Thema

Diepte ontwatering

De bekende natuurbeschermers Koos van Zomeren en William Reppel, hadden goed begrepen dat er één grootschalig effect is dat een niet te verwaarlozen effect heeft op de natuur: De verlaging van de grondwaterspiegel hmv ten opzichte van het maaiveld. Degenen die water wilden winnen beheersten zich door hooguit ¹/3 deel van de neerslag te winnen, maar desondanks waren er heel grote verlagingen opgetreden, groot 2m..4m door de vorming van geheel onnodige transporttrechters. De natuur raakte daardoor helemaal van streek. Gewassen g, elk gekarakteriseerd door hun kenmerkende hoogtes g.{ll,l,h,hh} konden niet meer volop groeien en begonnen te verwelken. De natuurlijke selectie veranderde sterk. De assimilatie curve, die de hoogte van de grondwaterspiegel ten opzichte van het maaiveld, hmv(x,y,t) beschrijft speelt daarbij een belangrijke rol. Zij schrijven: ¹De regenwormen worden onbereikbaar. Het grootste euvel is ongetwijfeld de diepte ontwatering. Hun ontdekking is extreem belangrijk, maar in de vorm waarin zij het, in 1980, presenteren, slecht bruikbaar om de kennis van natuursystemen te ordenen.

K. van Zomeren en W. Reppel, De grote droogte in waterland, A.W. Bruna, ISBN 90 229 5269 X D/1980/0939/91

De assimilatie curve

De assimilatie curve

De ¹^,2 assimilatie curve, van een gewas g, beschreven door prof. R.A. Feddes, e.a. wordt gegeven door de hoogtes {ll,l,h,hh}, bestaat uit een interval van droogte schade, gekarakteriseerd door het lijnstuk {ll,l}, een interval van maximale groei {l,h}, en een interval van nat schade gekarakteriseerd door het lijnstuk {h,hh}.

Het assimilatie predicaat

De grondwaterspiegel beweegt zich in het interval van maximale groei als het assimilatie predicaat voldaan wordt. De maximale groei, wordt gerealiseerd bij een mestgift van 100% en gemiddelde meteorologische omstandigheden, daarbij wordt het debiet qg aan bemest bodemvocht aan de onverzadigde zone onttrokken. Het water wordt voor een deel gebruikt voor de groei en voor een ander deel voor de verdamping van het gewas g.

Berekening van de schades

De schade functies S(x,{a,b}) worden berekend door lineaire interpolatie tussen de eindpunten van het betreffende interval {a,b} met behulp van de volgende formule S = x/(b-a)

Door de schade uit te drukken in procenten, komen de mest verliezen naar de bodem, die op het eind van het teeltseizoen bepaald worden, tevens overeen met de gewas depressie. Vermenigvuldiging van de gewasdepressie met de actuele prijs van het gewas geeft de uit te keren gewasschade conform art. 7.18 waterwet.

Groei als functie van de tijd

De software die ing. J.J.M. Bouwmans heeft ontwikkeld, voor de berekening van de droogte schade, hield rekening met bodemprofielen, bodemopbouw en de intensiteit van de fotosynthese. Daartoe werd het teeltseizoen opgedeeld in weken van 10 dagen en maanden van 30 dagen, die samen de 120 dagen van het teeltseizoen beschrijven.

Stochastisch model

De hoogte van de grondwaterspiegel werd voor representatieve locaties (x,y) gemeten met behulp van de Gemiddeld {Hoogste, Laagste, Voorjaar} Grondwaterstand. Het effect van de groei werd opgenomen in een stochastisch model dat het verloop van de grondwaterspiegel beschrijft.

J. Doorenbos, W. Pruitt, The K_c ET_o approach for crop water requirements, bijdragen van Dr. P. Fleming (F), Dr. A. Perrier, Drs. L. Cavazza en L. Tombesi (I), Drs. R. Feddes en J. Doorenbos (NL), Dr. L. S. Pereira (P), Drs. J. L. Monteith en H. Gunston (UK), Drs R. Allen, M. Jensen en W. O. Pruitt (USA), Dr. D. Rijks (ESA).
Evaporation and weather, TNO Committee on Hydrological Research. Verslagen en mededelingen, No. 39.
H.A.J. van Laanen, Zijn er verschillen in de effecten van grondwater winning voor beregening en voor drinkwatervoorziening? H20(18) 1985, nr. 23

De bodem die ademt

De dikte d(h) van de waterfilm die zich met behulp van de polaire watermoleculen, hecht aan de zand of lösskorrels in de bodem speelt een belangrijke rol bij de vorm van de assimilatie curve.

Er bestaat een constante h½ waarvoor geldt: d(h+h½)/d(h), met als gevolg dat de dikte van de waterfilm met een factor {¹/16, ¹/32} dunner wordt over een lengte van{4, 5}h½.

De lengte van het interval van verwelking {ll, l} staat tot de lengte van het interval van maximale groei {l, h}, verhoudt zich ongeveer als 1 : 4 voor bijvoorbeeld een zand bodem, met h½ = 0.25m.

Het oppervlak van de korrels, waar het polaire watermolecuul zich via adhesie aan hecht, is fenomenaal. Als we aannemen dat de korrels een diameter hebben van 1mm dan is het oppervlak per m³ in de orde van grootte van 1000m² per m² maaiveld. Daarmee is het oppervlak waarmee de bodem ademt nog groter dan het oppervlak van de longen.

Dit verklaart ook waarom lössgrond, met z'n kleinere korrels, van nature een vruchtbare bodemsoort is. Het fenomenaal grote oppervlak is van groot belang voor de natuurlijke nitrificatie en zorgt er, samen met de entree, ook voor dat de depositie van stikstof geen rol van enige betekenis speelt voor gewassen.

Spreiding van de puntspreidfunctie

Het is gebruikelijk om uit te gaan van assimilatie curves, die karakteristiek zijn voor de bodem, door gewassen te beschouwen zoals gras of heide met een wortelgestel dat ondiep reikt. Dit geeft assimilatie curves Ag die voor het gewas g, een relatief groot interval van maximale groei {l,h} hebben, vergeleken met het interval van verwelking {ll,l}. Als de wortels van het gewas dieper reiken kunnen we bij een homogene bodem een nieuwe assimilatie curve Anieuw vormen door de convolutie van de puntspreidfunctie van verticale afmeting van het wortelgestel Awortelgestel, met de intrinsieke assimilatie curve van de bodem, Abodem.

Deze informatie is van belang als we in natuurgebieden een bos willen kappen om een heide gebied te ontwikkelen. In dat geval is er een grote kans dat de interactie tussen de diepte ontwatering hmv(x,y,t) in een winveld A, gegeven de nieuwe compactere assimilatie curve aanleiding zal geven tot grote stikstof verliezen naar de bodem als gevolg van het kappen van de bomen.

Verdroging

Zolang er voldoende water beschikbaar is, kan het gewas met z'n nominale snelheid groeien, maar als de hoeveelheid water beschikbaar aan de wortels met een factor h½=½ afneemt, zal het gewas z'n normale droge stof gewicht in een 2 x groter tijdsinterval aannemen. Omdat ook de temperatuur en de hoeveelheid zonnestraling bepalend zijn voor de groei, zal het effectieve teeltseizoen nauwelijks langer duren,

met als implicatie dat de gewasopbrengst per teeltseizoen met een factor ½ gewogen moet worden. Als er sprake is van een maximale groei, moet de onverzadigde zone water naleveren. Dit heeft dus tevens als effect dat het punt l overgaat naar l' zoals door prof. R.A. Feddes beschreven.

Ontwerpbeslissingen

In het voorgaande beschrijf ik de situatie voor een homogene onverzadigde zone. Dit is goed genoeg om de ontwerpbeslissingen te kunnen maken, die nodig zijn om sterk verbeterde winvelden te kunnen maken en een voldoende nauwkeurige beschrijving van de theorie te kunnen geven.

Als gevolg van diepte ontwatering tot in het interval van verwelking en nog lager, kan een kunstmatige beregening noodzakelijk worden om een periode van droogte te overbruggen. In die gevallen wordt er door een periodieke beregening water in de onverzadigde zone gebracht waardoor het interval van verwelking later begint.

Daarbij ontstaan ¹volgens onderzoek van Ir. H.A.J. van Laanen stikstof bij een optimale dosering van de gift, evengoed nog stikstof verliezen naar de bodem tot ~ 25% van de stikstofgift.

In deze publicatie vergelijkt ir. H.A.J. van Laanen ook een puntwinning met een gespreid winveld voor beregening. Daarbij vindt hij resultaten die overeenkomen met de gespreide winvelden voor de gevallen horizontaal en horizontaal en hellend.

H.A.J. van Laanen, Zijn er verschillen in de effecten van grondwater winning voor beregening en voor drinkwatervoorziening? H₂0(18) 1985, nr. 23

Natuurlijke selectie

Ecologen onderzoeken het veld als regel aan het oppervlak en associëren de groei van ongewenste gewassen, zoals pijpenstrootjes, bramen en brandnetels, op basis van het voorkomen van mest minnende soorten, waaruit conclusies worden getrokken over vermesting (eutrofiëring) daardoor denken zij vaak dat deze gewassen zich vestigen onder invloed van stikstof depositie. In een gemeenschap van gewassen, krijgen de

soorten met korte wortels het eerst te maken met verdroging, waardoor de soorten met lange wortels, zoals pijpenstrootjes, bramen en brandnetels, juist overleven. Dit proces staat bekend als natuurlijke selectie.

De opkomst van soorten met lange wortels is bij het kappen en vervangen van bos door heide vaak een indicator dat de diepte ontwatering voor de heide, met z'n kortere wortels, al heel lang te groot is.

Standplaats vergelijking gewasopbrengst

Zie ook de wortels geschetst in a) die met gemak, voldoende diep in de onverzadigde zone doordringen. Deze sloot was door het waterschap voorzien van bemaling zodanig dat er ook op het einde van het teeltseizoen, nog water aanwezig was.

In b) zien we dat de mais, in de buurt van een winveld, onder de opgegeven omstandigheden, niet groter is geworden dan 0.25m. De mestgift wordt in a) en b) door de Minas wetgeving bepaald, hetgeen impliceert dat de mais ook in b) zich moet kunnen ontwikkelen tot een hoogte van 2.5m.

Maar voor alle (x,y) in het winveld en voor nagenoeg alle (t) in het teeltseizoen, is er sprake geweest van een te grote diepte ontwatering, waardoor de hoogte van de mais overal in het winveld A ~0.25m is, met als gevolg dat we in b) over de maisvelden heen, zelfs vanaf een positie in zit, vlak boven de grond héél ver op de mais kunnen kijken.

Doordat de actuele gewasopbrengst tot ~5% daalt, weten we dat er sprake is van mest verliezen naar de bodem groot 95%, waardoor de agrariër volgens Art. 7.18 waterwet een compensatie vergoeding toekomt die 95% van de totale gewasopbrengst bedraagt.

Een probleem dat optreedt bij het werken met compensatie vergoedingen is dat de te vergoeden bedragen en ook de uitspoeling van stikstof, als gevolg van diepte ontwatering extreem hoog op kan lopen. Zo hoog zelfs dat het onmogelijk wordt om de EU-NL grondwater kwaliteitseis van 50mg/l überhaupt in alle redelijkheid te kunnen halen. Om die reden moeten we gebruik maken van de eliminatie van de transportverlaging bij de realisatie van de winvelden.

Boeren zorgen voor eten en schone lucht

Gefaciliteerd door de groei van het gewas worden de voedingsstoffen o.a. meststoffen, waarvan 1. stikstof de belangrijkste is, 2. water H2O, dat samen met het koolzuurgas CO2, koolwaterstoffen vormt. Bij dit proces komt zuurstof O2 onder druk vrij, die bij het ontstaan van het blad de zwakste celwanden opblaast, die daardoor overgaat in een bladmondje.

Er is in het groeiseizoen een voortdurende schone zuurstof stroom door de bladmondjes naar de omgeving. Dit proces was niet anders in de tijd van de dinosauriërs. Dit maakt het zeer onwaarschijnlijk dat de bladmondjes,

gevuld met zuurstof onder druk, last hebben van de droge of natte depositie van stikstof uit de lucht.

Bij latere consumptie van het gewas door mens of dier gebeurt hetzelfde, maar nu met de samenstelling van het gewas als de voedingsstoffen.

Als de diepte ontwatering niet aangepakt wordt is de productie van ons eten onmogelijk, bovendien zullen er door de diepte ontwatering veel te grote stikstofconcentraties in de bodem ontstaan.

De causale oorzaak van eutrofiëring

Ecologen gaan uit van de hypothese dat overbemesting de causale oorzaak is van eutrofiëring in landbouwgebieden, en dat depositie van stikstof, de causale oorzaak is in natuurgebieden. Maar ik heb zojuist aangegeven dat diepte ontwatering door de mest verliezen naar de bodem, veel grotere effecten heeft op de eutrofiëring.

Maar let op, diepte ontwatering kan zorgen dat 95% van de mestgift de causale oorzaak is in natuurgebieden.

We hebben gezien dat er eutrofiëring ontstaat als gevolg van stikstofverliezen naar de bodem die ontstaan door diepte ontwatering. toenemen als het gewas niet wil groeien. Daardoor neemt de lokale stikstofconcentratie ook toe.

Maar dat het gewas niet kan groeien komt doordat het proces van volledige assimilatie stagneert.

Het komt niet doordat er te veel stikstof aangeboden wordt, of .

Een betrouwbare manier om te monitoren op de stikstof uitspoeling kan worden verkregen door de gewasopbrengsten om te rekenen naar opbrengst 'droge stof' en deze waarden te vergelijken, als in de standplaatsvergelijking gewasopbrengst.

Het is belangrijk dat we het conceptuele model van de bodem zuiver houden, opdat het bruikbaar is in elke situatie. Om die reden heb ik hier een streep getrokken, om alvast een paar zaken rond de hydrologische eigenschappen van winvelden, te kunnen bespreken, die van belang zijn rond het thema diepte ontwatering

Transportverlaging en winningsverlaging

In fig. 4. zien we de transportverlaging van het winveld 't Klooster bij Hengelo Gld in 1973, met de veel vlakker verlopende winningsverlaging, waarvan de bodem samenvalt met het gearceerd geschetste net.

(waarvan ir. G.W. Bloemen via nauwkeurige metingen, de waarde had bepaald op 0.18m, waarvoor ik op de hoge zandgronden een waarde aanhoudt van 0.2m) van de veelgebruikte puntwinning, die het grondwater via een dunne watervoerende laag naar de pompput brengt. Daarbij is het verval in de watervoerende laag 2m. Waardoor we weten dat er delen van het winveld zijn waar de diepte ontwatering d(x,y,t) zich altijd in het interval van verwelking bevindt. Als zo'n winveld in gebruik wordt genomen, wordt er eerst een jaar of 5 gepompt, voordat in de transportverlaging de gradiënten ontstaan nodig voor een quasi stationair transport van het debiet Q(t) vanuit de effectieve winningsstraal R.

De natuurorganisaties willen graag een natte natuurbuffer aanleggen om de problemen met de winvelden klein te houden. Dit soort voorzieningen faalt omdat het water een onderdeel wordt van de transportverlaging.

De eliminatie van de transportverlaging

Het grondwater volgt de weg van de minste weerstand. De stroombanen die het grondwater volgt kunnen uitsluitend bepaald worden met de differentiaal vergelijking van Laplace, als de watervoerende laag lineair, tijd (t) en plaats (x,y) invariant en stabiel is. De Laplace voorwaarden zijn de basis van alle grondwaterformules, maar ze zijn niet geldig bij grootschalige winvelden, doordat de stroombanen niet altijd hetzelfde pad volgen. De tijdreeksanalyse maak een model van de watervoerende laag, dat voldoet aan de Laplace voorwaarden, terwijl we weten, of kunnen weten, dat die voorwaarden niet geldig zijn. De veronderstelling van Laplace is zo gek nog niet op een kleine schaal ρ. Maar de schaal ρ geeft wel een begrenzing aan waarbinnen grondwater formules en de tijdreeksanalyse nog bruikbaar zijn. Als we winvelden willen ontwerpen met een verlaging die gelijk is aan de winningsverlaging moeten we alle grondwaterstroming die niet bijdraagt aan de winning van het grondwater zoveel mogelijk tegengaan.

In fig 5 a) zien we een puntwinning, in b) een gespreide puntwinning en in c) een stromingslichaam. De weerstand van een parallel stromingsveld is evenredig met de doorstroomde lengte en omgekeerd evenredig met het doorstroomde oppervlak.

Het is goed gebruik om de neerslag N op te delen in 3 gelijke delen, met de volgende functie:

Nwinbaar industrie water & drinkwater

Nassimilatie groei van gewassen & opname van mest

Nkwel stabilisatie van de grondwaterspiegel

We kunnen Nwinbaar met de kleinst mogelijke weerstand winnen via een verticale stroming met een gespreid winveld dat is opgebouwd met cilinders C(ρ) met een straal ρ, en D de dikte van de watervoerende laag, zodanig dat de verticale weerstand gelijk is aan de weerstand voor een radiaal symmetrische doorstroming vanuit het filter van de pompput, dat zich nagenoeg op de bodem van de cilinder bevindt. Dat geeft ρ ≈ 3D.

Omdat de weerstanden van belang zijn kunnen we dit concept ook uitwerken voor een watervoerende laag opgebouwd uit lagen met uiteenlopende karakteristieke weerstanden.

De grondwateraanwas in A neemt af af tot A Nkwel, dit komt bij N=0.8m en een porositeit van zandgrond van 1/3, ongeacht de korrelafmetingen, overeen met een aanwas van de grondwaterspiegel van 0.8m per jaar, terwijl deze buiten A 1.6m/jaar is.

De verschillen in de snelheid van de stijging van de grondwaterspiegel verdwijnt door herverdeling van grondwater tussen de cilinder C(R) en z'n omgeving tot 2R C(2R) - C(R).

De effecten kunnen we beschrijven door herhaalde convolutie, maar we kunnen het probleem ook analytisch oplossen voor de stationaire toestand. Het debiet Q(t) komt voor ¼ uit de cilinder C(R) en voor ¾ uit de rand C(2R) - C(R). Dat wil zeggen dat ¾ Q(t) door de mantel van C(R) gaat terwijl er geen stroming gaat door de mantel van C(2R) gaat.

Als we heel Nederland beleggen met cilinders C(2R) en aannemen dat de grondwaterspiegel overal horizontaal zou zijn, dan ontstaat een driehoeksrooster met voor een porositeit van 1/3 een stijging van de grondwaterspiegel = Nrest + ¾ Nwinbaar. Als we de slootdiepte zodanig aanpassen dat overal, jaarrond dezelfde hoeveelheid 0.8m, gerekend naar de hoogte van de grondwaterspiegel aan kwel uittreedt dan is dit overal ook even gunstig voor de opname van de meststoffen uit de lucht die door emissie, en transport afhankelijk van klimatologische omstandigheden (o.a. de windrichting) door depositie op de bodem komt. Daarbij gaat het om (gemiddelde) percentages van de mestgift van {6.6% dicht bij, 1.0% op afstand van} de emissie bron. Bij deze processen zorgen denitrificerende bodembacteriën voor kristalhelder grondwater, dat ook naar de beken en sloten afstroomt. Wie bang is dat het denitrificerende proces niet altijd functioneert, kan het systeem robuuster maken door een extra marge in te bouwen door de grondwaterspiegel iets te verhogen, zodanig dat de totale mest gift door een kleine verlaging van natuurlijke nitrificatie gelijk blijft.

Omdat ik hier geïnteresseerd ben in de eliminatie van de transport verlaging, en de effecten die dat heeft, verwijs ik voor meer detail naar de realisatie van winvelden voor het geval horizontaal.

Omdat ik hier geïnteresseerd ben in de eliminatie van de transport verlaging, zal ik de verdere details voor de puntwinning niet nader uitwerken. Het is echter wel belangrijk te weten hoe de effectieve winningsstraal qua concept ontstaat, en ook dat we begrijpen dat het grondwater bij een puntwinning niet uit het oneindige geleverd wordt.

Bij een plotselinge onbalans tussen het debiet Q(t) en de neerslag N(t) ontstaat bij de puntwinning een versterkte invloed op de locale grondwaterspiegel groot A/a. Dit komt doordat het debiet een verandering ondergaat evenredig met A, terwijl er in verband met het schaal effect, neerslag wordt gewonnen uit een areaal a. Dit heeft als effect dat de actuele grondwaterstroombanen bij de puntwinning in korte tijd nagenoeg verticaal zullen lopen. Dit verschil is belangrijk om in dunne watervoerende lagen, die in het oosten van ons land soms maar 20-25m dik zijn, besmetting met darm bacteriën tegen te gaan. De zeer eenvoudige berekeningen die ik heb laten zien tonen ook dat een gespreid winveld beter presteert als het om de fysisch chemische eigenschappen gaat dan een puntwinning.

Gespreide infiltratie

Een agrariër die probeert om de schade aan z'n gewassen die ontstaat door winning van grondwater door de drinkwatersector, te verkleinen door extra water aan te voeren, kan z'n doel niet realiseren. Hij moet daartoe onder zijn land een verhoging in de transporttrechter aanbrengen die de gradiënten voor alle (x,y) die kenmerkend zijn voor de vorm van de transporttrechter noodzakelijkerwijs zal veranderen. Daardoor zal het autonome transport van het grondwater naar de pompput met debiet Q(t) ter plaatse stagneren, maar als het opgepompte debiet niet kleiner wordt, zal de

transporttrechter nog dieper worden.

Als alle agrariërs door toepassing van gespreide infiltratie het volledige debiet Q(t) dat de drinkwatersector wint, infiltreren dan verdwijnt de winningsverlaging, terwijl de transportverlaging onveranderd groot aanwezig blijft.

De conclusie die we hieruit moeten trekken is, dat de drinkwatersector de enige is die in staat is om een winveld te maken waarbij de verlaging gelijk is aan de winningsverlaging groot ~0.2m.

De stikstof en fosfor balans

De WUR en het PBL hebben een stikstof en fosfor balans opgesteld met daarin aanvullende details die belangrijk zijn bij de interpretatie van de diepte ontwatering in landbouw en natuurgebieden. Een van de problemen met zo'n balans is dat je bepaalde informatie verliest, omdat de balans een statisch beeld schetst van de processen in de bodem, terwijl het verlies naar de bodem juist afhankelijk is van de mestgift aan het begin van het teeltseizoen terwijl het residue daarvan als verlies naar de bodem dat aan het eind van het teeltseizoen nog in het grondwater zit. Een veel belangrijker deel wordt onder invloed van de actuele diepte ontwatering d(x,y,t) opgenomen door het gewas. Dit wil zeggen dat het verlies van meststoffen naar de bodem uit drie belangrijke onderdelen bestaat.

De standplaatsvergelijking gewasopbrengst toont dat als gevolg van diepte ontwatering tot wel 95% van de mestgift als verlies naar de bodem kan verdwijnen. Deze bijdrage kan naar 0 gebracht worden als de drinkwatersector winvelden gaat gebruiken die gebaseerd zijn op de eliminatie van de transportverlaging.
De bijdrage van overbemesting is gebaseerd op de verwachte groei van het gewas, de toestand van de bodem, de temperatuur, ... en de dosering van meststoffen die de agrariër toepast. Doordat er wetgeving is en omdat ook gebruik gemaakt wordt van een vanggewas, is overbemesting, als je bereid bent om de agrariërs te vertrouwen, geen groot probleem.
Als het RIVM op het eind van het teeltseizoen de stikstof concentratie in de bodem meet, dan kan ze met 1 meting, geen onderscheid maken tussen de concentratie als gevolg van overbemesting (geborgd door wetgeving) en als gevolg van diepte ontwatering (niet geborgd).
Het RIVM meet ook nog in de lucht, en heeft een model gemaakt dat de depositie van stikstof schat op basis van o.a. maatschappelijke activiteiten. Ik zal de gemeten waarden nog koppelen aan de balans.

Merk op dat er wel wetgeving is die de overbemesting, terugdringt, maar er is geen wetgeving die beoogd om onnodige diepte ontwatering terug te dringen door het gebruik van de eliminatie van de transportverlaging voor te schrijven.

Zulke wetgeving is extreem nuttig, doordat we in dat geval weten dat de stikstofconcentratie in de bodem niet meer af kan hangen van de diepte ontwatering.

Dan kunnen we ook volstaan met een heel vlotte vergunning verlening en hoeft er ook geen compensatie vergoeding uitbetaald te worden. Er zijn nog veel meer voordelen, die ik hier niet ga herhalen.

Zonder een goed functionerende monitoring, is het schip van de drinkwaterwinning stuurloos. Omdat ik niet zelf wilde komen met een gok wat de oorzaak van de huidige stikstof problemen is, heb ik veel nut gehad van de stelling van prof. M.P.F. Bierkens, die het verdienmodel van de provinciale overheid nader toelicht.

Als je een deel van de verlaging verklaart uit de achtergrondverlaging heeft dat veelal een groot effect op de berekende schade van een winning.

Die stelling legt, via de assimilatie curve en de transportverlaging, een eenvoudig verband tussen het eerste ontstaan van zeer grote stikstof verliezen naar de bodem en de actuele diepte ontwatering, die zichtbaar wordt door de berekende grondwaterspiegel over een kleine afstand Δ te verhogen en de natuur te negeren als voorheen.

De procentuele bijdrage van de depositie van stikstof vanuit de landbouw ligt, uitgaande van de gemiddelden in de stikstof / fosfor balans, tussen {40, 2.7+3.5}/604 -> {6.6, 1.0}% van de stikstofgift. Het eerste percentage is het gemiddelde dicht bij stallen, het tweede is in het veld.
Voor alle maatschappelijke sectoren is de procedurele bijdrage aan de stikstof depositie 80/604->13% van de stikstof gift, gemeten 'dichtbij' een bron van emissie. Merk op dat zeescheepvaart nagenoeg nooit dichtbij is.
Het (totale)verlies van stikstof naar de bodem is 204/604->34% van de stikstof gift. Deze ongekend grote waarde is vooral zo groot doordat de verliezen als gevolg van diepte ontwatering niet eenvoudig meetbaar waren en ook nooit goed begrepen werden.

Het totale verlies van stikstof naar de bodem werd, als gevolg van ¹wensdenken toegerekend aan de agrariërs.

Het deel veroorzaakt door overbemesting, gaat bij een goede dosering van de mest door de agrariërs, naar 0.
Het deel dat een gevolg is van diepte ontwatering zal bij de huidige inrichting van de winvelden en de leveringsverplichtingen die de drinkwatersector is aangegaan, nog slechts groter worden, waardoor het natuur doel, niet meer realiseerbaar is.
De depositie van stikstof, is in verhouding tot de stikstof gift, nu al zeer klein en de waarde ervan zal als gevolg van klimaat maatregelen, gestuurd door beleid, naar verwachting nog iets meer dan halveren.

Wie de balans gebruikt kan niet begrijpen hoe de bomen in een natuurgebied kunnen groeien. Op de plaats van het grote vraagteken hoort daarom een verwijzing te staan naar de natuurlijke nitrificatie.

De realisatie van het natuurdoel is te ingewikkeld om uit de losse pols te worden opgelost.

---

Ik probeer met het woord wensdenken, een neutrale invulling te geven met behulp van het spreekwoord:
Dat men niet en weet, of ziet,
Dat en kan ons deeren niet. [dbnl]
Juist bij de hydrologie, de ecologie en het ontwerp van geïntegreerde schakelingen moet je leren van hetgeen indirect zichtbaar is. Daarom is de standplaatsvergelijking gewasopbrengst die duidelijk laat zien dat de mais niet gegroeid is, zo belangrijk. Aan de foto is te zien dat 95% van de mest als verlies naar de bodem gaat als gevolg van diepte ontwatering. En ieder nadenkend mens weet dat overbemesting zo'n effect niet kan veroorzaken

Het gevaar van wensdenken

De gedragscode die de grondslag vormt van integer onderzoek: eerlijkheid, zorgvuldigheid, transparantie, onafhankelijkheid en verantwoordelijkheid, is door alle Nederlandse universiteiten ondertekend. Deze code laat zich slecht combineren met verdienmodellen van de opdrachtgever, in dit geval de drinkwatersector, en van de onderzoekende universiteit die spreekt over nieuwe verdienmodellen. Het grote gevaar is dat onschuldigen, schuldig kunnen worden door wetgeving, die strijdig is met het conceptuele model van de bodem, dat een belangrijk onderdeel is van het Gegeven dat behoort bij het Constructieve Bewijs.

Als wetgeving beoogt om het natuur doel te realiseren, terwijl blijkt dat er sprake is van een verdienmodel waardoor het natuur doel niet realiseerbaar is vanwege een onjuiste veronderstelling die wordt toegeschreven aan de agrariërs, dan is er duidelijk sprake van een overtreffende trap van een Gerechtelijke dwaling. De kans op z'n dwaling is groot indien politici en/of de hoogste NL en EU rechters moeten oordelen over iets dat ogenschijnlijk ingewikkeld is, zoals de realiseerbaarheid van het natuur doel.

Daarom wordt teruggegrepen op één facet, de depositie van stikstof in combinatie met Kritische Depositie Waarden.

In de huidige wetgeving zijn recent ongeveer 7-8 van dit soort zeer ernstige dwalingen terechtgekomen, die geheel onnodig zijn en het onderzoek ernstig belemmeren, terwijl er zeer grote kostenposten ontstaan voor de agrarische, en de maatschappelijke sectoren. Deze dwalingen, zijn stuk voor stuk, zonder een formeel bewijs heel moeilijk te herkennen, zeker als universitaire leermeesters een aantrekkelijk aanbod krijgen, dat ze zelf omschrijven als een nieuw verdienmodel. Maar als er 25 - 30 miljard wordt uitgegeven om het natuur doel te realiseren, dan moeten we de realisatie van het natuurdoel ook aan willen pakken, dan mogen we niet uitgaan van een wetgeving vol met zeer ernstige fouten, maar moet het conceptuele model van de bodem en de lucht het uitgangspunt zijn van een goed onderbouwd wiskundig bewijs. Daartoe moeten we proberen om de puzzel stukjes een voor en goed kunnen doorgronden en alvast binnen thema's te rangschikken. Dat is nu van groot belang om in een tijd waarin bezuinigen vanwege oorlog en oplopende rentes hard nodig zijn, er toch voor te kunnen zorgen dat de beloofde realisatie van het natuur doel gestalte zal krijgen, bovendien maakt dat het afwikkelen van de zaak bij de hoogste NL en EU rechter eenvoudig en ook nog aantrekkelijk.

Om die reden is het nu van groot belang dat een nieuw cohort studenten, met een middelbare opleiding, leert hoe je op de Universiteit formele bewijzen wel volledig uit moet schrijven, ook als het gaat om complexe en abstracte onderwerpen zoals het herstellen van de natuur.

Eliminatie van de transportverlaging

Drinkwaterwinning en andere functies gaan goed samen als we winvelden maken zonder transportverlaging. In Fig. 4. zijn de transportverlaging, en de winningsverlaging beide geschetst. In ongeveer 5 jaar krijgt de transporttrechter z'n vorm, door voortdurend grondwater op te pompen. Bij de eliminatie van de transportverlaging zal de trechter zich weer vullen met grondwater, zodanig dat de nieuwe grondwaterspiegel h(x,y,t)new, die in Fig. 4. met een 'doorzichtig net' wordt aangegeven, nu op 0.2m onder h(x,y,t)nul, te liggen. Hierbij wordt heel veel water dat in de eerste 5 jaar werd afgevoerd, teruggeplaatst precies op de plaats waar dat het meest nodig is. Dat is extreem gunstig voor de realisatie van het natuurdoel. De natuur organisaties wilden een natte natuurbuffer maken, óók in winvelden met een transportverlaging. Die natuurbuffer zal echter wegzakken totdat ze op de grondwaterspiegel komt te liggen en zal daar zorgen voor een een gespreide infiltratie.

Wat dit onderwerp moeilijk te begrijpen maakt is het feit dat de grondwaterspiegel wordt gevormd als de som van

de transportverlaging en de winningsverlaging, terwijl deze som niet commutatief is omdat de Laplace voorwaarden die stellen dat de watervoerende laag lineair, plaats (x,y) en tijd (t) invariant en stabiel is, niet geldig zijn. Er is echter een ezelsbruggetje, bij de winningsverlaging is er sprake van een zuiver verticaal transport van het grondwater, terwijl het bij de transportverlaging juist gaat om een zuiver horizontaal transport. Meer zal ik daar nu nog niet over zeggen omdat er nog een nadere analyse volgt bij de realisatie van het winveld voor het geval horizontaal.

De eliminatie van de transportverlaging is niet alleen gunstig om het natuurdoel te realiseren, het is ook belangrijk voor een optimale ruimtelijke ordening in de provincies die daardoor een optimale beleidsvrijheid krijgen, waarbij woningbouw, landbouw, natuur en drinkwaterwinning, alle zonder dat zij elkaar storen, in harmonie samengaan.

Het grote effect op de berekende schade

In de hoofdtekst beschrijf ik dat de drinkwatersector, de winningsverlaging weglaat om een schade berekening te krijgen, die op het eerste oog heel gunstig is voor de rentabiliteit van de bedrijfsvoering. Maar schijn bedriegt, want alléén de berekening valt gunstig uit. In de praktijk verandert de diepte ontwatering d(x,y,t) helemaal niet, omdat de fysisch chemische component van de schade, het niet meer bereikbaar zijn van de meststoffen zoals stikstof, voor de groei van het gewas, waardoor grote stikstofverliezen naar de bodem ontstaan. Dit is niet alleen een gevaar voor de bedrijfszekerheid van de zuiveringsinstallaties, maar ook een flinke kostenpost voor de drinkwatersector, om nog maar niet de spreken over de effecten voor de natuur.

Motivatie

Als de monitoring, het onderwijs en de aansturing van het onderzoek op orde waren geweest, zou ik dit webportaal nooit gemaakt hebben. Maar onze regering en de politiek, die eindverantwoordelijk waren, hadden geen binding met deze onderwerpen, zoals ze geen binding hadden met vele andere onderwerpen, die in de loop der tijd ontspoord zijn. Ook nu zijn er veel dingen ontspoord en ik wil die dingen uitsluitend bespreekbaar maken door vooraf te stellen, dat ik er alle vertrouwen in heb dat er door iedereen met goede bedoelingen is gehandeld.

Voordat we de landbouw afbreken en de uitbouw van ons leger, in het licht van de strijd in Ukraine tegen haar agressor, Rusland onmogelijk maken, moeten we even terug naar de doelen die de gijzelnemers van het kabinet Rutte IV, wilden realiseren. De MP, Mark Rutte, wil de stikstof concentratie in de bodem terugbrengen naar

Mw. Christianne van der Wal, omschreef ze als volgt:

met verdediging van ons land Dat neemt niet weg dat het eenvoudig is om te bewijzen dat de huidige onderzoeksvoorstellen van de WUR het natuur doel

niet zullen halen. Integendeel, ze hebben

geen

enkel effect

op bijvoorbeeld de ongekend hoge stikstof verliezen naar de bodem. Erger nog, er zal geen enkele verbetering komen, de situatie zal alleen nog maar

slechter

worden. Op basis daarvan heb ik besloten om, gegeven de vele fouten die in het verleden zijn gemaakt, om alle publicaties uit 2013 en later betreffende de depositie van stikstof ongeacht de bron, vooralsnog niet in mijn onderzoek te betrekken.

Monitoring

In 1970 was prof. C. Van den Akker de eerste die de herkomst van vlekkenwater in het Amsterdamse leidingwater kon verklaren, met een meetopstelling als in fig. 5, waarmee de 'herkomst' van een chemische stof die door 1 causale oorzaak in het grondwater komt door meting vastgesteld kan worden. Van den Akker schrijft:

¹Men ging ervan uit dat het grondwater per definitie schoon was en dat al het vuil dat we in de bodem stopten vanzelf werd afgebroken. De bodem wist overal wel raad mee. Dat bleek opeens tegen te vallen toen in de jaren zeventig grootschalige verontreinigingen van grondwater werden ontdekt.

Tussen 1977 en 1985 komt het landelijk meetnet grondwaterkwaliteit tot stand. De advies commissie wees er op dat het nodig was om ook hoog in het watervoerende pakket te meten, deels omdat metingen aan het oppervlak veel sneller reageren op een veranderende trend, en mogelijk ook omdat daarmee het effect van de assimilatie stelling, duidelijk gemaakt kan worden. Dit is belangrijk omdat we nu al twee mogelijke oorzaken hebben gezien voor de stikstof concentratie die op het eind van het teeltseizoen wordt gemeten, overbemesting, die inhoudt dat de mestgift groter is dan wat het gewas onder optimale omstandigheden op kan nemen, maar ook diepte ontwatering. Deze beide oorzaken zijn niet te ontrafelen met slechts 1 meting van de stikstofconcentratie in de bodem op het eind van het teeltseizoen. De beste indicator voor de diepte ontwatering voor alle (x,y) in het winveld is de groei van het gewas. Er zijn combiners die met een rol het volume van de oogst voor alle (x,y) kunnen bepalen. We kunnen daaruit het gewicht aan droge stof bepalen, door het vocht voor een paar samples te verdampen. Het tweede punt van zorg was dat er in de Veluwe en Zuid-Limburg geen meting mogelijk was in verband met de doorgaande trend die al jaren z'n sporen heeft achtergelaten in gebieden die meer dan 1‰ hellend zijn.

C. Van den Akker, 'Grondwater is niet sexy',

Droomdenken

Met die aanbevelingen heeft de drinkwatersector, noch de WUR en het PBL, die de stikstof crisis begeleidden, nog nooit iets gedaan.

Men ging er, tot op de dag van vandaag, van uit dat drinkwaterwinning een schoon proces was en dat mest verliezen naar de bodem werden veroorzaakt door de agrariërs. Daarom werd er geschreven over humane invloeden. Deze logica gaat geheel voorbij aan het feit dat het bodembacteriën zijn die, samen met de hooglanders van de natuurbeheerder, de stikstof in natuurgebieden maken. Dit zien we terug in de stikstof en fosfor balans.

Het mag duidelijk zijn dat er sprake was van een extreme vorm van droomdenken.

Software

De drinkwatersector kon beschikken over een uitgebreid onderzoeksaanbod van uit de WUR (Alterra) via een van de allereerste 3^e geldstroom overeenkomsten in Nederland, tussen het Staring instituut van de Landbouwhogeschool Wageningen, vertegenwoordigd door prof. R.A. Feddes, en de drinkwatersector. De bijbehorende TCGB software berekende zo goed mogelijk de gewasschade schade op basis van het bodemprofiel en de grondwaterstanden op een voor die tijd verantwoorde manier. Dit soort software heeft echter een beperkte levensduur omdat nu veel nauwkeuriger en doelmatiger berekeningen mogelijk zijn. Uiteindelijk moesten er hoge compensatie vergoedingen worden betaald, hetgeen impliceerde dat de grondwaterspiegel zich niet langer bewoog in het interval van volledige assimilatie als gevolg van achtereenvolgende uitbreidingen van het debiet Q(t) die nodig waren in verband met de bij wet geregelde wettelijke leveringsverplichting die we ook kennen van de gaswinning in Groningen. Op de momenten dat het debiet vergroot werd, was er een bestuurlijke beslissing nodig. De provinciale bestuurders waren daarbij volledig afhankelijke van de argumenten die de drinkwatersector inbrengt. Maar als de software grote gewasschades berekent, dan weten we op basis van het voorgaande dat er hoge stikstof verliezen naar de bodem zijn. Maar de drinkwatersector stuurde niet alleen de politiek aan, maar ook het onderzoek en ook als het erop aankomt, de rechtelijke macht, omdat de burgers geconfronteerd werden met een omgekeerde bewijslast.

De WUR en het PBL hebben wel (fig. 5) een stikstof- en fosfaatbalans gemaakt waaruit we kunnen afleiden dat het gemiddelde stikstof verlies naar de bodem 34% van de mestgift is. Bij de standplaatsvergelijking gewasopbrengst blijkt zelfs dat 95% van de stikstof gift, als gevolg van diepte ontwatering veroorzaakt door de drinkwatersector, als een verlies naar de bodem verloren gaat.

Opeens blijkt dat drinkwaterwinning helemaal geen schoon proces was. Zeker niet als de winning samengaat met een grote transport verlaging.

Daaruit volgt dat de stikstof verliezen naar de bodem, veroorzaakt door de drinkwatersector onverwacht groot zijn. Dat die verliezen zo groot zijn wordt

Het verdienmodel van de drinkwatersector, dat is gebaseerd op: Een groot effect op de berekende schade van een winning is een belangrijke aanjager van de grote stikstof verliezen naar de bodem, veroorzaakt door de drinkwatersector, geweest.

In 1991 wordt ¹gerapporteerd over een vergelijkbaar Provinciaal meetnet voor Noord-Brabant. In die provincie zijn maar liefst 40 winvelden. De meesten hebben een grondwaterspiegel die hellend was in de nul-toestand, waardoor er een zeer grote grondwaterstandsverlaging ontstaat als gevolg van een doorgaande trend.

De provinciale drinkwatersector gaat uit van de hypothese dat drinkwaterwinning per definitie schoon is en dat al het vuil in de bodem door menselijke activiteiten in de bodem komt. Als we een publicatie tegenkomen waarin de invloed van de diepte ontwatering veroorzaakt door drinkwaterinning ontbreekt, kunnen we deze achteraf nog invullen, door te kijken naar de toepasbaarheid van de assimilatie stelling, de zure sulfaatbodem stelling en de kwel stelling. Dan zal snel blijken dat de hypothese vals is.

Voldoende! voorwaarden:

C. assimilatie stelling: &

Vooral in agrarisch gebruikte infiltratiegebieden werden hoge kalium-, nitraat- en sulfaatgehalten aangetroffen, die drinkwaternormen overschrijden.

D. zure sulfaatbodem stelling: &

In bosgebieden worden vaak hoge aluminiumgehalten gevonden.

E. kwel stelling:

De samenstelling van het ondiepe grondwater
in kwelgebieden is meestal onbeïnvloed door menselijke activiteiten en weerspiegelt de grondwatersamenstelling in diepere watervoerende pakketten (=natuurlijk grondwater)

Het doet ook ter zake wat de drinkwatersector denkt, de wetgeving dient correct te zijn.

De NOS wist te melden dat deze eik op omvallen zou staan als gevolg van stikstofdepositie. Wie de link naar de zure sulfaatbodem stelling! volgt en de zeer compacte beschrijving ziet van prof. J.Pons, komt al gauw tot de conclusie dat er door diepte ontwatering! en aanwezigheid van pyriet in de bodem, een zure sulfaatbodem is ontstaan.

Het is van groot belang dat de drinkwatersector hierover open rapporteert en dat de betrokkenen persoonlijk worden ingelicht. Daarbij is het van groot belang dat er geen benamingen als kattenzanden worden gebruikt. Daar zijn goede redenen voor.

Met zulke bodems is het natuurdoel niet realiseerbaar.
Het omvallen van grote eiken is extreem gevaarlijk.
Het zuur tast niet alleen de natuur aan maar ook bouwwerken van beton en staal.

Daarom mogen windmolens, vanwege de gevaarzetting, zeker niet geplaatst worden binnen de effectieve winningsstraal R van een drinkwaterwinning met een grote diepte ontwatering. Door winvelden voor te schrijven zonder transportverlaging zijn alle aanverwante problemen goed oplosbaar.

De verklaring daarvoor wordt door prof. M.P.F. Bierkens als volgt omschreven:

¹Als je een deel van de verlaging verklaart uit de ²winningsverlaging heeft dat veelal een groot effect op de berekende schade van een winning.

M.P.F. Bierkens, De achtergrondverlaging op de voorgrond, Presentatie NHV Najaarsbijeenkomst, 28 november 2013
De drinkwatersector noemt dit de achtergrondverlaging. De actuele naam is onbelangrijk.

Als we de diepte ontwatering van de winning d(x,y,t) noemen, dan wordt de berekende schade bepaald met een diepte ontwatering d(x,y,t)+Δ. Er zal in dat geval een groot effect ontstaan indien d(x,y,t) voor veel locaties (x,y) en veel tijdstippen (t) in het interval van verwelking ligt, terwijl d(x,y,t)+Δ in het interval van volledige assimilatie ligt. Omdat de berekende schade waarden aanneemt in {0,1}, kunnen we daarmee zowel de gewasschade, alsook de stikstof verliezen naar de bodem als gevolg van het niet voldoen van de assimilatie stelling berekenen. De drinkwatersector profiteert van de verlaging van het schade bedrag: {S(d(x,y,t)) - S(d(x,y,t)+Δ))}x , terwijl gelijktijdig

grote effect inhoudende dat de schade van op de winst, ontstaat gelijktijdig een stikstof verlies naar de bodem dat proportioneel is met de winst en een gevolg is van diepte ontwatering. en niet ontstaat als gevolg van overbemesting.

Het effect daarvan is weliswaar dat de winst groter wordt, maar de stikstof verliezen naar de bodem blijven onveranderd groot, en zullen ook toenemen als voorheen. Hiermee heb ik uit gegevens van de drinkwatersector zelf, op een onpartijdige manier vastgesteld dat er sprake is van onnodig grote verliezen van stikstof naar de bodem.

Dit was een grote teleurstelling voor mij, de onderzoekers gaven aan dat zij de natuur zouden herstellen, maar bij nader inzien blijken ze helemaal niet in staat om het natuurdoel te realiseren. Dit is tevens een teken van onmacht van de onderzoekers en ook van het Kabinet Rutte IV, om met een bedrag van 25-30 miljard € de gestelde doelen te realiseren.

Zie: PS 2012/775

In de figuur zien we de transporttrechter van het winveld 't Klooster bij Hengelo Gld, samen met de veel vlakker verlopende winningsverlaging (waarvan i.r. G.W. Bloemen via nauwkeurige metingen, de winningsverlaging had bepaald op 0.18m, waarvoor ik op de hoge zandgronden een waarde aanhoudt van 0.2m) van de veelgebruikte puntwinning, die het grondwater via een dunne watervoerende laag naar de pompput brengt. Als zo'n winveld in gebruik wordt genomen, wordt er eerst een jaar of 5 gepompt, voordat de transporttrechter in de stationaire toestand komt, waarbij rond de centrale pompput een verlaging ontstaat van ~2m, waardoor er in het gehele winveld A een gradient onstqaat die nodig is om het grondwater te kunnen transporteren via de watervoerende laag naar de pompput, waar de transporttrechter erg diep wordt en altijd beweegt in het interval van verdroging. Een agrariër die probeert om de schade aan z'n gewassen te verkleinen, door extra water aan te voeren, maakt geen schijn van kans omdat hij daartoe onder zijn land een verhoging in de transporttrechter moet maken die de gradient aantast waardoor het transport van het grondwater zou stagneren. Als alle agrariërs dat doen moeten zij het volledige debiet dat de drinkwatersector wint, infiltreren. Maar zelfs dat is niet goed genoeg, omdat het geïnfiltreerde debiet evengoed via de dunne watervoerende laag naar de centrale pompput getransporteerd moet worden.

Ik zal daar later nog extra aandacht aan besteden.

zal er geen water meer uit de kraan komen.

De schade berekening gaat uit van een gegeven diepte ontwatering d(x,y,t), die bij goede benadering de som is van de transportverlaging en de winningsverlaging die ik Δ noem. De hydrologen stonden voor de keus om een winveld te maken met een verlaging die niet groter is dan Δ, in dat geval moeten we gebruik maken van de eliminatie van de transporttrechter waardoor de hele transporttrechter verdwijnt. Dit is extreem gunstig omdat in dat geval de drinkwaterwinning geen schade veroorzaakt aan de natuur, de landbouw en ook niet aan woningen, waardoor de drinkwaterwinning geen ruimtelijke beperkingen oplegt aan andere functies, iets dat nu wel het geval is. De hydrologen hadden handige boeken met grondwaterformules en kozen ervoor om de winst van de drinkwatersector te vergroten. In de nul-toestand werd de diepte ontwatering gegeven door d(x,y,t) als de som van de transportverlaging en de winningsverlaging. Omdat er geen winvelden mogelijk zijn zonder winningsverlaging kreeg die verlaging de naam achtergrondverlaging en werd er met een schijnwereld gewerkt waarin uitsluitend berekeningen van de schade interessant waren. Als we de winningsverlaging weglaten wordt de diepte ontwatering in de schijnwereld: d(x,y,t) + Δ

Dat was natuurlijk wel een beetje een zotte bedoening, want alleen voor horizontaal is de winningsverlaging 0.2m en voor horizontaal en lensvormig is ze (bij een 2x groter debiet Q(t)) 0.4m, gemeten op de effectieve winningsstraal R van het winveld A. Als d(x,y,t) op de effective winningsstraal R de waarde h3 aanneemt van het gewas in A

De adviescommissie van de drinkwatersector gebruikte de TCGB software, die duidelijk meer detail bevat dan wat ik hier nodig heb om de synthese methode mogelijk te maken waarmee grootschalige winvelden kunnen worden ontworpen met een verlaging gelijk aan de winningsverlaging, voor de schade berekening die ing. J..J.M. Bouwmans in opdracht van prof. R. Feddes had gemaakt.

op Ze kozen er echter voor om op papier de winningsverlaging te laten verdwijnen. Dit had als effect dat de transporttrechter, (op papier), een klein beetje ( Δ) hoger kwam te liggen. Omdat de assimilatie curve voor gewassen met een kort wortelgestel, altijd een scherpe knik heeft bij h3

Zonder winningsverlaging wordt het grondwater uit het door de transportverlaging uit het oneindige gewonnen, waardoor het het gewonnen grondwater buiten de waterbalans blijft. De winningsverlaging zorgt ervoor dat het grondwater uit de effectieve winningsstraal R wordt gewonnen. Door de winning ontstaat in het winveld met areaal A een kleinere grondwateraanwas dan buiten R. Hierdoor ontstaat een herverdeling van grondwater uit een 2R omgeving. Die een evenwicht aanneemt bij een stationaire winningsverlaging van 0.2m.

Hydrologen hadden bedacht dat bij winvelden met een transportverlaging ook best een kleinere compensatie vergoeding berekend kan worden door de winningsverlaging, weg te laten.

J.J.M. Bouwmans, Achtergrond en toepassing van de TCGB-tabel: een methode voor het bepalen van de opbrengstdepressie van grasland op zandgrond als gevolg van een grondwaterstandsverlaging, Technische Commissie Grondwater Beheer, 1990.

Het is belangrijk dat we het conceptuele model van de bodem zuiver houden, opdat er geen aannames in terecht komen die specifiek zijn voor een specifieke situatie. Om die reden heb ik hier een streep getrokken, om andere zaken te kunnen bespreken die samenhangen met de diepte ontwatering.

Monitoring

Monitoring is de techniek die uitsluitsel geeft of er nog makkelijke oplossingen zijn om de stikstofconcentratie en alle andere ongewenste effecten onder controle te brengen. Er is bij de stikstof verliezen naar de bodem sprake van twee mogelijke oorzaken:

Diepte ontwatering

De diepte ontwatering d(x,y,t) mag zich uitsluitend bewegen in het interval van volledige assimilatie {h2, h3} van het gewas.

Overbemesting

In dit geval is het nuttig om in landbouwgebieden, iets minder (zeg 5% minder) mest in te brengen, dan er door natuurlijke nitrificatie in natuurgebieden wordt aangemaakt. Dit heeft in landbouwgebieden als effect dat de bodembacteriën de laatste ±5% zullen naleveren. In een groeizaam jaar, met veel zon en warmte, kunnen ze zelfs wel 10% naleveren.

Daarmee is nog niet gezegd dat monitoring een makkelijke opgave is.

Bij de synthese methode die ik gebruik voor de bepaling van de voorwaarden die de optimale diepte ontwatering, noodzakelijk om het natuurdoel te kunnen realiseren, houd ik, op een heel natuurlijke manier juist wel rekening met de oorzaak, door altijd uit te gaan van causale verbanden. Dat geeft een heel compacte beschrijving, niet groter dan 14 regels waar alle voorwaarden correct in staan. De drinkwatersector, die alles regelde, heeft echter altijd de gemeten stikstofconcentratie in z'n geheel toegeschreven aan de agrariërs, alsof de stikstof verliezen naar de bodem niet afhangen van de diepte ontwatering. De voor de hand liggende, maar onjuiste gedachtegang is dat je als wetgever geen problemen moet maken waar je zelf last van kunt krijgen. Het conceptuele model van de bodem dat al een beschrijving van het Gegeven dient, moet daarom altijd een nauwkeurige beschrijving zijn van wat er in de bodem gebeurt.

Als het RID/RIVM de stikstofconcentratie meet aan het eind van het teeltseizoen, dan is het belangrijk dat niet alleen de concentratie wordt gemeten, maar we moeten vooral weten wie maatregelen moet nemen om de stikstofconcentratie te verkleinen. Het probleem is echter dat het niet mogelijk is om de stikstof concentratie als gevolg van overbemesting en als gevolg van diepte ontwatering apart te meten, het gaat immers om 1 meetresultaat en het gaat ook om van 1 stof, stikstof. Maar dat meetresultaat is ook niet de oorzaak van de stikstof verliezen naar de bodem, maar het resultaat van beide oorzaken, overbemesting en diepte ontwatering, die we bijvoorbeeld in procenten van de stikstofgift die in de figuur een gemiddelde waarde van 604-40=564 heeft. Bij het bemestingsadvies dat ik zojuist heb gegeven zal er, als het advies nageleefd wordt, geen overbemesting ontstaan. Hetgeen impliceert dat de stikstofuitspoeling groot 204/564=36.2% ontstaat door diepte ontwatering die volledig voor rekening van de drinkwatersector komt. Dit zal voor velen op het ministerie en ook voor de adviseurs van de WUR en het PBL een verrassing. Het is echter ook een geruststelling omdat we nu weten dat de drinkwatersector de grote opgaven op het gebied van waterkwaliteit in ons land op kan lossen.

Dwalingen in de wet en regelgeving

Veroorzaakt door de drinkwatersector, toegeschreven aan de agrariërs. Dwalingen in de wet en regelgeving zijn nog ingrijpender dan gerechtelijke dwalingen, omdat daardoor zoals nu blijkt de hele landbouwsector ten onrechte beschuldigd wordt van ongekende stikstof verliezen naar de bodem.

Bedrijfszekerheidsproblemen

Philips moet nu draconische maatregelen nemen om hun problemen met slaap apneu apparaten te boven te komen. Uit het voorgaande blijkt dat de drinkwatersector zelfstandig de grote opgaven op het gebied van waterkwaliteit in ons land op kan lossen.

Het is belangrijk dat wetenschappelijk werk foutloos uitgevoerd wordt. Want hier zien we nogmaals dat de uitspoeling van stikstof naar de bodem voornamelijk ontstaat door een grote diepte ontwatering d(x,y,t) die ver voorbij h3 komt. Daar geld dat de stikstof die niet door assimilatie wordt opgenomen, uitspoelt. Daardoor ontstaan grote problemen met de stikstofconcentratie in de bodem. De plaatsen waar dat een groot probleem is, in de winvelden hebben een Nitraat ● marker. Er kunnen ook problemen ontstaan met een zure sulfaat bodem, waarbij H2SO4 dat ook bekend is als accuzuur, kan worden gevormd door diepte ontwatering. Dit geeft een groot scala aan chemische reacties, die alle optreden. Het feit dat die reacties optreden, is op zich weer een indicatie dat er sprake is van een te grote diepte ontwatering.

Deze zal ik beschrijven als een apart puzzelstukje bij de synthese methode.

waterkwaliteit, zoals uit de bovenstaande figuur van de VEWIN blijkt.

de grondwaterspiegel

Desondanks is dit belangrijk, want de drinkwatersector, die voornamelijk laat meten in haar wingebieden en daarover publiceert in gebiedsdossiers, heeft al enige tijd last van een idioot hoge uitspoeling van stikstof naar de bodem. In het thema Kijk om je heen zal ik de meetresultaten van de WUR, die overgenomen zijn door het PBL, koppelen aan de mestgift en aan resultaten van standplaatsvergelijkingen, met bijvoorbeeld als doel om de uitspoeling van stikstof naar de bodem, die uitkomt op een idioot hoge waarde van ~36% van de mestgift, in landbouw en natuurgebieden, die niet goed te verklaren is door overbemesting of stikstofdepositie. Bij de winning van het grondwater speelt het schaal effect van de dunne watervoerende lagen, dat ndoor prof. J.J. de Vries werd genoemd, een een grote rol, samen met diverse versterkingsfactoren, die nog nader beschreven zullen worden.

De Minas wetgeving, die voorschriften bevat om overbemesting te voorkomen, kan ook gezien worden als een instrument, om de assimilatie capaciteit van het gewas door seizoensvariaties van de temperatuur en het zonlicht, op te kunnen vangen. Alle mest die aan het eind van het teeltseizoen overblijft, wordt door de agrariërs met een vanggewas tot een minimaal residu teruggebracht.

Uit het voorgaande blijkt heel duidelijk dat hoge stikstof concentraties in de bodem, (tot zelfs 95% van de mestgift) slechts kunnen ontstaan door diepte ontwatering. In de meststoffenwet staat niets over diepte ontwatering maar er worden wel eisen gesteld aan de gemeten mestconcentratie, die volgens de aannames die in deze wet worden gemaakt, slechts te hoge waarden aan kan nemen door overbemesting. Dit is absurd.

Transportverlaging, Winningsverlaging &

Schade (II)

Op de foto's zien we een landbouwgebied en een natuurgebied (heide met een ven), met daaronder de winningstrechter van een typische puntwinning die bij de meeste winvelden gebruikt wordt. Ik heb daarvoor een 3D afbeelding van de winningstrechter gebruikt, die G.W. Bloemen in 1973 heeft bepaald door metingen voor de puntwinning 't Klooster in Hengelo Gld. Bij deze trechter die 2m diep is, maak ik nog onderscheid tussen de transportverlaging, die ontstaat doordat de gespreid vallende neerslag, door de dunne watervoerende laag naar de pompput getransporteerd wordt en de winningsverlaging die ontstaat doordat het debiet Q(t) uit de effectieve winningsstraal R gewonnen wordt. De drinkwatersector had altijd gewerkt met de weerstand die het grondwater ondervindt tijdens het horizontale transport van het grondwater naar de pompput. Gegeven het debiet Q(t) ontstaat dan het potentiaalveld waarvan de grondwaterspiegel h(x,y,t) de bovenste begrenzing vormt. Alle pogingen om via infiltratie de diepte van de transporttrechter substantieel kleiner te maken zijn, voor horizontaal, gedoemd te mislukken omdat daarvoor ook de lokale gradiënt kleiner moet worden, waardoor het debiet Q van het transport zelf ook kleiner zal worden. Daarom wist men niet goed raad met de winningsverlaging en werd er van de nood een deugd gemaakt. Bij de berekening van de schade vergoeding werd de transporttrechter over de winningsverlaging (≡ achtergrondverlaging) opgetild. Dit had natuurlijk geen invloed op de schade, en daarmee blijft de uitspoeling van meststoffen naar de bodem onverminderd groot. Merk op dat de schade proportioneel is met de hoeveelheid uitgespoelde mest, gerekend over het gehele teeltseizoen. Dit is ook gelijk aan wat de drinkwatersector normaal de droogteschade zou noemen. De berekening van de droogteschade was door de drinkwatersector via een van de allereerste 3^e geldstroom onderzoeksopdrachten vergund aan het Staring Instituut verbonden aan de Landbouwhogeschool, onder leiding van de toen net gepromoveerde prof. R.A. Feddes. Het was, gelet op de gebruikte werkwijze van de adviescommissies, ondenkbaar dat voor alle (x,y) en voor alle (t) de uitkomst van de schade berekening, gelet op de te verwachten continuïteit van de schade functie, voor naburige percelen voor iedereen toegankelijk zou worden.

De drinkwatersector lette heel goed op de maximalisatie van de winst, waardoor men de schade niet zo erg vond, mits de schade uitkering maar laag was. Dat lukte goed want voor alle winvelden samen neemt de winst met ~17M €/jaar toe door een vindingrijkheid die niet door art. 7.18 waterwet wordt toegestaan. Maar er was, met al die winst ook een probleem ontstaan met bedrijfsblindheid: het mest-equivalent van de extra winst spoelt namelijk uit als gevolg van diepte ontwatering.

Doordat het RID/RIVM niet monitort op de diepte ontwatering ontstond er een enorm groot probleem van bedrijfsblindheid bij de drinkwatersector. Een leergierige medewerker van Alterra wilde het probleem wel oplossen, door met collega's over dit onderwerp en over de relaxatie oscillaties die in het winveld ontstonden te publiceren. Hij werd ontslagen met de volgende motivatie:

Omdat het hier een uitermate gevoelig onderwerp betreft dat zou kunnen leiden tot vele en hoge schadeclaims van agrariërs indien zou blijken dat het ministerie de compensatievergoedingen op verkeerde door DLO / Alterra aangeleverde gegevens omtrent ¹Numerieke verdroging zou hebben gebaseerd.

Prof. C. Van den Akker was de eerste die voor het winveld te Terwisscha een schade berekening heeft uitgevoerd met daarin opgenomen de winningsverlaging als een integraal deel van de berekening. De drinkwatersector verzet zich hevig tegen zijn berekening en er komen discussies met de 2^e kamer en de ombudsman (Kamerstukken 30825 210), met als effect dat het mest-equivalent van de extra winst jarenlang uitspoelt als gevolg van diepte ontwatering veroorzaakt door de drinkwatersector, óók in de PAS periode, die door de drinkwatersector, die de regering gegijzeld houdt, wordt geassocieerd met laksheid van onze regering.

Hiermee is aangetoond dat de hoge stikstofconcentraties in de bodem waar onze minister president over spreekt op het moment dat het kabinet Rutte IV haar plannen presenteert, veroorzaakt zijn door bedrijfsblindheid in combinatie met een te grote diepte ontwatering die het al vanaf de jaren 50 in de vorige eeuw, onmogelijk heeft gemaakt maakt om het assimilatiedoel, het bedrijfszekerheidsdoel en het natuurdoel te realiseren. Maar als we het stikstofdossier achter ons willen laten, zal eerst de uitspoeling door diepte ontwatering onder controle gebracht moeten worden.

Het enorm kostbare, oplappen

van de natuurgebieden

Door de veel te hoge uitspoeling van mest naar de bodem die ontstaat als gevolg van diepte ontwatering het assimilatiedoel, het bedrijfszekerheidsdoel en het natuurdoel alle niet realiseerbaar, waardoor het doel van: 1. een hoogwaardig herstel van natuurgebieden, overgaat naar het 2. enorm kostbare, oplappen van de natuurgebieden doordat de oorzaken van de achteruitgang van de natuurgebieden, niet weggenomen worden.

Dit laat zien hoe belangrijk het is dat onderzoekers, en ook onze regering, met goed omschreven doelen werken. Bovendien zien we hier ook de grenzen te stellen aan 3^e geldstroomfinanciering en bestuurlijke en wetenschappelijke integriteit voorbijkomen, want de drinkwatersector lobbyt bij de regering om financiering, van meer dan 100 miljoen voor het 7^e actie programma nitraatrichtlijn. Daarmee krijg je in het vakgebied der hydrologie heel gemakkelijk alle neuzen dezelfde kant op, zoals Bino voorstelt. Die investering kan echter voor een heel groot deel al besteedt worden aan de introductie van winvelden met een zeer lage uitspoeling van stikstof naar de bodem.

Omdat het probleem wordt veroorzaakt door de drinkwatersector zal het afslachten van koeien het probleem niet oplossen, waardoor dhr. A. Frentz, of een andere vertegenwoordiger van de drinkwatersector, zal blijven komen met verzoeken om uiteindelijk de gehele melkveestapel af te mogen slachten.

In die hele keten zal ooit iemand moeten zijn die het hoofd koel houdt, want als de laatste koe geslacht is, terwijl het maar niet op wil schieten met een hoogwaardig herstel van natuurgebieden, dan pas zal blijken dat het probleem werd veroorzaakt door het niet naleven van de diepte ontwatering door de drinkwatersector.

Juist daarom is het belangrijk dat we een instituut hebben zoals het RID/RIVM waar de maatschappelijke sectoren op kunnen vertrouwen, juist als er zeer ernstige fouten gemaakt worden, waardoor alle maatschappelijke sectoren, geheel ten onrechte, worden gegijzeld. Maar het RIVM is al 43 jaar niet meer onafhankelijk, omdat haar onderzoek door de drinkwatersector wordt gecoördineerd maakt het RID/RIVM dezelfde fouten als de drinkwatersector zelf.

Je ziet de oplossing van de puzzel pas als je het volledige overzicht hebt…

De tijdreeksanalyse maakt een model van de watervoerende laag dat veronderstelt dat de watervoerende laag lineair, plaatsinvariant en stabiel is. Die veronderstelling blijkt bij grootschalige toepassingen vals, doordat het grondwater langs de weg van de minste weerstand stroomt, waardoor er geen vaste stroombanen zijn. Omdat bij toepassing van de tijdreeksanalyse de berekende schade systematisch kleiner is, mocht er over dit soort problemen niet gepubliceerd worden. Ik laat zien dat de watervoerende laag zich volgens de Laplace voorwaarden gedraagt bij effecten die op een kleine schaal ρ, spelen. Prof. J.J. de Vries, gaf al aan tijdens de slag om de achtergrondverlaging, dat er mogelijk sprake van een schaal probleem was. Zijn inschatting klopte, en ik licht dit verder toe in het deel betreffende de realisatie van de winvelden.

Standplaatsvergelijking gewasopbrengst

landbouw & natuur

Uit de bovenstaande standplaats vergelijking, afkomstig van de publieksvoorlichting in Duitsland, blijkt dat de groei van gewassen in natuurgebieden, qua ordegrootte, niet achterblijft bij de groei van grasland. Dat kan alleen maar als er in de natuurgebieden evenveel stikstof wordt aangemaakt door bodembacteriën via het proces van natuurlijke nitrificatie, als er in landbouwgebieden mag worden ingebracht.

Koeien afslachten

Op 24 juni 2017, verschijnt een artikel in Trouw, op basis van de publicatie over problematische winvelden: ¹Waterbedrijven slaan alarm: mest bedreigt drinkwaterwinning.

De boodschap van Arjen Frentz, de lobbyist van de VEWIN is: Meststoffen verontreinigen het grondwater. Zuivering wordt steeds duurder en complexer. De Nederlandse waterbedrijven zijn bezorgd en pleiten voor maatregelen.

De Nederlandse politici worden benaderd, waaronder politici van D66 om, een groot deel van de melkvee stapel af te laten slachten.

Uit het wiskundige bewijs blijkt dat er géén mest van enige betekenis uitspoelt in natuurgebieden en ook niet in landbouwgebieden indien de agrariërs de overbemesting stelling voldoen, terwijl de drinkwatersector de eisen die de diepte ontwatering stelt voldoet. Maar als er 95% van de mestgift uitspoelt, is Leiden in last. Omdat de schade die de agrariër oploopt proportioneel is met de uitspoeling van stikstof veroorzaakt door diepte ontwatering door de drinkwatersector, werd het als bijzonder lucratief gezien om te komen tot een zo klein mogelijke berekende schade.

Dit laat zien dat het afslachten van koeien geen enkel positief effect heeft: Er spoelen grote hoeveelheden meststoffen uit als gevolg van het niet voldoen aan de eisen die de diepte ontwatering stelt.

Hoe kan het dan dat deze conclusie zoveel afwijkt van de stellingname van de hydrologen die de drinkwatersector al jarenlang adviseren?

Via het RID/RIVM is nu al 43 jaar gewerkt met een vals monitoring programma, dat de stikstofconcentratie meet en het resultaat toerekent aan uitspoeling van stikstof veroorzaakt door de agrarische sector.
Daardoor was het onmogelijk om via metingen van de diepte ontwatering, de oorzaak van het uitspoelen van de meststoffen te bepalen.
De meting van het effect van de diepte ontwatering komt overeen met de berekening van wat het waterleidingbedrijf de berekening van de droogte schade noemt.
Deze schade berekening werd al eerder vergund via een 3^e geldstroom constructie aan het Staring instituut van de Wageningse Landbouw Hogeschool, onder leiding van de toen nog jonge prof. R.A.Feddes.
Er is nooit nagedacht over een manier (synthese) waarop een bewijs tot stand kon komen voor de specificatie en de realisatie van een winveld dat een minimale schade veroorzaakt.
Als technieken lagere schade vergoedingen opleveren werden ze toegepast, dit betreft de toepassing van de tijdreeksanalyse en ook de toepassing van de achtergrondverlaging. Er is wél nagedacht over manieren om lagere compensatie vergoedingen af te dragen.
Dit laatste kan slechts door de introductie van fouten bij de uitwerking van de specificatie. Eén fout in het bewijs, zorgt ervoor dat het niet meer mogelijk is om een geldige specificatie van de grondwaterspiegel te bepalen.
De sector blijkt vastbesloten om de kip met de gouden eieren, de achtergrondverlaging niet zomaar te slachten. Dit stimuleert het gebruik van nietszeggende negatieve bewijzen in 3^e geldstroom projecten, maar versterkt ook de noodzaak om de fouten door te geven naar een volgende generatie studenten. Daardoor kan de sector het probleem van de bedrijfszekerheid zelf niet meer oplossen.
Ondanks het feit dat dit heel eenvoudig is, is er veel te weinig ervaring met het opstellen van een logisch bewijs gebaseerd op causale verbanden.
De boodschap van Arjen Frentz, lijkt heel natuurlijk, maar het is nóg natuurlijker om ervoor te zorgen dat het gewas van de agrariërs de hele mestgift via assimilatie, kan opnemen.
Voor velen is het een grote verrassing om te horen, dat het mogelijk is om voor alle grootschalige winvelden, het bedrijfszekerheidsprobleem op te lossen.

De econoom en D66 coryfee, en econoom, Alexander Rinnooy Kan heeft een passend aforisme voor dit fenomeen:

Wie denkt dat kennis duur is, weet niet wat domheid kost

Wie een doel nastreeft door maatregelen te treffen, dient goed op te letten dat de maatregelen de causale keten op orde brengen, want pas dan is het mogelijk om het doel te bereiken. In alle andere gevallen is er sprake van een dwaling en juist dat overkomt dhr. A. Frentz, en de hydrologen die hem helpen.

Het kabinet Rutte IV is nu net aangetreden, en er komt opnieuw een verzoek om een deel van de melkveestapel af te slachten en nog steeds wordt er, ondanks het feit dat de maatregelen niet op een causale keten ingrijpen, gehoopt dat het afslachten van koeien zal helpen om het Bedrijfszekerheidsdoel dat Frentz nastreeft te realiseren.

Dit laat ook zien dat de actie van dhr. A. Frentz, (zie Trouw: 24 juni 2017), met als doel om een deel van de melkveestapel af te slachten, niet goed doordacht was. Datzelfde geldt ook voor de plannen van het huidige kabinet Rutte IV. Via dit web portaal wil ik dat duidelijk maken aan iedereen in Nederland en de EU.

Op basis hiervan stellen we ons nu de volgende 4 vragen:

Helpt het afslachten van koeien, met als doel om van weilanden natuurgebieden te kunnen maken, om het stikstofprobleem in natuurgebieden op te lossen?
Nee, in heide gebieden spoelt net zo veel mest uit, vergeleken met een weiland. Dit kan, afhankelijk van het grondwaterstandsverloop iets gunstiger uitvallen voor bossen omdat bomen dieper wortelen, waardoor de uitspoeling kleinere waarden aan kan nemen.
Heeft het op grote schaal omzetten van bossen naar heide gebieden een positieve invloed gehad op de natuurkwaliteit.
Nee, dit is ongunstiger omdat heide minder diep wortelt, waardoor de uitspoeling gelijk wordt aan die van een weiland.
Verdwijnt het bedrijfszekerheidsprobleem van de drinkwatersector door het afslachten van koeien?
Nee, als de injectie van mest afneemt, wordt de mestgift aangevuld via natuurlijke nitrificatie.
Is het natuurdoel realiseerbaar?
Nee, het natuurdoel is nooit realiseerbaar als het bedrijfszekerheidsdoel niet realiseerbaar is.

De diepte ontwatering is datgene dat met de hoogste prioriteit aangepakt moet worden.
Je ziet de oplossing pas als je het volledige overzicht hebt...

Het stikstof probleem vanuit de lucht

Op twitter zien we een afbeelding van de stikstofconcentraties in de lucht gemeten door een NASA satelliet, waaruit blijkt dat de industrie de belangrijkste bron van stikstof is. Dit beeld is volledig in strijd met het kaartje dat door onze minister van natuur en stikstof werd verspreid dat gebaseerd was op KDW-waarden en indicatief was voor de daadkracht van het kabinet.

Kritische Depositie Waarden

Wat voor zin heeft het om Kritische Depositie Waarden voor natuurgebieden te bepalen, als we niet precies weten hoeveel stikstof er in de bodem zit en wat de causale oorzaak van de aanwezigheid van die stikstof is?

Om te kunnen oordelen over de eutrofiëring (vermesting) in een natuurgebied moeten we om te beginnen weten wat de entree is van de betreffende gewassen. Want de stoffen die een gewas binnenkomen moeten vele barrières passeren, voordat zij bij kunnen dragen aan de groei ervan. Daarbij heeft de binnenkomende stof een sleutel in de vorm van een elektrisch ladingspatroon op het molecuul, die op het slot, ook een elektrisch ladingspatroon, van de barrière moet passen. Bij de passage door een celwand buigt de celwand zich vaak om de passerende stof. Dit wordt de invaginatie genoemd, vergelijk het met hetgeen er gebeurd op het moment dat je, een blaaspijpje, in een zeepbel steekt. De natuuronderzoekers gaven aan dat dit belangrijk was voor pijpenstrootjes, brandnetels en bramen die het natuurlijke evenwicht verstoren in natuurgebieden. Bij het bepalen van Kritische Depositie Waarden, speelt de mest aanwezig in de bodem, aangemaakt door bodembacteriën gedurende het proces van natuurlijke nitrificatie een grote rol. Het kaartje waar veel ophef over kwam dat onze minister heeft getoond met gewenste verlagingen van de depositie van stikstof, was vanuit wetenschappelijk oogpunt, nietszeggend. Omdat bij de veronderstelde interactie tussen de mest die via depositie op het natuurgebied valt, al aanwezige mest in de bodem, die in natuurgebieden wordt gemaakt door bodembacteriën en overeenkomt met de mestgift in een weiland de natuurlijke nitrificatie gewoon weggelaten wordt. Als je voor de natuurlijke nitrificatie een percentage van 80% op zou nemen, ziet het resultaat er uit als in de aangepaste RIVM grafiek. In dat geval is de relatieve bijdrage van de stikstof depositie van de landbouw tot 1/10 gereduceerd. Dit laat zien dat het gebruik van Kritische Depositie Waarden veel meer problemen veroorzaakt, dan dat het oplost. Het is geheel terecht dat de agrariërs grote bezwaren hebben met dit soort wetenschap, waar uiteindelijk de gijzeling van de maatschappelijk sectoren op is gebaseerd. Om die reden is het belangrijk dat de bijvoorbeeld de meststoffenwet en het vaststellingsbesluit programma aanpak stikstof, zo snel mogelijk aangepast worden. In mijn berekeningen, die alle op formules en aanvullende standplaatsvergelijkingen zijn gebaseerd, neem ik in natuur en landbouwgebieden de depositie van stikstof op in de stikstofbalans. We kunnen de bijdrage van de stikstofdepositie opvangen door de grondwaterspiegel iets te verhogen en gebruik te maken van het feit dat de natuurlijke nitrificatie een opbrengst heeft die proportioneel is met het beluchte oppervlak, ik noem dit het gebruik maken van de verminderde natuurlijke nitrificatie, het is echter onmogelijk om zomaar met behulp van Kritische Depositie Waarden een wiskundig correct bewijs op te stellen, je moet echt weten hoe het zit met de invloed van het grondwater en ook met de entree van het gewas. Daarom gebruik ik bij de synthese procedure voortdurend de invariante eigenschap, in combinatie met het beproefde Minas bemestingsschema, dat veilig stelt dat de overbemesting nominaal heel klein of zelfs iets negatief is, terwijl de specificatie van het winveld een minimale diepte ontwatering voorschrijft.

Het stikstof probleem

bij Rutte IV

De ambtenaren op de ministeries zijn enorm stellig: Er zijn geen makkelijke oplossingen meer. Die stellingname berust op een nietszeggend negatief bewijs dat vals is en beweringen die hiermee overeenkomen, worden gebruikt om de druk op te voeren om 25-31 miljard € versneld uit te geven. Dat is kenmerkend voor de stikstofcrisis is, die niets te maken heeft met wetenschap, want het probleem is relatief eenvoudig op te lossen. Dit is natuurlijk wel goed nieuws, voor iedereen die vanwege de hoge prijzen etc. Volgend jaar zonder vaste woon of verblijfplaats en zonder uitkering de straat zal moeten bevolken.

Hoe kan het probleem

wél opgelost worden?

In de bovenstaande figuur zien we in a) een zuivere puntwinning die het debiet Q uit het een areaal A wint, dat een effectieve winningsstraal R heeft. In b) zien de de gespreide variant daarvan, die een debiet wint groot Q=A/a q. Door de winning te spreiden is er in eerste aanleg geheel geen transport in het winveld A waar slechts het winbare deel van de neerslag N verdwijnt. Door toepassing van autonome herverdeling van grondwater vinden we de exacte oplossing van dit stromingsprobleem. Al in 1973 had ir. G.W. Bloemen, de winningsverlaging gemeten. Hij had een waarde van 0.18m gevonden, maar bij dat alles had het werk van Bloemen steeds betrekking op de winningsverlaging als een onderdeel van een zuivere puntwinning, en dat had prof. C. Van den Akker, veel later, ook gedaan, voor het geval Terwisscha. Maar in b) had ik een gespreide puntwinning geschetst, die ook zelfstandig gerealiseerd kan worden en dat was nieuw, want daarmee wordt het mogelijk om het debiet Q=A/a q te winnen met een verlaging van slechts 0.2m.

Deze ontdekking was in de hydrologie spectaculair, maar voor elektrotechnici heel gewoon. Het was nu opeens, vanwege de zeer kleine diepte ontwatering, wel mogelijk om het natuurdoel te realiseren, want zowel in landbouwgebieden alsook in natuurgebieden zal er bij gebruik van zo'n winveld, als de grondwaterspiegel in de nul-toestand horizontaal was, geen mest uitspoelen.

Als de grondwaterspiegel in de nul-toestand hellend was is een andere techniek toe te passen, die is gebaseerd op een regeneratief, gespreid infiltratieveld, in combinatie met een (nagenoeg) passieve lijn winning, gesitueerd aan de lage begrenzing van het winveld.

In het Amsterdamse drinkwater werd bijvoorbeeld vlekkenwater, tri-chloorethyleen, aangetroffen. Men wilde weten hoe dat kon en waar dat vandaan kwam. Schrijft Prof. C. dan den Akker, bij zijn ¹afscheid van de TUDelft. Met mijn hulp kwamen ze erachter dat het tri al in de Gooise bodem zat, waar het drinkwater werd gewonnen. Daarbij gebruikte hij een meetopstelling als in de bovenstaande figuur, die uitgaat van het diffuse transport van verontreinigingen langs de grondwater stroombanen.

Het was allang bekend bij bodemkundigen dat er een samenhang is tussen de hoogte van de grondwaterspiegel en de bodemchemie. Prof. R. Feddes, die had tijdens zijn promotie werk, gewerkt aan de assimilatie curve, vanuit de Landbouw hogeschool te Wageningen, in een van de allereerste 3^e geldstroom projecten. Vlak daarna heeft hij er z'n levenswerk ervan gemaakt om met behulp van de Technische Commissie Grondwater Beheer de drinkwatersector bij te staan bij het berekenen van de compensatie vergoedingen. omdat de assimilatie functie voor een bodem met meerdere lagen nog wel eens ingewikkeld kan zijn, heeft ing. J.J.M. Bouwmans, een systeem met tabellen gemaakt die toepasbaar zijn voor een beperkt aantal bodemprofielen.

C. Van den Akker: Afscheidsrede: Grondwater is niet sexy.
Achtergrond en toepassing van de TCGB tabel: een methode voor het bepalen van de opbrengstdepressie van grasland op zandgrond als gevolg van een grondwaterstandsverlaging, Technische Commissie Grondwater Beheer, 1990.

De stand van zaken

Het valt op dat de opbouw van de door het Rijks Instituut voor Drinkwatervoorziening (RID) dat later overging in het RIVM sinds de instelling van het Landelijk Netwerk Grondwaterkwaliteit, tussen 1977 en 1985, de gemeten stikstof concentratie nog nooit heeft opgesplitst naar de beide causale oorzaken.

De ¹ assimilatie curve, beschreven door prof. R.A. Feddes, wordt gegeven door de hoogtes {h₁,h₂,h₃,h₄}, waarbij h₁ bepalend is voor de nat schade, {h₂,h₃} het interval is van volledige assimilatie en gewasverdamping, genormeerd op 1 en overeenkomt met het debiet q van de wateropname die proportioneel is met de verdamping, terwijl er voor h < h₃ onvoldoende water is om het gewas te laten groeien.

J. Doorenbos, W. Pruitt, The K_c ET_o approach for crop water requirements, bijdragen van Dr. P. Fleming (F), Dr. A. Perrier, Drs. L. Cavazza en L. Tombesi (I), Drs. R. Feddes en J. Doorenbos (NL), Dr. L. S. Pereira (P), Drs. J. L. Monteith en H. Gunston (UK), Drs R. Allen, M. Jensen en W. O. Pruitt (USA), Dr. D. Rijks (ESA).

Als we λ = ½ kiezen, en het interval {3 h_λ … 4 h_λ} beschouwen dan reduceert de hoeveelheid vocht tot {¹/₈ ... ¹/₁₆}, waardoor de assimilatie al vanaf 3 h_λ snel uitvalt, met verwelking van het gewas en uitspoeling van meststoffen tot gevolg, doordat de stikstof kringloop en de gewasverdamping onderbroken worden.

Spreiding van de puntspreidfunctie

Het is gebruikelijk om uit te gaan van assimilatie curves, die karakteristiek zijn voor de bodem, door gewassen te beschouwen zoals gras of heide met een wortelgestel dat ondiep reikt. Dit geeft assimilatie curves die een relatief groot interval van volledige assimilatie {h2, h3} hebben, vergeleken met het interval van verwelking {h3, h4}. Als de wortels dieper reiken kunnen we bij een homogene bodem een nieuwe assimilatie curve vormen door de convolutie van de puntspreidfunctie van het wortelgestel, met de intrinsieke assimilatie curve van de bodem.

Deze informatie is van belang als we in natuurgebieden een bos willen kappen om een heide gebied te ontwikkelen. In dat geval is er een grote kans dat de interactie tussen de diepte ontwatering d(x,y,t) in een winveld A, gegeven de nieuwe compactere assimilatie curve aanleiding zal geven tot een grote uitspoeling van meststoffen waaronder stikstof.

Verdoging

Zolang er voldoende water beschikbaar is, kan het gewas met z'n nominale snelheid groeien, maar als de hoeveelheid water beschikbaar aan de wortels met een factor h_λ=½ afneemt, zal het gewas z'n normale droge stof gewicht in een 2 x groter tijdsinterval aannemen. Omdat ook de temperatuur en de hoeveelheid zonnestraling bepalend zijn voor de groei, zal het effectieve teeltseizoen nauwelijks langer duren, met als implicatie dat de gewasopbrengst per teeltseizoen met een factor ½ gewogen moet worden.

Als er sprake is van een maximale groei, moet de onverzadigde zone water naleveren. Dit heeft dus tevens als effect dat het punt h3 overgaat naar h3' zoals door prof. R.A. Feddes beschreven.

Ontwerpbeslissingen

Als gevolg van diepte ontwatering tot in het interval van verwelking en nog lager, kan een kunstmatige beregening noodzakelijk worden. In die gevallen wordt er water in de onverzadigde zone gebracht waardoor het interval van verwelking later begint. Daarbij vloeit ¹volgens onderzoek van Ir. H.A.J. van Laanen tot wel 25% van de stikstofgift uit naar de bodem.

In deze publicatie vergelijkt de auteur ook een puntwinning met een gespreid winveld voor beregening. Daarbij vindt hij resultaten die overeenkomen met de gespreide winvelden voor de gevallen horizontaal en horizontaal en hellend.

H.A.J. van Laanen, Zijn er verschillen in de effecten van grondwater winning voor beregening en voor drinkwatervoorziening? H₂0(18) 1985, nr. 23

Natuurlijke selectie

Velen gaan uit van de hypothese dat de ongewenste gewassen, zoals bramen, brandnetels en pijpenstrootjes, die worden geassocieerd met vermesting (eutrofiëring) in natuurgebieden de overhand krijgen door overbemesting. Deze hypothese is echter vals. Doordat deze soorten langere wortels hebben, ontstaat er een natuurlijke selectie! als gevolg van diepte ontwatering. Daardoor is de opkomst van deze soorten bij het kappen en vervangen van bos door heide vaak een indicator van een te grote diepte ontwatering.

Standplaats vergelijking

gewasopbrengst

In de standplaats vergelijking gewasopbrengst vergelijken we onder gelijke meteorologische omstandigheden en ook bij gelijke bodems 2 maisvelden. In a) zien we dat de mais met een lengte van 2.5m een normale groei heeft doorgemaakt. Dit was mogelijk doordat de grondwaterspiegel h(x,y,t), die gemeten vanaf het maaiveld de diepte ontwatering d(x,y,t) wordt genoemd, zich beweegt in het interval van volledige assimilatie & gewasverdamping. Zie ook de wortels geschetst in a) die met gemak de onverzadigde zone kunnen bereiken. Deze sloot was door het waterschap voorzien van bemaling zodanig dat er ook op het einde van het teeltseizoen, nog water aanwezig is.

In b) zien we dat de mais, in de buurt van een winveld, onder de opgegeven omstandigheden, niet groter is geworden dan 0.25m. De mestgift is in a) en b) door de Minas wetgeving bepaald, hetgeen impliceert dat de mais ook in b) zich zou kunnen ontwikkelen tot een hoogte van 2.5m. Maar voor alle (x,y) in het winveld en voor nagenoeg alle (t) in het teeltseizoen, is er sprake geweest van een te grote diepte ontwatering, waardoor de hoogte van de mais overal in het winveld A ~0.25m is, met als gevolg dat we in b) over de maisvelden heen, zelfs vanaf een positie vlak boven de grond héél ver kunnen kijken.

Doordat de gewasopbrengst tot ~5% daalt, weten we dat 95% van de mestgift uitspoelt, waardoor de agrariër volgens Art. 7.18 waterwet een compensatie vergoeding toekomt die 95% van de gewasopbrengst bedraagt.

Een probleem van het werken met compensatie vergoedingen is dat de te vergoeden bedragen en ook de uitspoeling van stikstof, als gevolg van diepte ontwatering extreem hoog op kan lopen. Zo hoog zelfs dat het onmogelijk wordt om de EU-NL grondwater kwaliteitseis van 50mg/l überhaupt te kunnen halen.

Boeren zorgen voor ons eten

Gefaciliteerd door de groei van de mais worden de voedingsstoffen o.a. meststoffen, waarvan 1. stikstof de belangrijkste is, 2. water dat deels wordt gebruikt om koolwaterstoffen te vormen, en deels verdampt en CO₂ die via de entree selectief opgenomen worden in de vele cellen, en in het bijbehorende DNA, van de planten. Bij latere consumptie door mens of dier gebeurt hetzelfde, maar nu met de samenstelling van de planten als de voedingsstoffen.

Als de diepte ontwatering niet aangepakt wordt is de productie van ons eten onmogelijk, bovendien zullen er veel te grote stikstofconcentraties ontstaan.

Overbemesting?

Kan er geen sprake zijn van overbemesting in plaats van diepte ontwatering?

Het klopt dat de stikstofconcentratie toeneemt als het gewas niet wil groeien, maar dat het gewas niet kan groeien komt doordat het proces van volledige assimilatie stagneert, en bijvoorbeeld niet doordat er te veel stikstof aangeboden wordt.

Vervolg diepte ontwatering

Monitoring

Monitoring is de techniek die uitsluitsel geeft of er nog makkelijke oplossingen zijn om de stikstofuitspoeling en alle andere ongewenste effecten onder controle te brengen. Er is sprake van twee mogelijke oorzaken:

Diepte ontwatering

In dat geval mag de grondwaterspiegel, c.q. de diepte ontwatering d(x,y,t) zich uitsluitend bewegen in het interval van volledige assimilatie {h2, h3} van het gewas.

Overbemesting

Daarmee is nog niet gezegd dat monitoring een makkelijke opgave is.

Het is mij opgevallen dat de opbouw van de door het Rijks Instituut voor Drinkwatervoorziening (RID) dat later overging in het RIVM sinds de instelling van het Landelijk Netwerk Grondwaterkwaliteit, tussen 1977 en 1985, de gemeten stikstof concentratie nog nooit opgesplitst heeft naar de beide causale oorzaken. Bij de synthese methode die ik gebruik voor de bepaling van de voorwaarden die de optimale diepte ontwatering, noodzakelijk om het natuurdoel te kunnen realiseren, doe ik dat, op een heel natuurlijke manier juist wel, door altijd uit te gaan van de causale verbanden. Dat geeft een heel compacte beschrijving, niet groter dan 14 regels waar alle voorwaarden correct in staan. De drinkwatersector heeft echter altijd de gemeten stikstofconcentratie in z'n geheel toegeschreven aan de agrariërs, alsof de stikstof uitgespoeld zou zijn als gevolg van overbemesting.

Als het RID/RIVM de stikstofconcentratie meet aan het eind van het teeltseizoen, dan is het belangrijk dat niet alleen de concentratie wordt gemeten, maar we moeten vooral weten wie maatregelen moet nemen om de stikstofconcentratie te verkleinen. Het probleem is echter dat het niet mogelijk is om beide waarden apart te meten, omdat het om slechts 1 meetresultaat gaat. Maar dat meetresultaat is ook niet de oorzaak van de stikstofuitspoeling, maar het resultaat van beide oorzaken, overbemesting en diepte ontwatering, die we bijvoorbeeld in procenten van de stikstofgift die in de figuur een gemiddelde waarde van 604-40=564 heeft, kunnen uitdrukken. Bij het bemestingsadvies dat ik zojuist heb gegeven zal er, als het advies nageleefd wordt, geen overbemesting ontstaan. Hetgeen impliceert dat de stikstofuitspoeling groot 204/564=36.2% ontstaat door diepte ontwatering die volledig voor rekening van de drinkwatersector komt. Dit zal voor velen op het ministerie en ook voor de adviseurs van de WUR en het PBL een verrassing zijn, omdat we nu weten dat de drinkwatersector de grote opgaven op het gebied van waterkwaliteit in ons land op kan lossen.

Dwalingen in de wet en regelgeving