Vasthouden van grondwater en oppervlaktewater

Vasthouden van water betekent ook vasthouden van gebiedseigen grond- en oppervlaktewater in bovenstroomse gebieden. Bovenstroomse alluviale gebieden op de bodemkaart konden vaak maanden blank staan en zijn ook nu nog herkenbaar door hun typische toponiemen. De vermelding van ‘ven’, ‘meer’, ‘wad’, ‘goor’, ‘broek’, ‘donk’ etc. – maken allen gewag van voormalig waterrijke gebieden. De meeste van deze plaatsen zijn in de laatste eeuw ontgonnen voor landbouw, populierteelt of bebouwing. Het toont aan dat vooral in bovenstrooms gebied er veel meer moerassen, vennen, en andere waterrijke gebieden waren dan men zou vermoeden.

Waterconservering in brongebieden, colluvia, vennen levert ons belangrijke ecosysteemdiensten. 1. Het heeft positieve effecten op koolstofvastlegging door de beperkte mineralisatie in deze

natte en vaak ook zure ecosystemen.

2. Deze gebieden hebben een natuurlijke sponsfunctie en leveren water naar benedenstrooms gebied in perioden van droogte

3. Deze gebieden hebben een klimaatregulerend effect tijdens extreme klimatologische omstandigheden

4. Deze gebieden zijn in staat om water te bergen/vertragen tijdens perioden van extreme neerslag – gezamenlijk zorgen deze gebieden voor een afvlakking van de piekdebieten.

5. Deze gebieden zuiveren grond- en oppervlaktewater door denitrificatie en opslag van nutriënten in dode en levende biomassa – hierbij is zowel de omvang van de waterverzadigde zone als de hydraulische verblijftijd van belang.

Drainage van deze van nature natte gebieden leidt vanzelfsprekend tot omgekeerde effecten zoals CO₂-emmissies, verhoogde respons op neerslag, slechtere waterkwaliteit, (bijna) droogvallende bovenlopen, etc…

De bijna alomtegenwoordige ontwateringsgrachten en het genormaliseerde waterlopenstelsel hebben ertoe geleid dat freatische grondwaterpeilen gevoelig gedaald zijn sinds de Tweede Wereldoorlog – en dit zeker in de bovenstroomse gebieden. Dit proces werd vooral gedreven door een beleid dat zich richtte op maximale landbouwproductie en de ontginning van woeste gronden.

Van oudsher zijn waterrijke gebieden de laatste gebieden in het landschap die voor bewoning, industrie of landbouw ontgonnen zijn, omdat ze gedraineerd moeten worden om productief te kunnen zijn. Een effectieve drainage en een succesvolle verdediging tegen overstromingen zijn kostbaar. Toch zijn er de laatste decennia op wereldschaal veel waterrijke gebieden ontgonnen onder druk van een expansiedrift van de mens. De erkenning van dit verlies wordt steeds groter. Waterrijke gebieden hebben een ongekende waarde voor de maatschappij. Waterrijke gebieden kunnen worden gebruikt als een goedkope, natuurlijke techniek voor waterzuivering bij steden en als passieve buffer van diffuse verontreiniging in landbouwgebieden alsmede om water op te vangen en langer binnen een gebied vast te houden. Een natuurlijk of aangelegd wetland kan als een buffer dienen voor geconcentreerd afvalwater dat gescheiden moet worden gehouden van oppervlaktewater dat schoon moet blijven voor multifunctioneel gebruik. Ook vanuit dit oogpunt is het van belang de resterende waterrijke gebieden te behouden.

Een voorbeeld hiervan is stikstof. De organische stikstofverbindingen worden door aërobe bacteriën in de bodem omgezet tot nitraat dat door de planten wordt opgenomen of door anaërobe bacteriën gedenitrificeerd tot stikstofgas dat naar de lucht diffundeert. Het water dat dan vanuit het wetland in het oppervlaktewater terecht komt, vormt geen belasting meer. De aanwezigheid van een strook waterrijke gebieden rond een agrarisch gebied kan op deze manier als bufferstrook dienen en de belasting naar het watersysteem aanzienlijk verminderen.

Figuur 1.6: Mogelijkheden voor het vasthouden van water in Vlaanderen.

In het kader van de Bekkenbeheerplannen van Vlaanderen (AMINAL, 2004) werd er een uitgebreide ruimtelijke analyse uitgevoerd. In deze analyse werd systeemmatig nagegaan waar van nature waterconservering mogelijk is (waterkansenkaart) en werd op basis van een sectorale analyse bekeken waar binnen deze gebieden waterconservering wenselijk is en welke gebieden hiervoor niet in aanmerking komen (praktische randvoorwaardenkaart) Door beide kaarten te combineren werd vervolgens een geschiktheidskaart bekomen. Het is deze geschiktheidskaart die vertaald werd tot een indicatorkaart voor waterconservering. Gebieden die als “goede mogelijkheden” worden aangegeven zijn gebieden waar effectief water kan worden geconserveerd zonder in conflict te komen met de verschillende maatschappelijke sectoren. De kaart geeft niet aan of dit ook effectief gebeurd.. Gebieden die als “geen mogelijkheden” worden gecatalogeerd zijn gebieden die van nature wel water kunnen conserveren maar waar deze functie niet wenselijk is (bijvoorbeeld bebouwing en industrie Witte gebieden bieden hydrologisch geen mogelijkheden (Fig. 1.6).

3.3. ‘Bergen’ van water en natuurlijke overstromingsgebieden

Het bergen van rivierwater in overstromingsgebieden bij piekdebieten is een zeer duidelijke ecosysteemdienst. Deze ecosysteemdienst werd in de laatste decennia echter gemaximaliseerd ten koste van andere ecosysteemdiensten. De teloorgang van het bovenstrooms vasthouden van water leidde ertoe dat de overstromingsproblematiek benedenstrooms steeds prangender werd. Om dit op te lossen werd ingezet op de combinatie van bedijkingen en de verbetering van overstromingsgebieden. Op basis van de terugkeerperiode kan het onderscheid gemaakt worden tussen piekberging en noodberging (van Bommel et al. 2002). Piekberging treedt op bij overstromingen veroorzaakt door een neerslagintensiteit met een bepaalde minimum terugkeerperiode (bijv. van jaarlijks tot 1/25 jaar) terwijl noodberging optreedt in zones die bij een hogere terugkeerperiode overstroomd worden (bijv. minder vaak dan 1/50 jaar). Veruit het grootste aandeel van de overstromingsgebieden fungeert als noodberging.

Wat betreft de ‘ecosysteemdiensten’ van noodberging en piekberging kunnen we stellen dat de ecosysteemdienst veiligheid compatibel is met deze van landbouwproduktie. De frequentie en omvang van de schade aan landbouw is marginaal aan de baten van verminderd overstromingsrisico benedenstrooms (De Nocker et al. 2004).

Frequent overstroomde overstromingsgebieden met een primaire natuurfunctie kunnen echter nog vele andere ESD leveren (o.a. veiligheid, denitrificatie, retentie van sediment en nutriënten, koolstofopslag en bodemontwikkeling).

Strikt vanuit veiligheid wordt het geleidelijk overstromen gezien als weinig efficiënt, aangezien het beter is het volledige volume van het overstromingsgebieden te behouden tot kritische waterpeilen zijn bereikt. Op grote schaal en vooral in middenstrooms gebied, levert dit toch belangrijke baten op naar veiligheid in vergelijking met noodberging benedenstrooms. Dit is voornamelijk omdat er bovenstrooms minder noodzaak is aan technische infrastructuur omwille van een natuurlijke begrenzing van het overstromingsgebied.

De specifieke ecosysteemdiensten van een individueel ‘semi-natuurlijk’ overstromingsgebied hangen af van vele factoren. Men kan overstromingsgebieden niet generaliseren, maar men moet zowel de specifieke interacties tussen bovenstrooms en benedenstrooms gebied als de interactie tussen rivier

en vallei beschouwen.

Figuur 1.7: Flood-Pulse concept (Junk et al. 2003.)

Het flood-pulse concept van Junk et al. (2003) illustreert zeer duidelijk welke fases zich jaarlijks voordoen in rivier-vallei ecosystemen (Fig. 1.7). Nutriënten en sedimenten worden afgezet in de vallei tijdens winterse overstromingen. Tijdens de lente spoelen deze deels terug naar de rivier en stimuleren deze de primaire productie in de waterloop. In de poelen en zijbeken van het overstroomde valleigebied kunnen vissen paaien. Wanneer het water terugtrekt zal de biomassa ontwikkeling in het valleigebied zich maximaliseren en kunnen juveniele vissen opgroeien in de poelen en zijbeken. Via simulaties toonde men bovendien aan dat bij natuurlijke infiltratie na overstroming - dus niet via uitlaatkleppen – denitrificatie 100 % bedraagt omwille van het specifieke proces van poelvorming (Gergel, 2005). De aanwezigheid van vegetatie, microreliëf en topografische gradiënten in het overstromingsgebied bevordert denitrificatie.

Figuur 1.8: Mogelijkheden voor het bergen van water in Vlaanderen.

In het kader van de Bekkenbeheerplannen van Vlaanderen (AMINAL, 2004) werd er een uitgebreide ruimtelijke analyse uitgevoerd. In deze analyse werd systeemmatig nagegaan waar van nature waterberging mogelijk is (waterkansenkaart) en werd op basis van een sectorale analyse bekeken waar binnen deze gebieden waterberging wenselijk en welke gebieden hiervoor niet in aanmerking komen(praktische randvoorwaardenkaart). Door beide kaarten te combineren werd vervolgens een geschiktheidskaart bekomen. Het is deze geschiktheidskaart die vertaald werd tot indicatorkaart voor waterconservering. Gebieden die als “goede mogelijkheden” worden aangegeven zijn gebieden waar effectief water kan worden geborgen zonder in conflict te komen met de verschillende maatschappelijke sectoren. De kaart geeft niet aan of dit ook effectief gebeurd. Gebieden die als “geen mogelijkheden” worden gecatalogeerd zijn gebieden die van nature wel water kunnen bergen maar waar deze functie niet wenselijk is (bijvoorbeeld vanwege bebouwing en industrie). Witte gebieden bieden hydrologisch geen mogelijkheden (Fig. 1.8).

3.4. ‘Afvoeren’ van water en rivierherstel

De tijd dat waterlopen rechtgetrokken en genormaliseerd werden om afvoer en drainage te maximaliseren, ligt een hele tijd achter ons. Het onnodig of te snel afvoeren van water is immers één van de belangrijkste redenen voor extreme en ongewenste overstromingen in benedenstrooms gebied. De waterlopen zelf bergen een enorme hoeveelheid water. Het rechttrekken van waterlopen leidt enerzijds tot een verkorting van de lengte van de waterlopen en anderzijds tot een verhoging van de verhanglijn (afstand/hoogteverschil).

Dijkaanleg verhindert de overstromingen, zodat sedimentdeposities niet meer mogelijk zijn. Het gevolg is een grotere vracht van sediment naar de benedenstroomse gebieden zoals estuaria. Hier vindt dan een grote sedimentatie plaats. Een belangrijk voorbeeld is het sediment in de toegangsgeulen tot de sluizen - plaatsen waar weinig stroming is.

In tegenstelling tot wat vaak wordt aangenomen, is het niet zo dat hoger gesitueerde ingrepen enkel stroomafwaarts effecten hebben. Op een bepaalde plaats wordt een stuk rechtgetrokken, zodat het verval van de rivier sterk vergroot. Ten gevolge van dat vergroot verval, neemt de stroomsnelheid bovenstrooms van dat punt toe. Deze verhoogde stroomsnelheid heeft op haar beurt tot gevolg dat daar een veel grotere erosie kan optreden waardoor de waterloop zich dieper kan insnijden in de vallei. Insnijding gaat gepaard met productie van een hoeveelheid bodemmateriaal die door de grotere stroomsnelheden meegevoerd wordt en die uit het rechtgetrokken stuk zal verdwijnen. Verder stroomafwaarts zal op een bepaald punt het verval kleiner zijn, zodat de stroomsnelheid vermindert en bijgevolg sedimentatie van het materiaal plaatsvindt. Dit betekent dat het volume van de waterloop verkleint en de komberging kleiner wordt. Als er een groot volume water komt, zal het risico op overstroming in dat gebied toenemen. Als in het bovenstrooms gebied een insnijding ontstaat, daalt de gemiddelde watertafel van de rivier, en zal de gemiddelde grondwatertafel in de omliggende gebieden zich aan dat systeem aanpassen. In het gebied bovenstrooms van een rechttrekking vindt bijgevolg verdroging plaats. Benedenstrooms ontstaat het omgekeerde effect, maar daar worden meestal maatregelen genomen om dat tegen te gaan. Het is belangrijk dat er rekening wordt gehouden met de doorwerking van ingrepen benedenstrooms in het totale systeem.

De sedimentaanvoer en bedijkingen zorgen algemeen voor grote problemen. Onder normale omstandigheden heeft een riviersysteem geen dijken, maar wel een aansluitend overstromingsgebied. Bij hoge waterstanden loopt het water over in de overstromingsgebieden en wordt het sediment afgezet. Maar sinds honderden jaren bouwt men dijken langs de rivier waardoor die overstromingen niet meer, of veel minder, optreden. Het sediment kan het overstromingsgebied niet meer bereiken en zet zich preferentieel in de waterloop zelf af. Ten gevolge hiervan stijgt stapsgewijs het niveau van de waterbodem en uiteraard stijgt ook de waterstand. Daarop wordt gereageerd met de dijken opnieuw te verhogen en de rivier zal opnieuw zijn sediment afzetten op de bedding. De waterbedding zal opnieuw stijgen. Men krijgt situaties waarbij de bodem van de waterloop boven de omliggende vallei uitkomt. Op dat moment is uiteraard het gevolg van een overstroming bijzonder dramatisch.

De grote overstromingen langs de Rijn waren het gevolg van bovenvermelde opeenvolging van verschijnselen. Niet dat de bedding van de Rijn daar op bepaalde plaatsen boven het polderniveau gekomen is, maar in ieder geval stroomt de rivier al in belangrijke mate boven zijn valleigebied. Bij de Gele rivier in China rust op bepaalde plaatsen de bodem van de rivier boven de vallei met grote gevolgen bij overstromingen. Dit heeft ook nevenconsequenties. Als de rivier hoger stroomt dan zijn vroegere overstromingsgebied kan de afwatering niet meer gravitair gebeuren. De afwatering moet dan machinaal gebeuren, en dat is uiteraard een erg dure operatie.

Er is steeds meer aandacht voor rivierherstel omdat meer en meer duidelijk wordt dat de fysische en biochemische processen van natuurlijke waterlopen belangrijke ecosysteemdiensten leveren.