Grondwater vasthouden en oppervlaktewater aanvoeren via regelbare drainage

Op deze manier is dus niet alleen het neerslagoverschot benut om het grondwater gedurende deze periode aan te vullen, maar ook indien nodig aanvoerwater via de Maas, dus van buiten het beheergebied. Daarbij was het de bedoeling om in het voorjaar de ‘pijngrens’ van de agrariër op te zoeken. De proefpercelen liggen in Evertsoord (omg. Mariapeel), Meijel (omg. Groote Peel), Nederweert (omg. Sarsven en De Banen) en Ysselsteyn. Het onderzoek is uitgevoerd door KnowH2O en KWR.

Welke maatregel wordt onderzocht?

In deze veldproeven doen we onderzoek naar de volgende maatregel uit de KLIMAP menukaart:

C2.1 Retentie & Adaptief peilbeheer

Doel van de proef

De maatregel om zo lang mogelijk water vast te houden op het perceel door hoog te stuwen en actief water in te laten via het drainagesysteem zorgt ervoor dat de grondwaterstanden in het voorjaar hoog zijn. Mogelijk vindt een grotere grondwateraanvulling plaats door hogere freatische grondwaterstanden. De beperkingen voor de agrariër zijn mogelijk een latere start van het groeiseizoen, maar ook een beïnvloeding van de timing en in te zetten machines voor bemesting. Een grotere opslag van grondwater in het perceel en hogere grondwaterstanden kunnen leiden tot een latere en minder grote behoefte aan beregening later in het seizoen. Bedrijfsvoering op de percelen en mestopslag dienen mogelijk te worden aangepast. Het doel is vooral om helder te krijgen welke kansen en problemen ontstaan bij lang en hoog stuwen tijdens de winter en in het voorjaar. De vraag is of, en zo ja welke risico’s het waterschap loopt en welke de agrariër. De veldproef is ondersteunend bij het inzichtelijk maken van de effecten van een dergelijke beleidskeuze en welk flankerend beleid/compensatie eventueel nodig is.

De resultaten zijn gerapporteerd in De Wit et al. 2024. De beschrijving hieronder is aan deze rapportage ontleend.

Aanpak

In de periode 2021-2023 vijf veldproeven met regelbare drainage en subirrigatie ingericht en uitgevoerd in Limburg (Nederweert-Eind (A), Meijel (B), 2x Evertsoord (C en D) en Ysselsteyn (E)) (zie Figuur). Waterschap Limburg heeft het initiatief hiertoe genomen. De Limburgse veldproeven zijn ingericht op percelen waar al regelbare drainage aanwezig was. Upgrade en onderhoud van de drainagesystemen is uitgevoerd door KLIMAP -partner Barth Drainage BV.

Belangrijk in deze veldproeven was om de drainagebasis zo lang mogelijk hoog te houden, om zoveel mogelijk van het neerslagoverschot als grondwater vast te houden in de wintermaanden. Aanvullend werd daarna aangevoerd oppervlaktewater gebruikt om het grondwater aan te vullen. Locaties A t/m D lieten oppervlaktewater in onder vrij verval, bij een waterpeil dat hoger was dan grondwaterstand. Bij locatie E is oppervlaktewater ingelaten met behulp van een opvoerpomp. Bij locatie F (America, ingericht in 2017) is grondwater ingelaten met behulp van een opvoerpomp in een grondwaterput. Monitoring is op locaties A t/m E op een laagdrempelige en minder intensieve manier ingestoken dan op locatie F. De proeven A t/m E waren meer gefocust op het opdoen van ervaringen door de agrariërs en het waterschap dan op metingen. De continue metingen (A t/m E) bestonden uit slootpeil, waterniveau in regelput, freatisch grondwaterniveau en het aangevoerde debiet. De metingen waren wel degelijk belangrijk in dit onderzoek, maar door langdurige sensoruitval, is een aantal meetreeksen niet compleet. Op locatie F is zowel een subirrigatieperceel als een referentieperceel gemonitord. Op het subirrigatieperceel bestond de monitoring uit slootpeil, waterniveau in de regelput, freatisch grondwaterniveau, diepere stijghoogte, bodemvochtgehalte (20, 40 en 60 cm-mv), zuigspanning (20, 40 en 60 cm-mv) en het aangevoerde debiet. Op het referentieperceel bestond de monitoring uit freatisch grondwaterniveau, diepere stijghoogte en zuigspanning (20, 40 en 60 cm-mv).

Locaties van de veldproeven in Limburg

Resultaten

Effect van water vasthouden onder vrij verval

Er is water vastgehouden in de winter tijdens perioden met een neerslagoverschot (drainagebasis in regelput omhoog). Het neerslagoverschot wordt beter vastgehouden, waardoor de afvoer naar de sloot wordt beperkt, en freatische grondwaterstanden stijgen. Zonder afvoer is het waterniveau in de put ongeveer gelijk aan de grondwaterstand in het perceel. Als de drainagedrempel, al dan niet tijdelijk, verlaagd wordt, dan vindt er via het drainagesysteem afvoer plaats naar de sloot of beek en daalt de grondwaterstand. Redenen voor het verlagen van de drainagedrempel zijn bijvoorbeeld bemesting of grondbewerking. Als er een neerslagtekort optreedt in het (vroege) voorjaar, dan daalt de grondwaterstand verder. Om dit te beperken kan de drainagebasis verhoogd worden, om zo eventuele regenbuien vast te houden als grondwater. De kans dat de grondwaterstand hoog kan worden gehouden is echter niet groot, want de dagelijkse verdamping neemt in de loop van maart snel toe. In de zomermaanden is er normaliter onvoldoende neerslag beschikbaar om vast te houden: veelal is er sprake van een neerslagtekort. Door verdamping vanuit de bodem en met name van het gewas, in de zomer vaak de grootste post op de waterbalans, daalt de grondwaterstand. Als er oppervlaktewater beschikbaar is als aanvoerwater én het peil hoger is dan de grondwaterstand, dan kan zonder het gebruik van een pomp via de regelput subirrigatie plaatsvinden.

Bij water vasthouden is het dus belangrijk om te realiseren dat water enkel kan worden vastgehouden als het beschikbaar is, bij een neerslagoverschot dus. Op het moment dat water is afgevoerd en er geen nieuwe wateraanvoer is, is het grondwater ‘weg’. Dan kan het waterniveau in de regelput en dus de grondwaterstand niet verhoogd worden.

Voor (onder vrij verval) water aanvullen vanuit het oppervlaktewater, is het belangrijk dat de hoogte van de drainagebasis in de zomerperiode op die manier wordt ingesteld dat er water via het oppervlaktewater naar de regelput kan stromen en vervolgens de drainagebuizen in als subirrigatie. Een belangrijk constatering op basis van metingen is namelijk dat een deel van de tijd op sommige percelen de drainagedrempel vaak te hoog stond, waardoor er geen aanvoerwater infiltreerde vanuit de put naar de drainagebuizen. Hierdoor werd het grondwater niet aangevuld. Op andere momenten stond het systeem dusdanig ingesteld dat er wel oppervlaktewater kon infiltreren vanuit de put naar de drainagebuizen, zodat het grondwaterniveau steeg.

Op locaties A en B is ongeveer 4.000 m³ water aangevoerd in 2022, op locaties C en D ongeveer 2.000 m³. Op locaties B, C en D betekende dit een aanvoer van ongeveer 0 – 1,4 mm/d. Locatie A betrof een kleiner perceel, waardoor hier ongeveer 4 mm/d werd aangevoerd. Ter vergelijking: op een mooie zomerse dag is de gewasverdamping 4 tot >5 mm/d. Alleen op locatie A werd dus een vergelijkbare dagelijkse hoeveelheid water aangevoerd. De dagelijkse aanvoer op de andere vier locaties was duidelijk kleiner.

Effect van water vasthouden met behulp van een opvoerpomp

Er is actief water gepompt vanuit het hoofdoppervlaktewatersysteem naar de hoger gelegen kavelsloot (locatie E te Ysselsteyn) en vanuit het grondwater naar de regelput (locatie F te America). Hierdoor is de waterstand in de kavelsloot (E) en in de regelput (F) hoger dan de grondwaterstand.

Er is een belangrijk verschil ten opzichte van een systeem met of zonder (opvoer)pomp. Zonder pomp is er sprake van wateraanvoer onder ‘vrij verval’, door een hoogteverschil tussen slootpeil en grondwaterstand. Onder vrij verval is het grondwaterniveau ‘s zomers bij een neerslagtekort vrijwel gelijk aan het slootpeil. Op dat moment kan er geen subirrigatie plaatsvinden, omdat het slootpeil dan te laag staat. Wanneer een opvoerpomp wordt gebruikt, is er geen afhankelijkheid van het slootpeil én kan via de opvoerhoogte het drukverschil (hoogte) groter worden gemaakt, om de subirrigatie te bevorderen.

Op locatie E (Ysselsteyn) was er ongeveer 10.000 m³ per jaar (ongeveer 3.500 m³/ha/jaar) wateraanvoer met als bron oppervlaktewater; op locatie F (America) was deze aanvoer ongeveer 25.000 m³ per jaar (ongeveer 6.600 m³/ha/jaar) met lokaal grondwater als bron. Gemiddeld genomen is dit ongeveer 5 – 7 mm/d voor locatie F. Dit is potentieel ruim voldoende voor de verdamping van het gras, mits de grondwaterstand hoog genoeg staat en het water via subirrigatie geheel ten goede komt aan de gewasverdamping. Dit laatste is echter niet het geval. Terwijl de subirrigatieflux dagelijks getalsmatig voldoende is om de verdamping te ondersteunen, komt maar een beperkt deel van het aangevoerde water ook ten goede aan de gewasverdamping (transpiratie). Het grootste deel van het water voedt het diepere grondwater of wordt afgevoerd naar het oppervlaktewater.

Meer weten?

Op de website van 1Limburg wordt de proef in een filmpje toegelicht. 

Een toelichting op de ontwikkeling van drainagesystemen in Nederland is hier te lezen (de Wit et al., 2022).