De betekenis van zoute kwel voor het polderontwerp

MkHICAC nnnn OR CULTUURTECHNIEK EN WATERHUISHOUDING nn<3LU*V.VC£3 N o t a 223 d.d. 26 november 1963

De betekenis van zoute kwel voor het polder ontwerp

W.C. V i s s e r

••< ai

BIBLIOTHEEK BE HAAïT

Droevendaa'isssieeg 3a De betekenis van het vraagstuk Postbus 241

6700 AE Wageningen Het Deltaplan zal a l s gevolg hebben dat in de over het algemeen v r i j

sterk v e r z i l t e polders van het eilandengebied van Zeeland en Zuidholland de mogelijkheid ontstaat het zoute water te verdrijven door doorspoeling met zoet water. Op de lange duur mag men verder verwachten, dat de zoute kwel zal overgaan in zoete kwel, al zal dit voor sommige gedeelten van de polder eeuwen duren.

Het eilandengebied i s door gelijkmatiger temperatuur a l s gevolg van de regulerende werking van de grote wateroppervlakten in het bijzonder g e -schikt voor tuinbouw. Verder i s het aantal uren zonneschijn vergeleken met het binnenland groter a l s gevolg van de invloed van het vlakke zeegebied met minder sterke turbulentie van de lucht en dientengevolge minder wolken-vorming. Ook hierdoor i s de tuinbouw hier duidelijk bevoordeeld tegenover die welke in het m e e r bewolkte en minder zonnige vaste land wordt uitge-oefend. Vroegere oogsten, betere kwaliteiten en minder vorst schade zijn i n dit gebied te verwachten of worden reeds geconstateerd.

Zou in dit gebied de watervoorziening van de g e w a s s e n in orde gebracht kunnen worden, dan zou men de voorwaarden hebben geschapen o m tot de m e e r rendabele tuinbouw over te gaan, wanneer de overige omstandigheden dit wenselijk en mogelijk zouden maken.

Na de over stroming s ramp i s in dit gebied aan de ontwatering v e e l gedaan Thans moet overwogen worden om voor dit op ontwatering gerichte s y s t e e m van waterleidingen maatregelen te verzinnen die een beheersing van de kwaliteit van het water mogelijk maken. Het overwegen van de e i s e n , die de toekomst aan de polder outillage eventueel zou kunnen stellen, was aanleiding een omvangrijk onderzoek uit te voeren naar de weinig overzichtelijke f a c -tor van de zoute kwel.

Hoe beschouwt men de kwel

Vraagt men de praktische polderdeskundige hoe zich de kwel uit, dan zal hij de vulkaantjes op de slootbodem vermelden, waar de voortdurende

beweging van het zand de plaats van het opkwellen van water aanwijst. Hij zal wijzen op plekken waar het sloottalud inzakt en de slootbodem omhoog komt. Zijn opvatting van de kwel i s dat dit een discontinu, pleksgewijze grote moeilijkheden veroorzakend v e r s c h i j n s e l i s , welke plekken een onderdeel vormen van een overigens niet in belangrijke mate door kwel g e -troffen gebied.

De hydroloog zal desgevraagd een geheel ander beeld schetsen. Hij zal wijzen op het volgens m e e r of minder eenvoudige e-functies naar het centrum van de polder afnemen van de kwel als gevolg van toenemende afstand bij gelijkblijvend v e r s c h i l tussen polder en zeepeil. Zijn opvatting i s dat dit een continu afnemend v e r s c h i j n s e l i s , beheerst door s t r o m i n g s -weerstanden in hogere en diepere lagen, welke constant verondersteld worden.

De opvattingen v e r s c h i l l e n als noodzakelijk gevolg van beider belang-stelling. Voor de praktische polder deskundige zou de voorstelling van continuïteit ondoelmatig zijn. Deze opvatting toch zou een v e r b e t e r i n g s -noodzaak in alle sloten, dan wel in geen enkele sloot aanwijzen en geen b a s i s vormen voor zijn dagelijks werk. De hydroloog zou in de p l e k s g e -wijze variatie in de stromingsweerstanden geen uitgangspunt voor zijn formules vinden en in plaats van de als vereenvoudiging bedoelde formules moeten werken met een onhanteerbaar gedetailleerde weergave van de g e

-sommeerde effecten van pleksgewijze geldende beschrijvingen.

Wanneer men het kwelverschijnsel goed zou doorzien en dit beeld steeds in gedachten zou hebben, zou ieder zich steeds r e a l i s e r e n dat zijn conceptie van de kwel een vereenvoudiging i s , noodzakelijk om eigen werkwijze mogelijk en hanteerbaar te maken. In werkelijkheid gaan deze beide vereenvoudigingen van het inzicht in het wezen van de kwel een eigen leven leiden en dreigt het inzicht v e r l o r e n te gaan, dat de v e r e e n voudigingen alleen bruikbaar zijn bij toepassingen, waarvoor het v e r -waarloosde aspect niet van belang i s . Bij nieuwe toepassingen moet men nieuwe vereenvoudigingen en nieuwe meetmethoden opstellen. De hydro-logie kan niet steeds op dezelfde wijze van zijn inhaerente toevalsaspecten worden ontdaan.

..•.• i - j .•:.'. ' i ' i i U . ' - . ü d :T.r.v • l e v ; i : ~ ; - ü a : t 2 - L 0 O v !3 n r T ü :! •• • d • '. a v ff a ;> \;-:'•'•••••' :vrJ Cii J O S ;.: ; LU . ; V - £ r-:.';;i)fi.-L.K .' c X ï i s r •"•;: n.J. r: H O ft:-' fi -ï : X ' i: j-iK :.... . . :(*'.'

3

-Wat i s het wezen van de kwel?

De kwel in het Hollands profiel - een twee lagen profiel met een minder doorlatende laag op een laag van betere doorlatendheid - wordt beheerst door een horizontale aanvoer stroming in de diepere laag en de verticale kwel stroming in de afdekkende laag. De e e r s t e stroming wordt b e s c h r e v e n door de bekende constante kD, de tweede door de constante C. Beide con-stanten variëren van plek tot plek. Maar omdat de horizontale stroming honderden tot duizenden m e t e r s aflegt, middelen deze v e r s c h i l l e n sterk uit en mag de hydroloog verwachten dat een gemiddelde kD-waarde bruikbaar zal zijn.

De verticale kwelstroming daarentegen legt maar enkele m e t e r s af, welke afstand plaatselijk nog sterk beïnvloed wordt door ingegraven sloten en kanalen. Deze laag wordt door een gemiddelde C-waarde beter

geken-schetst naarmate hij dikker en gelijkmatiger van doorlatendheid i s . Waar dit niet het geval i s , zal de polderdeskundige terecht aan zijn conceptie de grote variabiliteit van de C-waarde ten grondslag leggen.

Stromingsfunctie en toevalsverdeling van de constanten bepalen s.rmen de omvang en variabiliteit van de kwel. Is de toevals spreiding van de kD-en C-waardkD-en breed, dan valt de hydrologische achtergrond in het niet. Is de toeval s spreiding nauw, dan wordt het hydrologische aspect de bepalende factor.

Het v a s t s t e l l e n van het kwelpatroon

Voor het v a s t s t e l l e n van de plaats, waar de kwel optreedt, beschikt men over drie methoden, die variëren van kostbaar, tijdrovend maar algemeen toepasbaar tot goedkoop, snel en alleen van toepassing voor een z e e r s p e c i -aal aspect van de kwel.

Als m e e s t bekende methode mag gelden het bepalen van kwel uit kD-en C-waardkD-en, die in ongeroerde gestokkD-en m o n s t e r s , kD-en drukverschillkD-en, die uit diepe en ondiepe p i e z o m e t e r s zijn bepaald.

De bepalingen zijn kostbaar, de nauwkeurigheid van de hydrologische constanten, bepaald aan de relatief z e e r kleine grondcylinders, i s nood-zakelijkerwijze beperkt, terwijl het niveau van diepe potentialen, op ruime wijze vereffend bij het met de hand inschetsen, mogelijke details nogal wat afvlakt. Deze methode i s van belang indien men een niet aanwezige en dus niet direct meetbare situatie door berekening wil benaderen of indien -r~rn

,.ï,t F SV., g -.,ri

riilVi

een nauwkeurig kwalitatief inzicht in het algemeen stromingsprobleem wil verkrijgen, zoals het optreden van etages, scheidende lagen, potentiaal-vervallen, begrenzing van doorlatende niveaux binnen de etages, snelheid van verzoeten van de kwel na afsluiting van de zeearmen, enz. De methode is te tijdrovend om een dicht waarnemingsnet te kunnen verschaffen.

De berekening van kwel uit de waterbalans, afgeleid uit grond- en slootwaterstandswaarnemingen, regen en verdampend vermogen van de atmosfeer is een matig tijdrovende werkwijze, vooral indien de analyse van het samenspel van de variabelen met de computer wordt uitgevoerd.

Een grote detaillering is op deze wijze niet te verkrijgen, al kan men meer grondwaterstandsbuizen plaatsen dan diepboringen uitvoeren. Een voor-deel i s , dat deze methode de gehele waterbalans kan ontrafelen. De kwel wordt echter door extrapolatie naar het nulpunt van het regenoverschot bepaald, waarbij de nauwkeurigheid - toch reeds afhankelijk van minder in details afdalende hydrologische formules - door de extrapolatie vooral bij hogere kwelintensiteiten sterk afneemt.

De derde methode bestaat uit het direct meten van de kwel zoals die uit de afvoer van de drains en het opkwellen uit de slootbodem blijkt. Hiertoe is meetgereedschap vervaardigd, dat de afvoer van de drainbuis en de opkwellende hoeveelheid in de sloot onder water kan meten.

De drainmeter meet de kwel over het gehele oppervlak dat door een enkele buis afvloeit. De meting heeft als gevolg daarvan een kleine toe-vallige fout, maar systematische zijn zeker aanwezig, zoals gevolg van de invloed van aangrenzende sloten en drains of van afvoer van regen of wateronttrekking door verdamping.

De slootkwelmeter meet de kwel over een oppervlak van niet meer dan 2

4 dm en zal dus sterk onder de invloed van de bodemheterogeniteit staan. Ook hier zal afvoer van regen een fouten-invloed vertegenwoordigen.

De beide metingen hebben echter het voordeel dat ze zo gemakkelijk herhaling toelaten en allerlei invloeden op de kwel bestudeerbaar doen worden. Ook in gebieden met zeer variabele kwel kan men met deze detailmetingen een indruk van de variatie van plek tot plek krijgen. Met de h i e r -voor beschreven methoden zou zo'n studie ook wel mogelijk zijn, maar ze zullen teveel moeite kosten om tot dergelijk detailonder zoek te kunnen besluiten.

L ^ i U

K o f1 ^ ("•:

.••"I -•

:!,• f'

-s-Het v a s t s t e l l e n van kwelplekken door het v a s t s t e l l e n van dooiplekken in de sneeuw of wakken in het ijs in de sloten laten wij hier buiten b e s c h o u -wing. Het i s een methode tot o p s p o r e n en begrenzen van de kwel doch geen meting van de i n t e n s i t e i t . Dit n e e m t niet weg dat een zorgvuldige verkenning van een polder op deze visuele kwel-indicaties een z e e r belangrijke bijdrage

tot het kwelonderzoek z a l v o r m e n waarmede de locale polderdeskundigen

een b e l a n g r i j k e ondersteuning van het onderzoek zouden kunnen leveren.

Ds regionale v e r d e l i n g van de kwel

De kwel in de p o l d e r s van het Deltagebied blijkt - zoals hiervoor werd aangegeven - z e e r uiteen te lopen. Soms treft men nabij de dijk z e e r hoge b e d r a g e n aan. Dit r i c h t de gedachten op dijkskwel of op de invloed van de k o r t e kwelweg vanaf h e t b u i t e n w a t e r en dus op het geringe drukverlies bij

s t r o m i n g door de d i e p e r e lagen. Het z a l voor een goede verklaring van b e -lang zijn dat m e n zich wel overtuigt van een mogelijke invloed van het al of niet aanwezig zijn van buitendijkse schorren en van binnendijkse v e r -g r a v i n -g e n - zo-genaamde k a r r e v e l d e n - w a a r v a n de ondoorlatende laa-g v r o e g e r geheel of gedeeltelij!: diende voor de dijkbouw. Even hoge kwel-c i j f e r s v e r van de dijk v e r w i j d e r d wijzen u:t, dat niet alleen de kD-waarde of het d r u k v e r s c h i l , m a a r ook de G - w a a r d e de verklaring kan geven.

V e r d e r ziet m e n h e r h a a l d e l i j k s t e r k e kwel optreden in de hoofdleiding vlak bij het g e m a a l . Ook h i e r kan de verklaring, veelal vastgeknoopt aan de k o r t e afstand tot de z e e , e v e n z e e r worden gezocht in de omstandigheid dat bij het g e m a a l de hoofdtocht h e t diepste i s en van de ondoorlatende laag het m i n s t e i s overgebleven.

Deze v e r k l a r i n g vindt zijn bevestiging in de kwelcijfers in de diepe tochten in h e t midden van h e t eiland Schouwen. Deze cijfers zijn hoog in vergelijking m e t de lage c i j f e r s , die in de kleine sloten gevonden worden, die de hoofdtocht k r u i s e n . Alleen de w a a r n e m i n g e n in de tocht geven hoge

tot z e e r hoge c i j f e r s te zien en wijzen uit, dat m e n ook hier de tocht te diep

heeft g e m a a k t en van de slecht d o o r l a t e n d e laag te weinig heeft overgelaten. O v e r i g e n s i s zonder nauwkeurige a n a l y s e in het kwelpatroon geen b e

>ri •.£';>'.••.•' • :.. -ni •.••!.. n.,:-, [.Lr- :v>[--.-.-Ï>1 •;j'fi-f.iU;-.(v .:P:--;j.!.L l i i ; - : K:-' .K:-'->i; • a J-K:-' ). •an ::om

Kjwel en zoutgehalte in het open water

Het zoutgehalte van het open water wordt wel eens beschouwd als een directe afspiegeling van het kwelpatroon. Bedacht dient echter te worden dat het zoutpatroon niet alleen van de kwel, maar eveneens van het t r a n s -port van water en zout door de open leidingen afhangt. Indien de hoofdlei-ding midden in de polder ligt, zal het zout, dat in de karrevelden opkwelt, door de leidingen naar het midden van de polder moeten stromen en het gehele tussenliggende gebied verzilten, ook indien in deze polderdelen de plaatselijk optredende kwel gering zou zijn. Het effect van de kwel is niet alleen afhankelijk van de verticale doorlatendheid van de bovenlaag, maar tevens van de transportrichting in de open leidingen. De tracering van de hoofdtochten als in de "Wieringermeer met een kwelkanaal op korte afstand parallel aan de dijk is principieel juister dan de tracering, die de hoofdtochten in het midden van de polder legt als in de niet door verzilting b e -dreigde oudelands polders. Ook de afwezigheid van duidelijke kweikanalen en speciaal van kwelkaden, die de delen met de sterkste zoutbelasting van de rest van de polder afschermen en de minder door zout belaste delen hun laag zoutgehalte laten behouden, lijkt minder juist. Of deze op de kwel af-gestemde tracering van leidingen en afdelingsgrenzen overigens landbouw-kundig van belang i s , hangt van de hoogte van het zoutgehalte af. Zou een juiste tracering op Schouwen een zoutgehalte van 15 g r / l verlagen tot

10 g r / l , dan zou dit gehalte nog veel te hoog zijn en het resultaat weinig waarde hebben.

Hoe staat het met de toevalsverdeling van de kwelintensiteit ?

Omtrent de doorlatendheid van de bovenlaag, die de kwelintensiteit in grote mate bepaalt, geeft het doorlatendheidsonderzoek, met de

boorgaten-methode ten behoeve van drainage bepaald, ons een eerste indruk. Speciaal de variabiliteit van deze grootheid blijkt in het Deltagebied groot te zijn en de variabiliteit van de doorlatendheid bij lichte zavelgronden vele malen te overtreffen. Men mag dus wel reeds verwachten dat de eigenschappen van de ondoorlatende laag - en speciaal van de spierkleilaag die in dit gebied zo goed bekend is - bepalen hoe sterk de kwel zal variëren.

Een groot aantal kwelbepalingen op klein oppervlak toonde deze grote variabiliteit duidelijk aan. Men kan zich nu afvragen of deze verdeling het gevolg is van een bouw van de bovenlaag, bestaande uit grote gebieden met

:):}: . ' • i , - • , • _ - * ? - . ! " , ' WO Ü.i.»ï:l.ü' ' 4 J u Oc: t< _ , . : . i n . • ; 1 . l :• ' Cl.

• 7

een b e p e r k t v a r i a b e l e doorlatendheid, w a a r i n enkele zwakke plekken v o o r k o m e n bijvoorbeeld door oude k r e k e n of te diep ingegraven sloten v e r -o -o r z a a k t - dan wel h e t gev-olg van een s t e r k v a r i a b e l e s t r u c t u u r van de s p i e r k l e i l a a g binnen een g e n e t i s c h o v e r i g e n s u n i f o r m gebied.

Het o p t r e d e n van v a r i a t i e a l s gevolg van m e e r dan één o o r z a a k blijkt uit het v o o r k o m e n van m e e r t o p p i g e k a n s v e r d e l i n g e n . Gaat m e n na hoe de k a n s v e r d e l i n g van de kwel e r u i t z i e t , dan blijkt dat het een eentoppige log-n o r m a l e v e r d e l i log-n g i s .

H i e r u i t mag m e n afleiden dat de b e l a n g r i j k s t e o o r z a a k van de kwel de s t r u c t u u r van de grond in de ondoorlatende laag i s en dat v e r s t e r k i n g van de kwel door g e n e t i s c h e differentiatie van h e t gebied of door de ingraving van sloten onvoldoende veelvuldig v o o r k o m t of de kwel onvoldoende v e r -g r o o t o m a l s afzonderlijke factor in de k a n s v e r d e l i n -g tot uitin-g te k o m e n . V e r d e r m a g m e n uit deze enkelvoudige o o r z a a k van de kwel afleiden, dat de kwel in de sloot en in de a k k e r door eenzelfde k a n s v e r d e l i n g van de C - w a a r d e wordt b e h e e r s t . Dat dit niet tot dezelfde kwel behoeft te v o e r e n , i s h e t gevolg van v e r s c h i l l e n in de w a t e r b a l a n s door b e r g i n g en v e r d a m p i n g en een a n d e r d r u k v e r s c h i l wegens de toevoeging van de s t r o m i n g s v / e e r s t a n d van de d r a i n a g e s t r o m i n g . Tenslotte wijst een l o g - n o r m a l e k a n s v e r d e l i n g e r op, dat een g e r i n g o p p e r v l a k t e p e r c e n t a g e m e t hoogste afvoeren v o o r het o v e r g r o t e deel van de kwel v e r a n t w o o r d e l i j k i s . Het i s v o o r a l deze l o j a r i t h m i s c h scheve k a n s v e r d e l i n g , die het zo voor de hand doet liggen de k w e l -v e r s c h i j n s e l e n g e s p l i t s t te denken in een a a n t a l m a r k a n t e kwelplekken in een o v e r i g e n s homogeen doorlatend gebied m e t een gelijkmatig v e r d e e l d e k w e l s t r o m i n g van b e p e r k t e g r o o t t e . N i e t t e m i n i s de kwel een enkelvoudig, door een homogene k a n s v e r d e l i n g b e h e e r s t , p r o c e s dat in m e e r d e r e of m i n -d e r e m a t e kan o v e r w e g e n ten opzichte van h e t h y -d r o l o g i s c h v e r s c h i j n s e l in e n g e r e zin, z o a l s het uit s t r o m i n g s f o r m u l e s m e t constante s t r o m i n g s p a r a -m e t e r s kan worden b e s c h r e v e n . De enkelvoudige o o r z a a k i s van belang voor de k w e l w a a r n e m i n g . Bodemkundige of geologische opnamen zullen binnen de g e n e t i s c h e eenheden door p h y s i s c h e w a a r n e m i n g e n m o e t e n worden a a n -gevuld.

De samenhang t u s s e n s l o o t - en d r a i n k w e l

Wanneer e r aanleiding i s aan te n e m e n dat de kwel, die uit de d r a i n a g e -afvoer blijkt, door dezelfde v a r i a b i l i t e i t in de C - w a a r d e voor de v e r t i c a l e

8

-kwelstroom wordt beheerst als de -kwelstroom, die in de slootbodem op-treedt, dan moet er tussen de variabiliteit in de drain- en de slootkwel een bepaalde relatie bestaan. Wanneer wij hier de invloed van de stroming s-weerstand, nodig voor de afvoer naar de drainbuis, buiten beschouwing laten, dan hangt de variabiliteit van sloot- en drainkwel af van de grootte van het kleinste oppervlak, waarvoor de gemeten kwelintensiteit geldt.

Stelt men zich het kwelpatroon als een mozaiek van toevallig verdeelde in-tensiteiten voor, dan is het van belang of de eenheden van het mozaiek af-metingen van deci- dan wel decameters hebben. De drainkwel, de afvoer van de drainbuis bij de uitmonding, geeft de som van de kwelintensiteiten over een oppervlak van 0. 1 à 0. 2 ha, terwijl de slootkwel de intensiteit

aangeeft over een oppervlak van een onbekende, maar veel geringere opper-vlakte van de juist genoemde eenheden van het mozaiek. Door de kansver-deling van de slootkwel te vergelijken met die van de drainkwel kan men een indruk krijgen van de grootte a van deze oppervlakte-eenheid, waar-voor gemiddeld de bepaalde slootkwel geldt. Wil men dan de gelijkmatig-heid van de kwel voor oppervlakten van n eenheden met grootte a. n weten, dan zal de variabiliteit van de slootkwelcijfers tot de macht l / |f~n verheven moeten worden om de log normale verdeling van deze kwelcijfers te vinden. V/il men ten behoeve van door spoeling sonderzoek weten of het waarnemings-net voldoende dicht i s om zekerheid te kunnen geven dat het zoutgehalte binnen bepaalde grenzen zal blijven, dan geeft de grootte van de eenheid van kwel, berekend op grond van dit kansverdeling sonderzoek een aanwijzing omtrent de gewenste dichtheid van het waarnemingsnet.

De kwel en het zoutgehalte van het slootwater

Het zoutgehalte van het slootwater wordt bepaald door het totaal aan zout gedeeld door de som van de waterhoeveelheden, die van punt tot punt door de sloot stromen of daar door kwel of verdamping binnentreden of ver-loren gaan. Wil men een indruk hebben van de hoeveelheid door spoeling s-water, nodig om in de sloot een zoutgehalte te handhaven, dat een zekere grens niet te boven gaat, dan moet men een maatgevende stroming s situatie opstellen, die als basis voor de doorspoeling mag gelden. Deze stromings-situatie zal een redelijk maximum aan doorspoelingsbehoefte voor een droge periode moeten betreffen. Behoudens in gevallen van zeer sterke drainkwel zal men veelal wel kunnen uitgaan van een gemiddeld hoogste

.'.t s . ' O L ? ,.' ï '..• J • ' ' .1 m :nc niroi: t • :.{ L - B " " i f

zomerverdamping en afwezigheid van drainafvoer. Verder dient een stroom-richting van het water te worden vastgesteld, welke het water opgelegd kan worden door inlaten en uitmalen, dan wel het gevolg kan zijn van verschil in kwel. Tenslotte kan men de doorspoeling als stationair geval doorrekenen dan wel zich een voorstelling maken omtrent een bepaalde frequentie van waterinlaat en uitmaling.

De stationaire rekenwijze beschrijft het zoutgehalte van een slootvak op een bepaald punt als de som van het met doorspoel- en kwelwater aange-voerd zout, gedeeld door het totaal van de hoeveelheden kwelwater, door-spoelwater, regen en verdamping over het leidingvak tussen het inlaatpunt en het punt van beoordeling.

In formule gebracht wordt het zoutgehalte weergegeven door: d *- k

S l D t I K + ( R - E ) 2 0

Z . = zoutgehalte slootwater Z, = zoutgehalte kwelwater Z , = zoutgehalte door spoelwater D = doorspoeldebiet per etmaal K = kweldebiet per etmaal

R-E= regenoverschot gemiddeld per etmaal O = slootoppervlak

Het somteken geeft aan dat men van het inlaatpunt tot het punt van b e -oordeling het zoutbezwaar - het product van kwel en slootoppervlak - moet sommeren.

Het door spoeling sonde rzoek brengt een nieuw element in de berekening van een slotenstelsel, namelijk dat de hoeveelheid water, die door een b e -paalde sloot stroomt, van belang wordt. Bij afvoer van water is het van geen. belang of de ene sloot meer afvoert dan de andere, zo lang men het water maar kwijt raakt. Bij doorspoeling echter wordt het te zout zijn van de ene

sloot niet opgeheven door het zoeter dan nodig zijn van een aantal anderen. Het ontwerp vraagt dan ook dat e e r s t voor elk leidingvak het zoutbezwaar 2K Z. wordt vastgesteld alsmede het kwelbezwaar ^ K en het regenbezwaar

•

10De volgende stap i s , dat van elk leidingvak de l e n g t e , de n a t t e d o o r -snede en het hoogst t o e l a a t b a a r peil worden v a s t g e s t e l d . Dit p e i l i s het peil, dat m e n m a x i m a a l zou willen t o e l a t e n o m door de b e s t a a n d e leidingen de w a t ó r h o e v e e l h e i d t e doen stromen, die m e n a l s doorspoelingsbehoefte van l a g e r gelegen leidingen b e r e k e n d e of die m e n m o e t t o e l a t e n o m het d o o r

-spoeling s w a t e r van h o g e r gelegen leidingen af te kunnen v o e r e n .

Een b e r e k e n i n g moet nu voor elk leidingvak b e p a l e n m e t welke stuw-hoogte of profielverwijding m e n een v e r d e l i n g van het ingelaten w a t e r kan b e w e r k s t e l l i g e n , die h e t n a u w s t e aan de g e w e n s t e doorspoeling a a n s l u i t

z o n d e r dat het hoogst t o e l a a t b a r e p o l d e r p e i l of een hoogste zoutgehalte wordt o v e r s c h r e d e n en t e v e n s het d o o r s p o e l i n g s d e b i e t redelijk blijft.

O m t r e n t dit r e k e n p r o c e s , dat v a s t s t e l t hoe de o p t i m a l e d o o r s p o e l i n g m e t m i n i m a l e k o s t e n kan worden b e r e i k t , b e s t a a t tot d u s v e r r e geen e r -varing'. Door g e b r u i k m a k e n van de c o m p u t e r k o m e n oplossingen binnen het b e r e i k van de o n t w e r p e r , die een o p t i m a a l p r o j e c t kunnen g a r a n d e r e n , m i t s m e n de j u i s t e uitgangspunten m a a r weet t e f o r m u l e r e n .

Enkele p r o b l e m e n , die m e n zal m o e t e n o p l o s s e n , laten z i c h wel r e e d s v o o r s p e l l e n . Zo zullen leidingen, die een t a n g e n t i a l e verbinding v o r m e n t u s s e n de r a d i a a l v e r l o p e n d e d o o r v o e r l e i d i n g e n , aan beide einden deze r a d i a l e leidingen op punten m e t gelijke w a t e r h o o g t e kunnen ontmoeten. Deze leidingen zullen niet d o o r g e s p o e l d kunnen worden zonder een van beide r a d i a l e leidingen op te stuwen of de t a n g e n t i a l e leiding door b e m a l i n g van w a t e r t e v o o r z i e n .

Het zal g e m a k k e l i j k e r zijn een oplossing te vinden n a a r m a t e m e n m e e r drukhoogte t e r beschikking heeft. Men z a l de a a n v o e r k a n a l e n d a a r o m het b e s t e m e t k l e i n v e r v a l en ondiepe b o d e m kunnen ontwerpen, w a a r i n o m h e t w a t e r te kunnen v e r v o e r e n het peil flink opgezet m o e t w o r d e n . De afvoer-leidingen kan m e n het b e s t e op wat l a g e r peil houden en dus diep m a k e n , w a n n e e r dat a l t h a n s de kwel niet doet t o e n e m e n .

E r zullen leidingvakken o p t r e d e n , w a a r d o o r m e e r s o m s v e e l m e e r -w a t e r zal m o e t e n -worden a a n - of afgevoerd dan voor de doorspoeling nodig i s . Aan de h i e r u i t voortvloeiende g e r i n g e r e economie van het z o e t w a t e r -g e b r u i k i s niet te ontkomen.

Het z a l van belang zijn de a a n v o e r k a n a l e n zo v e e l mogelijk door gebieden m e t weinig kwel, en de afvoerkanalen zo v e e l mogelijk door gebieden m e t

• l i

-grote kwel te leiden. Bij gelijke doorspoelingsintensiteit wordt de oplossing met een zo groot mogelijk gebied met laag zoutgehalte verkregen door het water zodanig door de leidingen te doen stromen, dat achtereenvolgens l e i -dingvakken met opklimmende doorspoelingsbehoefte worden doorstroomd.

Berekening van het leiding s t e l s e l

Met de berekening van een l e i d i n g s y s t e e m zal moeten worden g e ë x p e r i menteerd voor de overzichtelijkste oplossing gevonden i s . Ervaring, v e r kregen door uitvoering van de becijferingen bestaat nog niet. Enkele v o o r -waarden liggen echter vast.

In elk knooppunt van drie of m e e r leidingen zal de som van de t o e - en afvloeiende debieten in de leidingen gelijk nul moeten zijn (formule 3). Aan de doorspoelingsbehoefte D zal een transportbehoefteterm Q. moeten worden toegevoegd, die met de doorspoelingsbehoefte van lager gelegen gebieden rekening houdt (formule 2).

Wanneer men in elk leidingvak het verval o p s p l i t s t in een deel A h dat de stroming veroorzaakt en een deel A. h dat voor een goede debietsregulering moet worden toegevoegd of weggenomen, dan kan de waterdiepte w o r -den bepaald, die het doorspoelende water zo goed mogelijk verdeelt volgens de berekende leiding-debieten die het zoutgehalte in de achtereenvolgens doorstroomde leidingen tot de gewenste waarde doen dalen (formule 2).

De s o m van de vervallen langs elke verbinding t u s s e n het aan- en af-voerpunt moet constant zijn (formule 4).

De s o m van doorspoel- plus transportwater in de leidingen die door een dwarsraai door de polder worden gesneden, moet gelijk zijn aan de h o e v e e l -heid kwel in het boven liggend polderdeel, het ingelaten water plus het

regenoverschot (formule 5).

Berekening van negatieve regeling s v e r vallen wijst op de noodzaak van vergroting van het profiel van de leidingen of van doorspoeling door opmaling.

P o s i t i e v e vervallen wijzen op de noodzaak van stuwen en over storten.

Het zal gewenst zijn om de berekening met enkele doorspoelingshoeveel-heden uit te voeren teneinde vast te stellen of de richting van stroming in alle leidingen daarbij gelijk blijft. Overwogen moet daarbij worden of het nuttig kan zijn dit ook te doen met de kwel of de doorspoeling gelijk nul g e

steld, of onder veronderstelling van een constante kwel of van vooraf v a s t -g e s t e l d e , praktisch -gekozen slootprofielen.

&b--Qv.' • :cXi-SiiUJ? ! ; : a c - qa-, O o.; •:-.1ilqi •'...• f> '-!" '... . I-•i. :ih rf£j.i.VT.'.".•• '!. :'• • 'i.b".,;.' .'.; f >-.r:;- :':o ••;.['• ,. •f! •.••i: ;•• i:b '•••:• :rs.?:orsJ> - y , ::;

•.-•.••• '•'. •'•• o:: c;::;;::'..':b :'::>O.L> • i o : : . v v • ï? '. : • ; > f ' '.; j u j i ü , : :J-TJ o r f . O - . J " !'• ••.;(:• •• ;v[ i bno l o .)"•

1 2

-Het onderzoek naar de invloed van de d i m e n s i e s van elk leidingvak op de grootte van het gebied met lage zoutgehalten zal vermoedelijk het b e s t e kunnen plaatsvinden door voor elk leidingvak het zoutgehalte na doorspoeling wat hoger of lager aan te nemen en na te gaan wat het effect van deze verlaging of verhoging i s op de grootte van de termen voor de transportbehoefte in afhankelijkheid van de transportafstand.

F o r m u l e s

Enkele formules, waaruit de onbekenden zullen moeten worden opgel o s t , opgelaten zich thans reeds uitschrijven a opgel s grondsopgelag voor verdere o v e r -wegingen omtrent de wijze, waarop het vraagstuk van de m e e s t economische doorspoeling kan worden opgelost. Men komt tot de volgende uitgangsver-gelijkingen:

1. D + 2 . K + (R-E) 2 . 0 = Zs l( D Zd + 5 K Zfc) voor elk punt

2. D + ^ K + Qt + ( R - E ) ^ O = K Rml'n(Ah^. + A hrf voor elk

leidingvak 3. ^ ( D + ^ K + Qt) + ( R - E ) S O = 0 voor elk

knoop-punt 4. 2 ( û h . + A h ) = C voor een

aan-r tal leiding-trajecten 5. ^ ( D + ^ K + Q.) + ( R - E ) 2 0 = D. . voor elke

1 a a dwarsdoorsnede door de polder

Om tot een oplossing te komen zal de tweede vergelijking g e l i n e a r i s e e r d moeten worden. Een minder prettige eigenschap van de formules i s , dat

2 K en Z O van de door stroming s volgorde van de leidingen afhangen, en dus de oplossing pas verkregen kan worden wanneer men deze r e e d s vrij goed heeft kunnen benaderen. De oplossing zal dus itteratief moeten zijn en dus nogal bewerkelijk.

Het aantal onbekenden in het vraagstuk i s het volgende: de ingelaten hoeveelheid water D. , .. de vulling h van de leidingen voorkomende in de natte radius R, een niet in het leidingvak voor doorspoeling benodigd transportdebiet Q. en een reguleringsverval h per leidingvak, behalve de leidingvakken die bij het uitlaatgemaal samenkomen. Zijn er n leidingvakken en m afsluitende eindleidingen, dan i s het aantal onbekenden g e

-r^lb::::ï. .-..fi.o :<rv :

':o :;••-.-• .: t e r a i o : : :v.h r

' - 3 •.••''•' -.i'i i-L^v .'V ' Ï O C V •iSii-.-.b-'.:.

Uidr Hrr.'a >iio i'biv.i / : . - . } • • ["•>- ; i ••• O IA,. -ÏV: •M» ^ •••: r r '..•-' - ; •;- o - • • ' 'O u; • S A ' . ' •I ;':•.' . ! ? - l-XÜ-• : rr r j.o cq:--r cq:--r h , T > . **: c