, L.P.M. et al. (2006). Onderzoek ten behoeve van het herstel en beheer van Nederlandselaagveenwateren: Eindrapportage 2003-2006. Directie Kennis, Ministerie van Landbouw, Natuur en Voedselkwaliteit. Rapport DK nr. 2006/057-O. 13. Smolders A.J.P., Van Riel M.C., Roelofs J.G.M. (2000). Accumulation of free-amino acids as an early indication for physiological stress (nitrogen overload) due to elevated ammonium levels in vital Stratiotes aloides L. stands. Arch Hydrobiol 150, 169-175. 14. Jaarsma N., Klinge M., Lamers L. (2008). Van helder naar troebel… en weer terug. Een ecologische systeemanalyse en diagnose van ondiepe meren en plassen voor de Kaderrichtlijn Water. STOWA. Utrecht. STOWA-rapport: 2008-04. 15. Van Dijk G., Piet-Jan Westendorp, Roos Loeb, Fons Smolders, Leon Lamers, Marcel Klinge, Hein van Klee (2013). 16. Verbrakking in het laagveen- en zeekleilandschap. Van bedreiging naar kans. Directie Agrokennis, Ministerie van Economische Zaken. Rapport nr. 2013/OBN170-LZ]. 17. Natuurcompensatie Achterhaven Zeebrugge, Ontheffingsdossier Milieueffectrapportage, inrichting - zoekzone 4 ’t pompje, Vlaamse landmaatschappij (2007). 18. STOWA, Handboek zuiveringsmoerassen voor licht verontreinigd water (2001). 19. Filtratietechnieken rwzi’s, STOWA (2006).


85

86


BIJLAGE I

MEETPLAN

Witteveen+Bos Belgium N.V., bijlage I behorende bij rapport BELA347-1/zekn/016 d.d. 20 januari 2014

Witteveen+Bos Belgium N.V., bijlage I behorende bij rapport BELA347-1/zekn/016 d.d. 20 januari 2014

BIJLAGE II

INVENTARISATIE ZUIVERINGSTECHNIEKEN

Witteveen+Bos Belgium N.V., bijlage II behorende bij rapport BELA347-1/zekn/016 d.d. 20 januari 2014


II.1.

Inleiding De te gebruiken techniek voor zuivering van inlaatwater hangt sterk af van de verontreinigingsgraad van het water. De waterzuiveringsinstallatie moet in elk geval de nutriënten stikstof en fosfor verwijderen. Verder kan door afvang van zwevend stof eveneens bijgedragen worden aan helder water. Op basis van kennis en ervaring is een voorselectie gemaakt van de volgende zuiveringstechnieken, die toegepast kunnen worden: 1. Een vloeiveld (horizontaal doorstroomd helofytenfilter). 2. Een zandfilter. 3. Een vertikaal doorstroomd helofytenfilter (infiltratieveld). 4. Een ijzerdoseringsinstallatie. Onderstaand wordt verder ingegaan op deze technieken. Tijdens het stuurgroepoverleg is het toepassen van kokosmatten benoemd als mogelijke zuiveringstechniek. Kokosmatten worden als zuiveringstechniek toegepast bij kleinschalige zuiveringen zoals bij IBA’s. Vooralsnog wordt het niet beschouwd als een beproefde zuiveringstechniek voor toepassing bij ’t Pompje. Daarom wordt hier niet op ingegaan bij de beschrijving van de zuiveringstechnieken. In onderstaand kader wordt beknopt ingegaan op de werking van kokosmaten als zuiveringstechniek. Kader: Kokosmatten als zuiveringstechniek Kokosmatten zijn bijvoorbeeld toegepast bij de IBA’s in de Moeren. Er zijn twee typen kokosfilters die toegepast worden, namelijk een droge filter en een natte filter. Droge kokosfilter Betreft een 100 % organische filter die van nature zuurstof bevat. Riet (luchtwortels) of compressors zijn overbodig net als mechanische hulpmiddelen. Boven op de folie en draineerbuis komt de kokosmat. Daarop komt een organisch mengsel van onder andere gruis en houtskool. Hierop een laag waarin planten kunnen groeien, bovenaan de toevoer van het afvalwater. De toplaag sluit alles af (decoratief, zorgt voor geurafsluiting, goede vochthuishouding, …) Natte kokosfilter Betreft een kokosfilter in de vorm van een put met compartimenten. Het vervuilde water komt langs een kant de put in en sijpelt binnen in een tweede compartiment gevuld met een kokosmengsel. Daar doen de micro-organismen hun werk. Na zuivering loopt het water over in een derde compartiment van waaruit het afgevoerd wordt naar een zinkput of het oppervlaktewater.

II.2.

Vloeiveld Onderstaande beschrijving van vloeivelden is met name gebaseerd op het STOWA rapport Handboek zuiveringsmoerassen voor licht verontreinigd water [lit. 18]. Algemene beschrijving Een vloeiveld is een helofytenfilter, waarbij het water horizontaal stroomt langs de bovengrondse plantendelen. Vloeivelden bestaan vaak uit een voorbezinkbassin gevolgd door enkele zuiveringssloten, waarin riet of lisdodde groeien1. De waterdiepte is meestal 0,2-0,5 m. Een vloeiveld kan ook ingericht worden als een ondiepe plas. Het te zuiveren water heeft in de sloten/plas heeft een verblijftijd van 2 tot 10 dagen.

1

Het is ook mogelijk om bijvoorbeeld biezen of drijvende waterplanten toe te passen. Uit onderzoek blijkt echter dat vloeivelden met riet en lisdodde het meest effectief zuiveren, daarom wordt aanbevolen van deze planten uit te gaan.


Bij kortere verblijftijden neemt het zuiveringsrendement af. De processen die in een vloeiveld voor zuivering zorgen zijn: - het bezinken van zwevende stof met daaraan gebonden verontreinigingen; - diffusie van opgeloste stoffen naar de bodem; - afbraak van organisch materiaal; - opname van nutriënten door vegetatie en micro-organismen; - bacteriële omzettingen; - vastlegging in de bodem. Aangezien het water in een vloeiveld vooral over en niet door de bodem stroomt, is het zuiveringsrendement van BZV en CZV en bacteriële verontreinigingen hoger dan het verwijderingsrendement van nutriënten (10-15 %). Met name fosfaat is moeilijk te verwijderen in een vloeiveld. Dat komt doordat het fosfaat vooral in de waterbodem en sliblaag van de filter wordt opgeslagen. Na verloop van tijd is de bodem verzadigd met fosfaat en zal deze juist fosfaat naleveren aan de waterkolom, waardoor het effluent even hoge of zelfs hogere fosfaatconcentraties heeft als het influent. Een effectieve oplossing is het regelmatig baggeren van de sliblaag. Vloeivelden kunnen daarnaast ook een belangrijke bijdrage leveren aan het terugbrengen van de zuurstofdynamiek in het water. Een vloeiveld is van boven naar beneden als volgt opgebouwd: - helofyten en/of waterplanten; - waterkolom; - toplaag organisch materiaal; - bodem; - eventueel afdichtende laag. Afbeelding II.1. Schematische doorsnede horizontale helofytenfilter


Afbeelding II.2. Vloeiveld bij rwzi Everstekoog (boven)

Inpassing De voorziening dient ingepast te worden in de zone benedenstrooms van de bevloeiingspomp. Een vloeiveld kan zodanig aangelegd worden, dat waterafvoer vanaf het vloeiveld kan vervolgens onder vrij verval plaatsvindt. Voor het maximale peil van het helofytenfilter in ’t Pompje wordt uitgegaan van 1,90 m TAW (peil van de stuw op waterloop O.3.A.10). In het helofytenfilter dient het water minimaal 1,70 m TAW te zijn, omdat het water anders niet onder vrij verval afgevoerd kan worden naar ’t Pompje. Voor de wateraanvoer kan in principe volstaan worden met de bestaande pomp. Voor de afvoer van het water uit het helofytenfilter en sturing op verblijftijd dient rekening gehouden te worden met automatische aflaatkleppen. Om voldoende lange verblijftijden te bereiken dient rekening gehouden te worden met een groot ruimtebeslag voor het helofytenfilter. Het helofytenfilter moet voldoende water kunnen opvangen en bergen. Daarbij is het realiseren van voldoende lange verblijftijden bepalend voor het benodigde oppervlak. Bij een dagelijkse waterbehoefte van 180 m 3/dag, is dan indicatief 1.500 m 2 effectieve ruimte aan helofytenfilter nodig (de behoefte van 180 m 3 is geschat er van uitgaande, dat de pomp ca. 2 uur per dag aanstaat in de zomer, verder is uitgegaan van een waterdiepte in het helofytenfilter van 0,5 m en een verblijftijd van minimaal 5 dagen). Zuiveringscapaciteit Bij de zuivering van het inlaatwater van ‘t Pompje is met name de verwijdering van stikstof, fosfaat en zwevend stof belangrijk. Door sedimentatie wordt zwevend stof afgevangen. Sedimentatie is ook een belangrijke factor voor de verwijdering van fosfaat, alsmede adsorptie van stoffen. Stikstof wordt met name verwijderd door mineralisatie en (de)nitrificatieprocessen. Een deel van stikstof en fosfaat wordt verwijderd door het maaibeheer. Rendementen stikstof en fosfaat zijn veelal wisselend. Door toevoeging van ijzerschroot aan de bodem van de filter kan extra verwijdering van fosfaat en vermindering van het verzurend effect van de stikstofomzetting bewerkstelligd worden. Naast de zuiveringscapaciteit kan een helofytenfilter ook enkele secundaire functies bewerkstelligen, zoals waterretentie en natuurwaarde. Hierna zijn rendementen aangegeven op basis van praktijkervaring.


Tabel 10.1. Praktijkervaringen zuiveringsrendementen op basis van metingen locatie

P-verwijdering

N-verwijdering

bron

De Meije

14 kg/ha.jr

92 kg/ha.jr

1

(zuivering inlaatwater)

90%

80%

Everstekoog

-85 tot 55 kg/ha.jr

370 tot 1.950 kg/ha.jr

(zuivering Rwzi effluent)

-12 tot 39%

10 tot 40 %

Nannewijd

ca. 30%

ca. 40 tot 50%

2

84%

54%

2

75% (influent 2 mg/l, effluent 0,5 mg/l)

50% (influent 3 mg/l, effluent 1,5

3

1

(zuiveren inlaatwater) Beuven (zuivering inlaatwater/beekwater) Koornmolengat

mg/l) Bronnen: 1

Handboek zuiveringsmoerassen, STOWA, 2001.

2

Mogelijkheden voor verbetering van de waterkwaliteit door vermindering van de nutriëntenbelasting in Noord-

3

Waterkwaliteit in veenplas Koornmolengat na aanleg helofytenfilter, HHSK, 2004.

Brabant, Alterra, 2002.

Beheer en onderhoud Voor het benodigd beheer en onderhoud van een helofytenfilter kan uitgegaan worden van het volgende: - de doorstroming van het helofytenfilter moet behouden worden. Daarom dient kroos, flab, losgeslagen planten en inwaaivuil verwijderd te worden. Uitgegaan wordt van circa 2 maal per jaar onderhoud. De regelmaat kan vastgesteld worden op basis van veldbezoek; - jaarlijks maaien van het riet, zodat ook hiermee nutriënten verwijderd worden (bij voorkeur in de periode september/oktober). Aandachtspunt is dat het riet wordt gemaaid tot boven het maximaal mogelijke waterpeil; - op de lange termijn dient de toplaag van de filter verwijderd te worden. Afhankelijk van de praktijk kan uitgegaan worden van een frequentie van 1 keer per 5 tot 15 jaar (na maaien helofytenfilter droogleggen en bodem schonen, waarbij een deel van de wortels en slib verwijderd wordt); - tenslotte dient uitgegaan te worden van periodiek onderhoud van eventuele technische constructies (aflaatkleppen, pompen, doorspuiten drains et cetera). Om het rendement van de filter te kunnen volgen en de effluentkwaliteit te bewaken, dient de waterkwaliteit van influent en effluent gemeten te worden. Variabelen die bij de monitoring betrokken dienen te worden zijn de totaal stikstof- en totaal fosfaatconcentratie van het in- en effluent, alsmede doorzicht. Daarnaast is het raadzaam debietmetingen te verrichten. Bouw- en onderhoudskosten De jaarlijkse onderhoudskosten worden bepaald door: - vegetatiebeheer; - baggeren, eens per 5 tot 15 jaar zal de waterbodem moeten worden gebaggerd (al dan niet inclusief de bovenste laag van de waterbodem); - monitoring (bemonstering, analyse en verwerking resultaten); - overig onderhoud (leidingen, kunstwerken, etc.); - energiekosten (pompen); - kapitaallasten.


De aanlegkosten van een vloeiveld bestaat uit de kosten van het ontgraven van grond en aanplant van riet. Daarnaast dient rekening gehouden te worden met een aanvoerleiding vanaf het Noordgeleed naar het helofytenfilter en kosten voor aflaatconstructies en afsluiters. De belangrijkste investeringskosten bij de aanleg en inrichting van een helofytenfilter zijn: - voorbereiding en ontwerp; - aanleg: eventueel aankoop grond, grondverzetskosten, uitgraven locatie, aanleg dijkjes; - kunstwerken en leidingen; - vegetatie. De investeringen voor de inrichting van de filter worden geraamd op 10-20 EUR per m² filteroppervlak. De exploitatiekosten voor de filters van de rwzi’s Hapert, Land van Cuijk en Sint Maartensdijk zijn minder dan 0,01 EUR per m³ behandeld water. Praktijktoepassingen Een vloeiveld is een van de meest toegepaste soorten helofytenfilters. In de onderstaande beschrijving is beperkt tot enkele helofytenfilters. Een vloeiveld is onder andere toegepast in: - Koornmolengat. ⋅ omschrijving: in 1997 een helofytenfilter is aangelegd om de waterkwaliteit in het Koornmolengat te verbeteren. Het Koornmolengat is een natuurgebied van ongeveer 5 hectare, dat voor de helft uit broekbos en voor de helft uit open plassen bestaat. Het helofytenfilter heeft een oppervlak van ongeveer 0,8 ha. Het filter is van het type vloeiveld (horizontale doorstroming langs bovengrondse plantendelen); ⋅ verslag belronde praktijkervaring: Er is contact opgenomen met Jack Hemelraad van het hoogheemraadschap Van Schieland en de Krimpenerwaard. Voor nadere informatie kan ook contact opgenomen worden met Johan van Tent; ⋅ contactgegevens uitbater: hoogheemraadschap van Schieland en de Krimpenerwaard, 0031 10 45 7300; - De Meije: ⋅ omschrijving: In de provincie Utrecht wordt het water gedurende het jaar door een lange sloot (ongeveer 4 km) geleid, alvorens het in het zomerhalfjaar in natuurgebied de Meije wordt ingelaten. De sloot is aangelegd door ingrepen in een bestaand slotensysteem. De waterplanten zijn daar niet uitgezet, maar vanzelf tot ontwikkeling gekomen; ⋅ verslag belronde praktijkervaring: Er is contact opgenomen met het hoogheemraadschap. Zodra nadere informatie bekend is, zal dit opgenomen worden; ⋅ contactgegevens uitbater: hoogheemraadschap de Stichtse Rijnlanden, 0031 30 634 57 00; - Afvalwaterverwerking Moerenburg (Tilburg-Oost): ⋅ omschrijving: Het helofytenfilter Moerenburg is gebouwd op het terrein van de voormalige rwzi Tilburg-Oost. Bij normale aanvoer pompt een afvalwatergemaal water vanuit Tilburg Oost naar de rwzi Tilburg. Bij sterke neerslag wordt het overschot behandeld via twee regenwaterbezinktanks en een helofytenfilter Indien uit metingen blijkt dat de waterkwaliteit goed is, dan loost waterschap De Dommel het water direct uit de buffer op de Korvelse Waterloop. Is de kwaliteit niet goed genoeg, bijvoorbeeld omdat het water te kort in de vijver stond en deze snel leeg moet vanwege de komst van nog meer neerslag, dan loopt het afvalwater via het riool-


⋅ ⋅ II.3.

gemaal naar de rioolwaterzuivering in Tilburg-Noord waar het verder wordt gezuiverd; verslag belronde praktijkervaringen: Er is geen contact opgenomen met het waterschap, omdat Witteveen+Bos direct betrokken is bij het project (inhuur projectleider); contactgegevens uitbater: waterschap de Dommel. Waterschap de Dommel is vanuit België te bereiken via het telefoonnummer +31 411 618 618.

Zandfilter Onderstaande beschrijving van zandfilters is met name gebaseerd op het STOWA rapport filtratietechnieken rwzi’s [lit. 19]. Algemene beschrijving techniek Een zandfilter is een techniek die vooral bij rwzi’s wordt toegepast. Het principe van een vertikaal helofytenfilter is afgeleid uit het principe van een zandfilter bij rwzi’s. In paragraaf 3.3. wordt ingegaan op het vertikaal helofytenfilter. In deze paragraaf wordt eerst ingegaan op de toepassing van zandfilters bij rwzi’s. Bij een zandfilter bij rwzi’s wordt onderscheid gemaakt in een continu en een discontinu zandfilter. Continu zandfilter Een continu zandfilter is een zandfilter (diepbed filter) waarbij het filterbed in beweging is en waarbij het filterzand continu wordt gewassen met een kleine hoeveelheid filtraat. Die filter is ook wel bekend als een continu zandfilter. Afbeelding II.3. Dwarsdoorsnede continu zandfilter (STOWA, 2011)


Het te zuiveren water wordt onder in het filter gevoed via een verdeelsysteem. Het water stroomt vervolgens opwaarts door een filterbed. Het filtraat verlaat aan de bovenzijde via een overstortgoot het filter. Onopgeloste bestanddelen worden in het filterbed ingevangen en organische bestanddelen worden door de op het zand aanwezige biomassa omgezet. De groei van bepaalde micro-organismen kan worden bevorderd door de omstandigheden in het filter te beïnvloeden (bijvoorbeeld beluchten). Door het toevoegen van bepaalde hulpstoffen, zoals ijzer- of aluminiumzouten, kunnen ook opgeloste bestanddelen (bijvoorbeeld fosfaat) worden verwijderd. Een geringe stroom filterzand wordt continu vanuit de onderzijde van het filter met behulp een airlift getransporteerd naar de zandwasser aan de bovenzijde. In de zandwasser wordt dit zand gewassen met een geringe hoeveelheid filtraat. Het verontreinigde waswater wordt afgelaten. Discontinu zandfilter Een discontinu zandfilter betreft een zandfilter (diepbed filter) dat een statisch filterbed bevat. Het filtermedium kan bestaan uit zand maar soms ook uit verschillende (gestapelde) filtermedia. Als filtermateriaal wordt meestal zand en anthraciet toegepast. De ‘afloop nabezinktank’ stroomt boven in de filter en stroomt vervolgens door het filtermateriaal. Het filtraat wordt onder uit de filter afgevoerd. Afbeelding II.4. Dwarsdoorsnede discontinu zandfilter (STOWA, 2011)

Onopgeloste bestanddelen worden in het filterbed ingevangen en organische bestanddelen worden door de op het zand aanwezige biomassa omgezet. De groei van bepaalde microorganismen kan worden bevorderd door de omstandigheden in het filter te beïnvloeden (bijvoorbeeld beluchten). Door het toevoegen van bepaalde hulpstoffen, zoals ijzer- of aluminiumzouten, kunnen ook opgeloste bestanddelen (bijvoorbeeld fosfaat) worden verwijderd. Wanneer de weerstand van het filterbed te groot wordt, bijvoorbeeld door verontreinigingen en/of groei van micro-organismen, dan wordt de invoer stopgezet. Met behulp van spoelwater en spoellucht wordt het filterbed gedurende enige tijd opgewerveld en vindt ondermeer door een schurende werking van het filtermateriaal een reiniging plaats van het


filtermateriaal. Het slib komt in de waterfase terecht en wordt met het spoelwater afgevoerd. Inpassing Een zandfilter wordt veelal ingezet voor de verwijdering van onopgeloste bestanddelen en nutriënten uit behandeld communaal afvalwater (afloop nabezinktank) of industrieel afvalwater/proceswater. Er is geen echte debietlimiet. Door filters parallel te schakelen kunnen debieten worden verwerkt van enkele m³ per uur tot 20.000 m³ per uur. De filter heeft een hydraulische weerstand van hooguit 1 mWk. Het is in principe mogelijk om de filter onder vrij verval te laten doorstromen. Een zandfilter is een zeer technologische installatie, waarbij hoge hydraulische belastingen mogelijk zijn (voor filter die stikstof en fosfaat verwijderen tot 20 m/uur). Zuiveringscapaciteit Het rendement voor stikstofverwijdering in de verschillende continu filtraties varieert van 43 tot 92 %. Het P-totaal verwijderingsrendement varieert van 20 % tot 90 %. In een discontinu zandbed liggen de rendementen voor stikstof tussen 28 en 87 % en voor fosfaat tussen 37 en 89 %. Met een zandfilter kunnen dus hoge rendementen bereikt worden. Bij de rwzi Kaatsheuvel is een zandfilter geplaatst (zie ook beschrijving bij vertikaal helofytenfilter). Het rendement is hier ca. 5 % voor stiksof en ca. 80 % voor fosfaat (bron: gegevensaanlevering door waterschap Brabantse Delta, mailbericht 14 oktober 2013). Beheer en onderhoud Voor het beheer dient rekening gehouden met oplossen van eventuele storingen, de regeling van de chemicaliëndosering, de regeling van de filterbedweerstand en zanduitspoeling via de wasser bij continu filtratie. Voor chemicaliëndosering kan worden gesteld dat een automatische dosering gebaseerd op voldoende online metingen een voorwaarde is om een goed en stabiel verwijderingsrendement te garanderen. Bouw- en onderhoudskosten Afhankelijk van de opstelling van een continu zandfilter is een energieverbruik haalbaar van 25 Wh/m³ water. De op Nederlandse rwzi’s toegepaste filters hebben een energieverbruik van 40 – 150 Wh/m³ met een gemiddelde van 100 Wh/m³. Voor een discontinu zandfilter is afhankelijk van de opstelling een energieverbruik haalbaar van 40 Wh/m³ water. De op Nederlandse rwzi’s toegepaste filters hebben een energieverbruik van 40 – 100 Wh/m³ met een gemiddelde van 50-60 Wh/m³. Per vierkant meter filtratieoppervlak is een investeringsindicatie gegeven van EUR 20.000,--, zowel voor een continu als voor een discontinu zandfilter. Praktijktoepassing Een continu zandfilter wordt wereldwijd ingezet voor de polishing van effluent. Een discontinu zandfilter wordt vooral ingezet voor de reiniging van drinkwater en proceswater. De laatste 10 jaar wordt een discontinu zandfilter ook ingezet voor de nabehandeling van ‘afloop nabezinktank’. Inzet heeft plaatsgevonden op meer dan 10.000 installaties zowel communaal als industrieel. In Nederland is een zandfilter reeds op verscheidene rwzi’s toegepast. Een zandfilter is onder ander toegepast in: - rwzi Leiden Noord (Leiden): ⋅ omschrijving: Om eutrofiëring van de Rijnlandse boezemwateren en meren te voorkomen, werd een denitrificerende zandfilter op de rwzi Leiden Noord geïntroduceerd voor vergaande nitraatverwijdering. De filter is uitgevoerd als opwaarts doorstroomde continufilter met methanoldosering van Paques type


-

-

astrasand. Het binnenwerk van de betonnen filter op Leiden-Noord (1.750 m³/h) is als Design & Construct-contract uitbesteed. De overige onderdelen zijn middels een conventioneel contract gerealiseerd. De installatie is in 2008 in bedrijf genomen. De rwzi Leiden Noord is een voorbeeld van nageschakelde technieken van waterzuiveringen die op gevoelig binnenwater lozen; ⋅ contactgegevens uitbater: Flevoweg 10, 2318 BZ Leiden, T: +31 71 522 42 02. De zuiveringbeheerder is het hoogheemraadschap Rijnland; rwzi Alphen Noord (Alphen aan den Rijn): ⋅ omschrijving: Om eutrofiëring van de Rijnlandse boezemwateren en meren te voorkomen, werd een denitrificerende zandfilter op de rwzi Alphen Noord geïntroduceerd voor vergaande nitraatverwijdering. De filter is uitgevoerd als opwaarts doorstroomde continufilter met methanoldosering van Paques type astrasand. De stalen filters op awzi Alphen-Noord (capaciteit 410 m³/h) is als Design & Construct-contract uitbesteed. De overige onderdelen zijn middels een conventioneel contract gerealiseerd. De installatie is in 2008 in bedrijf genomen. De rwzi Alphen Noord is een voorbeeld van nageschakelde technieken van waterzuiveringen die op gevoelig binnenwater lozen; ⋅ contactgegevens uitbater: President Kennedylaan 10, 2406 LJ Alphen aan den Rijn, T: +31 17 247 31 65. De zuiveringbeheerder is het hoogheemraadschap Rijnland; rwzi Horstermeer (Horstermeer): ⋅ omschrijving: Waternet, Witteveen+Bos en Norit hebben een intentieverklaring ondertekend voor het ontwerp en de realisatie van het 1-Step® filterconcept. Dit concept wordt ingezet als nabehandeling bij de rioolwaterzuivering Horstermeer. Het 1-STEP® filter is door Witteveen+Bos en Waternet ontwikkeld met ondersteuning van Norit en de Technische Universiteit Delft en is voor een deel gefinancierd door STOWA en SenterNovem. In 2005 is Waternet gestart met onderzoek naar de nabehandeling van het effluent van de rwzi Horstermeer. Directe aanleiding was het restauratieplan voor de Vecht. De waterkwaliteit diende te verbeteren. Een hogere zuiveringsgraad van de rwzi’s, die op de Vecht lozen, kan daartoe bijdragen. In het onderzoek lag de focus op de ontwikkeling van een robuust en economisch filtersysteem, dat tegelijkertijd stikstof, fosfaat en andere kritische componenten, zoals zware metalen en medicijnresten, verwijdert. Dit heeft geresulteerd in de ontwikkeling van het 1-STEP® filter. Met dit systeem kan op grote schaal een kostenefficiënte kwaliteitsverbetering worden gerealiseerd. Het betreft een discontinu zandfilter, die in bedrijf is sinds 2012. In het met actief kool gevulde filter vinden drie behandelingsconcepten tegelijk plaats. Door precipitatie (vlokvorming) van fosfaat en zware metalen worden deze stoffen gelijk met zwevende stof door filtratie verwijderd. Nitraatverwijdering vindt plaats door denitrificatie van op de kool aanwezige biomassa, waarbij in de toevoer een externe C-bron zoals methanol wordt gedoseerd. Het actieve kool adsorbeert daarnaast de organische microverontreinigingen zoals medicinale en hormoonverstorende stoffen en restanten zware metalen. Het 1-STEP® filter voldoet aan de doelstelling van Waternet: een robuuste technologie, kwaliteitsverbetering van rwzi-effluent en de beste prestatieprijsverhouding. Door de modulaire bouwwijze kan de 1-STEP® filterinstallatie in een latere fase eenvoudig worden uitgebreid; ⋅ contactgegevens uitbater: Middenweg 159, 1394 AH Horstermeer, T: +31 29 425 18 30. De zuiveringbeheerder is Waternet;


-

-

-

rwzi Ede (Ede): ⋅ omschrijving: 1-STEP® filter, zie ook de beschrijving bij Horstermeer. Het betreft een discfilter, die in bedrijf is sinds 2012. Een discfilter is een oppervlaktefilter voorzien van een geweven polyester doek; ⋅ verslag belronde praktijkervaringen; ⋅ contactgegevens uitbater: Dwarsweg 5, 6715 AT Ede, T: +31 862 45 21. De zuiveringbeheerder is het waterschap Vallei en Eem; rwzi Amersfoort: ⋅ omschrijving: 1-STEP® filter, zie ook de beschrijving bij Horstermeer. Het betreft een discontinu zandfilter, die in bedrijf is sinds het najaar van 2011; ⋅ contactgegevens uitbater: Neonweg 30, 3812 RH Amersfoort, T: +33 422 07 88 De zuiveringbeheerder is het waterschap Vallei en Eem; rwzi Kaatsheuvel: zie beschrijving bij vertikaal doorstroomde helofytenfilter.

Er heeft geen belronde plaatsgevonden om de praktijkervaringen in beeld te krijgen, omdat het toepassen van een zandfilter zoals bij de Rwzi’s toegepast is, niet beschouwd wordt als een kansrijke zuiveringstechniek voor zuivering van het inlaatwater bij ’t Pompje. II.4.

Verticaal doorstroomde helofytenfilter Onderstaande beschrijving van verticaal doorstroomde helofytenfilters is met name gebaseerd op het STOWA rapport Handboek zuiveringsmoerassen voor licht verontreinigd water [lit. 17]. Algemene beschrijving In een verticaal doorstroomde helofytenfilter, ook wel infiltratieveld genoemd, stroomt het water verticaal door de bodem of het zandpakket en wordt het water afgevoerd via drains. Een vertikaal doorstroomde helofytenfilter is hiermee ook een zandfilter, maar dan met een meer natuurlijke inrichting en toepassing. Een vertikaal filter lijkt hiermee op een vloeiveld, maar het zuiveringsprincipe is wel anders. De zwaartekracht zorgt voor het transport van water door het systeem. De helofytenvegetatie zorgen van een natuurlijke uitstraling. De processen die voor zuivering zorgen in een verticale helofytenfilter zijn: - filtratie van zwevend stof met daaraan gebonden verontreinigingen; - afbraak van organisch materiaal; - opname van nutriënten door vegetatie en micro-organismen; - bacteriële omzettingen; - vastlegging in de bodem. In een verticale helofytenfilter spelen opname van nutriënten door de vegetatie, microbiële activiteit en vastlegging in de bodem een belangrijke rol in de zuivering. Vastlegging in de bodem wordt in verticaal doorstroomde helofytenfilters gestimuleerd door wisselende zuurstofcondities in de bodem door middel van het afwisselend laten droogvallen en onder water zetten van het helofytenfilter. De afwisselende zuurstofrijke en zuurstofarme condities in de bodem die dan ontstaan, zorgen er voor dat fosfaat beter door de bodem wordt vastgelegd, en dat stikstof beter kan worden verwijderd. Daarom lenen verticaal doorstroomde helofytenfilters zich goed voor de zuivering van water dat niet continu wordt aangevoerd. Een alternatief is het toepassen van een getrapt systeem met toevoeging van perslucht om extra zuurstof te verkrijgen.


Afbeelding II.5. Principe van een filter met perslucht

Een infiltratieveld bestaat van boven naar beneden uit de volgende lagen: - helofyten; - toplaag bestaande uit open materiaal; - aanvoerdrainageleiding in toplaag; - filtermedium (zand of grind); - worteldoek; - afvoerdrainageleiding in grindlaag; - vloeistofdichte afdichting (bijvoorbeeld folie). In afbeelding II.6 is de opbouw van een verticale helofytenfilter weergegeven. In de meeste Europese moerassystemen is de diepte van een zuiveringsmoeras met ondergrondse stroming vastgesteld op de bewortelingsdiepte van riet, namelijk 0,60 m. Voor infiltratievelden liggen de afvoerdrains meestal niet veel dieper van deze diepte (STOWA, 2001). Afbeelding II.6. Doorsnede verticale helofytenfilter


Over het algemeen wordt er van uitgegaan dat de fosfaatverwijdering in een verticaal filter hoger is dan die in een vloeiveld. In een verticaal filter kan de fosfaatbinding verder vergroot worden door het toepassen van grond dat opgemengd is met ijzer. Bovendien zorgen helofytenfilters voor gunstige omstandigheden voor de bezinking van deeltjes. Inpassing De voorziening dient ingepast te worden in de zone benedenstrooms van de bevloeiingspomp. In een verticaal filter infiltreert het water in een zandpakket. Het benodigde zandpakket dient minimaal 0,60 m te zijn vanwege de diepte van de wortels van de helofyten. Daarnaast is boven op het zandpakket een grindlaag van 0,10 m nodig en onder het zandpakket een drainagelaag (grindlaag) van 0,20 m. Hiermee is een minimale dikte van 0,90 m zand en grind nodig. Aangezien het zand- en grindpakket 0,9 m dik is, is het niet mogelijk om het water vanuit het Noordgeleed via de bevloeiingspomp aan te voeren naar de verticale helofytenfilter en onder vrij verval weer af te voeren naar ‘t Pompje. Het gezuiverde water zal vanuit het helofytenfilter in waterloop WO.3.A.10 gepompt worden. Voor het benodigd oppervlak van een vertikaal filter is de infiltratiesnelheid bepalend. Voor een vertikaal filter kan uitgegaan worden van een belasting van 0,3 tot 0,6 m per dag. Bij een dagelijkse waterbehoefte van 180 m3/dag, is dan 300 tot 600 m2 effectieve ruimte aan helofytenfilter nodig (de behoefte van 180 m3 is geschat er van uitgaande, dat de pomp ca. 2 uur per dag aanstaat in de zomer). Zuiveringscapaciteit Bij de zuivering van het inlaatwater van ‘t Pompje is met name de verwijdering van stikstof, fosfaat. Daarnaast is afvang van zwevend stof van belang. Door filtratie wordt zwevend stof afgevangen. Fosfaat wordt verwijderd door adsorptie. Stikstof wordt met name verwijderd door mineralisatie en (de)nitrificatieprocessen. Een deel van stikstof en fosfaat wordt verwijderd door het maaibeheer. Rendementen stikstof en fosfaat zijn veelal rond 50 tot 60 %. Op basis van gegevens van de verticaal doorstroomde helofytenfilter Hoevense Wielen met als influent oppervlaktewater bedragen de jaarlijkse verwijderingsrendementen voor stikstof 3.130 kg per ha en voor fosfaat 315 kg per ha. Tabel II.2. Praktijkervaringen zuiveringsrendementen op basis van metingen locatie

P-verwijdering

N-verwijdering

bron

De Efteling

ca. 50%

ca. 50%

1

ca. 60%

ca. 40%

2

(nazuivering effluent) Hoevense Wielen (zuivering oppervlaktewater) Bronnen: 1 Gegevens aangeleverd door waterschap Brabantse Delta, mailbericht 14 oktober 2013. 2 Evaluatie helofytenfilter Hoevense Wielen, waterschap Brabantse Delta, 2007.

Beheer en onderhoud Voor het benodigd beheer en onderhoud van een helofytenfilter kan uitgegaan worden van het volgende: - de doorstroming/infiltratie van het helofytenfilter moet behouden worden. Daarom dient kroos, flab, losgeslagen planten en inwaaivuil verwijderd te worden. Uitgegaan wordt van circa 2 maal per jaar onderhoud. De regelmaat kan vastgesteld worden op basis van veldbezoek; - jaarlijks maaien van het riet, zodat ook hiermee nutriënten verwijderd worden (bij voorkeur in de periode september/oktober); - op de lange termijn dient de toplaag van de filter verwijderd te worden. Afhankelijk van de praktijk kan uitgegaan worden van een frequentie van 1 keer per 5 tot 15 jaar (na


-

maaien helofytenfilter droogleggen en bodem schonen, waarbij een deel van de wortels en slib verwijderd wordt); tenslotte dient uitgegaan te worden van periodiek onderhoud van eventuele technische constructies (aflaatkleppen, pompen, doorspuiten drains et cetera).

Bouw- en onderhoudskosten De belangrijkste investeringskosten bij de aanleg en inrichting van een helofytenfilter zijn: - voorbereiding en ontwerp; - aanleg: eventueel aankoop grond, grondverzetskosten, uitgraven locatie, aanleg dijkjes; - kunstwerken en leidingen; - vegetatie. De aanlegkosten van een verticaal filter liggen hoger dan die van een vloeiveld vanwege de bijkomende pomp en de aanleg van het zandpakket en drainage. Een vertikaal filter heeft over het algemeen wel een minder groot ruimtebeslag nodig. De jaarlijkse onderhoudskosten worden bepaald door: - vegetatiebeheer; - sanering waterbodem. Eens in de 10-20 jaar zal de bodem van het moeras gesaneerd moeten worden; - monitoring (bemonstering, analyse en verwerking resultaten); - overig onderhoud (leidingen, kunstwerken, etc.); - energiekosten (pompen); - kapitaallasten. Praktijktoepassingen Een vertikaal helofytenfilter is onder andere toegepast in: - De Efteling (rwzi Kaatsheuvel): ⋅ omschrijving: Voor de toepassing van een verticaal doorstroomde helofytenfilter in attractiepark de Efteling, is eerst op kleine schaal in 1995-1996 een proef gedaan (24 m²) en naar aanleiding van de goede resultaten is besloten om het te vergroten (tot 8.500 m²). Het filter is sinds 1998 volledig in gebruik. Het filter zuivert effluentwater. Het gezuiverde water wordt vervolgens afgevoerd naar het watersysteem van de Efteling; ⋅ verslag belronde praktijkervaringen (Hans Mollen, waterschap Brabantse Delta): Met de proefopstelling werden goede resultaten behaald. De grote helofytenfilter bereikt niet het gewenste fosfaatrendement. De oorzaak hiervan is naar verwachting dat het aanvoerwater niet goed over de helofytenfilter verdeeld wordt (vanuit een hoofdleiding dient het water verspreid te worden naar leidingen met een kleine diameter, die verstopt raken). Daarom is thans een zandfilter geplaatst bij de rwzi; ⋅ contactgegevens uitbater: waterschap Brabantse Delta is telefonisch te bereiken via het nummer +31 76 564 10 00; - Bouvigne: ⋅ omschrijving: Op het terrein van waterschap Brabantse Delta is een vertikaal helofytenfilter aangelegd voor het zuiveren van afstromend hemelwater vanuit het parkeerterrein. Witteveen+Bos heeft het voorontwerp voor het helofytenfilter opgesteld; ⋅ verslag belronde praktijkervaringen (Hans Mollen, waterschap Brabantse Delta): Het helofytenfilter heeft goede fosfaatrendementen, de beoogde kwaliteit voor fosfaat wordt bereikt. In het voorontwerp van Witteveen+Bos werd geadviseerd om het filter in droge perioden van water te voorzien, zodat het filter in droge perioden niet langdurig droog staat. De sturing van de wateraanvoer is nog niet afdoende;


⋅

-

-

-

contactgegevens uitbater: waterschap Brabantse Delta is telefonisch te bereiken via het nummer +31 76 564 10 00; Hoevense Wielen: ⋅ omschrijving: In 2002 is het verticaal doorstroomd helofytenfilter (100 m²) in gebruik genomen voor het zuiveren van inlaatwater vanuit de Mark. Waterinlaat vindt plaats om het Zandwiel op peil te houden. Het filter heeft een belasting van 0,6 m/dag; ⋅ verslag belronde praktijkervaringen (Hans Mollen, waterschap Brabantse Delta): De helofytenfilter werkt naar behoren; ⋅ contactgegevens uitbater: waterschap Brabantse Delta is telefonisch te bereiken via het nummer +31 76 564 10 00; Leidsche Rijn (Utrecht): ⋅ omschrijving: De Utrechtse uitbreidingswijk Leidsche Rijn past circa 6 hectare verticaal doorstromende zandfilters toe voor het zuiveren van oppervlaktewater. De zandfilter is hier in feite ingericht als een verticaal helofytenfilter. Het filter moet vooral fosfaat verwijderen dat uitspoelt vanuit de voormalige agrarische grond. Het zorgt er echter ook voor dat stikstof, bacteriën, zware materialen en zwevende stof verdwijnen. De doelstelling is om in de plaatselijke watergangen helder oppervlaktewater te realiseren en zo een toegevoegde waarde aan de openbare ruimte te bieden. Met de zandfilters kan fosfaat worden verwijderd zonder toevoeging van chemicaliën. Een filter bestaat uit een laag zand van 1 meter dik, waaraan ijzerkorrels (maximaal 5 %) en kalk zijn toegevoegd. Het fosfaat hecht zich aan het ijzer, de kalk versterkt het zuiveringsproces; ⋅ verslag belronde praktijkervaringen (Michiel Rijsdijk, gemeente Utrecht): Het helofytenfilter was een proefopstelling met 8 velden. De proef is in 2007 afgerond. Daarna is niks meer met het helofytenfilter gedaan. Een belangrijk resultaat is dat het filterzand verrijkt kan worden met ijzer en kalk. Zodat het roest de fosfaten bindt. Het zandmengsel bestaat dan uit 2,5 % ijzer en 5 % calciumcarbonaat. Daarnaast werd deze filter via de batch-methode gevuld zodat er geen buizen netwerk noodzakelijk is voor het vullen en er een ook anaerobe milieu ontstaat. Deze omstandigheid zijn gunstig voor denitrificatie. Vanwege beheer wordt geadviseerd om geen buizen/irrigatie systeem toe te passen voor de verspreiding van het water, maar 1 instroom voorziening. Door de aanleg van een buizen netwerk, is het lastig om het veld met (maai)machines te betreden; ⋅ contactgegevens uitbater: De gemeente Utrecht heeft de filter aangelegd. Het hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden beheert de filter. Op de site www.zuiveringsfilter.nl worden de nieuwste ontwikkelingen, de uitkomsten van het onderzoek en de planning weergegeven. Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden is telefonisch te bereiken via (030) 634 57 00 en per mail via www.hdsr.nl. Gemeente Utrecht is telefonisch te bereiken via (030) 286 00 00 en per mail via www.utrecht.nl; Blaricummermeent (Blaricum): ⋅ omschrijving: In het noorden van de gemeente Blaricum verrijst de woonwijk Blaricummermeent. Binnen deze wijk komt een nieuw watersysteem te liggen. In droge periodes in de zomer is aanvoer van water van buitenaf nodig om het waterpeil in het watersysteem te handhaven. Hierbij wordt water uit het Gooimeer ingelaten. Dat leidt tot een extra nutriëntenbelasting van het watersysteem van de Blaricummermeent. Om overdadige (blauw)algenbloei te voorkomen, wordt het inlaatwater gedefosfateerd. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van een langzaam defosfaterend verticaal zandfilter met ijzerkrullen en kalk. Deze zandfilter kan zowel inlaatwater uit het Gooimeer als recirculatiewater uit de Blaricummermeent defosfateren. De kans op algengroei neemt hierdoor sterk af;


⋅

-

-

verslag belronde praktijkervaringen (Waternet, Steven van Duijvenbode/Eelco Wiebenga): geen nadere informatie; ⋅ contactgegevens uitbater: Het projectbureau De Blaricummermeent is bereikbaar op dinsdag en donderdag op het telefoonnummer 0031 357 51 33 80 of per e-mail via [email protected]. Het waterbeheer wordt gevoerd door Waternet, telefoonnummer, 0031 8939 4000; Groote Moost (Leudal): ⋅ omschrijving: In het natuurreservaat Groote Moost is in de afgelopen decennia sprake geweest van verdroging en eutrofiering (te veel voedingsstoffen als stikstof en fosfaat). Om verdroging te voorkomen werd in het verleden water ingelaten vanuit de naastgelegen watergang Noordervaart om een plas op peil te houden. Dit water bleek echter te rijk aan stikstof en fosfaat. Daarom werd besloten het inlaatwater voorafgaand te behandelen in een verticaal doorstoomde helofytenfilter (360 m²). De filter is in 1999 aangelegd. In het begin was het filter succesvol. 60 % tot 70 % van het stikstof en fosfaat werd verwijderd. Het filter is sindsdien slechts stand-by geweest en nat gehouden met een lichte doorstroming; ⋅ verslag belronde praktijkervaringen (Piet Zegers, Staatsbosbeheer): Het helofytenfilter is niet meer in gebruik. Het helofytenfilter werd in gebruik genomen om droogval te voorkomen. Sindsdien is er echter geen aanleiding meer geweest voor waterinlaat, omdat droogval niet meer is voorgekomen. Daarom werd ook het filter niet meer onderhouden; ⋅ contactgegevens voormalige uitbater: waterschap Peel en Maasvallei, 0031 77 389 11 11. Staatsbosbeheer is te bereiken via 0031 30 692 62 13; Landgoed het Lanksheet (Haaksbergen): ⋅ omschrijving: In 1999 is een deel van het historische vloeiweidensysteem op het Lankheet hersteld. Enerzijds om verdrogingsbestrijding, natuurherstel en waterberging te realiseren, anderzijds om historisch erfgoed voor wandelaars weer beleefbaar te maken. De plaatselijke kwel bleek in de daaropvolgende jaren onvoldoende om de natuurdoelstellingen te realiseren. Samen met de Wageningen Universiteit is in 2004 een plan bedacht om water uit de Buurserbeek in te laten, dit te zuiveren in rietbekkens en dit vervolgens via het oude watersysteem op het landgoed weer naar de Buurserbeek terug te laten lopen. Hierdoor konden verschillende doelen tegelijkertijd worden verwezenlijkt: - het bergen en zuiveren van oppervlaktewater; - het herstellen van beekbegeleidende natuur; - het produceren van biomassa ten behoeve van duurzame energie; - het creëren van een recreatief interessante omgeving; - het creëren van werkervaringsplaatsen in het kader van jeugdzorg. De rietfilters die in 2005 zijn aangelegd moeten jaarlijks geoogst worden. Het riet zuivert het water van fosfaat en stikstof (P/N; afhankelijk van de verblijfstijd tot 80 %) en kan daarom na zuivering zonder probleem door kwetsbare natuur stromen en deze vernatten; ⋅ verslag belronde praktijkervaringen (Adrie van der Werf, P.R.I): Het beheer van het helofytenfilter wordt uitgevoerd door Plant Research International (onderdeel van de Wageningen Universiteit, WUR). De ervaringen zijn positief, er worden vrij hoge rendementen bereikt. Stikstof wordt in de winter niet gezuiverd. Fosfaat wordt het hele jaar door gezuiverd; ⋅ contactgegevens uitbater: Er kan contact opgenomen worden met Landgoed het Lankheet per e-mail via [email protected] of per telefoon op het nummer 0031545 22 12 70 of 0031653 71 77 24. De WUR is te bereiken via telefoonnummer +31 317 48 0100.


II.5.

Fysisch chemische defosfateringsinstallatie Algemene beschrijving Het principe van fysisch chemische defosfatering steunt op de precipitatie of co-precipitatie van onopgeloste fosfaten. De meest gebruikte vlokkingsmiddelen zijn ijzer- en aluminiumzouten, zoals ijzertrichloride (FeCl3) en aluminiumsulfaat (Al2(SO4)3), poly aluminiumchloride (PAC) en natrium aluminaat (Na2Al2O4) of kalkmelk (Ca(OH)2). Bij de dosering van FeCl3 of Al2(SO4)3 wordt het fosfaat neergeslagen onder de vorm van respectievelijk FePO4 en AlPO4. Tijdens de behandeling zijn het niet enkel de ortho-fosfaten die een verbinding aangaan met de toegevoegde metaalionen; ook polyfosfaten en organisch gebonden fosfaat kunnen worden verwijderd. Door adsorptie aan de hydroxidevlok treedt immers ook coprecipitatie op. De fosfaatverwijdering met kalk is gebaseerd op de neerslag van calciumfosfaat of hydroxyapatiet (Ca5OH(PO4)3). Inpassing Vanuit de inlaatpomp kan et water afgevoerd worden naar een doseerinstallatie. In de doseerinstallatie worden de reagenten toegevoegd. Om de deeltjes die de neerslag gaan vormen met elkaar in contact te brengen wordt het water in beweging gehouden (met een kleine pomp). Het ruimtebeslag van de doseerinstallatie zelf is beperkt. De neerslag kan eventueel worden verwijderd door sedimentatie in een bezinkingsbekken, dat direct achter de pomp geplaatst wordt. Een alternatief is om bezinking in het watersysteem van ’t Pompje plaats te laten vinden. Zuiveringscapaciteit Het rendement is afhankelijk van het aandeel dat bezinkt en het aandeel gebonden stikstof en fosfaat. Ortho-P zal verwijderd door precipitatie. Er kan daarbij een hoog rendement voor de fosfaatverwijdering bereikt worden. Door binding aan ijzerchloride in het bezinkbekken zal een groot deel van het zwevende stof bezinken. De hierbij gebonden stikstof zal eveneens verwijderd worden. Er dienen defosfateringsproeven uitgevoerd te worden om na te gaan, hoeveel ijzerchloride gedoseerd moet worden om de totaal-P waarde gelijk te krijgen aan de milieukwaliteitsnorm, namelijk 0,14 mg/l. Beheer en onderhoud Er dient rekening mee gehouden te worden dat de dosering zal moeten worden aangepast bij variaties in de concentratie van de te verwijderen stoffen. Verder dient rekening mee gehouden te worden dat het bezonken materiaal verwijderd dient te worden. Bouw- en onderhoudskosten De kosten bestaan uit de bouw van de installatie, het beheer ervan, monitoring en de prijs van het ijzerchloride. Voor het project Terra Nova worden de volgende bedragen genoemd voor ijzerdosering voor een plas van 100 ha (STOWA, 2012). - kosten installatie: EUR 52.692,00 - beheer: EUR 44.651,00 - monitoring: EUR 10.000,00 - kosten ijzerchloride: EUR 122.680,00 Praktijktoepassingen Een defosfateringsinstallatie is onder ander toegepast in: - Kralingse Plas (Rotterdam): ⋅ omschrijving: Tijdens droge periodes wordt het waterpeil van de Kralingse Plas op peil gehouden door water in te laten van de Rotte. Om de hoeveelheid fosfaat op de plas te verminderen is bij de inlaat een defosfateringsinstallatie geplaatst (ijzer-


-

doseringsinstallatie). Deze installatie haalt een groot gedeelte van het fosfaat uit het water; ⋅ verslag belronde praktijkervaringen (Jack Hemelraad, hoogheemraadschap van Schieland en de Krimpenerwaard): Het HHSK heeft naast de defosfateringsinstallatie Kralingse Plas ook een defosfateringsinstallatie bij de Bergse Plas. Bij de Bergse Plas is uit metingen gebleken, dat er goede rendementen zijn (Witteveen+Bos is betrokken geweest bij de analyse van de rendementen); ⋅ contactgegevens uitbater: Het hoogheemraadschap van Schieland en de Krimpernerwaard (HHSK) is de beheerder. HHSK is te bereiken vanuit België via het telefoonnummer +3110 45 37 200. Terra Nova: ⋅ omschrijving: Er is een experiment is uitgevoerd in de laagveenplas Terra Nova. Deze plas van 85 ha wordt beheerd door Waternet en is al lange tijd onderwerp van studie en herstelexperimenten. In 2010 en 2011 is met een mobiele doseringsinstallatie ijzerchloride aan het water toe gevoegd vanaf een vast punt in de plas. Het ijzer zal zich deels aan het in het water aanwezige fosfaat binden en deels oxideren tot ijzeroxiden en ijzerhydroxiden. De hierbij gevormde deeltjes zullen met de natuurlijke stroming over de hele plas worden verspreid en langzaam bezinken. Uiteindelijk zal het ijzer met het andere in de plas zwevende slib in alle uithoeken van de plas terechtkomen. Juist in die hoeken zet zich immers nu ook slib af en daarin ligt de voornaamste bron van interne eutrofiëring. Omdat de aanvoer over een periode van 1,5 jaar is verspreid, zal het afgezette ijzer door de natuurlijke menging (door gravende organismen) in de gehele aerobe toplaag worden verdeeld. De installatie staat op een ponton en kan eenvoudig worden verplaatst om te garanderen dat overal voldoende ijzer terecht komt. De snelheid waarmee ijzer wordt toegevoegd is laag, maar het gaat anderhalf jaar continue door. Hierdoor is de aanvoer van ijzer groot, maar de verstoring van de plas minimaal (STOWA, 2012); ⋅ verslag belronde praktijkervaringen (Steven van Duijvenbode, Waternet): Waternet heeft inzicht in de defosfatering m.b.v. ijzerchloride in Loenderveen van het Bethunewater dat gebruikt wordt t.b.v. de drinkwaterbereiding. Het rendement (fosfaatverwijdering) is ca. 80 % en het onderhoud aan de installatie is minimaal; ⋅ contactgegevens uitbater: Er kan contact opgenomen worden met Waternet: 0031 8939 4000.



II.6.

Overzicht In tabel II.3 wordt een overzicht gegeven van de geïnventariseerde zuiveringstechnieken. Tabel II.3. Samenvatting waterzuiveringtechniek voor het inlaatwater vloeiveld

inpassing

groot ruimtebeslag

zandfilter

beperkt ruimtebeslag

verticaal doorstroomde

fysisch chemisch defosfate-

helofytenfilter

ringsinstallatie

ruimtebeslag is beperkt (t.o.v. een

beperkt ruimtebeslag (tenzij ook

bestaande pomp kan in het ontwerp inge-

vloeiveld)

een bezinkbekken gerealiseerd

past worden

aanpassingen aan de pomp nodig

wordt)



zuiveringscapaciteit

wisselend stikstof- en fosfaatrendement

beheer en onderhoud


bouwkosten

hoog stikstof- en fosfaat rendemen-

redelijk stikstof- en fosfaatrende-

ten

ment

technologische installatie, vereist



veel knowhow


aanleg: 10-20 euro/m² filteroppervlak

20.000 euro/m² filteroppervlak

hoog fosfaatrendement bijstellen ijzerdosering is belangrijk hoge kosten ijzerdosering

onderhoudskosten voordelen

- relatief goedkoop; - duurzaamheid (waterafvoer onder vrij

- betere verwijdering dan helofytenfilters.

verval);

- relatief goedkoop; - meer zekerheid in het verwijde-

- verwijdert betrouwbare hoeveelheid N en P uit het water.

ringsrendement van fosfaat dan

- ‘ levendigere’ omgeving, natuurlijke oplos-

horizontale filter;

sing.

- ‘levendigere’ omgeving, natuurlijke oplossing.

nadelen

- minder efficiënt dan verticale filter - verlaging van N en P in water is niet betrouwbaar; - neemt veel ruimte in beslag.

- moet goed worden opgebouwd in korrelgrootte; - er zijn additieven (Fe, Al) nodig; - zwevend stof gehalte moet laag zijn; - allerlei hydraulische constructies nodig om water in en uit het systeem te pompen.


- vereist minder ruimtebeslag dan een vloeiveld

- aanvoer van ijzerchloride nodig; - er

zijn

additieven

(Fe/Al)+ - relatief duur.

nodig

Vlaamse Landmaatschappij. Hydrologische studie t Pompje

Recommend Documents