Waterhuishouding van ongestoorde beekdalvenen

De relatie tussen waterhuishouding, de ruimtelijke schakering aan plantengemeenschappen en de opeenvolging van hydro-ecologische systeemtypen in ongestoorde beekdalvenen is o.a. beschreven voor de Biebrza (Polen, Figuur 2.3) door Wassen en Joosten (1996) en voor de Ob (Siberië, Figuur 2.2) door Schipper et al. (2007). Deze studies bevestigen de

waarneming van Succow en Joosten (2001) dat kwelvenen, doorstromingsvenen en overstromingsvenen naast elkaar voorkomen, en dat ze dat al gedurende vrijwel de gehele ontwikkeling van het veen doen. De ruimtelijke schakering van de hydro-ecologische systeemtypen in relatie tot de waterhuishouding is als volgt:

(1) Kwelvenen komen vaak voor in een smalle reep langs de voet van de valleiflank. Ze hebben zich daar ontwikkeld door de permanente aanvoer van grondwater. Uit verticale stijghoogteverschillen in het veen blijkt dat de kwelzones tijdens het groeiseizoen enkele tientallen tot honderden meters breed zijn.

Stijghoogtewaarnemingen van Wassen en Joosten (1996) geven aan dat kwelfluxen in de loop van het groeiseizoen groter worden, en dat de kwelzone zich naderhand uitbreid. Volgens Schipper et al. (2007) neemt de kwelflux naar de wortelzone sterk in benedenstroomse richting af, van zo’n 20 mm/d op de overgang van het

beekdalveen en het intrekgebied naar vrijwel geen kwel nabij de overgang naar het doorstromingsveen. Deze patronen treden op gebieden met een relatief geringe weerstand tussen freatische en diepe systeem in het hele beekdal (Schipper et al. (2007). Ook kunnen ze optreden in systemen met een geringe weerstand tussen freatische en diepe systeem aan de rand van het dal en een hoge in de rest van het dal (Wolejko et al. 1994). In deze situaties neemt de kwel snel richting het dal centrum snel af. In beekdalen met overwegend hoge weerstand tussen het freatische en diepe systeem, kunnen kwelvenen ook elders in het dal voorkomen afhankelijk van de positie van locaties met een geringe weerstand tussen het freatische en diepe

(2) Doorstroomvenen liggen benedenstrooms van de kwelvenen. Ze zijn daar ontwikkeld onder invloed van vooral lateraal, door het veen, toestromend grondwater dat in de kwelvenen is opgeweld uit de onderliggende aquifer. Uit de beschreven

waarnemingen van Wassen en Joosten (1996) blijkt dat de laterale

stijghoogteverschillen in het veen gedurende het groeiseizoen nagenoeg constant blijven. De grondwaterstand zakt over het kwelveen en het doorstroomveen

gelijkmatig uit. Doordat de doorlatendheid van de bovenlaag van intacte venen neigt af te nemen met de diepte (Morris et al., 2015, Succow en Joosten, 2001), betekent dit wel dat de laterale fluxen gedurende het groeiseizoen afnemen. In perioden met een groot neerslagoverschot reiken waterstanden tot in het maaiveld en zijn de slenken in de microtopografie geïnundeerd met een dunne laag water. Zulke inundatie kan ook optreden in doorstroomvenen met een grote laterale aanvoer van grond- en regenwater. Op zulke momenten treedt hier oppervlaktewaterstroming op (visuele waarnemingen C. Aggenbach in Polen en Wit-Rusland). Dit geeft aan dat naast lateraal transport in de veentoplaag ook grote laterale fluxen door stroming van oppervlaktewater optreden.

In de zone met het doorstroomveen is de stijghoogte in de aquifer onder het veen kwelvenen is evenwicht met de grondwaterstand in het veen. Bij gebrek aan informatie over de verticale doorlatendheid is onduidelijk wat dit betekent voor de verticale flux. Waarnemingen van Wassen en Joosten (1996) geven wel aan dat tijdens het groeiseizoen sprake is van een opwaartse grondwaterstroming onder het doorstroomveen. Desondanks neemt de invloed van lokaal infiltrerend regenwater in benedenstroomse richting toe. Dit proces wordt mogelijk versterkt door de

ontwikkeling van berkenbos, dat meer water verdampt dan de lage vegetaties die kenmerkend zijn voor doorstromingsvenen.

(3) Overstromingsvenen liggen weer benedenstrooms van de doorstroomvenen, en binnen het bereik van de beken en meren. Ze worden zowel gevoed door grondwater dat uit het doorstroomveen stroomt, door regenwater en periodiek met

oppervlaktewater als gevolg van overstromingen. Als gevolg van drainage door de beek of rivier krijgt infiltratie hier de overhand.

Een historische reconstructie van de waterhuishouding van het veengebied in de Vechtstreek (Provincie Utrecht) bevestigt dat de waterhuishoudkundige patronen die zijn waargenomen in ongestoorde beekdalvenen, ook in Nederland voorkwamen (Van Loon et al., 2009a). De omvang van de kwelzone was wel veel smaller dan in Biebrza en Ob werd waargenomen. Ook bevestigt de reconstructie van Loon et al (2009a) dat het regionale stromingspatroon van het grondwater gedurende de laatste 1000 jaar van de natuurlijke ontwikkeling van het veen nauwelijks is gewijzigd, ondanks dat het veenpakket, en daarmee de weerstand van het veen, in omvang is toegenomen. Deze en andere documentatie van doorstroomvenen betreft situaties waarin de grondwatervoeding van het veensysteem is gelinkt aan grote, hoog gelegen infiltratiegebieden met een dikke onverzadigde zone (stuwwallen, sandr’s, gestuwde ruggen, plateau’s met diep ingesneden geulen, diepe dalen in heuvellandschap). In Nederland is het vroegere voorkomen van doorstroomvenen in zulke situaties

gereconstrueerd aan de voet van stuwwallen en het Hunzedal aan de voet van de Hondsrug. In veel Nederlandse beekdalen liggen in zandlandschappen met geringe hoogteverschillen. De infiltratiegebieden waren hier vaak (zeer) nat voor aanleg van grootschalige ont- en afwatering. De veenvorming in zulke beekdalen vond plaats onder invloed van toestroming van grondwater, maar de vraag is dan of zulke systemen een continue hoge

grondwatertoevoer hadden. Ook kunnen zulke systemen meer invloed hebben gehad van overstroming door oppervlakkige afstroming van water uit het intrekgebied gedurende natte perioden. In combinatie met de geringe hoogteverschillen in longitudinale richting van het beekdal kon er dal veel overstroming optreden. Op dit moment zijn er in zulke beekdalen nauwelijks paleo-reconstructies uitgevoerd op basis van paleontologisch onderzoek aan veenprofielen en hydrologische modellering van de vroegere situaties. In veel gevallen bemoeilijkt het verdwijnen van veen en sterke veraarding van het resterende veen ook zulke reconstructies.

Figuur 2.2. Geohydrologische doorsnede van het beekdalveen van de Ob (Siberië, Rusland), met daarin aangeven de veentypen als indicator voor de opeenvolging van verschillende hydro-ecologische systeemtypen (boven), het verloop van de kwelflux langs de doorsnede (midden), en waargenomen stijghoogtepatronen (onder) (uit Schipper et al. 2007).

Figuur 2.3. Geohydrologische doorsnede van het beekdalveen van de Biebrza (Polen), met daarin aangeven (boven) de veentypen als indicator voor de opeenvolging van verschillende hydro-ecologische systeemtypen, en waargenomen stijghoogtepatronen in het vroege voorjaar (midden) en zomer (onder) (uit Wassen & Joosten, 1996).

Figure 2.3. Geohydrological cross section in a brook valley peatland of the Biebrza (Poland) with

indication of peat types as indicator for the sequence of hydro-ecological system types (top), the spatial pattern of seepage flux (middle), and the pattern of pressure heads in early spring (below) (from Wassen & Joosten, 1996).

2.2.3 Veranderingen in de waterhuishouding van beekdalvenen als gevolg van