Blauwe en Groene Diensten
Pilots > Boeren met water > Debiet in- en uitlaat

Home

Pilots

Regelingen

Waterpas

Symposia

Links

Contact

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Last updated at: 30/09/2008

Terug

Gedurende het project blijkt het erg moeilijk de waterbalans op orde te krijgen omdat met name het in- en uitgelaten debiet moeilijk is te meten. 

De bestaande debietmeting van het in- en uitgelaten water moet worden gekalibreerd. Dit kan door het gemeten vs. berekende volume water dat zich in de berging bevindt te sommeren met het volume water dat geborgen wordt in de bovengrond van het perceel. Het aanwezige volume kan bepaald worden door de gemeten hoogte van het waterniveau te vermenigvuldigen met de oppervlakte van de berging. De berging in de bodem moet bepaald worden door het uitvoeren van extra metingen die antwoord geven op de volgende deelvragen:

  1. Hoeveel water kan maximaal in de bodem geborgen worden?
  2. Wat in de infiltratiesnelheid?

Om op beide vragen antwoord te kunnen geven worden in oktober 2007 de volgende (kalibratie)metingen uitgevoerd:

  • De inlaat is aangepast door WGS. Om deze te testen worden er korte extra inundaties uitgevoerd in zowel de winter- als zomerperiode, waarmee de debietmetingen in combinatie met de resultaten uit de volgende punten kunnen worden gekalibreerd.

  • Infiltratiemetingen met een dubbele ringinfiltrometer direct voorafgaand aan de korte extra inundaties in zowel de winter- als zomerperiode van het vorige punt. Hiertoe worden op elk van de 3 deelvelden 2 ringinfiltrometers geplaatst, waarmee de infiltratiecapaciteit wordt vastgesteld. Met deze methode wordt tevens de verzadigde waterdoorlatendheid (Ksat) bepaald.

Om inzicht te krijgen in het vochtprofiel dat ontstaat tijdens een berging worden de metingen uit 1 gekoppeld aan vochtmetingen direct voor en na een inundatie in zowel een winter- als zomerinundatie. De vochtmetingen worden uitgevoerd door het nemen van ringmonsters in de lagen 10-15cm, 20-25cm, 35-40cm, 55-60, 80-85. Dit wordt herhaald op 3 plekken regelmatig verdeeld per deelveld (45 monsters per keer). In het bodemfysisch lab van Wageningen UR wordt uit deze monsters eveneens de porositeit vastgesteld.

 

Belangrijke tijdstippen

4 oktober 2007 07:30 uur:   Openen inlaat
4 oktober 2007 10:30 uur:   Het niveau in het midden van het lage deel begint te stijgen
4 oktober 2007 22:45 uur:   Het niveau in het midden en hoge deel begint te stijgen
5 oktober 2007 19:45 uur:   Sluiten inlaat (niveau in de berging 345,1 m+NAP)
8 oktober 2007 09:00 uur:   Openen uitlaat (niveau in de berging 341,7 m+NAP)
9 oktober 2007 21:00 uur:   Het niveau in het lage deel is terug op het niveau van voor de inundatie
13 oktober 2007 0:01 uur:   Sluiten uitlaat

 

Bovengrondse berging

In onderstaande figuur zijn de peilen in de Groote Vloedgraven en de Berging weergegeven. De laatste is van belang bij de bepaling van de waterhoeveel die aanwezig is bovengronds in het inundatiegebied.

Door WGS zijn maaiveldhoogtemetingen verricht op het perceel van Kerkmeijer. Deze hoogtemetingen zijn gemodelleerd, waarmee de momentane bovengrondse waterinhoud berekend kan worden op basis van de gemeten waterhoogte op het perceel. Deze relaties zijn berekend door WGS en weergegeven in onderstaande figuur. De opgetreden waterhoogten voor deze en andere inundaties zijn weergegeven onder de kop <Oppervlaktewaterpeil>.

De hoogste stabiele waarde in de berging tijdens de inundatie is 345,1 cm+NAP op 5 oktober om 19:45 uur. Dit niveau komt overeen 8674 m3 bovengronds geborgen water. Het infiltrerend oppervlak bedraagt bedroeg ongeveer 3,2 ha.

 

Neerslag

In de inundatieperiode is er geen neerslag geweest.

 

Verdamping

De verdamping is bepaald op basis van de Pennmanmethode en bedraagt circa 0.73 mm/d voor een gemiddelde oktobermaand.

Voor de kalibratie van het ingelaten debiet moet uitgegaan worden van een verdamping over de periode inlaat open tot inlaat sluiten, dus 1.1 mm verdamping totaal op een verdampend oppervlak van 32249m2, hetgeen resulteert in een debiet van 26 m3.

In de periode inlaat sluiten tot uitlaat open is het niveau gedaald van 345,1 tot 341,7 cm+NAP. Dit is de tijd dat er geen water is in- of uitgelaten. In deze periode is het verdampingsdebiet = 59 m3.

Voor de kalibratie van het uitgelaten debiet is ook nog de verdamping over de periode uitlaat openen tot uitlaat dicht van belang. In deze periode is het verdampingsdebiet = 20 m3

De totale verdamping vanaf het openzetten van de inlaat tot het sluiten van de uitlaat bedraagt dus 26 + 59 + 20 = 105 m3.

 

Berging in de bodem

Bij de bepaling van de berging in de bodem wordt onderscheid gemaakt in 1) de bergingscapaciteit, i.e. de theoretisch maximaal te bergen hoeveelheid water in de bovengrond en 2) de werkelijk ge´nfiltreerde hoeveelheid water tijdens de proef. Punt 1 is bepaald uit porositeitmetingen van onverstoorde ringmonsters die geanalyseerd zijn in het bodemfysisch lab. Punt 2 is bepaald uit infiltratiemetingen op de plot zelf.

 

Bergingscapaciteit

Op basis van vocht- en bulkdichtheidmetingen in het bodemfysisch lab van Wageningen UR van onverstoorde monsters die genomen zijn vlak voor en vlak na de inundatie van oktober 2007 is een uitspraak te doen over de verandering van het vochtprofiel als gevolg van de berging. Aan de hand van aanvullende berekeningen is op basis van deze metingen tevens de porositeit vastgesteld. Hieruit volgt de bergingcapaciteit voor de bovenste lagen in het profiel. In onderstaande tabel zijn deze bergingscapaciteiten weergegeven.

Theoretisch te bergen volume water per deelveld per laag in m3/m2
Diepte Bergingscapaciteit m3/m2
Hoog Midden Laag
0-10 4.25E-02 4.50E-02 4.58E-02
10-15 2.08E-02 2.46E-02 2.30E-02
15-20 2.11E-02 2.38E-02 2.23E-02
20-25 2.11E-02 2.31E-02 2.12E-02
25-30 1.94E-02 2.56E-02 2.26E-02
30-35 2.08E-02 3.20E-02 2.34E-02
35-40 2.20E-02 3.11E-02 2.39E-02
40-45 1.70E-02 3.15E-02  -

Hoog, Midden en Laag staan voor respectievelijk het hooggelegen, het midden en het laaggelegen deelveld. Als het inunderende oppervlak bekend is kan de werkelijke bergingscapaciteit van de bovenste lagen worden berekend.  Het inunderende oppervlak volgt eveneens uit de modelberekeningen van WGS. Indien ervan wordt uitgegaan dat het totaal infiltrerend oppervlak 3 ha bedraagt, is de berekende bergingscapaciteit conform de volgende tabel.

Bergingscapaciteit uitgaande van 10000 m2 infiltrerend oppervlak per deelveld
Diepte Bergingscapaciteit [m3]
Hoog Midden Laag Totaal
0-10 425 450 458 1333
10-15 208 246 230 683
15-20 211 238 223 672
20-25 211 231 212 654
25-30 194 256 226 675
30-35 425 320 234 1333
35-40 220 311 239 770
40-45 170 315 - 485

 

Werkelijk ge´nfiltreerde hoeveelheid water tijdens de proef

De infiltratiemetingen zijn uitgevoerd op een 6-tal posities direct voorafgaand aan de inundatie en zijn herhaald direct na de inundatie. Daarmee kan een beeld worden verkregen van de doorlopende infiltratie tijdens een inundatie en de cumulatieve infiltratie tijdens de inundatie.

De meetposities zijn weergegeven in de volgende figuur.

Bepalingslocaties:
   
2 1
   
   
6 5
   
   
4 3
   
Aflaat

Uit de metingen en navolgende berekeningen volgt dat, uitgaande van een infiltrerend oppervlak van 3,2 ha, tijdens deze inundatie de bulk van de waterberging in de bodem heeft plaatsgevonden in de eerste 4 uur nadat elk deel v/d bodem onder water is gelopen (ofwel het volledig oppervlak doet mee aan de infiltratie). De totale infiltratie komt daarmee op circa 277 m3. Ongeveer 70% daarvan is ge´nfiltreerd in het middelste deelveld, 30% in het laaggelegen deelveld en 0% in het hooggelegen deelveld. Punt 5 had de grootste infiltratie van 40% op het totaal. Ook na de inundatie had dit punt de grootste infiltratiecapaciteit. In de resterende tijd na de eerste 4 uur van onderlopen was de infiltratie echter verwaarloosbaar klein.

De vochtprofielen bevestigen een verhoogde vochttoestand op het midden- en lage deelveld tot een diepte van circa 25cm onder maaiveld. De bovengrond is bij deze meting alweer enigszins droger. De (veld)verzadigde waterdoorlatendheid is in het middenveld vastgesteld op circa 16 cm/d. Gemiddeld over het gehele terrein zal deze lager zijn. Deze doorlatendheid verklaart dat het ge´nfiltreerde water tijdens de infiltratiemetingen na de inundatie al enige centimeters moet zijn gezakt, omdat de metingen uit praktische overwegingen niet eerder dan enkele uren na het leeglopen van het gebied zijn gestart.

De grondwaterstand bedroeg tijdens het begin van de inundatie op het middenveld 33cm-MV, steeg halverwege de proef tot 28cm-MV en was 35cm-MV aan het eind van de inundatie. Er stond gedurende 5 dagen water op het gebied, waardoor op basis van de doorlatendheid een theoretische diepte bereikt kon worden van 80cm-MV. Dit is 2,5 x de afstand tot het grondwater. Ofwel de bergingscapaciteit is grofweg 2,5 x 'gebruikt'. (NB: in de eerste momenten zal de doorlatendheid groter zijn door de grotere drukhoogteverschillen in de bodem, waardoor feitelijk meer water 'geborgen' wordt). De bergingscapaciteit in de eerste 30cm is circa 4000m3, echter de gemiddelde vochttoestand bedroeg aan het begin 0.39. Dat betekent dat bij een gemiddelde porositeit van 0,45 nog 4000*0.06=240m3 beschikbaar was voor berging. Daarvan is 277 m3 gebruikt. Dit kan alleen als er afvoer is geweest.

 

Totale berging

De berging bovengronds respectievelijk in de bodem is vastgesteld op 8674 m3 en 277 m3. Het ingelaten debiet wordt daarmee 8951 m3.

In de periode sluiten inlaat tot openen uitlaat is het niveau gedaald van 345,1 tot 341,7 cm+NAP. Dit is de tijd dat er geen water is in- of uitgelaten. Dit duidt op een afname van 967 m3 in 61 uur. De verdamping was in deze periode circa 59 m3. Er is daarmee een (schijnbare) infiltratie gerealiseerd van 908 m3, ofwel 14,8 m3/uur, ofwel 4 liter per seconde, tijdens de stabiele situatie van de inundatie. Uit de infiltratiemetingen bleek dat er nauwelijks nog water infiltreert na de eerste 4 uur, hetgeen werd bevestigd door herhalende meting elders op het terrein direct na de inundatie. Dit water moet dus elders verdwijnen. Wellicht ontsnapt dit water door de uitlaat van de berging. Bij de kalibratie van het uitgelaten debiet moet hiermee rekening worden gehouden.

De berging is volgelopen gedurende 35 uur, met een geschat gemiddelde lek van 10.9 m3/uur . Het verloren debiet is daarmee circa 397 m3. Verder is in deze periode nog 26 m3 verdampt. Het totale ingelaten debiet wordt door deze eigenschappen hoger, namelijk 8951 + 397 + 26 = 9374 m3

Het totale 'verdwenen' debiet in de periode van openzetten inlaat tot openzetten uitlaat bedraagt 397 + 908 = 1305 m3.

Het uitgelaten debiet moet worden gezien in relatie tot het niveau op het tijdstip van het openzetten van het uitlaatwerk op 8 oktober om 09:00 uur. Dit niveau bedroeg 3.417 m+NAP. Dit komt overeen met een bovengrondse inhoud van 7707 m3. Het uitlaatwerk is op 13 oktober 0:01 uur weer gesloten. Het peil bedroeg toen 2.90 m+NAP.  Dit komt overeen met een bovengrondse inhoud van 29 m3. Het totale uitgelaten debiet komt, rekening houdende met de verdamping in die periode, op 
7707-20 7687 m3.

 

Effect op de grondwaterstand

Welk effect heeft de inundatie nu op de grondwaterstand? Uit buis G2 volgt dat het grondwaterniveau in het midden in de eerste 4 uur van de inundatie 1cm stijgt. Gecombineerd met de porositeit betekent dat een stroomsnelheid van 0.25cm/uur / 0.45 = 0.55 cm/h = 13.5 cm/d. Het niveau stijgt de volgende 20 uur nog eens 4 cm. Dit betekent een stroomsnelheid van 11 cm/d. Deze waarden zijn aardig in overeenstemming met die die volgen uit de infiltratiemetingen. Uit verschillende gegevens blijkt echter dat er ook afvoer vanuit het grondwater moet zijn:

  1. Het grondwater bereikt nooit het maaiveld, want na de eerste 24 neemt het grondwaterniveau al weer af, terwijl het gebied daarna nog 4 dagen onder water staat

  2. De totale ge´nfiltreerde hoeveelheid water van 277 m3 past niet in de resterende bodemporiŰn.

  3. Het tijdstip waarop de hoogste stand van het grondwater wordt bereikt is hooguit enkele uren later dan het tijdstip waarop de hoogste oppervlaktewaterstand in het inundatiegebied wordt bereikt.

 

Effect opzetten Groote Vloedgraven op grondwaterstand

Uit de proeven blijkt dat het opzetten van de Groote Vloedgraven benedenstrooms een direct invloed heeft op de grondwaterstand ter plaatse van het midden en lagere deel (buizen G3 respectievelijk 3). Het opzetten van de Groote Vloedgraven benedenstrooms met een extra hoogte van 25.7 cm levert een vrijwel instantane verhoging van beide grondwaterstanden: beide ongeveer 14.5 cm. Het laten zakken van de stand benedenstrooms heeft een identiek effect.

Het bovenstrooms opzetten voorafgaand aan de inundatie heeft een te verwaarlozen effect op de grondwaterstand. Het lijkt dat de grondwaterstand met 50 uur vertraagd doorwerkt op de grondwaterstand, maar deze wordt voornamelijk veroorzaakt door de wisselingen in de stand van de Groote Vloedgraven benedenstrooms. De aanzet tot verhoging van de grondwaterstand wordt door de Groote Vloedgraven benedenstrooms in gang gezet, en wordt versterkt door het opzetten bovenstrooms. Gaat dan alweer dalen, maar stijgt weer door de daarop volgende inundatie.

Een tweede keer opzetten bovenstrooms levert geen stijging, maar een daling. Benedenstrooms geeft eveneens een lichte daling en tijdens deze deelproef was de berging leeg. Dit gedrag komt overeen met de beperkte invloed van het opzetten bovenstrooms op de grondwaterstand.

Omdat het niveau in de Groote Vloedgraven benedenstrooms een grote invloed heeft op de grondwaterstand van het inundatiegebied, kan het grondwater uit het gebied via deze weg snel worden afgevoerd.

Uit modelberekeningen blijkt dat

  • 66% van niveauverschil benedenstrooms en

  • 19% van niveauverschil bovenstrooms en

  • 15% van het bovengrondse inundatieniveau

Terug komt in een wijziging van de GWS.

 

Conclusies

Het totale ingelaten debiet tijdens de inundatie van oktober 2007 is circa 9374 m3. Er treedt waarschijnlijk een lek op bij de uitlaat van 4 liter per seconde.
Het totale uitgelaten debiet is circa 7687 m3.

Zodra een deel met water onderloopt, levert dat alleen in de eerste 4 uur een relevante infiltratie op.

Het grondwater stijgt circa 4 cm ten gevolge van de inundatie bij een inundatiehoogte van gemiddeld 25 cm.
Het grondwater reageert zeer heftig op variaties in het niveau van de Groote Vloedgraven benedenstrooms en veel minder op variaties bovenstrooms. Dit gegeven wijst op een snelle af- en aanvoer van en naar het grondwater van het inundatiegebied via de Groote Vloedgraven benedenstrooms.

Terug