Pad: Ecohydrologie / Ecohydrologische systeemanalyse / Voorbeeld van een ESA / Lieshout Fase 2: interpretatie


Lieshout Fase 2: interpretatie

Positionering van het studiegebied in het landschap
Regionale geohydrologie
Regionale geochemie en hydrochemie
Vegetatie
Samenvattend: een lokale systeemanalyse


Positionering van het studiegebied in het landschap

In deze fase is het belangrijk om een beeld te vormen van het studiegebied in het landschap. Hiervoor is in dit onderzoek gebruik gemaakt van de topografische kaart, de geomorfologische kaart, bodemkaarten en informatie uit eerdere onderzoeken / veldbezoeken. Samen gaven deze gegevens het volgende inzicht.


Regionale geohydrologie

Eerder onderzoek schetst op basis van boorbeschrijvingen en pompproeven een beeld van de diepe ondergrond van het studiegebied (zie de figuur (f4-4) voor een schematische weergave). Er zijn drie watervoerende pakketten, namelijk het topsysteem (freatisch pakket), het middeldiepe pakket en het diepe pakket. Het topsysteem bestaat uit de Nuenen Groep, een sterk gelaagd pakket bestaande uit zand-, leem- en veenafzettingen, dat in het studiegebied sterk varieert in dikte. Het middeldiepe pakket bestaat uit grofzandige afzettingen van de Formaties van Sterksel en Veghel. Aan de basis daarvan ligt een scheidende laag bestaande uit de kleien van Kedichem en Tegelen. Daaronder ligt het diepe pakket, dat bestaat uit grofzandige afzettingen en grindafzettingen van de Formatie van Tegelen en van de Kiezeloöliet-Formatie.


f4-4 Geohydrologische schematisatie van de ondergrond van het studiegebied.

N.B. de schematisatie van de Nuenen Groep is sterk vereenvoudigd: in het gehele gebied komt leem voor in de bovenste 4 m. De leemdikte in de Nuenen Groep varieert tussen < 1 en 14 m. Bron: Stiboka 1981 en Jalink et al., 2000


Nadere bestudering van de toelichtingen bij de geologische kaart en de bodemkaart leerde dat de weergave van de afzettingen binnen de Nuenen Groep in f4-4 te globaal is. De samenstelling van deze afzettingen en de heterogeniteit ervan hebben namelijk grote invloed op lokale hydrologische en hydrochemische processen. Daarom is een detailonderzoek uitgevoerd naar de gelaagdheid en het voorkomen van kalk in deze afzettingen.

Daarvoor zijn profielen bij de geologische kaart, boorstaten uit het archief van het DINO-loket, de bodemkaart en de leemdiktekaart bestudeerd. Hieruit bleek dat de afzettingen binnen de Nuenen Groep inderdaad sterk gelaagd zijn en dat niet alleen het diepe pakket kalkrijke afzettingen bevat, maar ook het middeldiepe pakket en het topsysteem. Daarna zijn kaarten gemaakt van het kalkgehalte in het topsysteem en van de diepte van de bovenste kalkhoudende laag in de ondergrond (m-mv) (zie f4-5). De kalkrijke afzettingen in de Nuenen Groep bleken vaak al binnen enkele meters onder maaiveld te beginnen, op diverse plaatsen zelfs binnen de bovenste meter. In de Formatie van Sterksel is op de meeste plaatsen het onderste deel kalkrijk (vanaf circa 50 m onder NAP). Dit houdt in dat in deze laag aanrijking van het grondwater met kalk waarschijnlijk is (dit is overigens niet vastgesteld, metingen aan de waterkwaliteit kunnen dit bevestigen).



f4-5 Kaarten met het kalkgehalte in het topsysteem (boven) en van de diepte van de bovenste kalkhoudende laag in de ondergrond (onder) van het studiegebied. Bron: Schrama & Jalink 1998


Kaarten met het kalkgehalte in het topsysteem ( boven) en van de diepte van de bovenste kalkhoudende laag in de ondergrond ( onder) van het studiegebied. Bron: Schrama & Jalink 1998


Aangezien op de meeste plaatsen ondiep in de bodem slecht doorlatende leemlagen en / of veenlagen voorkomen, lag het voor de hand dat in het bovenste deel van de Nuenen Groep veel lokale en laterale grondwaterstroming plaatsvindt. Voor inzicht daarin is een analyse van stijghoogteverschillen een goed instrument.
Zo'n onderzoek was al gedaan in 1990, bij de start van de winning. Hiervoor had men gebruik gemaakt van grondwaterstandreeksen en stijghoogtereeksen van een aantal diepe peilbuizen met filters in de verschillende watervoerende pakketten. In zulke analyses duidt een positief stijghoogteverschil op een overdruksituatie en een potentiële opwaartse stroming van grondwater (kwel), terwijl een negatief stijghoogteverschil op een situatie met onderdruk wijst en een potentiële neerwaartse stroming van grondwater (wegzijging).
Het onderzoek had het volgende beeld opgeleverd van de hydrologische situatie bij de start van de winning:

Dit betekent dat het effect van de winning kan bestaan uit een afname van de kwel vanuit het middeldiepe pakket naar het topsysteem en / of uit een daling van de freatische grondwaterstanden. Dit is een belangrijk aanknopingspunt voor het vervolg van de systeemanalyse.
Voor het inschatten van de effecten van de grondwaterwinning Lieshout op grondwaterstanden en stijghoogten is gebruik gemaakt van tijdreeksanalyse. Met behulp van tijdreeksanalyse is het mogelijk om de daadwerkelijk opgetreden veranderingen in stijghoogte of grondwaterstand te reconstrueren aan de hand van de peilbuizen in de omgeving. Dit houdt in dat van elke meetreeks van de stijghoogte of de grondwaterstand een model wordt ontwikkeld dat de reeks beschrijft als functie van een aantal verklarende variabelen, zoals het potentieel neerslagoverschot, de grondwateronttrekking op de winplaats Lieshout en zonodig andere factoren. Zo'n analyse kan worden uitgevoerd met behulp van computerprogramma's als Menyanthes (http://www.menyanthes.nl/). De modellering geeft voor elke meetreeks een schatting van de invloed van de grondwateronttrekking.
Voor Lieshout is de analyse uitgevoerd voor een groot aantal meetreeksen (tientallen) uit de verschillende pakketten.


Regionale geochemie en hydrochemie

Om meer zicht te krijgen op de samenstelling en herkomst van het grondwater rond de winning Lieshout is een hydrochemische faciesanalyse uitgevoerd. De essentie van deze methode schuilt in het karteren van waterlichamen met een specifieke herkomst (hydrosomen) en kenmerkende hydrochemische zones daarbinnen (facies). Voor de analyse zijn kwaliteitsgegevens van grondwater gebruikt van waarnemingsputten die samen het gehele profiel bestrijken. De bepaling van facies vindt plaats op basis van een aantal chemische parameters, zoals

Deze parameters kunnen eenvoudig uit de basisdata worden berekend met behulp van het programma HyCA (http://www.hyca.nl/).



f4-6 Verbreiding van hydrosomen en daarbinnen de hydrochemische zones (facies) omstreeks 1985-1994 in een Noord-Zuid profiel over de winning Lieshout (ongeveer de regionale stromingsrichting volgend). De kleuren geven de facies aan. Bodemformaties zijn rechts van de figuur weergegeven, slecht doorlatende lagen (klei) zijn als gestippelde zones in de waterlichamen getekend. Hooglandwater vertoont twee facies ( Hd en Hd2); dekzandwater vijf (codes beginnend met hoofdletter D). Bron: Jalink et al. 2000

F4-6 vat de resultaten van dit onderzoek samen. Om te beginnen worden er twee waterlichamen met een specifieke herkomst (hydrosomen) onderscheiden, namelijk dekzandwater (boven) en hooglandwater (onder):

Uit deze resultaten kan worden afgeleid dat er in de beschreven waterlichamen sprake is van een overwegend horizontale gelaagdheid. De gelaagdheid in watertypen hangt samen met de regionale hydrogeologische en geochemische gelaagdheid en met de ouderdom van het grondwater. Tussen het relatief harde water dat onttrokken wordt uit het diepe pakket en het overwegende harde water in de Nuenen Groep bevindt zich nog relatief zacht water in het middeldiepe pakket. Het is daarom niet aannemelijk dat het gebufferde grondwater in de Nuenen Groep afkomstig is van zogenaamde diepe kwel. De relatief hoge hardheid van dit water ontstaat waarschijnlijk door het samenspel van lokale infiltratiesystemen en het op brede schaal voorkomen van kalk in de Nuenen Groep.


Vegetatie

De kartering van vegetatietypen en indicatieve plantensoorten laat zien dat de meeste natuurgebieden nog steeds grondwaterafhankelijke basenminnende vegetatietypen en plantensoorten herbergen. In sommige terreinen zijn deze basenminnende plantengemeenschappen goed ontwikkeld. Dit duidt erop dat ter plekke de sturende processen nog zodanig functioneren dat aan de standplaatseisen van deze plantengemeenschappen (een hoge pH en hoge grondwaterstanden) wordt voldaan. Om te achterhalen welke processen verantwoordelijk zijn voor de instandhouding van deze standplaatscondities is voor een aantal natuurterreinen een lokale systeemanalyse uitgevoerd.


Samenvattend: een lokale systeemanalyse


Winplaatsonderzoek Lieshout: een raai over een glooiend grasland, aangegeven door witte paaltjes.
Foto Mark Jalink

De gebieden die in aanmerking komen voor een ESA op lokale schaal zijn geselecteerd op basis van hun representativiteit voor de omgeving, de aanwezigheid van een bijzondere vegetatie en de beschikbaarheid van gegevens. Voor de analyse is gebruik gemaakt van de resultaten van het veldwerk. Tijdens het veldwerk zijn een aantal kenmerkende raaien beschreven. Hiervoor zijn extra peilbuizen geplaatst en profielbeschrijvingen gemaakt. Hieronder wordt de lokale analyse van het Spekt behandeld. Voor het Spekt is gebruik gemaakt van een grote hoeveelheid informatie over bodem, hydrologie, vegetatie en hydrochemie. Bestudering van deze informatie heeft geleid tot een aantal inzichten.

  1. Ligging. Het Spekt is een reservaat met enkele schraalland- en broekbospercelen, gelegen even ten noorden van het gehucht Spekt. Het terrein ligt ongeveer op de plaats waar de dalvormige laagte van de Broekbossen Rullen aansluit op de laagte die zich globaal uitstrekt van Nuenen tot Breugel. Het terrein zelf ligt in het dal, aan de voet van een hoge rug met akkers en weilanden.
  2. Bodem. De bodemkaart laat zien dat het terrein bestaat uit moerige eerdgronden (Gt II). De leemdikte in de Nuenen Groep bedraagt ongeveer 3 à 4 meter en de leem begint zeer dicht onder het maaiveld. De hogere gronden rond het Spekt bestaan uit veldpodzolgronden (Gt VI), hoge zwarte enkeerdgronden (Gt V*/VII) en hoge bruine enkeerdgronden (Gt VII). Kalkrijke sedimenten kunnen al in de bovenste meter voorkomen, maar liggen in en rond Spekt meestal tussen 1 en 3 m-mv. De tijdens het veldwerk gemaakte profielbeschrijvingen en boorstaten uit het archief van het DINO-loket geven meer zicht op de gelaagdheid en kalkrijkdom van de bodem langs de raaien. Deze informatie is verwerkt in Figuur 4‑14.
  3. Hydrologie: oppervlaktewaterstelsel. Gegevens van het waterschap en veldwaarnemingen schetsen het volgende beeld: Het Spekt ligt tussen de es en twee diepe watergangen. Langs de noordrand van het Spekt stroomt een beek, die afkomstig is van de broekbossen bij Rullen. Tussen het Spekt en het aangrenzende Heerendonk-oost ligt een brede, ca. 1 m diepe sloot. Tussen de percelen liggen sloten en greppels van verschillende diepte. Opvallend laag was het peil in de sloot achter het bosje waarin peilbuis B3 staat. Deze staat in verbinding met de beek en werkt ter plekke sterk drainerend. Deze sloot is in de jaren '60 gegraven. Heerendonk-oost is sterk ontwaterd. Tijdens het veldwerk zijn aanvullende gegevens verzameld over slootdiepte, slootpeilen, aanwezigheid van rabatten e.d. (een rabat een dijkje waarop bomen geplant zijn; vaak toegepast in natte gebieden of gebieden die een deel van het jaar nat zijn.). Deze informatie is opgenomen in f4-14 in Lieshout Fase 3: synthese.
  4. Hydrologie: grondwaterstandsreeksen. Verspreid over het gebied is een aantal peilbuizen aanwezig. De filters van de meeste peilbuizen bevinden zich in het freatische pakket. Alleen peilbuis WP26 (WOB) heeft ook filters in het middeldiepe pakket. Nadere bestudering van de grondwaterstandreeksen en de stijghoogtereeksen maakt het volgende duidelijk:
    • Uit de stijghoogtereeksen van WP26 blijkt dat daar permanent een overdruk vanuit het middeldiepe pakket naar het topsysteem aanwezig is. Deze overdruk zet zich binnen de Nuenen Groep naar boven toe voort.
    • De freatische grondwaterstanden van peilbuizen B2 en B3 zijn vooral in natte perioden wat lager dan in het freatische filter WP26F7. Er zal dus vanaf de hogere gronden (WP26) over de leemlagen laterale toestroming naar de blauwgraslanden van het Spekt (B2 en B3) optreden. Daarnaast is er een permanente overdruk vanuit het middeldiepe pakket naar het reservaat (zie de figuur hieronder, f4-7).


      f4-7 Tijdstijghoogtereeks van peilbuis WP 26 in het Spekt. De stijghoogte in het middeldiepe pakket fluctueert tussen 13,5-14,0  (F1) en 12,5-13 m+NAP (F4), die in het topsysteem tussen 13,5 en 12,0 m+NAP (F7). Het stijghoogteverschil met het middeldiepe pakket ligt tussen de 50 en 75 cm. Er is ter plekke dus sprake van een permanente overdruk vanuit het middeldiepe pakket naar het topsysteem van ca. 0,75 m. Bron: Jalink & Van Boschinga, 2000
  5. Vegetatie. De vegetatiekartering geeft een goed beeld van de verspreiding van vegetatietypen en indicatieve plantensoorten in het terrein. In het SBB-terrein liggen twee blauwgraslandpercelen, een westelijk (‘Parnassia-perceel') en een oostelijk (‘Spaanse ruiter-perceel'). Het blauwgrasland is het beste ontwikkeld in het westelijke preceel, het oostelijke perceel ligt wat hoger en is wat droger. In het westelijke perceel overheerst de orchideeënrijke subassociatie van het blauwgrasland. Plaatselijk in het oostelijke perceel domineert Veldrus (Juncus acutiflorus). De orchideeënrijke variant komt hier slechts beperkt voor. Tussen de blauwgraslanden liggen elzenbosjes. De verspreiding van soorten en vegetatietypen in het oostelijke perceel is samengevat in f4-14 in Lieshout Fase 3: synthese. De vegetatie laat zien dat in het hele perceel standplaatsen voorkomen die basenrijk en mesotroof zijn. De meest basenrijke standplaatsen komen in het lage deel voor, aan de hogere randen overheersen varianten van zwak tot matig zure standplaatsen. De aanwezigheid van Veldrus in het hele perceel wijst op een invloed van lokale kwel van aëroob water tot aan de beek. Tevens geeft een aantal indicatorsoorten aan dat de vegetatie in het perceel licht verdroogd en zeer oppervlakkig verzuurd is.
  6. Hydrochemie. In mei 1999 zijn waterkwaliteitsmonsters genomen van het ondiepe grondwater. De verzamelde monsters zijn in het laboratorium geanalyseerd en vergeleken met waterkwaliteitsgegevens van waarnemingsputten van de WOB. Dit leidt tot het volgende inzicht: alle monsters zijn geclassificeerd als CaHCO3-watertype, met uitzondering van twee CaMix-monsters bij WP26 op 8 en 16 m-mv in de Nuenen Groep. De gehalten aan Na, K, Cl, SO4, Ca, Mg zijn in het middeldiepe pakket (WP26 F4 en 3) veel lager dan in het topsysteem (zie de figuren hieronder 4-8 t/m 4-12). Dit wijst erop dat de kwaliteit van het ondiepe grondwater tot stand komt in het topsysteem. Er zijn geen aanwijzingen gevonden dat in het reservaat ook water uit het middeldiepe pakket toestroomt.


f4-8 Ligging van de monsterpunten voor hydrochemisch onderzoek op raai 1 in het Spekt. Een #-teken geeft aan dat het monsterpunt in de figuur niet op de werkelijke diepte is weergegeven. Codes met DG en G verwijzen naar gebruikte boorstaten. Bron: Jalink & Van Boschinga 2000



f4-9 Aangetroffen watertypen op de monsterpunten van raai 1 in het Spekt. Een #-teken geeft aan dat het monsterpunt in de figuur niet op de werkelijke diepte is weergegeven. Codes met DG en G verwijzen naar gebruikte boorstaten. Bron: Jalink & Van Boschinga 2000



f4-10 Aangetroffen concentraties chloride (mg/l) op de monsterpunten van raai 1 in het Spekt. Een #-teken geeft aan dat het monsterpunt in de figuur niet op de werkelijke diepte is weergegeven. Codes met DG en G verwijzen naar gebruikte boorstaten. Bron: Jalink & Van Boschinga 2000



f4-11 Aangetroffen concentraties sulfaat (mg/l) op de monsterpunten van raai 1 in het Spekt. Een #-teken geeft aan dat het monsterpunt in de figuur niet op de werkelijke diepte is weergegeven. Codes met DG en G verwijzen naar gebruikte boorstaten. Bron: Jalink & Van Boschinga 2000



f4-12 Berekende waarden voor totale hardheid (mmol/l) op de monsterpunten van raai 1 in het Spekt. Een #-teken geeft aan dat het monsterpunt in de figuur niet op de werkelijke diepte is weergegeven. Codes met DG en G verwijzen naar gebruikte boorstaten. Bron: Jalink & Van Boschinga 2000


In f4-14 in Lieshout Fase 3: synthese is het voorkomen van een aantal watertypen voor het oostelijke blauwgrasland in kaart gebracht. In een aantal filters zijn de nitraatgehalten hoog. Dit wijst op het voorkomen van lokaal grondwater dat door bemesting vervuild is geraakt. In de filters onder de leemlaag zijn zeer hoge gehalten aan sulfaat aangetroffen, gepaard aan een hoog ijzergehalte en een HCO3/TH-ratio onder de 1,5 (ratio van [HCO3-] en de Totale Hardheid TH = [Mg2+] + [Ca2+]). Deze waterkwaliteit wijst op het optreden van pyrietoxidatie, waarbij veel sterk zuur is gevormd. Onder invloed van dat sterke zuur is het in de bodem aanwezige calciet opgelost waardoor zeer hard grondwater is ontstaan. De twee monsters die in het blauwgrasland zelf boven de leemlaag zijn genomen wijken af doordat ze weinig sulfaat bevatten. Desondanks gaat het ook hier om zeer hard water met hoge alkaliniteit. Dit duidt erop dat calciet is opgelost onder invloed van CO2 uit de atmosfeer. Dit proces wordt bevorderd door de sterk fluctuerende waterstanden boven de leem.


Winplaatsonderzoek Lieshout: het bemonsteren van een peilbuis. Foto Mark Jalink


Literatuur:

 

Groen Kennisnet, een netwerk van kennisportalen in het groene domein Zoeken in de
infobladen

(U gaat naar de
website van
Groen Kennisnet)
Groen Kennisnet, een netwerk van kennisportalen in het groene domein
Homepage
Home | Colofon | Print pagina
Zoek binnen deze website