Verdeling van zoet en brak/zout grondwater

Het ontstaan van zout en brak grondwater

Brak grondwater is een mengvorm van zoet water en zout water met chloride concentraties tussen 200 mg/l en 10.000 mg/l. Zout grondwater heeft hogere concentraties die in sommige gevallen zelfs hoger kunnen zijn dan die van zeewater (circa 20.000 mg/l). Brak grondwater is meestal minder geschikt voor menselijk gebruik. Drinkwater voor mens en dier is moeilijk te bereiden uit zulk grondwater en landbouwgewassen groeien slecht op bodems met brak grond- water. Brak grondwater kan echter leiden tot bijzondere vegetaties en daarmee samenhangende ecosystemen.

De ligging van Nederland heeft tot gevolg dat bodem en diepere ondergrond diverse kenmerken dragen van mariene invloeden. Dikke lagen in de bodem zijn vaak in de vorm van kleilagen door de zee afgezet, maar soms ook als zandige afzettingen. Mariene sedimenten hebben van oorsprong zout zeewater bevat dat als grondwater achterbleef na het terugtrekken van de zee. Onder invloed van een zoete omgeving namen de concentraties van het ingesloten grondwater geleidelijk af, zodat brak grondwater ontstond. Brak grondwater ontstaat echter ook als in zoet water afgezette sedimenten onder invloed van een toestroming van zout grondwater geraken. Stroming van grondwater vindt onder andere plaats door verschillen in dichtheid. Zowel de doorstroming van mariene sedimenten met zoet grondwater als het omgekeerde zijn echter niet de enige processen die brak grondwater veroorzaken. Tussen zoute en zoete lagen kan uitwisse- ling van zout optreden als gevolg van moleculaire diffusie door verschillen in concentraties. Het meevoeren van zoutionen door stromend grondwater gebeurt vaak in de vorm van dispersie. Hoewel de verdeling van zoet en brak grondwater in de bodem ingewikkeld is, zit er toch een algemene lijn in. De zoutconcentraties in diepere lagen zijn veelal afkomstig van uitloging door uitspoeling en diffusie van zout dat na mariene transgressies in het vroeg-Pleistoceen en daar- voor (langer dan 1,6 miljoen jaar geleden) is achtergebleven. Het uitgeloogde zout komt aan de basis van de Pleistocene aquifers naar boven en in die aquifers wordt het door de stroming van het grondwater verder meegevoerd (Meinardi, 1991). Door dispersie ontstaat er in deze van oorsprong in zoet water afgezette lagen een zoutverdeling met toenemende concentraties naar de diepte en in de richting van de stroming (Figuur B.2.1) boven de praktisch ondoorlatende basis. Van belang is dat de zoete en brakke stroming plaats vindt in dezelfde aquifer (of grondwaterli- chaam, GWL).

Het brakke grondwater in ondiepe lagen van de kustzone is ontstaan tijdens Holocene transgres- sies. Grote delen van Nederland zijn voor lange of korte tijd door de zee bedekt in de afgelopen 10 000 jaar. De verzilting van het grondwater tijdens transgressies is in de regel het sterkst in de bovenste delen van de Pleistocene aquifer en in gebieden waar de zee het langst aanwezig was. Het in de mariene kleilagen aanwezige zout verdwijnt na inpolderingen weer door uitspoe- ling en diffusie naar de zoete teeltlaag. Het naar drainbuizen en sloten afgevoerde water krijgt daardoor verhoogde zoutconcentraties. Het zoutbezwaar van het oppervlaktewater is het grootst in de meest recente inpolderingen. Ook een grotere drooglegging van het land kan (tijdelijk) tot meer zout in de sloten leiden door een diepere ontwatering van de bodem.

Diepteligging grensvlak zoet en brak grondwater

Diepte in meter onder NAP

225 - 300 300 - 375 375 - 450 0 - 75 75 - 150 150 - 225 450 - 525 525 - 575 Geen gegevens

Figuur B.2.1 Ontstaan van het zoute en brakke grondwater; blokken 50*50 km en 200m hoog

Ontstaan van zout en brak grondwater

Heuvels Duinen

Polder

500.000 jaar geleden

5.000 jaar geleden 1.000 jaar geleden Heden = 2000

100.000 jaar geleden 10.000 jaar geleden

Zand Blokken van 50 bij 50 km en 200 m hoog Zoet Licht brak Brak Zwaar brak Zout Klei en/of veen Stromen Zee

Bijlage 1

De Pleistocene aquifers in de zeekleigebieden nabij de kust kunnen van boven tot beneden volledig brak grondwater bevatten door de genoemde factoren. Het grondwater is slechts zoet op plaatsen waar later een verticale infiltratie van zoet water plaats vond (en vindt). Dit betreft vaak langgerekte zones, zoals onder een duinenrij of een rivierbedding (Figuur B.2.1).

Lenzen van zoet grondwater en wiggen van zout grondwater

Het patroon van een regelmatige verzilting van het grondwater van beneden door uitloging van diepe mariene lagen en van boven als gevolg van transgressies is op vele plaatsen gewijzigd door natuurlijke en door menselijke invloeden. De duinenrij langs de Hollandse en Zeeuwse kust en op de Waddeneilanden heeft bijvoorbeeld een situatie gevormd waarbij infiltratie van een aanzienlijk neerslagoverschot optreedt. Onder de duinen bevindt zich een soms tientallen meters diepe lens van zoet grondwater die van grote betekenis is voor de drinkwatervoorzie- ning. In de afgelopen anderhalve eeuw zijn echter aanzienlijke hoeveelheden grondwater aan de duinen onttrokken waardoor de zoete lens plaatselijk weer sterk in omvang is afgenomen. De ondiepe bodem is vaak zandig onder de stroombeddingen van rivieren. Van nature ligt het rivierpeil relatief hoog ten opzichte van de oeverlanden, maar de peilverschillen zijn nog groter geworden na de bedijkingen en ontginningen, waardoor de infiltratie van rivierwater naar de bodem en een van de rivier af gerichte stroming in het grondwater aanzienlijk zijn toegenomen. Het gevolg is dat langs de armen van de grote rivieren tientallen meters diepe lenzen met zoet grondwater zijn ontstaan (bijvoorbeeld ook langs de Oude Rijn tot Leiden). Een opmerkelijk verschijnsel is het zoete grondwater onder voormalige kreekruggen in Zeeland. De zandige bodems ervan bestaan vaak uit mariene afzettingen. Na de inpolderingen zijn die bodems verzoet en zijn peilverschillen ontstaan door inklinking van de veengronden ernaast. Deze kreekruggen zijn de bron van relatief kleine lenzen met zoet grondwater, die van belang zijn voor de lokale watervoorziening van mens en dier en thans ook voor beregening.

Het grondwater onder de diepe droogmakerijen in het Hollandse poldergebied is vaak brak en soms zout evenals de kwel naar het oppervlaktewater. Dit grondwater is veelal niet afkomstig uit de huidige Noordzee. Grote peilverschillen zijn ontstaan na de diepe bemalingen, die in Noord-Holland vooral vanaf de zeventiende eeuw zijn geïnstalleerd en in Zuid-Holland vanaf de achttiende. Voor die bemalingen waren de peilverschillen met het zeeniveau zo gering dat nauwelijks een landinwaartse stroming van zeewater is opgetreden. De huidige landinwaartse stroming kan de diepe polders nog niet hebben bereikt in de periode na de diepe bemalingen door de relatief geringe snelheid van de stroming. De brakke kwel in de diepe droogmakerijen is afkomstig uit het reeds aanwezige brakke grondwater in de omgeving en in diepere lagen. De beperkte rol van een rijzing van de zeespiegel op de aard en grootte van de kwel in de Neder- landse polders houdt niet in dat daarin geen veranderingen zullen optreden in de toekomst. In de eerste plaats is het de vraag of de huidige situatie al een evenwicht representeert wat betreft de kwaliteit van het toestromende grondwater. Ook een andere factor speelt een rol. Sinds de ontginning van land met een venige bodem zijn dalingen opgetreden van het maaiveld met als gevolg dat de polderpeilen moesten worden aangepast. De stroming van het grondwater zal daarmee ook veranderen en daarmee de herkomst en de aard van het opkwellende grondwater. De verdeling van zoet en brak of zout grondwater is bepaald door TNO-NITG. (Dufour, 1998). Uit Figuur B.2.2 blijkt dat de overgang van zoet naar brak en/ of zout grondwater zeker in de kustgebieden ondiep ligt, maar in Oost-Nederland is dat plaatselijk ook het geval door de relatief hoge ligging van hier voorkomende mariene sedimenten.