Geohydrologisch onderzoek naar de te verwachten grondwaterstandsverlaging in de omgeving van een door de N.V. Waterleiding Oostelijk Gelderland te stichten pompstation in Baak, gemeente Steenderen

NN31545,0329

3ULT UURTECHNIEK EN WATERHUISHOUDING NOTA 329, d.d. 3 februari 1966

Geohydrologisch onderzoek naar de te verwachten grondwater-standsverlaging in de omgeving van een door de N. V.

Waterleiding Oostelijk Gelderland te stichten pompstation in Baak, gemeente Steenderen

K. E. Wit en Dr. N. A. de Ridder

Nota's van het Instituut zijn in principe interne communicatiemid-delen, dus geen officiële publikaties.

Hun inhoud varieert sterk en kan zowel betrekking hebben op een eenvoudige weergave van cijferreeksen, als op een concluderende discussie van onderzoeksresultaten. In de meeste gevallen zullen de conclusies echter van voorlopige aard zijn omdat het onder-zoek nog niet i s afgesloten.

Aan gebruikers buiten het instituut wordt verzocht ze niet in pu-blikaties te vermelden.

Bepaalde nota's komen niet voor verspreiding buiten het Instituut in aanmerking.

Inleiding

Door de N. V. Waterleiding Oosterlijk Gelderland te Doetinchem zijn in e e n b o s c o m p l e x t e n zuidoosten van Baak, g e m . Steenderen enige v e r k e n n i n g s -b o r i n g e n v e r r i c h t , m e t het doel na te gaan i n h o e v e r r e e r een mogelijkheid b e s t a a t t e r p l a a t s e een nieuwe g r o n d w a t e r w i n p l a a t s te stichten.

De uit bovengenoemde b o r i n g e n v e r k r e g e n gegevens betreffende de g e o -logische g e s t e l d h e i d van de o n d e r g r o n d in dit gebied, zijn aanleiding g e w e e s t een n a d e r onderzoek n a a r de v e r l a g i n g e n van de g r o n d w a t e r s t a n d e n t e v e r -zoeken, die bij een g r o n d w a t e r o n t t r e k k i n g van 3 000 000 m3/ j a a r v e r w a c h t

kunnen w o r d e n .

Voor het b e r e k e n e n van de te v e r w a c h t e n v e r l a g i n g e n van de g r o n d w a t e r -standen bij deze onttrekking i s door de W. O. G. , in samenwerking m e t het I. C. W. te Wageningen, e e n pompproef u i t g e v o e r d w a a r v a n de gegevens zijn gebruikt voor het bepalen van de geohydrologische constanten.

In deze nota zullen de r e s u l t a t e n van deze pompproef worden b e s p r o k e n en de te v e r w a c h t e n g r o n d w a t e r s t a n d s v e r l a g i n g e n in de omgeving van de t o e -k o m s t i g e w a t e r w i n p l a a t s w o r d e n aangegeven.

Ligging en uitvoering van de pompproef

De ligging van de t o e k o m s t i g e w a t e r w i n p l a a t s i s in bijlage 1 w e e r g e g e v e n . Bijlage 2 geeft e e n b e e l d van de ligging van de g e p r o j e c t e e r d e pompputten en van de voor dit onderzoek g e m a a k t e pompput P I en de peilputten W l tot en m e t WVII.

Pompput P I b e r e i k t e een diepte van 44 m ; het pompfilter w a s g e s t e l d op een diepte van 20. 0 tot 40. 0 m beneden m a a i v e l d (bijlage 3). De w a a r n e m i n g s -putten WI, Wil, Will, en WV w a r e n op een afstand van r e s p e c t i e v e l i j k 25, 50, 100 en 233 m van de pompput P I gelegen.

Bij l a a t s t g e n o e m d e putten w a r e n t e v e n s ondiepe p e i l f i l t e r s g e p l a a t s t m e t een lengte van 1, 25 m . De onderkant van deze f i l t e r s lag op 3 m beneden

m a a i v e l d , behalve bij P I w a a r de onderkant op 4 m beneden m a a i v e l d w a s aan-g e b r a c h t .

In de p e r i o d e n van 1 t / m 16 s e p t e m b e r 1965 zijn de w a t e r s t a n d e n in de peilputten en de pompput dagelijks w a a r g e n o m e n .

Op 16 s e p t e m b e r 1965 o m 9. 00 u u r v. m . w e r d de pomp g e s t a r t . Gedu-r e n d e Gedu-r u i m een e t m a a l , tot 17 s e p t e m b e Gedu-r 1965, 10. 30 u u Gedu-r v. m . (dus 25. 5 u u r ) w e r d gepompt m e t e e n constant debiet van 144 m ^ / u u r . De g r o n d w a t e r standsdalingen in de v e r s c h i l l e n d e putten zijn gedurende deze p e r i o d e r e g e l -m a t i g g e -m e t e n . Na het stoppen van de po-mp w e r d e n de stijgingen van de

2

-w a t e r s t a n d tot 16. 50 u u r n. m. g e m e t e n , dus gedurende een periode van 6 u u r en 20 minuten. Op 18 en 19 s e p t e m b e r zijn de w a t e r s t a n d e n in de v e r s c h i l l e n d e putten w e d e r o m dagelijks g e m e t e n .

Geologische gesteldheid van de ondergrond

T e r p l a a t s e van de t o e k o m s t i g e w a t e r w i n p l a a t s b e s t a a t de ondergrond uit pleistocene afzettingen van s t e r k uiteenlopende k o r r e l g r o o t t e n . De oudste afzetting, die onder andere in de diepe boring V / V i s aangeboord, behoort tot het m a r i e n e Icenien (bijlage 3). De bovenzijde van deze afzetting, die uit zwa-r e l e e m en slibhoudende fijne zanden b e s t a a t , ligt ongeveezwa-r op een diepte van 67, 0 m beneden m a a i v e l d . Hoewel het m a r i e n e Icenien in grote delen van Nederland i n de d i e p e r e ondergrond aanwezig i s , was het tot nog toe oostelijk van de I J s s e l niet aangetoond. (VAN R E E S VELLINGA en DE RIDDER, 1965)*. Aangenomen mag worden dat deze afzetting o v e r a l in de ondergrond van de t o e k o m s t i g e w a t e r w i n p l a a t s aanwezig i s . In h o e v e r r e l a t e r e e r o s i e door s m e l t w a t e r b e k e n het Icemien heeft aangetast en p l a a t s e l i j k opgeruimd, i s , door het o n t b r e k e n van voldoende diepe b o r i n g e n , niet uit t e m a k e n .

Boven het m a r i e n e Icenien komt in boring WV een dik pakket

fluvio-glaciale afzettingen v o o r , b e s t a a n d e uit middelfijne, matig fijne, m a t i g grove en middelgrove tot z e e r grove zanden. Dit pakket reikt van 13. 0 m tot 67. 0

m beneden m a a i v e l d en heeft dus een dikte van 54. 0 m . Ook in de a n d e r e b o -r i n g e n zijn deze fluvio glaciale afzettingen aanget-roffen, zij het dat doo-r de g e r i n g e r e diepte van deze boringen, s l e c h t s het bovenste deel w e r d getroffen. Opvallend i s de h e t e r o g e n e k o r r e l g r o o t t e van deze afzettingen. Zo blijken de fluvioglaciale zanden in boring Will v e e l g r o t e r te zijn dan in de b o r i n g e n P I , WI en WH. In b o r i n g P I i s onderin bovendien een l e e m l a a g van onbekende dikte aangetroffen.

Het fluvioglaciaal wordt aan de bovenzijde b e g r e n s d door afzettingen van het Continentale E e m i e n , dat uit slibhoudende fijne en grove zanden en z w a r e l e m e n b e s t a a t . Het Continentale E e m i e n ligt op een diepte van ongeveer 10 m tot 15 m beneden m a a i v e l d en heeft dus een dikte van c a . 5 m . Hoewel fijne zanden en l e e m l a g e n veelvuldig in het Continentaal E e m i e n v o o r k o m e n , zijn deze in b o r i n g Will niet gevonden. Op de diepte w a a r o p h e t E e m i e n gewoon-lijk v o o r k o m t , zijn in deze b o r i n g uitsluitend grove zanden aangetroffen.

Boven het Continentale E e m i e n ligt t e n s l o t t e de f o r m a t i e van Kreftenheije, een afzetting van de Rijn uit het W u r m g l a c i a a l . Deze f o r m a t i e , die v o o r n a

-* )

melijk uit matig g r o v e en middelgrove zanden b e s t a a t , r e i k t van ongeveer 10 m diepte tot dicht aan m a a i v e l d . Deze grove zanden worden afgedekt door een 1 à 2 m dikke laag slibhoudend matig fijn zand, het zogenaamde z a n d d i -luvium.

Geohydrologie che s c h é m a t i s â t ! e

Voor de b e r e k e n i n g van de geohydrologische constanten i s een z e k e r e s c h e m a t i s a t i e van de geologische gesteldheid van de ondergrond noodzakelijk. Als ondoorlatende b a s i s l a a g zal het m a r i e n Icenien beschouwd worden, w a a r van op redelijke gronden mag worden aangenomen dat h e t in kleiige f a c i e s a l -g e m e e n v e r b r e i d onder het waterwin-gebied aanwezi-g i s .

De fluvioglaciale afzettingen en de f o r m a t i e van Kreftenheije v o r m e n t e -z a m e n het w a t e r v o e r e n d e pakket, dat in lithologisch op-zicht e c h t e r -z e e r h e t e r o g e e n van s a m e n s t e l l i n g i s . De op een diepte van 43 m in b o r i n g P I aangetroffen kleilaag i s waarschijnlijk s l e c h t s van plaatselijke b e t e k e n i s . Aangenomen mag worden dat, uitgaande van de gegevens uit boring WV, zich onder deze kleilaag nog goed doorlatende lagen bevinden. De m i n d e r goed doorlatende afzettingen van h e t Continentale E e m i e n op een diepte van 10 tot 15 m beneden m a a i v e l d in de boringen P I en Wil v o r m e n in z e k e r e zin een scheiding slaag in het w a t e r v o e r e n d e pakket. Samenvattend zou voor de o m geving van de pompput het volgende s c h e m a t i s c h e profiel kunnen worden a a n -genomen.

1. w a t e r v o e r e n d e laag van 1. 5 tot 10 m beneden m a a i v e l d , b e s t a a n d e uit matig grove tot m i d d e l g r o v e zanden,

2. m i n d e r goed doorlatende laag van 10 tot ca 15 m beneden m a a i v e l d , b e -staande uit slibhoudende fijne zanden en l e e m ,

3. w a t e r v o e r e n d e laag van ca 15 tot 40 à 45 m beneden maaiveld, b e s t a a n d e uit grindhoudende, matig grove en plaatselijk z e e r grove zanden,

4. m i n d e r goed doorlatende laag van ca 40 tot 45 à 50 m beneden m a a i v e l d , s a m e n g e s t e l d uit matig tot middelfijne zanden en l e e m ,

5. w a t e r v o e r e n d e laag van 45 à 50 m tot ca 69 m beneden maaiveld, b e s t a a n -de uit v e r m o e d e l i j k matig g r o v e , m i d d e l g r o v e , matig fijne en mid-delfijne zanden,

6. ondoorlatende b a s i s l a a g op c a 69 m beneden m a a i v e l d , b e s t a a n d e uit z w a -r e l e e m en slibhoudend middelfijn zand (ma-rien Icenien).

Dit s c h e m a s t e m t , door de v r i j grillige v e r d e l i n g van l e e m l e n z e n en m i n d e r goed doorlatende fijnzandige afzettingen binnen het w a t e r v o e r e n d e

pakket, v e r m o e d e l i j k niet op alle p l a a t s e n van het gebied geheel m e t de w e r -kelijke situatie o v e r e e n . Ook de z e e r grofzandige afzettingen hebben een g r i l l i g e v e r b r e i d i n g w a a r d o o r het gehele profiel een t a m e l i j k h e t e r o g e e n beeld v e r t o o n t .

Berekening van de geohvdrologische constanten

Om het ongestoorde v e r l o o p van de g r o n d w a t e r s t a n d na te gaan, zijn g e -durende twee weken voorafgaande aan de pompproef en nog enkele dagen na de proef dagelijks de w a t e r s t a n d e n in de diepe en ondiepe p e i l f i l t e r s van de in bijlage 3 w e e r g e g e v e n W. putten w a a r g e n o m e n . In bijlage 4 i s het o n g e

-stoorde g r o n d w a t e r s t a n d s v e r l o o p in de diepe p e i l f i l t e r s van de putten WI, Wil en Will w e e r g e g e v e n . Uit deze figuur blijkt dat na 7 s e p t e m b e r de g r o n d -w a t e r s t a n d v r i j r e g e l m a t i g d a a l d e . Met behulp van deze figuur i s nagegaan hoe groot gedurende de pompproef het ongestoorde v e r l o o p van de g r o n d w a -t e r s -t a n d gemiddeld gewees-t moe-t zijn.

In bijlage 5 zijn de in de diepe peilfilters van de putten WI, WH, Will en WV g e m e t e n dalingen van de g r o n d w a t e r s t a n d tijdens de pompproef tegen de tijd (in minuten) op h a l f l o g a r i t h m i s c h p a p i e r u i t g e z e t . Deze t i j d p o t e n -t i a a l k r o m m e n zijn g e c o r r i g e e r d in v e r b a n d m e -t de onges-toorde daling van de g r o n d w a t e r s t a n d , z o a l s afgeleid uit bijlage 4.

Uit het v e r l o o p van deze k r o m m e n blijkt dat de g r o n d w a t e r s t a n d e n in de v e r s c h i l l e n d e peilputten na 1500 minuten pompen nog s t e e d s daalden en de evenwichtstoestand nog niet w a s b e r e i k t . Dit zou e r op kunnen wijzen dat het g r o n d w a t e r i n de w a t e r v o e r e n d e laag f r e a t i s c h e k e n m e r k e n v e r t o o n t . A n d e r -zijds blijkt uit s o m m i g e k r o m m e n (o. a. die van de putten WI en Wil) dat na een aanvankelijk snelle daling in de e e r s t e minuten de g r o n d w a t e r s t a n d s d a -lingen geleidelijk wat k l e i n e r worden, m e t a n d e r e woorden de k r o m m e n gaan na de e e r s t e minuten m i n d e r steil lopen en v e r t o n e n een geleidelijke o m b u i -ging n a a r een v l a k k e r beloop. Dit v e r s c h i j n s e l doet zich gewoonlijk voor bij s e m i - s p a n n i n g s w a t e r . Het zijn m e t n a m e de slibhoudende fijne zanden en k l e i l e n z e n van het Continentale E e m i e n , die op een diepte van 10 tot 15 m in de putten P I , WI en Wil zijn aangetroffen, w a a r d o o r de v o r m van deze k r o m -m e n v e r k l a a r d -moet worden.

Uit deze beschouwingen kan worden geconcludeerd dat het g r o n d w a t e r in de w a t e r v o e r e n d e laag noch a l s werkelijk f r e a t i s c h w a t e r , noch als z u i v e r s e m i - s p a n n i n g s w a t e r g e k a r a k t e r i s e e r d kan worden. Het b e z i t k e n m e r k e n van beide typen. De gebruikelijke f o r m u l e s van De Glee v o o r s e m i s p a n n i n g s -w a t e r of van Theis voor n i e t - s t a t i o n a i r e s t r o m i n g s g e v a l l e n mogen in feite

stanten zal d a a r o m van a n d e r e methoden gebruik g e m a a k t worden.

In bijlage 6 zijn de g r o n d w a t e r s t a n d s d a l i n g e n in de ondiepe peilbuizen bij de putten P I , WI, Wil, Will en WV tegen de tijd op l i n e a i r e s c h a a l u i t -g e z e t . Aan het einde van de pompproef b e d r o e -g e n de -g e m e t e n dalin-gen i n deze putten:

P I 27 c m Wil 28 c m WI 32 c m Will 23 c m

Deze dalingen lopen niet v e e l uiteen, zodat mag w o r d e n aangenomen dat tijdens de pompproef de l e v e r i n g van f r e a t i s c h w a t e r binnen een s t r a a l van

100 m r o n d o m de pompput o v e r a l van dezelfde orde van g r o o t t e i s g e w e e s t . Het debiet van de pompput (Q ) b e s t a a t dus uit een hoeveelheid w a t e r (Q_) onttrokken aan de tweede w a t e r v o e r e n d e laag en een hoeveelheid f r e a -t i s c h w a -t e r (O..) on-t-trokken aan de deklaag.

Q 0 = Q 2 + Q 1 ( 1 )

Voor de g r o n d w a t e r s t r o m i n g n a a r de pompput g e l d t :

Q 2 = 2 ' F r k 2 D 2 l T (2>

en v e r d e r

Q ^ ^ r 2 ^ ^ (3)

w a a r i n k2D2 het doorlatend v e r m o g e n van de tweede w a t e r v o e r e n d e l a a g op

een diepte van c a 15 tot 40 à 45 m - m v v o o r s t e l t , Ç32 ^e g r o n d w a t e r p o t e n

-t i a a l op afs-tand r van de pomppu-t, A *£&g-t; de gemiddelde daling van he-t f r e a -t i s c h vlak aan het einde van de pompproef binnen een afstand r tot de pompput, en

/U de bergingscoefficient.

Uit de vergelijkingen (1), (2) en (3) volgt:

Zrm D j > ( r . ) - Ç > (r )\ . - , 2

In -Z rl

Deze formule kan als volgt worden g e s c h r e v e n :

v n

i

Q

o- » - I V ï ' V ' i l j ' M>-

a

J .

r

z ,,,

k D = . in —- (5)

Toepassing van formule (5) voor de peilputten WI en Wil op afstanden van r , = 25 m en r_ = 50 m van de pompput, waarbij voor de bergingscoefficient

M = 0 , 1 wordt aangenomen, t e r w i j l h-~ = 0, 35 c m afgeleid uit bijlage 6,

geeft:

! 3456 - 3, 14 (25 + \ x 25)2 x 0, 0035 x 24 x 0, i l , .

k

2

D = »= ä ' l a ff.

ù C 2 x 3 , 1 4 x 0 , 2 "

k2D2 = ( 3 4 5l ! 2 " 5 69 ) x 0'7 = 1 9 1 0 m 2/d ag

Voeren we dezelfde b e r e k e n i n g uit voor de peilputten Wil en Will op afstanden r . = 50 m en r_ = 100 m , dan vinden w e :

1 ù

[3456 - 3, 14 (50 + \ x 50 f x 0, 0032 x 24 x 0, l ] iQQ

k D = = In _

c c 2 x 3, 14 x 0,185 3 U

k

2

D

2 =

P 4

i f r

6 2 1 0 9 )

x 0, 7 = 2010 mVdag

Dezelfde b e r e k e n i n g t o e g e p a s t voor de putten Will en WV op afstanden r . = 100 m en r_ = 233 m geeft als doorlatend v e r m o g e n van het gehele w a -t e r v o e r e n d e pakke-t; [3456 - 3,14 (100 + | x 133)2 x 0, 0025 x 24 x 0,11 2 3 3 kD = — In TTrjr 2 x 3 , 1 4 x 0 , 1 1 1 U U k D = (3456 - 390) x 0> 8 5 = 3 7 8 0 m2/ d a g 0 , 6 9

Bij de h i e r b o v e n uitgevoerde berekeningen i s de gevonden k D - w a a r d e het m e e s t b e t r o u w b a a r in gevallen w a a r b i j de c o r r e c t i e s op het debiet Q voor de levering van f r e a t i s c h w a t e r klein zijn, omdat de voor de bergingscoè'fficiënt u. aangenomen w a a r d e van 0, 1 s l e c h t s een b e n a d e r i n g i s . De l a a t s t genoemde k D w a a r d e van 3780 m / d a g i s dus het m i n s t b e t r o u w b a a r . V e r -o n d e r s t e l l e n we een f-out in de uitgev-oerde c -o r r e c t i e s van + 100%, dan vinden we kD = 3300 tot 4000 m / d a g .

Uit de gevonden u i t k o m s t e n blijkt dat de k D w a a r d e g r o t e r wordt n a a r m a t e de afstand tot de pompput t o e n e e m t . Dit kan onder andere w o r d e n v e r -k l a a r d d o o r :

1. de e e r s t e b e r e k e n i n g heeft alleen betrekking op de tweede w a t e r v o e r e n d e l a a g ,

2. de tweede b e r e k e n i n g heeft w e l i s w a a r alleen op de tweede w a t e r v o e r e n d e laag b e t r e k k i n g , m a a r deze laag heeft h i e r een g r o t e r e dikte, t e r w i j l ook de zanden t u s s e n Wil en Will g r o v e r zijn dan t u s s e n WI en Wil,

3. de d e r d e b e r e k e n i n g l e v e r t een k D - w a a r d e op die, vanwege de g r o t e af-stand tot de pompput, betrekking heeft op h e t gehele w a t e r v o e r e n d e pakket.

De v r a a g doet zich nu voor welke k D w a a r d e als representatie!: mag g e l -den voor het t o e k o m s t i g e waterwingebied. Beschouwen we d a a r t o e e e r s t het doorlatend v e r m o g e n dat uit de g e s c h a t t e k o r r e l g r o o t t e verdeling van p u l m o n s t e r s i s afgeleid. Van deze m o n s t e r s i s op de gebruikelijke wijze de d o o r -l a a t f a c t o r k, b e r e k e n d , die vermenigvu-ldigd m e t de betreffende -l a a g d i k t e , de k D - w a a r d e voor die laag o p l e v e r t . Door deze u i t k o m s t e n t e s o m m e r e n , i s voor i e d e r e b o r i n g de k D w a a r d e van het gehele aangeboorde profiel v e r k r e -gen. Vergelijking van deze u i t k o m s t e n m e t die van de pompproef geeft het volgende r e s u l t a a t : W a t e r v o e r e n d e lagen k D - w a a r d e (m / d a g ) (pompproef) k D - w a a r d e ( m / d a g ) ( p u l s m o n s t e r s ) 1 w a t e r v o e r e n d e laag (1.5 - 10 m - m v . ) t u s s e n P I en Wil 2 w a t e r v o e r e n d e laag (15 - 40 à 45 m - m v . ) t u s s e n P I en Wil gehele w a t e r v o e r e n d e pakket (1. 5 - 69. 0 m - m v . ) t u s s e n W i n en WV 1910 3780 430 900 2050

Uit bovenstaande vergelijking volgt zonder m e e r dat de uit de p u l s m o n -s t e r -s afgeleide k D - w a a r d e n t e laag zijn, en wel gemiddeld een factor 0, 5. Gebruik makend v a n de tot d u s v e r v e r k r e g e n u i t k o m s t e n en rekening houdend m e t deze factor 0, 5 en een mogelijke fout + 100% in de l a a t s t e b e r e k e n i n g van de k D w a a r d e uit gegevens van de pompproef, vinden we de volgende k D -w a a r d e n :

t u s s e n P I en Wil kD = 2340 tot 2770 m / d a g t u s s e n Will en WV kD = 2680 tot 4060 m2/ d a g

D a a r t u s s e n P I en Wil niet het gehele w a t e r v o e r e n d e pakket i s beschouwd, kunnen we h i e r de hoogste w a a r d e a l s m e e s t aannemelijke aanhouden. Als gemiddelde k D - w a a r d e voor het gehele w a t e r v o e r e n d e pakket in de omgeving van de pompput vinden we dan globaal 3000 m / d a g .

8

Voor de nog niet e e r d e r genoemde putten WIV, WVI en WVII zijn e v e n e e n s k D w a a r d e n afgeleid uit de g e s c h a t t e k o r r e l g r o o t t e van de p u l s m o n -s t e r -s . Al-s u i t k o m -s t e n zijn gevonden^" r e -s p e c t i e v e l i j k 1790, 1840 en 1790 m / d a g . Rekening houdend m e t bovengenoemde c o r r e c t i e f a c t o r 0, 5 vinden we als gemiddelde voor deze d r i e putten: kD = 3610 m / d a g .

De k D w a a r d e voor het t o e k o m s t i g e waterwingebied i s voor een b e l a n g -rijk gedeelte g e b a s e e r d op verhoudingsgetallen t u s s e n k D - w a a r d e n b e r e k e n d uit gegevens van p o m p p r o e v e n en die, afgeleid uit de g e s c h a t t e k o r r e l g r o o t -t e , van p u l m o n s -t e r s . De b e -t r o u w b a a r h e i d van deze v e r h o u d i n g s g e -t a l l e n i s niet nauwkeurig aan t e geven. Bij eenzelfde vergelijking v o o r de e e r d e r u i t -g e v o e r d e pompproef i n het K l o o s t e r b o s bij Hen-gelo, blijken de k D - w a a r d e n b e r e k e n d uit gegevens van de pompproef belangrijk h o g e r te zijn dan die af-geleid uit de k o r r e l g r o o t t e van de p u l s m o n s t e r s (verhoudingsgetal 1,5).

De k D - w a a r d e van het t o e k o m s t i g e waterwingebied kan om bovengenoemde r e d e n e n en als gevolg van bovengenoemde g e c o m p l i c e e r d e geohydrologische g e s t e l d -h e i d niet exact w o r d e n v a s t g e s t e l d . Als m e e s t aannemelijke gemiddelde w a a r d e zal l

aangenomen

2

w a a r d e zal bij de h i e r n a volgende b e r e k e n i n g e n kD = 3000 m / d a g worden

De b e g r e n z i n g van het potentiaalveld

Bij wat e r onttrekking aan de ondergrond wordt de g r e n s van het p o t e n t i -aalveld (waar de g r o n d w a t e r s t a n d s v e r l a g i n g V* = 0) i n d i r e c t bepaald door de

aanwezigheid van open w a t e r g a n g e n . Wanneer de g r o n d w a t e r o n t t r e k k i n g op een bepaald m o m e n t de beekafvoer gaat overtreffen, zal de beek droog k o -men te s t a a n . In dit geval zal het potentiaalveld zich gaan uitbreiden tot de e e r s t v o l g e n d e b e e k . Het i s d a a r o m van belang over gegevens te beschikken v a n het debiet van de beken op bepaalde punten gedurende het w i n t e r - en

z ome rhalfjaar.

In bijlage 7 zijn de v e r s c h i l l e n d e beken in de d i r e c t e en n a a s t e omgeving van het te stichten waterwingebied aangegeven.

Door de P r o v i n c i a l e W a t e r s t a a t van Gelderland zijn in de j a r e n 1955 tot 1964 afvoermetingen v e r r i c h t in de Baakse Beek. Uit deze m e e t g e g e v e n s zijn gemiddelde z o m e r - en w i n t e r a f v o e r e n afgeleid:

Gemiddelde zomerafvoer (mm/maand) Gemiddelde winterafvoer (mm/maand) 1955 1956 1957 1958 1959 1960 1961 1962 1963 4 . 4 2 3 . 9 14.8 17.4 2.6 9.8 9.5 4.5 6.5 31.9 48. 1 41.9 42.5 7.9 63.0 71.0 19.4

Uit een vergelijking van de neerslag in bovengenoemde jaren met de gemiddelde neerslag in de periode 1931 tot I960 blijkt dat de jaren 1955 en

1963 een normale, de jaren 1959 en 1962 een te lage neerslag hebben ge-had, terwijl de overige jaren een meer of minder regenrijke zomer hebben gehad.

Als gemiddelde waarde voor de zomerafvoer van de Baakse beek vinden we 0, 2 mm/dag. Door het I. C. W. zijn behalve van de Baakse beek, tevens van de in bijlage 7 aangegeven beken de maximale afvoercoë'fficiè'nten b e -paald. Uit de verhoudingen zijn voor elk meetpunt de gemiddelde zomeraf-voeren bepaald. De beekafzomeraf-voeren worden gevonden door deze afvoercoë'ffi-ciè'nten met de oppervlakte van het betreffende stroomgebied te vermenig-vuldigen.

Het ligt in de bedoeling de capaciteit van het te stichten pompstation uiteindelijk te stellen op 3 000 000 m /jaar of wel 95 l / s e c . Zoals uit bijlage 7 blijkt, zullen de Hengelosche beek en de Leigraaf gedurende het winter

halfjaar voldoende water aanvoeren (500 l/sec). In het zomerhalfjaar bedraagt de aanvoer van de Hengelosche beek echter maar 60 l / s e c . Het potentiaal

-veld zal zich dientengevolge in de zomer tot voorbij deze beek gaan uitbrei-den.

Berekening van de te verwachten dalingen bij water onttrekking

Tengevolge van de voorgenomen wateronttrekking zal de grondwater-stand binnen en in de omgeving van het waterwingebied gaan dalen. De aan-wezigheid van open watergangen rondom het waterwingebied, die van het achterland uit gevoed worden, is van betekenis bij het opstellen van een

-10-p r o g n o s e van de t e v e r w a c h t e n g r o n d w a t e r s t a n d s v e r l a g i n g e n . In bijlage 8 i s m e t een gebroken lijn de door open watergangen g e v o r m d e b e g r e n z i n g van het t o e k o m s t i g e potentiaal veld aangegeven. Binnen dit gebied komen geen open leidingen van b e t e k e n i s v o o r , uitgezonderd een klein beekje dat

ongeveer in het midden van het beschouwde gebied ontspringt. Dit b e e k j e , dat in verbinding staat m e t de g r a c h t e n rondom Huize B a a k , i s een zijtak van de Leigraaf.

Voor de g r o n d w a t e r s t r o m i n g vanuit de b e k e n n a a r h e t w a t e r v o e r e n d e pakket i s een potentiaalverlaging nodig die onder m e e r afhankelijk i s van de r a d i a l e w e e r s t a n d van de beken. Voor de b e k e n r o n d o m het w a t e r w i n g e -bied i s deze w e e r s t a n d niet bekend, m a a r uit r e c e n t e metingen aan beken ten zuiden van de H u m m e l o s c h e beek i s een r a d i a l e w e e r s t a n d w = 0, 25 d a g / m b e r e k e n d .

Om de b e g r e n z i n g van het g r o n d w a t e r s t r o o m v e l d gedurende het w i n t e r -halfjaar te kunnen v a s t s t e l l e n , kan m e n de r a d i a l e w e e r s t a n d v e r v a n g e n door

x 2 / een h o r i z o n t a l e w e e r s t a n d r r : . Bij de gegeven w a a r d e n voor kD = 3000 m / d a g en w = 0, 25 d a g / m , vinden we voor x = 0, 25 x 3000 = 750 m .

De g r e n s van het potentiaalveld in het winterhalfjaar wordt dan gevon-den door de g r e n s van het open w a t e r 750 m n a a r buiten te v e r l e g g e n (zie getrokken lijn in bijlage 8).

Uitgaande van de g r e n s van het potentiaalveld ('4' = 0) i s in bijlage 9 volgens de " v i e r k a n t j e s m e t h o d e " het potentiaalveld ingetekend. De p e r j a a r

3

t e winnen hoeveelheid w a t e r van 3 000 000 m i s d a a r b i j onttrokken gedacht aan één pompput, gelegen in het c e n t r u m van het t o e k o m s t i g e w a t e r w i n g e -b i e d . Voor de g r o n d w a t e r s t r o m i n g geldt nu:

2 ù ('j. = Q = n. kD. Ä f> (6)

w a a r i n Q het debiet (95 l / s e c ) v o o r s t e l t , n het aantal v i e r k a n t j e s aan de rand van het potentiaalveld (26) en A 'û het v e r s c h i l in g r o n d w a t e r s t a n d t u s -sen twee opeenvolgende eaquipotentiaallijnen.

Door substitutie van de bekende w a a r d e n i n deze f o r m u l e vindt m e n voor

K Q 8 2 0 8 -V-. n AA

* 'f = nTkD = - 26 x 3000 ^ " ° ' " m

In het voorgaande i s r e e d s opgemerkt dat voor een prognose van de

met de voeding vanuit het beekje, dat tussen het toekomstige waterwinge-bied en Huize Baak stroomt. Dit beekje heeft in het winterhalfjaar een af-voer van 10 tot 20 l / s e c . Aangenomen mag worden dat de invloed van dit beekje op het stromingsbeeld van geringe betekenis zal zijn.

17 / / Uit bijlage 9 is af te leiden dat aan de Leigraaf s r x 95 l / s e c = 62 l / s e c

zal worden onttrokken als gevolg van de grondwaterwinning. In het zomer-halfjaar bedraagt het debiet van de Leigraaf 60 l / s e c (bijlage 7). Verder

stroomafwaarts neemt het debiet enigszins toe en kan een waarde van 70 l/sec bereiken.

Aan de Bakerwaardsche Laak zal r r x 95 l / s e c = 7 l / s e c worden ont-trokken. Deze beek voert echter in de zomer voldoende water aan.

Aan de Brinsche Laak zal de onttrekking ~T x 95 l / s e c = 26 l / s e c b e -dragen. De afvoer van deze beek is in de zomer niet meer dan 20 l / s e c in het benedenstroomse deel.

Uit deze cijfers valt af te leiden dat in de zomer de onttrekking aan de meeste beken tenaastebij gelijk zal zijn aan het debiet van deze beken. Dit betekent dat gedurende het zomerhalfjaar de vorm van het

grondwater-stroomveld zich weinig zal wijzigen. Slechts in zuidelijke richting moet ' s zomers met een uitbreiding van het potentiaalveld rekening gehouden worden. Het gevolg hiervan zal zijn dat aan de Leigraaf, de Bakerwaard-sche Laak en de BrinkBakerwaard-sche Laak respectievelijk 67, 10 en 18 l / s e c zal worden onttrokken. De verandering die deze onttrekkingen op het grondwa-terstroomveld zullen hebben, resulteert in een 5 tot 10 cm grotere grond-waterstandsverlaging.

Uit het voorgaande kan worden geconcludeerd dat de voorgenomen ont-trekking van 3 000 000 m / j a a r of 95 l/sec nagenoeg overeenkomt met het totale debiet dat de beken, die het waterwingebied begrenzen, in een normaal zomerhalfjaar bezitten, Dit betekent echter wel dat een kleine v e r -mindering in de beekafvoeren, bijvoorbeeld in droge zomers, tot gevolg zal hebben dat de Leigraaf en de grachten van Huize Baak droog zullen val-len en het potentiaalveld als weergegeven in bijlage 9 zich verder zal uitbrei-den.

Voorts moet nog worden opgemerkt dat, wanneer het nabijgelegen nieuwe pompstation "'t KLoosterbos" bij Hengelo met een onttrekking van 5 000 000 m / j a a r , in bedrijf zal komen, met een vermindering in de af-voer van de Hengelosche beek van 15 à 20 l / s e c bij meetpunt H. (bijlage 7) moet worden rekening gehouden.

•12-Beschouwen we nu nog a l s e x t r e e m geval een z e e r droge z o m e r , z o a l s bijvoorbeeld in het j a a r 1959, w a a r i n de beekafvoeren bij de meetpunten

Y . , H . en H , (bijlage 7) nihil zijn.

Wanneer in dit geval a l s b e g r e n z i n g van het g r o n d w a t e r s t r o o m v e l d de B a a k s e beek, de I J s s e l en de Hummelosche beek wordt genomen, wordt volgens de "vierkantjes m e t h o d e " het potentiaalveld v e r k r e g e n z o a l s w e e r -gegeven in bijlage 10. De v r a a g of deze toestand ooit b e r e i k t zal worden, kan beantwoord worden aan de hand van bijlage 1 1 , w a a r i n de gemiddelde g r o n d w a t e r s t a n d s v e r l a j i n g e n voor de w i n t e r p e r i o d e (bovenste k r o m m e ) en die v o o r de genoemde e x t r e e m droge z o m e r p e r i o d e (onderste k r o m m e ) tegen de afstand tot het wateronttrekkingspunt zijn uitgezet. Bepalen we v e r v o l g e n s de inhoud van deze afpompingskegels, dan vinden we

2 1 3 inhoud z o m e r k e g e l 3 . 1 4 x (5000) x j x 0, 96 = 2 5 120 000 m

inhoud w i n t e r k e g e l 3. 14 x (2150)2 x r x 0 , 6 3 = 3 048 077 m3

3

v e r s c h i l 22 071 923 m3

Bij een b e r g i n g s coëfficiënt van 0 . 1 5 komt dit n e e r op een hoeveelheid w a t e r van 3. 3 miljoen m / j a a r . De voorgenomen onttrekking b e d r a a g t 3 miljoen m / j a a r , zodat uitgaande van de w i n t e r t o e s t a n d , het potentiaalveld in b i j l a -ge 10 e e r s t na r u i m 13 maanden b e r e i k t zal worden. Een der-gelijke lan-ge p e r i o d e zonder n e e r s l a g komt in ons land niet v o o r , zodat de b e g r e n z i n g k l e i n e r genomen moet worden.

Met de formule van T h e i s - - E d e l m a n

Y • TTrW"

w

<

u

- <

8

>

zijn de g r o n d w a t e r s t a n d s v e r l a g i n g e n , die na een bepaalde tijd o p t r e d e n , t e b e r e k e n e n . Uitgaande van de w i n t e r t o e s t a n d , dient, om de situatie aan het eind van het z o m e r h a l f j a a r t e v e r k r i j g e n , rekening gehouden te w o r d e n m e t de tijd die nodig i s om, volgens de formule (8) de v e r l a g i n g e n aan het einde van de w i n t e r p e r i o d e te v e r k r i j g e n . Bij een capaciteit van 95 l / s e c zal de tijd nodig om de winter situatie te b e r e i k e n ongeveer 55 dagen of 2 maanden b e d r a g e n .

Met behulp van formule (8) zijn nu de verlagingen van de g r o n d w a t e r stand aan het einde van een z e e r droge z o m e r (t = 235 dagen) op v e r s c h i l -lende afstanden van de pompput b e r e k e n d en in bijlage 12 w e e r g e g e v e n .

Tenslotte zijn in bijlage 13 de te verwachten g r o n d w a t e r s t a n d s v e r l a -gingen aan het einde van het winterhalfjaar en die aan het einde van een

n o r m a l e - en een z e e r droge z o m e r op een topografische k a a r t , s c h a a l 1 : 25 000 aangegeven.

Uit de voorgaande beschouwingen zal duidelijk geworden zijn, dat onder de gegeven omstandigheden van een ingewikkelde geohydrologische gesteldheid en een te b e p e r k t aantal b e t r o u w b a r e b a s i s g e g e v e n s , een nauwkeurige p r o g n o s e van de t e v e r w a c h t e n g r o n d w a t e r s t a n d s v e r l a g i n g e n niet kan worden opgesteld. T e r controle op de gevonden u i t k o m s t e n zullen d a a r o m de g r o n d w a t e r s t a n d e n in een aantal nieuw in te r i c h t e n peilputten, gelegen op afstanden van bijvoorbeeld 500, 1000, 2000 en 3000 m van h e t pompstation, r e g e l m a t i g g e m e t e n dienen te worden.

Samenvatting

1. Op v e r z o e k van de N. V. Waterleiding Oostelijk Gelderland te Doetinchem i s een onderzoek i n g e s t e l d n a a r de v e r l a g i n g e n van de g r o n d w a t e r s t a n d , die v e r w a c h t kunnen worden ten gevolge van een v o o r g e n o m e n g r o n d w a

-3

terwinning van 3 miljoen m p e r j a a r in de "Baakse M a r k " t e Baak, g e -m e e n t e Steenderen.

2. De geologische g e s t e l d h e i d van de ondergrond t e r p l a a t s e van het te stichten pompstation vertoont een ingewikkeld b e e l d . Onder een 1 à 2 m dikke, fijnzandige deklaag bevindt zich een w a t e r v o e r e n d pakket, w a a r -van de b a s i s op ca 69_m beneden het t e r r e i n o p p e r v l a k ligt. De "ondoor-l a t e n d e " b a s i s "ondoor-l a a g wordt g e v o r m d door h e t m a r i e n e Icenien dat uit z w a r e l e e m en slibhoudend fijn zand b e s t a a t . Het w a t e r v o e r e n d e pakket b e s t a a t uit s e d i m e n t e n van z e e r uiteenlopende k o r r e l g r o o t t e n . Naast matig g r o v e en grindhoudende middel grove tot z e e r grove zanden, k o -men ook matig fijne en middelfijne zanden en l e e m veelvuldig in dit pakket v o o r , v e e l a l in lagen of lenzen van b e p e r k t e horizontale u i t g e -s t r e k t h e i d . Het w a t e r binnen dit w a t e r v o e r e n d e pakket vertoont dan ook niet de k e n m e r k e n van echt f r e a t i s c h w a t e r of van s e m i - s p a n n i n g s w a t e r , m a a r afhankelijk van de geologische gesteldheid t e r p l a a t s e b e z i t het in z e k e r e zin k e n m e r k e n van beide typen.

3. Als gevolg van de h e t e r o g e n e s a m e n s t e l l i n g van het w a t e r v o e r e n d e pakket i s het niet mogelijk het doorlatend v e r m o g e n (kD-waarde) nauwkeurig te bepalen. Gebruik makend van gegevens van de pompproef en van de g e s c h a t t e k o r r e l g r o o t t e v e r d e l i n g van de g r o n d m o n s t e r s uit de v e r s c h i l -lende diepe putten i s als m e e s t aannemelijke w a a r d e afgeleid

.14-4. Bij de voorgenomen water onttrekking aan de ondergrond zullen de grondwaterstanden t e r plaatse van het pompstation en in de naaste omgeving een verlaging ondergaan. Deze verlaging neemt met toe-nemende afstand van het pompstation geleidelijk af.

Als gevolg van deze verlaging van de grondwaterspiegel zal voeding van het watervoerende pakket gaan optreden uit de beken die het win-. gebied omgrenzenwin-. Li de winter zal de invloed van de

wateronttrek-king zich tot ver (ca 750 m) buiten deze beken doen gevoelen. Geduren-de een normale zomer is Geduren-de totale afvoer van Geduren-de begrenzenGeduren-de beken

•2

tenaastebij gelijk aan de voorgenomen onttrekking van 3 miljoen m / j a a r (= 95 l / s e c ) . In een dergelijke zomer zal het grondwaterstroomveld dan ook niet veel van dat voor de winter verschillen. Slechts in zuidelijke richting, waar in de directe omgeving geen beekjes aanwezig zijn, kan een uitbreiding van het stroomveld verwacht worden, resulterend in 5 à 10 cm grotere verlagingen van de grondwaterstand.

Gedurende een zeer droge zomer, waarin sommige beken zoals de Hen-gelosche beek en de Kleine beek in het geheel geen water meer aanvoe-ren, zal de invloed van de wateronttrekking zich belangrijk verder uit-strekken.

5. De te verwachten verlagingen van de grondwaterstand aan het einde van de winter, een normale- en een droge zomer zijn bepaald met de

"vierkantjes methode". Afhankelijk van de richting en het seizoen zal op een afstand van 1000 m van het centrum van de waterwinplaats zal bij een onttrekking van 3 miljoen m /jaar de verlaging van de grond-waterstand ongeveer 0.14 - 0, 52 m bedragen.

sä

MS o a JZ u co

co ÜJ CD < CÜ c £ _ c c 0 <D h <U en j i i o o CD Oj . 'Ti ï t- £ CL H— O c_ Q. _C u tf) H— a c_ g> ' + j

o

£ _ H-1 1/1 O .C O

a.

C L E:

1

*3 « i • • • e _• s •S 9 4-1 (A « m

I

o — / \ \ '

i(

fi

M / / / / / \ ' / \ m / / 1

1

T

7

/ \ \ > / f

s

m

J

/ / !

1

• m a "s s -s S I ^=3 ^ o * / / ^

y

/ / i / / / • • • •

î

- ¥ ..*

1

s

%

î

^

î

î

1

î

: Î «>

î

. f * •• 9 • S' a i 1 } i i ; I ; i i 1 | I

i ;

; i i , i ._ . j

i

1

+ I s « •* ' z Cl • «3 « • n p. k S * 3 O. O-

f '

1 • / 1

f 1

- j

/ / / ' • \ 1 1

1

t

•J / / •/

f

/ I .. -1 j 1 j

1

i

I

ƒ

/ /

1

'1 1 0 / -» /

_._ƒ_

J /-... / J / / r ' / / / 1 / v / / / / / • / i /

-4

k

J / i i — — i -•i / / / / / ' • i / / ff/

7

_/ / ' K /

I

7 ' / i f '

•1

y I

1

/ / / , / / / • / / j / / ƒ / ) C: a

1

I

H*

1

< S « CL s-H* 1— S as H •S B S M C » . £ .

1

VU

.inn/*«« ft.' j n n / * n •inn/'« j n i y j m y »

-•«•O'I tëi »»on

P o-e-J • 0 ' £ -• a £ ' { » 9'Z = V (L* 4» -^ -^-• < 1 ^~^"—*^^ ***-v-• • " > \ n * M • WO) OK • ^ \ . . , . < , . \ ? q.q-I \ ' V T Î \ \ \ \ \

H

\» \ \ \ \ \ s \ \ \ \ \ \ *• 0 1 ot ni 0 S 0 • s 'ir~

TB*

•H»" a i o j O o IA r, • i

1

i? ® 2 w o o zr Q D UI O o. <» 2- » 1 »

1

a in o 3 3 a 01 « • Mas Q s 7 g

Jf

tr

a

o. o o 1 o 1 3 (P

1

. » w « 2. I -> (7) m «

M» • « . S 1 Q J 9 P / O *

w--<- ^

ÖQksche rc_. ICO

s

& o. « « 3 f * fa 1 .aak 0 w J_V^*"i

fó \ j

^c

> > « :

P£^sK-L / X . Q^ \ J k - - ^ ^ \ \

/T )

^ = ^ / 3 ^ /* • 9 • 3 CD m

T¥>

I

< * / \ H» • « . e j o j O Maa 9 / / X V , / V <sche LööE • / ®~ o> fû> \ \ _ico ^ \ ! a n- H-2 S a S 3 a a < S • S ® / « « / "** Z

M

s a •s

ï

S

w

c _ f—

Ü

m

l 3

s

M» *«L e ; o j 9 £* M S Ô Q C1 (O

^ 1

0) ^ C/> u u o>

^r

s

3 8 S' 'S a> La> ^Br/nfc w/ Laak/ Laak ~ÜT

I

>v CD /

8

®" o ZT Q O UI O ® v i 9t ra 90 <t o . •-. o. a S 'S

r\

\J

ir i . . » 9 •1 ui < §S O. i % er 3 m » 9

i

i

5

m

^

0 # U o ^ V Q ,

. \

\\ \ 'A i'

x

»

i • K

r=* s •>•

o

'- ƒ \

*N

f r< 'A

»J i y N / lJUtklW-/ " * 1 — 1 *lk *<- ' 4 v if \ C 7 n -s\ ^ / / t

%UL_%^

r

^ a i u » * . ^

r u

y / *

*X\

/„ ^

/ ^ ^ K 3 ^ g > *» - ^ v ^

£L

- 5 0

a a n V\«i eii-iduan Ae. w i n t e r ~~, a a n net fcird oan een.

YlormoAe lowvef "*N OO.A V\«_t e i n « o*« aâvi

^-<v