Inleiding

Dilettantisme in de hydrologie

Binnenkort kunnen we het jubileum vieren van twee eeuwen dilettantisme bij de toepassing van het vakgebied van de hydrologie. Aanvankelijk viel het met de fouten wel mee, daarom was het nooit erg duidelijk dat er überhaupt fouten werden gemaakt, maar tegenwoordig worden steeds grotere hoeveelheden water aan dunne watervoerende lagen onttrokken, waardoor waterwinning ongemerkt, een van de oorzaken is geworden van klimaatverandering. Er zijn zes schakels aan te wijzen in dit proces:

1. Het dilettantisme in de hydrologie, waarbij wordt aangenomen dat de Laplace voorwaarden door dunne watervoerende lagen worden voldaan.
2. Doordat mest slechts opgelost in water, bijdraagt aan de groei van gewassen ontstaat er een verminderde assimilatie van meststoffen als gevolg van een te grote verlaging van de grondwaterspiegel, daarbij gaan de meststoffen verloren naar de bodem.
3. Daardoor ontstaat ook een verminderde gewasverdamping, waardoor als gevolg van de stofwisseling in het gewas, de kringloop van het leven waarbij koolzuurgas CO2 wordt omgezet in zuurstof O2 wordt onderbroken.
4. Door de verminderde gewasverdamping verandert de meteorologie, omdat de waterkringloop in dezelfde mate wordt onderbroken. In een bergachtig landschap, waar sneeuw en ijs een aanzienlijke volume water bergt, die in het voorjaar zorgt voor een aanzienlijke aanvulling van het grondwater in lager gelegen gebieden.
5. Grote hoeveelheden water worden gebruikt om in te zwemmen, thuis of op vakantie bestemmingen, ze worden in het voorjaar gewonnen, en in het najaar afgevoerd naar lager gelegen gebieden, of direct naar zee. Daardoor worden de assimilatie verliezen onnodig groter.
6. Als de hydrologie hellend was, onderscheiden we bij het winveld een laaggelegen drain en een hooggelegen source. Winning van grondwater heeft in dat geval altijd als gevolg dat het water wordt onttrokken vanaf een hoger niveau, waardoor er bij de source altijd een doorgaande trend ontstaat, die als effect heeft dat er een onevenredig grote verlaging bij de source ontstaat.
   Al deze effecten zijn intussen aanzienlijk groter dan voorspelt met grondwaterformules of de tijdreeksanalyse, omdat de Laplace voorwaarden voor grootschalige winvelden, niet voldaan worden, waardoor deze analytische technieken, die aannemen dat de Laplace voorwaarden geldig zijn, niet toegepast mogen worden.

Dit speelt overal en het is belangrijk dat deze problematiek op een zinvolle manier wordt aangepakt. In Nederland is er sprake van een relatief grote bevolkingsdichtheid, waardoor nagenoeg alle winvelden grootschalig zijn. Ik zal laten zien wat er komt kijken bij het ontwerp van grootschalige winvelden die geen schade veroorzaken als gevolg van een onnodige verlaging van de grondwaterspiegel die resulteert in assimilatie verliezen, die ook de oorzaak  van een verminderde gewasverdamping en het blokkeren van de kringloop van het leven. Daarnaast kunnen er ook bemesting verliezen ontstaan, die onafhankelijk zijn van de verlaging van de grondwaterspiegel. We kunnen deze verliezen van elkaar scheiden door de gewasverdamping te maximaliseren, om zo de verliezen in de gewasopbrengst te minimaliseren.

Door het gebruik van een stikstof balans, krijgen we geen goed beeld van de processen in de bodem omdat er gelijktijdig bodembacteriën in onbekende aantallen aanwezig zijn, die via het proces van natuurlijke nitrificatie geheel autonoom uit bodemlucht stikstof kunnen maken, met een grenswaarde die bepaald wordt op geleide van de zuurgraad: de pH.

Omdat bemesting in weilanden optioneel is, kan het assimilatie verlies niet door meting van de stikstof concentratie gescheiden worden van het bemesting verlies.

De bovenstaande afbeelding maakt duidelijk dat weilanden a) en bossen b) vanwege hun overeenkomsten tussen de stofwisseling, dezelfde mestbehoefte hebben. Door de groei van het gewas g te volgen, c.q. te monitoren, kunnen we het assimilatie verlies bepalen als percentage van g.mestbehoefte.

Wie het assimilatie verlies kent, kan ook de compensatie vergoeding berekenen die de drinkwatersector af moet dragen aan de agrariërs conform art. 7.18 waterwet. De drinkwatersector wil liever vandaag dan morgen deze wettelijke betalingen, die proportioneel zijn met de mest verliezen naar de bodem, als gevolg van het verlagen van de grondwaterspiegel, afschaffen.

Daar was al een begin aan gemaakt, door de introductie van het begrip achtergrondverlaging. Hierbij werd de hoogte van de gemeten grondwaterspiegel met 0.2m verhoogd. De hydrologen begrepen in meerderheid niet dat er voor een hydrologie horizontaal, naast een transportverlaging ook sprake is van een winningsverlaging die ontstaat doordat de drinkwatersector een deel van het grondwater verkoopt. Prof. R.A. Feddes, moest vanwege dit dilettantisme, een van zijn medewerkers  ontslaan, ondanks het feit dat zijn metingen correct waren.

Op 24 juni 2017, verschijnt een artikel in Trouw: 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.

Belangrijk aan de boodschap van Frentz, is dat hij opmerkt dat meststoffen het grondwater verontreinigen. Uit de standplaatsvergelijking van maisvelden, blijkt dat er een assimilatie verlies α(hmv) = 95% van de mestbehoefte van de mais is ontstaan als gevolg van winning van (drink)water.

Als we ervoor willen zorgen dat zuivering steeds goedkoper en eenvoudiger wordt, dan moeten we een conceptueel model opstellen dat de assimilatie verliezen beschrijft als functie van de hoogte van de grondwaterspiegel hmv. Dat model is allang bekend en heet de assimilatie curve en het is geliefd onder agrohydrologen, omdat het met slechts 4 gewasspecifieke parameters g.{ll, l, h, hh} de groei van een gewas g. vastlegt als functie van hmv.

Het  interval van volledige assimilatie g.{l,h} is in verhouding groot, en dat is het interval waarin het gewas maximaal kan groeien. Het interval van verwelking g.{ll,l} is relatief klein, waardoor gewassen al bij kleine extra verlagingen van hmv, grote schade oplopen, als er bij het ontwerp van het winveld niet expliciet rekening is gehouden met het ontstaan van assimilatie verliezen.

Het assimilatie predicaat wordt voldaan als de grondwaterspiegel hmv zich in het teeltseizoen beweegt in het interval van volledige assimilatie.

Naast een conceptueel model dat volledige assimilatie van meststoffen beschrijft, zoals het assimilatie predicaat, kunnen we ook een ijzer predicaat beschrijven dat voldaan wordt wanneer ijzer niet in contact  komt met de onverzadigde zone, of een zure sulfaatbodem predicaat, dat voldaan wordt wanneer pyriet niet in contact komt met de onverzadigde zone, dit impliceert dat hmv > hpyriet voldaan moet worden. De naam predicaat gebruik ik uitsluitend om een voorwaarde te beschrijven die bepalend is voor de realisatie van een schadevrij winveld.

Een stelling die de natuurlijke selectie tussen soorten op basis van de hoogte van de grondwaterspiegel beschrijft, op basis van hun assimilatie curve, is geen predicaat, meer wel heel handig.

De realisatie van het KRW doel

De stikstof concentratie in de bodem, na afloop van het teeltseizoen, kan worden beschreven als:

stikstof concentratie = (α(hmv)+β(x)) γ(τ)

de som van beide termen, beschrijft de mest verliezen naar de bodem. De toegevoegde factor beschrijft het effect van een bodempassage van het grondwater door een denirificerende zone, met een verblijfstijd τ.

De logica van het goede

Er ontstaat een schadevrij winveld als alle predicaten, waaronder ook het assimilatie predicaat voor alle (x,y) in het winveld, en voor alle (t) in het teeltseizoen, voldaan worden.

Het verslechteringsverbod

De ecologen van de WUR wilden heel graag wetenschappelijk onderzoek doen, maar hun handicap was dat hun voorstellen voor wetenschappelijk onderzoeksvoorstellen, steeds afgewezen werden. Om dat te voorkomen werd een verslechteringsverbod bedacht in combinatie met het concept van de depositie van stikstof. Bovendien werd gesteld dat het heel erg gesteld was met de natuur. Daarmee hebben ze indertijd indruk gemaakt op de Eurocommissaris dhr. F. Timmermans die in Europa een lastig dossier had gekregen.

Dit geheel aan voorbereidingen, werd in wetgeving gegoten, en samen de depositie van stikstof gebruikt, om de rechterlijke macht, het Ministerie van Algemene zaken, Het ministerie van LNV en het Ministerie van Infrastructuur en Waterstaat, de Bouw, de maatschappelijke sectoren, en ook nog het kabinet Rutte III en IV, te gijzelen. Dit is een nieuwe, bij mijn weten, nog niet eerder gebruikte techniek van een wetenschappelijk instituut, om met hulp van goedgekeurde wetgeving een hogere rechter en alle potentiële beoordelaars van het onderzoek, monddood te maken.

Het gebod om de doelen te realiseren

Het logische complement van het verslechteringsverbod  is het gebod om de doelen te realiseren.

In de logica zijn veelgebruikte operatoren: {¬, &, |} die we uitspreken als {niet, en, of}.

De logische expressie:

A & B             er geldt:

als A=waar is en B=waar dan is het resultaat waar.

Wat in het voorgaande is uitgeschreven, is echter nog maar 'de helft' van de waarheid. We krijgen een dan en slechts dan beschrijving, door óók de complementaire logische expressie te voldoen:

¬(¬A I ¬B)    dit geld als:

¬A=waar is of ¬B=waar is, dan is het resultaat ¬ waar.

Er geldt daarom ook A & B ≡ ¬(¬A | ¬B). Stel dat A en B een verbetering beschrijven dan zijn ¬A en ¬B een verslechtering van A respectievelijk B, terwijl het geheel een verbod is op een verslechtering van A of B, hetgeen logisch hetzelfde is als iets goeds doen voor A & B.

Als we iets goeds doen, dan beïnvloeden we een voorwaarde, zoals bijvoorbeeld het assimilatie predicaat, zodanig dat het goeds gerealiseerd zal worden.

Merk op dat deze afleidingen geldig zijn voor een willekeurig aantal operanden, A, B, C, ....

Dat is overigens nog wel wat anders dan de generieke stelling dat de natuur niet mag verslechteren. De duale variant hiervan eist dat er iets goeds gedaan moet worden voor alles. In dat geval weet je niet waar je moet beginnen om de natuur te herstellen, of juist wel, want alle planten hebben via assimilatie, bereikbaar water nodig om de gewasverdamping te kunnen onderhouden, die noodzakelijk is voor de groei van het gewas en het in stand houden van de kringloop van het leven.

Het gebod om de doelen te realiseren, is zeer geschikt om de doelen van o.a. de groei van de gewassen en ook van de bodemchemie één voor één te realiseren.

De kringloop van het leven

Het in stand houden van de hoogte van de grondwaterspiegel ten opzichte van het maaiveld, hmv is van essentieel belang voor de balans in de natuur omdat alle leven direct en/of indirect afhankelijk is van bereikbaar water, denk bijvoorbeeld aan het kleine visje, en het ijsvogeltje dat van die visjes leeft, maar ook aan de gewassen, waarvan de gewasverdamping veel energie onttrekt uit de omgeving waardoor lokaal een lagere temperatuur in de atmosfeer ontstaat, de wolken die zo ontstaan worden na verloop van tijd steeds kouder door stralingsverliezen, naar de stratosfeer, waardoor ze op afstand uitregenen. Met behulp van de stofwisseling in de gewassen, wordt de kringloop van het leven, waarbij koolzuurgas CO2 wordt omgezet in zuurstof O2 in stand gehouden. Dit is tevens van groot belang voor het klimaat.

Omdat het klimaat sneller opwarmt dan verklaard kan worden met de bestaande klimaatmodellen die uitgaan van de CO2, die het ondanks alles, tot op heden op basis van de reductie van de CO2 uitstoot, nog redelijk goed kennen, is iedereen het erover eens dat er iets ontbreekt aan de gebruikelijke klimaatmodellen.

Het schaal effect

Het is algemeen bekend dat de winvelden water oppompen terwijl hetzelfde volume water in de vorm  van neerslag ergens anders valt. Op basis van dat gegeven kunnen we de winning ontbinden in een stationair en een niet-stationair deel. Omdat de dikte D van de watervoerende laag heel klein is ten opzichte van de effectieve winningsstraal R van het winveld met areaal A, bestaat er een schaal ρ ≈ 3D die een cilinder C(ρ) met areaal a, begrenst waarin een pompput met zekerheid water kan onttrekken dat binnen a gevallen is.

Omdat het water de weg van de minste weerstand volgt, worden in de praktijk de Laplace voorwaarden, die veronderstellen dat de stroombanen voor alle tijd (t) dezelfde weg volgen, niet voldaan als het areaal A waarop de neerslag valt, groter is dan het areaal a waaruit de neerslag op natuurlijke wijze onttrokken kan worden. Daarbij is A/a >> 1. Bij zulke grootschalige winvelden ontstaat in de jaarcyclus een onbalans tussen de vraag Q(t) en het aanbod N(t) A, waardoor niet stationaire effecten ontstaan in de hoogte van de  grondwaterspiegel hmv, die bij een hydrologie horizontaal, en gebruikelijke afmetingen van winvelden zeer vaak met een factor A/a=21, versterkt worden.

Het gevolg daarvan is dat de Laplace voorwaarden niet voldaan worden in dunne watervoerende lagen van grootschalige winvelden.

Grondwaterformules en de tijdreeksanalyse zijn juist gebaseerd op de hypothese dat de Laplace voorwaarden voldaan zullen worden, daartoe wordt bij het bepalen van de differentiaal vergelijking, die de grondwaterstroming beschrijft, vanaf het allereerste begin een stationaire stroming verondersteld. Bij het bepalen van de hoogte van de grondwaterspiegel door middel van het oplossen van de differentiaalvergelijking door toepassing van de integraalrekening, ontstaat een wezenlijk foute oplossing die de Laplace voorwaarden voldoet.

Bij het toelaten van winvelden, was het nodig om met gezag een winveld te kunnen vergunnen conform de voorkeur van de drinkwatersector. Dan moest je kunnen beschikken over nauwkeurige methoden zoals grondwaterformules, om de hoogte van de grondwaterspiegel ten opzichte van het maaiveld snel te kunnen berekenen.

Maar als de Laplace voorwaarden niet voldaan worden, maak je vreselijk grote, en vooral geheel onvoorspelbare fouten. Wie foutloos winvelden wil ontwerpen mag, omdat de Laplace voorwaarden niet voldaan worden, geen grondwaterformules gebruiken.

Horizontaal

Als we voor alle (x,y) in het winveld de Laplace voorwaarden willen voldoen, dan kunnen we voor een hydrologie horizontaal, een winveld ontwerpen met gespreid opgestelde pompputten. In dat geval heeft het winveld een stationaire winningsverlaging van slechts 0.2m.

Hellend

Bij een hydrologie hellend is er sprake van een hoogste punt, de source en een laagste punt de drain, waar alle kwelwater uittreedt. In dat geval is er, zeker bij winning, sprake van een instabiel gedrag in het kwel mechanisme bij de drain. Daardoor ontstaat een doorgaande trend, die niet beïnvloed kan worden door grondwaterformules te gebruiken. Het netto effect is dat het oorspronkelijke hoogteverschil tussen source en drain, bij een opdeling van de neerslag N(t) in drie gelijke delen {winbaar, assimilatie, kwel} halveert als gevolg van het te winnen debiet Q(t), ongeacht de opstelling van pompputten. Dit was een grote teleurstelling voor het bevoegde gezag, omdat in de Slenk van Reutum intussen 4 verschillende opstellingen van pompputten waren uitgeprobeerd, die alle even schadelijk waren.

Het feit dat de hydrologen niet verder konden komen met hun vakgebied, was tevens de oorzaak van het dilettantisme in de hydrologie.

Hellend & schadevrij

Ik heb een schadevrij winveld ontworpen speciaal voor een hydrologie hellend, met gespreid opgestelde pompputten, dat net als in het geval van een hydrologie horizontaal geen of een minimale verlaging heeft in het winveld A, en het debiet Q(t) van de uitgaande kwelstroom bij de drain halveert, en bovendien in staat is om een eenmaal ontstane doorgaande trend ongedaan te maken.

Het algemene geval

Natuurlijke willen we niet alleen schadevrije winvelden kunnen beheersen voor een hydrologie horizontaal of hellend, maar ook de hydrologie van een hele grondwaterbel kunnen herstellen, totdat de nul-toestand weer hersteld is. Een goed voorbeeld is de grondwaterbel in de Veluwe, een eiland in Griekenland, de winvelden Zuid Afrika, in Los Angeles, In Australië, of een substantieel areaal in landen langs de Adriatische zee. Daarbij gebruik ik een ontbinding op meerdere tijd (t) schalen (T), en op meerdere plaats (x,y) schalen (X). Een AI algoritme wordt gebruikt om de hoogst mogelijke grondwaterspiegel h(x,y,t) te kunnen realiseren (herstellen) in het hele winveld.

Toepassingen

De beschreven grootschalige onttrekkingen voor een hydrologie hellend, worden gekarakteriseerd door een instabiliteit van het kwel mechanisme bij de drain, waardoor een doorgaande trend, die steeds groter wordt naarmate we dichter bij de source komen, die op zich weer zorgt voor een verdroging van het landschap. Door al deze meekoppelingen ontstaat een groot gevaar op het ontstaan van natuurbranden, die de flora en de fauna verwoesten, maar daardoor dragen ze ook bij aan de snelle opwarming van grote waterpartijen, zoals de Middellandse zee, waardoor er, zoals nu, voor de tweede keer een grote natuurramp ook op grote afstand, in centraal Europa is ontstaan.

Nadat Bram Vermeulen de situatie in Kaapstad heeft beschreven voor de NOS, is hij afgereisd voor de VPRO naar de Griekse eilanden om kennis te maken met de natuurbranden.

Het is om nog meer schade aan het klimaat te voorkomen, noodzakelijk om wereldwijd zo snel mogelijk,  te beginnen met de realisatie van schadevrije winvelden.

Om die reden wil ik geen patenten aanvragen, maar ervoor zorgen dat de resultaten van dit onderzoek, dat een sterke binding heeft met vakken uit de elektrotechniek,  informatietechniek en de informatica, zo snel mogelijk in de praktijk toegepast kunnen worden.

Daarmee kan een belangrijke bijdrage geleverd worden aan het effectief terugdringen van het klimaatprobleem, waardoor nu het hart van Europa, door grootschalige overstromingen, heel hard wordt getroffen.

Dilettantisme alom

Er is in de afgelopen 250 jaar een ⁵dilettantisme in het vakgebied van de hydrologie geslopen doordat iedereen dacht dat grondwaterformules vanuit een willekeurig punt (x,y) op een willekeurige afstand ρ, geldig zouden zijn. Dit zou erop neerkomen dat de Laplace voorwaarden voor alle (x,y) en (t) voldaan worden. Omdat deze voorwaarden slechts binnen een straal ρ voldaan worden, veroorzaken, grootschalige winvelden, vanaf het moment dat zij werden vergund, schade die niet nodig is als de ontwerpers beter hadden opgelet, terwijl er bij de schadevrije winvelden een assimilatie verlies α(hmv) ontstaat dat naar 0 behoort te gaan en ook een bemesting verlies β(x) dat evenzeer naar 0 behoort te gaan.

Het zal blijken dat hier de drinkwatersector zelf via assimilatie verliezen de veroorzaker is van de eigen misère, die uitsluitend opgelost kan worden door schadevrije winvelden te gebruiken. Ik zal dat nu nader onderbouwen.

de som van beide termen, beschrijft de mest verliezen naar de bodem. De toegevoegde factor beschrijft het effect van een bodempassage van het grondwater door een denirificerende zone, met een verblijfstijd τ.

De (Europese) Kaderrichtlijn Water (KRW) kent een verplichting tot het gebruik van een conceptueel model dat de de beschreven processen beschrijft en stelt ook dat de stikstof concentratie < 50mg/l moet zijn.

Ik wil hier beginnen met de opmerking dat het vreemd is dat de Nederlandse wetgever, de KRW gebruikt om een stikstof concentratie < 50mg/l te realiseren zonder een voorschrift hoe dat doel gerealiseerd moet worden. Het probleem is dat het winveld drie proces variabelen (toestandsvariabelen noemen we dat in de elektrotechniek) kent, die maatgevend zijn voor de actuele stikstof concentratie in de bodem:

1. de hoogte van de grondwaterspiegel ten opzichte van het maaiveld hmv,
2. de mate van overbemesting x en
3. de verblijfstijd van het te zuiveren grondwater τ in een zone met denitrificerende bodembacteriën.

Bij het gebruik van schadevrije winvelden, volstaat het dat de agrariërs ervoor zorgen dat de overbemesting x ongeveer gelijk 0 is, als dat van nature nog niet het geval is, dan die situatie bereikt worden door de mestgift te verkleinen en het surplus via een vergister om te zetten in biobrandstof.

Het grote probleem is echter dat een assimilatie verlies van 95%, veel te groot is, doordat het winveld juist niet als een schadevrij winveld, is ontworpen. Uit de standplaatsvergelijking van mais, is te zien dat het assimilatie verlies waardes aanneemt tot 95%. Dan mag je geen conceptueel model gebruiken waarin het assimilatie verlies niet voorkomt, omdat je al weet dat 95% van de mestgift als assimilatie verlies naar de bodem verdwijnt.

Maar het RIVM kiest voor een conceptueel model dat geen rekening houd met assimilatie verliezen, ondanks het feit dat iedereen, heeft kunnen zien dat de assimilatie verliezen veel te groot zijn. En Arjen Frentz refereert aan de gemeten stikstof concentratie, en het zal niemand verbazen dat het RIVM, omdat de assimilatie verliezen niet uit de afname van de groei van de gewassen wordt bepaald, voortdurend adviezen geeft die vals zijn, waardoor Frentz denkt dat er sprake is van overbemesting. Dit heeft indertijd geleid tot een beslissing van de politiek om een aanzienlijk deel van de melkveestapel af te slachten. De drinkwatersector was best blij met die adviezen omdat dit suggereert dat zij de oorzaak van het mest verlies naar de bodem niet zijn, maar die diagnose was vals, zoals blijkt uit de standplaatsvergelijking van de maisvelden. Met als gevolg dat de stikstof concentratie in de bodem helemaal niet kleiner werd.

Prof. D . Lohse stelde: Je hebt nog lang niet alle stukken op tafel en de stukken die je hebt kunnen vals zijn omdat ze gebaseerd zijn op verkeerde metingen of berekeningen… Je ziet de oplossing van de puzzel pas als je het volledige overzicht hebt…

Diagnostiek

Met toegepast wetenschappelijk onderzoek willen we waarnemingen, kunnen verklaren. Om die reden is het gebruik van een natuurgetrouw conceptueel model dat de waargenomen stikstof concentratie kan herleiden naar een of meerdere oorzaken, van groot belang. In de documenten die horen bij het KRW meetnet lezen we:

• het ontwikkelen van een monitoringprogramma (plaats en tijd) en de
• interpretatie van monitoringdata (toetsing en evaluatie KRW meetnet);
• het testen en doorontwikkelen van deze conceptuele modellen aan de hand van nieuwe monitoringdata

Vanuit deze inleiding refereer ik heel frequent naar het volledige overzicht: de stellingen die ik gebruik als bouwsteen van alle stellingen die het systeem beschrijven als een conceptuele model.

Het RIVM neemt monsters van het grondwater en maakt een chemische analyse in het kader van het Landelijk Meetnet Grondwaterkwaliteit, dat tot stand kwam nadat prof. C. Van den Akker met ponskaarten op de IBM mainframe computer, met een ringkerngeheugen, van de TU Delft, de eerste grondwatersimulator heeft gemaakt. Daarmee kon hij aantonen dat het vlekkenwater (tri) dat in het Amsterdamse leidingwater werd gemeten, al in het grondwater in het Gooi zat. De onderstaande afbeelding de principes laat zien wat het transportmodel doet als conceptueel model. 

1. Het transportmodel kan gebruikt worden om de aanwezigheid van tri en ±50 vergelijkbare stoffen vast te stellen.
2. Om te controleren of een winveld schadevrij is moeten we controleren of hmv zich beweegt in het interval van volledige assimilatie g.(l,h) van het gewas g. opdat er een maximale groei gerealiseerd zal worden. In dat interval, is het assimilatie verlies, ~0.
   
3. Om het assimilatie verlies en het bemesting verlies, na afloop van het teeltseizoen, elk apart te kunnen bepalen, is de  techniek die prof. R.A. Feddes gebruikt om het assimilatie verlies, te bepalen onmisbaar. Het bemesting verlies is het mest verlies naar de bodem minus het assimilatie verlies.
4. Metalen zoals ijzer die zich hechten aan de bodem gaan als ijzer oxide in oplossing als ze door verlaging van de grondwaterspiegel in de (zure) onverzadigde zone terecht komen. Dit geeft roestkleurig productiewater, karakteristiek voor alle winvelden, ook in andere EU landen, waar kristalhelder water gewenst is.
5. Pyriet dat door verlaging van de grondwaterspiegel in de onverzadigde zone terechtkomt, vormt accuzuur H2SO4, dat op zich weer talloze andere chemische reacties op gang brengt. In dat geval is er sprake van een zure sulfaat bodem.
6. Er komen nogal eens kleilaagjes voor die in de omgeving van een winveld periodiek nat en droog worden. Klein neemt in de natte toestand heel veel vocht op. Dit is funest voor stallen, met een mestkelder omdat haarscheurtjes in het beton niet goed samengaan met mest in verband met roestvorming.

In alle gevallen, met uitzondering van 1. speelt de hoogte van de grondwaterspiegel een belangrijke rol. In (2 en 3) is ook de assimilatie curve g.{ll, l, h, hh} van groot belang.

Alle bewoners van winvelden kunnen hun tuin niet sproeien, vanwege het vele roest dat in oplossing gaat door de verlaging van de drinkwaterspiegel, omdat dit neerslaat op hun huis en bijgebouwen. Ook voor (4) is heel eenvoudig een conceptueel model te maken dat het in oplossing gaan van van ijzer beschrijft.

Bij het ontstaan van een zure sulfaatbodem (5) gaan ook kleimineralen in oplossing.

Daarbij speelt het vrijkomen van aluminiumionen in hoeveelheden die giftig zijn voor plantenwortels en micro-organismen en belangrijke rol. Zure sulfaatbodems zorgen voor ernstige problemen voor natuur & landschap en óók voor de landbouw.

Omdat de natuurlijke nitrificatie  waarbij bodembacteriën, in de onverzadigde zone, mest maken uit bodemlucht, totdat de zuurgraad de aanmaak van nog meer mest verhindert, kan mest van dierlijke oorsprong bijgemengd worden totdat de mestgift 100% is, denk aan dinosauriërs in het verre verleden, Schotse hooglanders en koeien in het weiland, zodanig dat er geen overbemesting ontstaat. Daardoor is er ook geen alternatief voor het bepalen van het assimilatie verlies, dan via de methode gevolgd door prof. R.A. Feddes en de FAO die de assimilatie verliezen minimaliseert, door de groei te maximaliseren door de mestgift toe te laten nemen tot, g.mestbehoefte. Pas als de mestgift de mestbehoefte overtreft ontstaat er een bemesting verlies.

Alhoewel we te doen hebben met twee vergelijkingen van de vorm x = max (a - b, 0), is hetgeen beschreven is een heel inzichtelijke gang van zaken, want door overbemesting is het onmogelijk om de groei negatief te beïnvloeden. Dit is geldig in natuur en landbouw gebieden.

Op het moment dat de drinkwatersector komt met een rapportage waarin staat dat het slecht gesteld is met vele winvelden, dan klopt dat zeker.

Maar als het RIVM wordt gevraagd om de monitoring op zich te nemen, lijkt het zinvol dat het RIVM het door haar voorgestelde monitoring programma controleert op mogelijke fouten, conform de KRW wetgeving.

Goed nieuws, ook voor het klimaat

Dit is niet alleen goed nieuws voor de agrariërs, maar ook voor de drinkwatersector, die door deze oplossingstechniek, op een geheel andere manier naar het werk van prof. R.A. Feddes zal kijken. De meststoffen verontreinigen het grondwater niet meer. Zuivering wordt steeds goedkoper en eenvoudiger. De problemen van de Nederlandse waterbedrijven zijn opgelost en over maatregelen hoeft niet meer gesproken te worden.

Het  KRW-doel kan, volgens de gegeven afleiding, uitsluitend, gerealiseerd worden, door gebruik te maken van schadevrije winvelden.

De volhoudende houding van Arjen Frentz, dat mag gerust gezegd worden, heeft ervoor gezorgd, dat het duidelijk wordt dat het KRW-doel door de kennis van het vakgebied der hydrologie, gelet op het feit dat de Laplace voorwaarden niet voldaan worden op grootschalige winvelden, opnieuw ter discussie te stellen, nu wel weer realiseerbaar is.

Door schadevrije winvelden te ontwerpen, zowel voor een hydrologie horizontaal en ook hellend, voor de winning van grondwater op een grote schaal, zullen de assimilatie verliezen, als gevolg van een gerichte aansturing van de gespreid opgestelde pompputten verdwijnen. Dit maakt een iets grotere investering in het winveld noodzakelijk, maar dat is niet het probleem, want Vitens schroeft op dit moment, vanwege de dagvaarding die ze, in verband met het niet of onvolledig uitbetalen van compensatie vergoedingen voor de assimilatie verliezen hebben gekregen, het te winnen debiet in Manderveen terug en koopt meer grondwater in bij WAZ in Duitsland, waar WAZ het grondwater gespreid wint uit de Slenk van Reutum,  op een afstand van slechts 50m verder naar het Noorden grondwater wint.

Diagnoses moeten kloppen

Wat opvalt bij de kaart van de problematische winvelden is dat het uitsluitend gaat om problemen die ontstaan door een te grote verlaging van de grondwaterspiegel: hmv.

Een van de opvallende zaken is dat er nikkel in het grondwater zit als gevolg van de verlaging van de grondwaterspiegel. De landbouw hogeschool Wageningen heeft uitgebreid onderzoek gedaan naar het ontstaan van zure sulfaat bodems

Doordat de drinkwatersector, de ecologen, het PBL en het RIVM, nooit goed nagedacht hebben over de rol van het grondwater bij de assimilatie van meststoffen, kan nu 95% van de mestgift, onder omstandigheden ongebruikt naar de bodem verdwijnen. Door een onduidelijke formulering van de K W en het gebruik van een fout conceptueel model door het RIVM, ontstaat een vals bewijs waaruit zou blijken dat  sprake is van overbemesting. Ik heb laten zien

De ecologen van de WUR wilden heel graag wetenschappelijk onderzoek doen, maar hun handicap was dat hun voorstellen voor wetenschappelijk onderzoek, steeds afgewezen werden. Om dat te voorkomen werd een verslechteringsverbod bedacht in combinatie met het concept van de depositie van stikstof. Bovendien werd gesteld dat het heel erg gesteld was met de natuur. Daarmee hebben ze indruk gemaakt op de Eurocommissaris dhr. F. Timmermans die in Europa een lastig dossier had gekregen.

Terugblik

G.W. Bloemen ¹heeft als eerste de winningsverlaging gemeten voor het winveld het Klooster in Hengelo Gld. en gaat, al in 1973, ook in op de golfvoortplanting.

Al in 1998 werd het effect van golfvoortplanting op de vorm van het grondwaterstandsverloop gemeten, bij onderzoek naar ²verdroging in Limburg, veroorzaakt door het winveld bij Helmond: de Stippelberg. De ³hydrologen staan op het punt om een belangrijke ontdekking te doen, als ze in 2002, vier jaar na de eerste publicatie, uit 1998 schrijven:

Dat de drinkwaterwinning één van de oorzaken is kwam als een verrassing, omdat er een actief beleid gevoerd wordt om deze onttrekkingen terug te dringen…

M.H. Zwamborn ontdekte dat de grondwaterspiegel bij de pompput een snelle overgang maakt tussen stationaire oplossingen volgens de grondwaterformule van Dupuit, waardoor de grondwaterspiegel voor een hydrologie horizontaal, een blokgolf en op andere plaatsen een driehoeksgolf werd met heel duidelijke oneven harmonischen. Deze waarneming impliceert ook dat de Laplace voorwaarden niet geldig zijn voor de watervoerende laag, doordat het water binnen deze zeer dunne laag altijd de weg van de minste weerstand zal volgen, hetgeen impliceert dat een watertekort eerst uit de in omgeving van de pompput gewonnen wordt, en dat daarna de winningsstraal steeds groter zal worden. Er ontstaat daarbij ook een teruggaande golf.

De indertijd razend populaire waterbesparing campagnes worden ook anno 2024 weer van stal gehaald, ondanks het feit dat waterbesparing aan de kraan, tot 2002 nog nooit een probleem opgelost hadden. De bladen van de persgroep schijven dat je, om water te besparen, toch maar beter niet onder de douche moet plassen! Je moet er wat voor over hebben, plassen onder de douche om water te besparen...

Het schadevrije winveld maakt in één klap een eind aan het fabeltje van de achtergrondverlaging, dat prof. M.P.F. Bierkens als mediator namens de NHV als volgt omschrijft:

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

Het doet echter niet ter zake welke schade de drinkwatersector berekent, zolang ze maar de droogteschade berekenen, volgens art. 7.18 waterwet. Ik spreek liever over het assimilatie verlies, omdat daaruit blijkt dat het om schade gaat aan de groei van de gewassen, die ook een schade aan de kringloop van het leven veroorzaken. Het grote effect waar Bierkens aan refereert, ontstaat omdat de assimilatie nagenoeg volledig uitvalt in het interval g.{ll, l} dat in veel gevallen niet groter is dan 0.25m. Daardoor kan het voorkomen dat de ⁴berekende schade 80% kleiner is dan de droogte schade. Dit impliceert ook dat in z'n geval 0.2/0.25 ofwel 80% en in voorkomende gevallen, zelfs 95% van de mest, bedoeld voor de groei van het gewas, naar de bodem verloren gaat.

Dat is heel wat anders dan het kristalheldere productie water afkomstig van schadevrije winvelden.

In zo'n geval moet er ook iemand zijn die z'n werk niet goed heeft gedaan. Een medewerker van de Alterra meetploeg werd, ⁵geheel ten onrechte, ontslagen. Als ⁶iedereen daarmee in zou stemmen, zou de weg vrij zijn voor de grootschalige toepassing van de zeer profijtelijke achtergrondverlaging, in combinatie een onbeheersbaar assimilatie probleem, dat zorgt voor zeer grote mest verliezen naar de bodem.

Je kunt wel denken dat mest een agrarische oorsprong heeft, maar als dat klopt, dan waren er nooit vegetarische Dinosauriërs geweest.

Het was prof. J.J. de Vries die, het schaal probleem in het vakgebied van de hydrologie benoemde, zonder daar een invulling aan te geven. Voor versterkingsfactoren A/a veel groter dan 1, zijn er als gevolg van golfvoortplanting  delen van de watervoerende laag die als gevolg van het evenwicht tussen vraag en aanbod, verticaal doorstroomd worden. Wie liever geen onbeheersbaar mest probleem, wil hebben, en het nut van schadevrije winvelden, nog niet goed genoeg begrijpt, moet teruggaan naar het begin van dit hoofdstuk, waarin ik de groei van gewassen (planten) uitleg, aan de hand van de modellen die binnen de FAO waren ontwikkeld, die prof. R.A. Feddes nader heeft uitgewerkt om de droogteschade uit te kunnen rekenen. Vanuit de optiek van de drinkwatersector is het nut van de schadevrije winvelden, het compleet wegvallen van de problematiek rond de compensatie vergoedingen en de eliminatie van het onbeheersbare mest probleem, het beheersen van de bodem chemie, allemaal zaken die onoplosbaar zijn zonder schadevrije winvelden.

1. G.W. Bloemen, De berekening met een waterbalansmodel van de daling van freatisch grondwater als gevolg van grondwater winning, ICW Nota 758, aug. 1973.
2. M.H. Zwamborn, C. Maas, P.K. Baggelaar, Box-Jenkins trendanalyse niet altijd toepasbaar, H2O, 1, 1998
3. C. Maas, J.R. von Asmuth, Tijdreeksanalyse grondwaterstanden 1975 – 2002, Effectiviteit van het standstill beleid van de Provincie Limburg. KWR 03.092
4. C. Maas, Valkuilen in de tijdreeksanalyse: Het geval Terwisscha, Stromingen 18 (2012), nr 2
5. Zie: PS 2012/775
6. M.P.F. Bierkens, De achtergrondverlaging op de voorgrond, Presentatie NHV Najaarsbijeenkomst, 28 november 2013
   

Toen er enige waterbedrijven werden overgenomen van de provincies, werd er een zeer lucratieve vinding gedaan, die het onder de naam achtergrondverlaging, mogelijk maakte om, met een hogere waarde van hmv veel lagere compensatie vergoedingen te berekenen. Zulke berekeningen resulteren in lagere vergoedingen als de grondwaterspiegel hmv, zich beweegt in het interval g.{ll, l}. Die correctie met +0.2m voor een hydrologie horizontaal en +0.4m voor een hydrologie lensvormig blijkt vals, immers zonder winningsverlaging is winning van water bij een hydrologie horizontaal, niet mogelijk.

Als dhr. F. Timmermans op 15 sept. 2024 in Buitenhof is uitgenodigd, blijkt dat hij kort daarvoor heeft gesproken met een leidinggevende van de drinkwatersector. Timmermans schat bij die gelegenheid opnieuw in dat de Minister van Landbouw geen kans maakt om in Brussel de mest regels aan te passen. Integendeel hij wijst op het feit dat Nederland de eisen van de Kaderrichtlijn Water (KRW) niet zal halen, maar hij weet niet dat dat komt vanwege de assimilatie verliezen veroorzaakt door de drinkwatersector zelf. Het lijkt er in dit verband tevens op dat Timmermans niet door zijn gesprekspartner is ingelicht over de dagvaarding, die direct gerelateerd is aan de assimilatie verliezen.

Als we willen voorkomen dat  de zuivering steeds duurder en complexer wordt, kunnen we niet volstaan met de hypothese dat de agrariërs het bemesting verlies niet voldoet, immers als blijkt dat die hypothese vals is, kan het probleem niet meer opgelost worden. Het gehele probleem los ik daarom op voor een hydrologie horizontaal en ook voor hellend, zodanig dat het assimilatie verlies en het bemesting verlies beide een waarde aannemen die naar nul gaan.

Niemand had gedacht dat het grondwater systeem, door meekoppeling instabiel zou kunnen worden, maar dat idee heeft wel een paar eeuwen het hydrologische onderzoek naar drinkwaterwinning zo ernstig geschaad dat er op een gegeven moment gesproken werd over dilettantisme.

Het is goed om te weten dat het RIVM een heel ander conceptueel model gebruikt, gebaseerd op een waarneemfilter in de bodem, dat is afgeleid van de methoden gebruikt in het ¹Landelijk Meetnet Grondwaterkwaliteit (LMG), dat is ontstaan 1977 en 1985 uit het promotie onderzoek van prof. C. Van den Akker, die de eerste grondwatersimulator heeft geprogrammeerd met ponskaarten op de IBM Mainframe van de TU Delft. Met zijn software kon van den Akker aantonen dat het vlekkenwater (tri) aanwezig in het Amsterdamse drinkwater, afkomstig was uit het grondwater in het Gooi.

Al bij de totstandkoming van het LMG kunnen we in het ¹verslag lezen dat er serieuze vragen waren over de processen in de wortelzone van de gewassen. Dat was ook goed te begrijpen, omdat het begrip droogte schade, c.q. assimilatie verliezen, opeens niet meer bestonden. Hier is nooit serieus aandacht aan besteed, met als gevolg dat de formule voor de stikstof concentratie een term α(hmv) bevat, die nergens voorkomt in het conceptuele model van het RIVM. We weten dat de groei van gewassen nooit afneemt door overbemesting, dus als x > 0.

Uit de standplaatsvergelijking van mais, volgt dat het assimilatie verlies bestaat en 0 is in a) en 95% in b), in het monitoring programma van het RIVM komen de assimilatie verliezen niet voor. Dan is er geen sprake van een klein foutje maar van een onbruikbaar conceptueel model dat nooit goedgekeurd had mogen worden.

De Kaderrichtlijn Water (KRW) is een Europese richtlijn die op 22 december 2000 van kracht is geworden. Doelstelling is het realiseren en behouden van chemisch schoon en ecologisch gezond oppervlaktewater en grondwater. De EU-lidstaten moeten deze 'goede toestand' uiterlijk in 2027 realiseren. Om die reden is het urgent dat het RIVM voldoet aan de KRW eis die het gebruik van een betrouwbaar en correct conceptueel model verplicht stelt. Daarin moeten beide termen α(hmv) en ook β(x) een plaats hebben.

Melding aan de EU

1. We hebben zojuist gezien dat het RIVM nog geen invulling heeft gegeven aan die verplichting van de KRW regelgeving, om een betrouwbaar en correct conceptueel model op te stellen en te gebruiken.
2. Bovendien hebben we gezien dat door verlaging van de grondwaterspiegel hmv, als gevolg van drinkwaterwinning, maar liefst 95% van de mestgift verloren gaat naar de bodem.

Daardoor zal Nederland niet in staat zijn om in 2027 het KRW-doel van een stikstof concentratie van 50mg/l, te realiseren.

• Het is van groot belang dat onze regering, deze constatering, namens het RIVM en de drinkwatersector meld aan de EU, opdat de onder 1. en 2.  genoemden de tijd krijgen om beter werk af te leveren, in de hoop dat zij, in 2027 chemisch schoon en ecologisch gezond oppervlaktewater en grondwater te kunnen realiseren conform een foutloos conceptueel model.

Ik zal in dit webportaal laten zien dat het niet gaat om onwil van de drinkwatersector, integendeel er is een enorme gedrevenheid om goedkoop water te winnen dat met een minimale zuiveringsinspanning, goedkoop geleverd kan worden aan een snel groeiende bevolking.

Maar er is sprake van een schaal effect en een enorme kennislacune, die samen hebben geleid tot dilettantisme in de hydrologie en de ecologie, waardoor grote fouten zijn ontstaan, die zeer ongewenste effecten hebben op de natuur, het klimaat en onze leefomgeving, maar ook op de bedrijfsvoering van de drinkwatersector zelf.

In de wetenschap dat de klimaatmodellen niet meer kloppen is het belangrijk dat we stilstaan bij het volgende:

De grootste uitstoter van CO2 in Nederland: Tata steel heeft recent 5,7 miljoen ton CO2 uitgestoten. Dit kan voor 78% worden gecompenseerd door de drinkwatersector, indien deze sector gebruik gaat maken van schadevrije winvelden. Hierbij heb ik gerekend met een gemiddeld assimilatie verlies naar de bodem van 34% bepaald door de WUR en het PBL op basis van metingen verricht door het RIVM van de som van het assimilatie verlies en het bemesting verlies, als vastgelegd in de stikstof balans.

Doordat de Laplace voorwaarden niet geldig zijn, zijn er steeds frequenter veel grotere assimilatie verliezen van 95%.

Dat impliceert dat de kringloop van het leven op aarde, waarbij koolzuurgas CO2 wordt omgezet naar zuurstof O2 nagenoeg geheel onderbroken zou zijn door assimilatie verliezen, waardoor de fase van grootschalig uitsterven die Extinction Rebellion voorspelt, heel dicht bij is gekomen.

Dit impliceert dat beide positieve termen zo klein mogelijk moeten zijn en dat de verblijfstijd in de denitrificerende zone niet al te klein mag zijn.

Het conceptuele model dat ik gebruik is in eenvoudige woorden de theorie van de groei van gewassen, zoals gebruikt door agrariërs in de praktijk, die door de FAO en prof. R.A. Feddes, wordt gebruikt om de droogte schade te berekenen, die ontstaat als gevolg van assimilatie verliezen, die een onderdeel zijn van de mest verliezen naar de bodem.

Dit impliceert dat de drinkwatersector het assimilatie predicaat zal moeten voldoen, zodanig dat de eerste term die maatgevend is voor de compensatie vergoeding die de drinkwatersector verschuldigd is aan de agrariërs, ~0 wordt, terwijl de agrariërs zorg moeten dragen dat er geen overbemesting ontstaat, zodanig dat de tweede term ~0 wordt.

Maar het RIVM meet, de stikstof concentratie, in de wetenschap dat deze meting ook verband houd met de compensatie vergoeding, conform art. 7.18 waterwet, die de  drinkwatersector verschuldigd is aan de agrariërs. Daarbij kijkt ze of de meting boven landbouwgrond of in een natuurgebied werd gedaan. Op basis daarvan wordt de som van beide mest verliezen, in de veronderstelling dat de mest verliezen naar de bodem in natuurgebieden 0 zullen zijn, aan de agrariërs toegekend, dus ook de assimilatie verliezen die ontstaan doordat de drinkwatersector de grondwaterspiegel te veel heeft verlaagd.

Wie een schadevrije winning van grondwater wil realiseren, zodanig dat stikstof concentraties < 50mg/l gerealiseerd kunnen worden, mag bij de analyse van het probleem niet eerst alle mestverliezen naar de bodem bij elkaar optellen, en vervolgens de stikstof concentratie meten. Ook mogen meststoffen niet met het Landelijk Meetnet Grondwaterkwaliteit (LMG), op dezelfde manier gemeten worden als bodem verontreinigen, het zijn immers meststoffen, die moeten zorgen voor de groei van gewassen in natuur en landbouwgebieden. De vraag of deze meststoffen zullen bijdragen aan de groei van de gewassen hangt voor alle (x,y) en voor alle (t) af van de actuele hoogte van de grondwaterspiegel ten opzichte van het maaiveld hmv(x,y,t).

De stikstof concentratie in de bodem, na afloop van het teeltseizoen, kan worden berekend als:

stikstof concentratie = (α(hmv)+β(x)) γ(τ)

Op 24 juni 2017, verschijnt een artikel in Trouw: 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 mestverliezen naar de bodem worden wel bij elkaar opgeteld, terwijl vervolgens wordt de stikstof concentratie gewoon wordt gemeten. Door die werkwijze kan de oorzaak van het mest verlies naar de bodem, niet in delen herleid worden tot het assimilatie verlies en het bemesting verlies.

Als de groei van gewassen kleiner wordt dan normaal, dan is dat nooit een gevolg van overbemesting veroorzaakt door agrariërs. Dan wordt de normale groei van het gewas geremd, omdat het bemeste bodemvocht niet meer door de wortels van het betreffende gewas, door assimilatie kan worden opgenomen, waardoor de mest die niet bijdraagt aan de groei van het gewas, naar de bodem verloren gaat.

Omdat het gemiddelde assimilatie verlies een waarde heeft van 32% tot 34% en in bijzondere gevallen van 95% van de mestgift, weten we dat deze zeer hoge verliezen naar de bodem worden veroorzaakt door de onnodige verlaging van de grondwaterspiegel, door waterwinning.

Een stikstof concentratie van 50mg/l is niet realiseerbaar als de waterleiding bedrijven zelf geen maatregelen neemt om het assimilatie verlies te beperken.

De woordkeuze van Arjen Frentz suggereert dat hij niet weet niet of niet begrijpt, dat de manier waarop het RIVM het LMG gebruikt, als gevolg heeft dat er geen onderscheid gemaakt kan worden tussen assimilatie verliezen en bemesting verliezen en benadert, Nederlandse politici, o.a. van D66 en GroenLinks, om een groot deel van de melkvee stapel af te laten slachten.

Merk op dat de Nederlandse waterbedrijven niet willen dat er mest verloren gaat naar de bodem.

Omdat er juist wel mest naar de bodem verloren gaat, en omdat die verliezen op kunnen lopen tot maar liefst 95% van de mestbehoefte van de gewassen, zal de aandacht allereerst uit moeten gaan naar het minimaliseren van het assimilatie verlies voor alle (x,y) en (t) dat ontstaat door de verlaging van de grondwaterspiegel hmv, als gevolg van de winning van grondwater en de maatregelen die noodzakelijk zijn om dat doel te kunnen bereiken.

"⁴Om innovatie te bevorderen moet beter gecommuniceerd worden over de intenties achter de wetten en de regels. Niet het middel, maar het doel moet voorop staan. Belangrijk is ook dat de overheid een voorspelbaar beleid voert. 

Zo'n gerichte werkwijze noemen we een synthese procedure, die wiskundig correct hoort te zijn.

Er is in de loop van een eeuw wereldwijd een ⁵dilettantisme in het vakgebied van de hydrologie geslopen doordat iedereen dacht dat grondwaterformules vanuit een willekeurig punt (x,y) op een willekeurige afstand ρ, geldig zouden zijn. Maar er treden bij een hydrology horizontaal frequent effecten op die met een factor 21 versterkt worden, doordat dunne watervoerende lagen zich op een grote schaal gedragen als een halfgeleider. Bij een hydrologie hellend is er zelfs sprake van instabiliteit van het kwel mechanisme dat optreedt op het laagste punt van het winveld, bij de drain. Daardoor ontstaat een zeer schadelijke ⁹doorgaande trend die ervoor zorgt dat het hoogte verschil tussen de source, het hoogste punt, en de drain halveert ten opzichte van de situatie in de nul-toestand, bij normale onttrekkingen.

Een schadevrije winning van (drink)water is onmogelijk als we ons niet bewust zijn van de implicaties van het feit dat de Laplace voorwaarden niet algemeen geldig zijn, en daar geen lering uit trekken om het natuurprobleem en het klimaatprobleem op te lossen.

Met name de gevolgen van deze verliezen voor de kringloop van het leven en de natuurbranden die hierdoor ontstaan mogen niet vergeten worden.

Door synthese technieken óók toe te passen op het ontwerp van winvelden, kon ik een grote vooruitgang voor het vakgebied der hydrologie, realiseren.

In de Slenk van Reutum in Nederland zijn 3 verschillende opstellingen van pompputten uitgeprobeerd: 1. Een puntwinning bij de drain (Waterleiding Maatschappij Overijssel, WMO), 2. Een alternerende winning bij de drain  en de source met 2 winlocaties (Ir. A.P.M. Broks), 3. Een lijnwinning bij de drain (Bevoegd gezag?).

Bovendien verplaatst Vitens zijn winning in de Slenk van Reutum naar het Duitse deel van de Slenk, waar het Duitse WAZ al water wint met een gespreid winveld.

Bij al deze 4 pogingen om grondwater te winnen gegeven een hydrologie hellend, is er sprake van instabiliteit van het karakteristieke kwel mechanisme dat geen meekoppeling via een hoger gelegen grondwaterspiegel verdraagt.

Ik heb een nieuwe uitvoeringsvorm van het winveld voor een hydrologie hellend, speciaal ontwikkeld als schadevrij winveld. Karakteristiek zijn de gespreid opgestelde pompputten en extra voorzieningen om de kwel stroom te stabiliseren en ook voorzieningen om de doorgaande trend om te kunnen keren.

De drinkwatersector is een samenwerking aangegaan met de ecologen van de WUR die via de private BIJ12 organisatie weer vele anderen hebben uitgenodigd, dit alles om de natuur te herstellen. Maar wat is het herstellen van de natuur, waard zonder een duidelijk doel, een bereikbare gewenste toestand? Daartoe moeten de assimilatie verliezen verkleind worden. De WUR wil dit doen door technieken van de biologische landbouw te gebruiken, met als doel om via analyse methoden een winveld te kunnen maken zonder schade. Maar het probleem bij een hydrologie hellend is de instabiliteit van het kwel mechanisme, en de consequentie daarvan is dat de hoogte van de grondwaterspiegel die bij de source in de nul-toestand 10m (bij de Slenk van Reutum) was halveert als gevolg van de doorgaande trend, ongeacht de keus voor 1 van de 4 zeer verschillende opstellingen van de pompputten. Deze zaken zijn voor de Slenk van Reutum en ook voor het winveld bij de Stippelberg bij Helmond, niet te verklaren door toepassing van grondwaterformules waardoor het dilettantisme zich verder uitbreidt.

Het probleem is dat het kwel niveau bij een hydrologie hellend, van bovenaf wordt gevoed, terwijl dat normaal altijd van onderaf het geval is. Dit is de reden dat het kwel mechanisme instabiel is. Die instabiliteit verdwijnt niet door toepassing van technieken uit de biologische landbouw. 

Als je het verschil ziet in de bovenstaande afbeelding, lijkt het alsof het gebruik van championaarde als bodemverbeteraar die vocht vasthoud (rechts) het probleem oplost. Dat is slechts voor een heel korte perioden van droogte het geval, immers het volume voor berging van water in de bodem is beperkt en de doorgaande trend zorgt voor heel lage  stationaire grondwaterstanden bij de source, terwijl dichter bij de drain de instabiliteit ervoor zorgt dat uitgerekend in het teeltseizoen, de grondwaterstand ongekend snel door golfvoortplanting verlaagd wordt. Het is onmogelijk om een golfvoortplanting te herkennen als je maar over 1 meetpunt beschikt. Koffie producenten laten, op basis van berekeningen van natuurkundigen, zien met behulp van een filmpje, in een reclameboodschap, zien hoe de golfvoortplanting werkt, als de laatste druppel koffie in het kopje valt, voordat deze geserveerd wordt. In dat geval zie je hoe de golfvoortplanting werkt in een medium waarbij de massa van het water ook een rol speelt. Maar in de bodem kun je niet kijken, zoals je dat wel kunt bij het koffie kopje en de druppel die valt. In de hydrologie speelt de massa van het grondwater geen rol van betekenis. De weerstand die de grondwaterstroming ondervindt en de potentiaal van de grondwaterspiegel zijn, samen met de schaal ρ, en de opbouw van het winveld, bepalend voor de jaarlijkse relaxatie oscillaties. Deze oscillaties ontstaan doordat de jaarlijkse vraag naar drinkwater Q(t), niet in balans is met het aanbod A N(t), met A het areaal in m² van het winveld, dat ik voor het gemak met een klasse A beschrijf, en N de neerslag met een jaargemiddelde van 0.8m/jaar.

De schadevrije uitvoeringsvorm van het winveld, die nog in detail besproken zal worden, lost deze problemen op tot in alle detail, zonder misten en maren en ook zonder dilettantisme, zoals het hoort bij wetenschappelijk onderzoek.

De drinkwatersector en de ecologen van de WUR hebben hun samenwerking geïntensiveerd toen de drinkwatersector de hoop had opgegeven om lagere compensatie vergoedingen, conform art. 7.18 waterwet, te kunnen uitbetalen aan de agrariërs, door toepassing van de achtergrondverlaging. Omdat deze verlaging voor een hydrologie horizontaal, dezelfde waarde heeft als de winningsverlaging, was het toepassen ervan juridisch ongeloofwaardig, omdat het om een verlaging ging die ontstaat als gevolg van de winning van water. Veel erger is het feit dat je door toepassing van de achtergrondverlaging het ontstaan van grote assimilatie verliezen, die de drinkwatersector zelf veroorzaakt ook goedkeurt, waardoor een stikstof concentratie van 50mg/l in de bodem nooit meer realiseerbaar is.

Het probleem is dat de WUR en het PBL de mestverliezen naar de bodem wel bij elkaar optellen, door in de meststoffen balans over de mestverliezen naar de bodem te spreken, terwijl vervolgens het RIVM de stikstof concentratie in de bodem gewoon meet, met als gevolg dat een stikstof concentratie van 50mg/l in de bodem nu om dezelfde reden niet meer realiseerbaar is, gegeven de assimilatie verliezen groot 32% ... 34% van de mestgift, en 95% in bijzondere gevallen.

De drinkwatersector wil, indien mogelijk, geen compensatie vergoedingen afdragen aan de agrariërs en tevens kunnen beschikken over schoon productie water. Dat probleem is oplosbaar door de realisatie van het KRW-doel voor de stikstof concentratie in de bodem.

Daartoe moet (α(hmv)+β(x)) γ(τ) < 50mg/l voldaan worden. De toegevoegde factor beschrijft het effect van een bodempassage door een denitrificerende zone.

Hier staat dat de drinkwatersector het assimilatie predicaat moet voldoen, terwijl de agrariërs het overbemesting percentage x tot een minimum moeten beperken, daar horen ook tegenvallers in de meteorologische omstandigheden bij terwijl denitrificerende bodembacteriën realiseren een lage concentratie bij een lange verblijftijd τ van het bemeste water in de denitrificerende zone realiseren.

De schadevrije winvelden, zorgen er niet alleen voor dat er bij een hydrologie horizontaal en ook bij een hydrologie hellend voor dat alle mest ook echt door assimilatie wordt opgenomen voor de groei van gewassen, waardoor er geen mest achterblijft in het winveld., maar ook dat de kringloop van het leven in stand blijft, ook voor grootschalige winvelden waarvoor de Laplace voorwaarden niet van nature voldaan worden, en met minimale kosten.

Het zal blijken dat de verblijfstijd τ voor de ontworpen schadevrije winvelden maximaal is. Dit geeft een oplossing voor nog een hardnekkig probleem waarmee de drinkwatersector nu voortdurend worstelt doordat de Laplace voorwaarden niet voldaan worden, want op dit moment moeten vele huishoudens het drinkwater voor gebruik 3 minuten koken, om bijvoorbeeld een e-coli besmetting uit te sluiten.

Mensen met een zwakke gezondheid en/of een immuun aandoening, lopen daardoor een groot gevaar op een sepsis (bloed vergiftiging), die vaak binnen een dag dodelijk is, maar deze kan zich ook ontwikkelen, tot een slepende ziekte.

Toen ik zocht naar de reden van het verdrogen van het Fochteloërveen, viel het me op dat er geen grondwater onttrekkingen in de omgeving van dit hoogveen gebied waren, maar toen ik me realiseerde dat het om een hoogveen ging wist ik dat de invloed van de doorgaande trend bij de source daar altijd het grootst is. Opeens begreep ik waarom de houten scheidingswanden die het water moesten vasthouden allemaal in de loop der tijd verzakt waren, waardoor het vasthouden van het water hopeloos mislukt was. Merk echter op dat het probleem ontstaat bij de instabiliteit van het kwel mechanisme bij de drain.

De vereniging natuurmonumenten stelt: Schoon water buiten bereik met huidig beleid. De recente bevindingen van de Raad voor de Leefomgeving en Infrastructuur (Rl) geven aan dat met het huidige kabinetsbeleid de doelen van de Kaderrichtlijn Water (KRW) voor 2027 niet haalbaar zijn. Zonder aangescherpte maatregelen zullen deze doelen zelfs na 2027 buiten bereik blijven.

Dat zijn andere woorden voor de constatering dat de drinkwatersector nog niet goed begrijpt dat hun rentabiliteit niet op peil kan komen zonder het assimilatie predicaat te voldoen. Uit het voorgaande blijkt dat met name de drinkwatersector een belangrijke taak te vervullen heeft om deze doelen te halen, want assimilatie verliezen groot 32..34% met 95% in bijzondere gevallen, ontstaan uitsluitend door verlaging van de grondwaterspiegel als gevolg van de winning van water.

1. Alle sectoren moeten bijdragen aan het verbeteren van de waterkwaliteit.
2. Voldoende kaders en middelen zijn essentieel voor succes.
3. Een heldere koers en sterke leiding zijn noodzakelijk.
4. Lozingsvergunningen moeten up-to-date en KRW-proof zijn.
5. Landbouw moet toekomstbestendig en waterbewust worden, zoals biologisch.
6. Meer grip op grondwateronttrekkingen is noodzakelijk.
7. Een duidelijke aanpak voor bouwprojecten om te voorkomen dat deze stilvallen door slechte waterkwaliteit.
8. Rioolwaterzuiveringen moeten nieuwe vervuilende stoffen effectief kunnen filteren.
9. Funderingsschade door fluctuerende grondwaterstanden moet worden voorkomen.
10. Voldoende zwemlocaties voor recreanten moeten gegarandeerd worden.

   Als systemen oscilleren zoals de slinger van een klok, of een schommel, dan ontstaat er een harmonische beweging. Hier gaat het om de balans tussen de vraag via het te leveren debiet Q(t) in [m³/jaar] en het aanbod A N(t), met A het areaal van het winveld en N(t) de neerslag.

In de afbeelding zien we kleine afwijkingen van de grondwaterspiegel als gevolg van neerslag en ook een driehoeksgolf en als we dichter naar de pompputten van de lijn winning gaan meten zullen we een blokvormig signaal zien met hellende zijden. Zo dicht bij de pompputten wordt echter in de praktijk nooit gemeten omdat het dan opvalt dat in dat geval de Laplace voorwaarden..niet meer voldaan worden.  Die werkwijze is karakteristiek voor het dilateratisme. 

dat er relaxatie oscillaties ontstaan door de instabiliteit van het kwel mechanisme dat als effect heeft dat er soms voor een langere tijd, veel, groter dan een regenbui, kwel ontstaat of niet, waardoor hoekige of zelfs driehoekige signalen ontstaan, als gevolg van een golfvoortplanting die verder reikt dan de schaal van de watervoerende laag. ontstaat bij , een fenomeen dat je niet tegen zult komen als de Laplace voorwaarden geldig zijn, ik zal dit later nog nader verduidelijken met behulp van 3D afbeeldingen.

De doorgaande trend zorgt voor een drooglegging, op een grote afstand van winvelden en door de ongekend grote amplitude van de golfvoortplanting, verdwijnt het vochtige milieu, deze beide zaken zijn van zeer groot belang voor alle leven, (flora en fauna) in de natuur. Ook de gewasverdamping valt uit en de kringloop van het leven wordt onderbroken. Daarbij kan de omzetting van koolzuurgas CO2 in zuurstof O2 met 95% worden gereduceerd in een klein land als Nederland. Al bij een reductie van de effectiviteit van de kringloop van het leven met 34% komt dit overeen met 70% van de uitstoot van CO2 van de grootste Nederlandse CO2 uitstoter, TATA steel, de wereldwijde natuurbranden maken de effecten op het klimaat nog vele malen groter.

Samenvattend ontstaat er een zeer negatief effect op de natuur en het klimaat, dat samengaat met een zeer ernstige verdroging waardoor bijvoorbeeld landbouw, wijnbouw en het verbouwen van olijven, op heel veel plaatsen wereldwijd en ook in de EU onmogelijk werd. Er ontstaan grote branden o.a. in een natuurgebied in Hawaii, in bossen in Canada, Australië en het zuiden van Europa. Maar ook onverwachte en ongekende overstromingen in midden Europa, in het Moezel gebied en ook bij de Geul in Limburg. Dit geheel zorgt voor heel veel schade en een geheel onnodige opwarming van de aarde. Dit speelt wereldwijd en in gelijke mate in natuurgebieden en landbouwgebieden met als ultieme consequentie dat drinkwaterwinning onmogelijk zal worden met de huidige technieken, doordat de mest niet meer door assimilatie wordt opgenomen, maar verloren gaat naar de bodem.

Velen dachten dat het wel meeviel met het ⁴dilettantisme dat Klemes beschrijft, hetgeen inhield dat men bleef geloven in de bruikbaarheid van grondwaterformules en de tijdreeksanalyse. Maar als er op onverklaarbare wijze assimilatie verliezen van 95% ontstaan, dan is de tijd niet ver weg dat de mest verliezen naar de bodem jaar na jaar 95% zijn. Dan is het doel uit de Kaderrichtlijn Water, om een stikstof concentratie in de bodem te realiseren van 50mg/l zeker niet meer realiseerbaar. Waardoor zuivering steeds duurder en complexer wordt. Daarvan wil de drinkwatersector ver wegblijven. Maar de foute diagnoses en de tolerante houding ten opzichte van het maken van fouten maakt dat onmogelijk.

De Laplace voorwaarden zijn uitsluitend geldig in cilinders C(ρ), geplaatst op een driehoeksrooster, met ρ ≈ 3D de schaal van de watervoerende laag en D de effectieve dikte, waarbinnen de Laplace voorwaarden wel geldig zijn. Voor een hydrologie horizontaal volstaat het om met zo'n opstelling het gewenste debiet gespreid te winnen. Bij een hydrologie hellend definieert de drain de referentie hoogte van de grondwaterspiegel, terwijl uit de stroomsnelheid van het grondwater de hoogte bij de source vastligt. In de Slenk van Reutum zijn heel veel experimenten gedaan met de plaatsing van de pompputten zonder dat dit een merkbare invloed had op de doorgaande trend, die ervoor zorgt dat er een hoogte verschil ontstaat tussen de source en de drain die een vaste referentie geeft. Dit hoogte verschil was 10m in de nul-toestand en gaat over naar 5m bij winning.

Daarbij werd achtereenvolgens gebruik gemaakt van een puntwinning bij de drain (WMO), een winning bij de source in het teeltseizoen alternerend met een winning bij de drain (Ir.  Broks), een lijn winning bij de drain (Bevoegd gezag?), een gespreide winning in Duitsland, verzorgd door het Duitse waterleidingbedrijf WAZ.

Bij nadere analyse blijkt er fundamentele verschillen zijn tussen het kwelprocessen bij hydrologie horizontaal (bij de source: stabiel) en een hydrologie hellend (bij de drain: instabiel).

Uit de gebiedsdossiers blijkt dat de drinkwatersector de ecologen al enige tijd vragen om te assisteren bij het verlagen van de assimilatie verliezen. grootscheepse reorganisaties waarbij

en bij de drain ontstaat niet net als moeten we ervoor zorgen dat er een verlaging van de grondwaterspiegel hersteld wordt ontstaat in het winveld, om te voorkomen dat er een doorgaande trend ontstaat, c.q. om ervoor te kunnen zorgen dat zo'n doorgaande trend ook hersteld kan worden, bovendien zorg ik ervoor dat de instabiliteit die spontaan ontstaat in het winveld, wordt opgeheven. Met deze technieken kunnen ook heel grote winningen van water, zoals die uit de grondwaterbel in de Veluwe, weer teruggebracht worden naar de situatie uit de nul-toestand. Voor een nadere uitwerking van deze problematiek verwijs ik naar het hoofdstuk hydrologie hellend. Deze werkwijze staat in de elektrotechniek bekend als een synthese methode, een techniek waarbij je weet dat het probleem zal worden opgelost. Bij het toepassen van de biologische landbouw kan vaak enige vooruitgang vastgesteld worden, maar het nadeel van het dilettantisme blijft. Waardoor de drinkwatersector zal merken dat het vaak niet zal lukken om op de gegeven schaal, de zuivering goedkoper en eenvoudiger te maken.

Ecologen zijn niet gewend om onder het maaiveld naar de hoogte van de grondwaterspiegel te kijken, maar zij meten wel de stikstof concentratie om te zien wat er aan de hand is. Daarmee gaan ze geheel voorbij aan het ontstaan van de assimilatie verliezen. Allengs helpen ze bij het opstellen van de gebiedsdossiers, van alle winvelden, en helpen ze om de droogte schade wat te kunnen verkleinen door toepassing van de biologische landbouw. Ik kom daar later op terug.

Maar zij beroepen zich op een zelfbedacht wettelijk verslechteringsverbod. En passen dat toe op de depositie van stikstof, in de veronderstelling dat daarmee een correcte diagnose tot stand gekomen is, waardoor je kunt zeggen dat de vele miljarden die werden gevraagd voor hun adviezen, op de juiste gronden uitgegeven werden door de private Bij12 organisatie die zij hadden ingesteld om de provincies te helpen. Dat de provincies daardoor geen enkel overzicht meer hadden was een bijkomende zaak.

Door deze aanpak speelde het dilettantisme geen enkele rol van betekenis meer. Juist dat was het grote gevaar, want het kan nu zomaar zo zijn dat het dilettantisme nog veel groter wordt,  de belangrijkste oorzaak, het feit dat de Laplace voorwaarden niet voldaan worden, buiten beeld blijft.

Het is belangrijk dat we niet met verwijten komen vanwege het dilettantisme, want het gaat om fouten die niemand gezien heeft. Maar ik was ook verrast dat een natuurgebied dat op het eind van de jaren 60 van de vorige eeuw werd hersteld, nu weer opnieuw hersteld moest worden, terwijl iedereen de theorie van Darin kent die stelt dat de de natuur een samenleving is van de flora en de fauna die zichzelf zonder menselijk ingrijpen ontwikkelt.

Ik zal nog laten zien dat het verslechteringsverbod, hetzelfde is als het gebod om iets goeds te doen voor de natuur. Daaronder valt ook het toepassen van het zure sulfaatbodem predicaat.

Als er gezocht werd naar een goede vestigingsplaats voor een nieuw winveld gingen verkenners op pad die zochten naar een plaats waar veel water in de bodem zat. Daarbij werd al gauw een winveld gevonden met een grondwaterstroom die stroomt van een source naar de drain en wordt gevoed door de neerslag die op het winveld valt. In tegenstelling met een hydrologie horizontaal, waar een kwel stroom naar de sloot van onderen af gevoed wordt, wordt bij een hydrologie hellend, de kwelstroom naar de sloot vanaf een hoger punt gevoed. Hier zien we heel goed waarom het zo belangrijk is dat we weten dat de Laplace voorwaarden niet geldig zijn, want in dit geval is het systeem niet-lineair en instabiel.

In de Slenk van Reutum was de grondwaterspiegel in de nul-toestand bij de source 10m hoger dan bij de drain, bij winning ontstaat een doorgaande trend waardoor dit hoogte verschil gemiddeld 5m wordt.

De instabiliteit is hardnekkig en blijft ongeacht of er op één punt water wordt gewonnen, of alternerend bij de drain in  uitsluitend bij de source in het teeltseizoen en bij de drain afwisselend wordt gewonnen of dat de pompputten gespreid opgesteld worden in het winveld. Pas als we de diagnose hebben gesteld dat Desondanks is het mogelijk om een schadevrij winveld te ontwerpen zonder substantiële (> 0.2m) verlaging van de grondwaterspiegel als beschreven in het hoofdstuk hydrologie hellend.

 komt duidelijk niet overeen met

stelt, maar er is wel een belangrijk detail te vermelden: De meststoffen gaan verloren naar de bodem als gevolg van assimilatie verliezen, veroorzaakt  doordat de dunne watervoerende laag  niet voldoet aan de Laplace voorwaarden.

Bij deze hydrologie hellend in de Slenk van Reutum, is er net als bij de winning in Helmond, bij de Stippelberg, sprake van een flinke signaal versterking, en ook meekoppeling waardoor een driehoek vorming signaal ontstaat, met een grote amplitude, omdat die geometrie instabiel is.

Nieuwe alinea

De stikstof depositie is met een waarde van 2,7/204=1,3% van de mestgift, verwaarloosbaar klein.

Bij een bodempassage, breken denitrificerende bodembacteriën mest in de bodem af, waardoor kristalhelder grondwater ontstaat. Er is al heel lang sprake van zure regen, tegenwoordig spreken we van stikstof depositie. Hoogveen is, de naam zegt het al, hoog gelegen aan een grondwaterscheiding. Daardoor onderscheid het zich van laagveen, doordat dit veen als enige geen kristalhelder grondwater ontvangt. Gegeven het feit dat de plaatsnaam Hogeveen en de naam van de buurtschap Lage Venen, gelegen bij Veeningen, zeer oud zijn, zien we dat de depositie van stikstof niet nieuw is, en ook dat de wat mindere kwaliteiten van de natuur in een hoogveen, ontstaan door de hoge ligging aan een grondwaterscheiding en niet door de depositie van stikstof.

Het KRW-doel voor de stikstof concentratie in de bodem is 50mg/l. Dus moeten we (α(hmv)+β(x)) γ(τ) < 50mg/l voldoen.

Daarbij zijn 3 toestandsvariabelen te onderscheiden:

• hmv, de hoogte van de grondwaterspiegel ten opzichte van het maaiveld,
• x de mate van overbemesting ten opzichte van 100%, die ook kan ontstaan door onverwacht slecht weer en
• τ de verblijfstijd van de meststoffen in de denitrificerende zone.

Daaruit volgen de volgende taak toewijzingen:

1. De drinkwatersector: α(hmv) ~ 0
2. De agrariers: β(x) ~ 0
3. De drinkwatersector: γ(τ) kiest een lange verblijfstijd.

Voor de oplossing zie schadevrij in vogelvlucht.

De grondwaterformules en de tijdreeksanalyse veronderstellen dat de Laplace voorwaarden geldig zullen voor dunne watervoerende lagen, zijn terwijl we nu weten dat die hypothese vals is.

Dit zal voor velen schrikken zijn, omdat de hele theorie van hydrologische systemen daardoor onbruikbaar is.

De Penrose driehoek, die ik gebruik als logo, is een voorbeeld van de problemen die mensen van vlees en bloed hebben met een schaal-probleem waarbij een hypothese lokaal geldig is, maar daarbuiten niet meer. 

Op alle hoeken van de driehoek weten we precies hoe deze in elkaar steekt, maar als we het geheel overzien, merken we dat er iets goed mis is met de waarneming, zonder dat we precies aan kunnen geven waar de fout zit. ⁴M.C. Escher heeft dit fenomeen gebruikt om een waterval te tekenen die zichzelf voedt. Het is extreem lastig om te beschrijven wat er mis is met de schets van deze waterval.

Maar je kunt wél een polynoom benadering maken van elke grondwaterspiegel, met technieken die al jarenlang in gebruik zijn in het vakgebied van de 3D computer graphics, mits je weet hoe je via het vakgebied van de digitale signaalprocessing, een overgang kunt maken tussen de dynamiek van dunne watervoerende lagen en de vrijheidsgraden die karakteristiek zijn voor de beweging van de grondwaterspiegel.

Voor een hydrologie horizontaal los ik het probleem van schadevrije winvelden op met een gespreid winveld. Daarbij gebruik ik de waterbalans aan het maaiveld om de (stationaire) winningsverlaging groot 0.2m te kunnen berekenen.

Bij een hydrologie hellend, ontstaat een ⁵doorgaande trend, ongeacht de plaatsing van de pompputten. Het is extreem lastig om te beschrijven wat er mis gaat op een grote schaal, als grondwater formules alléén toegepast mogen worden op een kleine schaal. Lees bij hydrology hellend hoe dat probleem wordt opgelost, inclusief het automatische herstel van de doorgaande trend. Merk op dat daardoor een duurzaam herstel van de natuur conform de situatie in de nul-toestand mogelijk wordt.

Als het gaat om het herstel van de natuur, moeten we weten wat er mis gaat. Er moet een diagnose gesteld worden, waarbij de kennis van de processen in de natuur belangrijk is. Maar de ecologen stellen, zonder diagnose, dat de situatie al zo erg is, dat geen enkele verslechtering is toegestaan. Die stelling is strijdig met vals, doordat men eerst het assimilatie verlies α(hmv) en het bemesting verlies β(x) optelt, en vervolgens de stikstof concentratie in de bodem meet. Daarna wordt zonder enig bewijs gesteld dat de hoge stikstof concentratie wordt veroorzaakt door de agrariërs.

Dat kun je doen als er tri wordt aangetroffen in het Amsterdamse leidingwater en ook in het grondwater in het Gooi dat als productie water werd gebruikt. Maar die logica mag niet toegepast worden op meststoffen die het voedsel zijn voor de gewassen in natuur en landbouwgebieden, waarvan het wel en wee wordt beschreven door de assimilatie curve en ook niet op pyriet, dat zeer schadelijk is voor gewassen (planten) als het pyriet door verlaging van de grondwaterspiegel in de onverzadigde zone komt, waar mest wordt ingebracht of door nitrificerende bodembacteriën wordt aangemaakt.

1. 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).
2. K. van Zomeren en W. Reppel, De grote droogte in waterland, A.W. Bruna, ISBN 90 229 5269 X D/1980/0939/91
3. A. Wolters, H. Schuite, Innoveren onder voorwaarden. Hoe wetten en regels de innovatiemogelijkheden van de agrarisch ondernemer beïnvloeden. December 2002 Rapport 6.02.10 LEI, Den Haag
4. E. Hakkenes, Waterbedrijven slaan alarm: mest bedreigt drinkwaterwinning, Trouw, 24 juni 2017
5. V. Klemes, Dilettantism in hydrology. Water Resources Research, vol. 22, nr. 9, 1986, p. 177-188
6. Wikipedia, Penrose-driehoek
7. Wikipedia, Escher in het paleis
8. A.H. van Loon (KWR), D. Fraters (RIVM), De gevolgen van mestgebruik voor drinkwaterwinning. Een tussen balans.
9. A.R. van Amstel, A.C. Garritsen, H.L.M. Rolf, Verdroging van Natuur en Landschap in Nederland, Deelrapport Hydrologie, februari 1989.

Het KNMI berekent sinds 1 april 1987 de gewasverdamping voor het gidsgewas gras, met de formule van Makkink. Hierdoor kan het KNMI weersvoorspellingen doorrekenen met verschillende aannamen voor het assimilatie verlies dat ontstaat als functie van hmv.

De gewasverdamping beïnvloedt de temperatuur op de locatie (x,y), beïnvloedt het pad van wolken en zorgt voor het transport van energie naar en in de atmosfeer en is daarom niet alleen van belang voor de actuele weersverwachting, maar ook voor de veranderingen in het klimaat.

Bron: Publieksvoorlichting Duitsland

Als de eisen van de Kader Richtlijn Water, gehaald moeten worden, dient het monitoring programma zeker te stellen dat de bemesting voorwaarde voldaan wordt.

Als de eisen van de Kaderrichtlijn Water, gehaald moeten worden, dient het monitoring programma zeker te stellen dat het assimilatie predicaat voldaan wordt.

Denitrificatie γ (τ)

Om de doelen van de Kaderrichtlijn Water te kunnen realiseren moet: stikstof concentratie < 50mg/l voldaan worden. Merk op dat het mest verlies naar de boden (α(hmv)+β(x)) een dimensie heeft van [kg/m²], terwijl de stikstof concentratie een dimensie heeft van [kg/m³].

Om de KRW-doelen te voldoen moet de stikstof concentratie = (α(hmv)+β(x)) γ(τ) < 50mg/l zijn.

Daarbij is hmv, de hoogte van de grondwaterspiegel ten opzichte van het maaiveld, x de mate van overbemesting ten opzichte van 100%, die ook kan ontstaan door onverwacht slecht weer en τ de verblijfstijd van de meststoffen in de denitrificerende zone.

Daaruit volgt dat:

1. De {drinkwatersector en de agrariërs} moeten er ieder voor zorgen dat het {assimilatie verlies α(hmv) en het bemesting verlies β(x)} een voldoende kleine waarde aannemen:
2. Zodanig dat de stikstof concentratie: (α(hmv)+β(x)) γ(τ) < 50mg/l realiseerbaar is.

Ik kan nu nog onvoldoende nauwkeurige uitspraken geven om een interval te vinden waarin α(hmv) en β(x) mogen liggen om gegeven realiseerbare waarden van γ(τ) de 50mg/l te kunnen realiseren. Een ding is echter zeker, we kunnen het interval waarin hmv zich beweegt, op vele manieren verkleinen, waardoor het mogelijk wordt om schadevrije winvelden te gaan gebruiken.

Een nauwkeuriger uitwerking van details volgt later bij de bespreking van de stikstof depositie.  De realisatie van het KRW-doel, is belangrijk om het actie programma dat de WUR met het kabinet Rutte IV afspreekt te kunnen beoordelen op haalbaarheid.

We weten nu dat de drinkwatersector, de agrariërs en de bodembacteriën een gedeelde verantwoordelijk hebben, niet meer, en ook niet minder. Omdat het niet zinvol  is om de bodembacteriën, de wet voor te schrijven, zullen we moeten onderzoeken hoe het komt dat de verblijftijd van de bodembacteriën in de denitrificerende zone zo veel korter is geworden.

Analyse of synthese

Prof. R.A. Feddes moest, met zijn medewerkers, de wettelijke taak uitvoeren om de waarde van de compensatie vergoeding conform art. 7.18 waterwet te bepalen. De drinkwatersector, die rond 2010, in vele provincies geprivatiseerd werd liep vast met haar rentabiliteit omdat de compensatie vergoeding als ondragelijk hoog ervaren werd. Daardoor lijkt alles waardoor de drinkwatersector met lagere compensatie vergoedingen, kan volstaan welkom. Het betreft hier met name de poging om bij een stationaire stroming, via de achtergrondverlaging, een tot 80% kleinere compensatie vergoeding uit te kunnen keren, zonder dat er een verkleining van de assimilatie verliezen tot stand gebracht wordt.

Dat kan ook anders: Bij de realisatie van een stikstof concentratie in de bodem < 50mg/l gebaseerd op de synthese techniek, gaan we eerst met een hydrologie horizontaal, de veel te hoge assimilatie verliezen, aanpakken. Die verliezen worden ook de droogte schade genoemd. Door de verlaging van de grondwaterspiegel,beneden g,l kan de mest niet meer volledig bijdragen aan de groei van het gewas g. Later bespreek ik deze techniek ook voor een hydrologie hellend, die een doorgaande trend kent. In al deze gevallen wordt de realisatie van het assimilatie predicaat, als uitgangspunt gekozen, met als gevolg dat de compensatie vergoeding bij succes geheel wegvalt, omdat er geen schade meer is. Precies dat is wat ik met de inzet van schadevrije winvelden wil bereiken. In beide gevallen wordt gebruik gemaakt van een gespreid winveld om de instabiliteit, die ontstaat doordat de Laplace voorwaarden niet voldaan worden, op te kunnen vangen.

Bij de analyse techniek, was er niets mis met de nauwkeurigheid van de berekening die de WUR uitvoerde, er werd slechts op het gevoel gewerkt met resultaten afkomstig van droogteschade berekeningen, zonder de systematiek van de FAO & prof. R.A. Feddes, te gebruiken. Daardoor was de diagnose vals, met als gevolg dat het assimilatie verlies veroorzaakt door winning van water, werd behandeld alsof het een bemesting verlies is, veroorzaakt door overbemesting.

natuurdoel en het klimaatdoel überhaupt niet meer realiseerbaar zijn. Maar de WUR wilde meer, nieuwe verdienmodellen en dat soort zaken. Zoals blijkt uit de onderstaande publicatie.

1. 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).
2. A.R. van Amstel, A.C. Garritsen, H.L.M. Rolf, Verdroging van Natuur en Landschap in Nederland, Deelrapport Hydrologie, februari 1989.

Iedereen dacht dat de drinkwatersector blij zou zijn met hun oplossing, waarbij de sector geen, of nagenoeg geen compensatie vergoedingen meer hoefde af te dragen, zonder dat er nieuwe winvelden moesten komen.

Het is altijd belangrijk om stil te staan bij de formulering van de doelstelling  voordat je aan het werk gaat. Als we een lage stikstof concentratie willen realiseren, in relatie tot een mest probleem, dan wordt er van medewerkers van de WUR verwacht dat ze weten hoe dat moet, ook als het om ecologen gaat. Bovendien kunnen WUR medewerkers ook nog beschikken over toegang tot de kennis van prof R.A. Feddes, die dit onderwerp tot in detail heeft uitgewerkt. Bij de WUR zelf werden grote verwachtingen gewekt met behulp van deze wervende publicatie.

Omdat er gesproken wordt over verdienmodellen, is het onduidelijk of men kiest voor de verhoging van de winst voor de drinkwatersector, of om het beheersen van het assimilatie verlies α(hmv) en het bemesting verlies β(x).

Maar denk even goed na, als we toestaan dat er niets gedaan wordt aan het terugdringen van het assimilatie verlies, dan is de realisatie van het KRW-doel, een stikstof concentratie = (α(hmv)+β(x))γ(τ) < 50mg/l te realiseren, onmogelijk.

Strikt genomen is het niet nodig om te beschikken over de kennis van prof. R.A. Feddes, want het gaat om kennis die iedere agrariër en ook iedere huis man/vrouw kent uit de praktijk. Planten hebben mest nodig om te kunnen groeien, maar meer dan 100% van de reguliere mestgift van het gewas helpt, niet en als het water te laag staat kan de mest niet door assimilatie worden opgenomen.

In de onderstaande standplaatsvergelijking zien we in a) een maisland met volgroeide planten, 2.5m hoog. Daar is het assimilatie verlies 0% van de mestgift. In b) zien we dat de mais niet hoger komt dan 0.25m. Het grondwater heeft het hele groeiseizoen zo laag gestaan dat het bemeste bodemvocht niet door assimilatie kon worden opgenomen door de wortels van het gewas, met als gevolg dat het assimilatie verlies 95% van de mestgift is.

Ik kies voor de synthese techniek, hetgeen impliceert dat ik een winveld ga ontwerpen dat het assimilatie predicaat voor het te telen gewas realiseert.

Het is een publiek geheim dat de drinkwatersector, samenwerkt met de ecologen van de WUR, het PBL en het RIVM, met als doel om de natuur te herstellen. Het plan is om dit doel te realiseren door de stikstof concentratie in de bodem te verlagen. Omdat de theorie die ik beschrijf goed gedocumenteerd is, door prof. R.A. Feddes en ook door z'n collega's bij de FAO, kostte het me weinig moeite om de theorie compact op te schrijven, zodanig dat elke eerste jaars student, deze goed kan beheersen.

De formule: stikstof concentratie = (α(hmv)+β(x))γ(τ) beschrijft de twee positieve termen van het mest verlies naar de bodem, waarbij de eerste term het assimilatie verlies is, dat proportioneel is met de afgenomen groei van het gewas.

In a) is de mais 2.5m hoog en in b) 0.25m dat geeft een assimilatie verlies van 95% van de mestgift. Dit assimilatie verlies laat zich beïnvloeden door de verlaging van de grondwaterspiegel aanzienlijk kleiner te maken, zodanig dat het assimilatie predicaat voldaan wordt. De causale oorzaak x in de tweede term beschrijft de overbemesting. Voor zover overbemesting ontstaat als gevolg van een mest overschot, kan dat verwerkt worden tot bio-brandstof, die aan het gasnet geleverd wordt, of als elektriciteit worden geleverd. Dat gebeurt nu al op grote schaal in EU landen waaronder ook Duitsland. Bij slecht weer kan het gewas niet meer voluit groeien, waardoor een 100% mestgift zich als een overbemesting manifesteert. Omdat het vanwege het klimaatdoel belangrijk is dat de kringloop van het leven optimaal functioneert, moet deze vorm van overbemesting worden gezien als maatgevend voor de laagst haalbare doelstelling voor de stikstof concentratie. Tenslotte kunnen we de verblijfstijd τ van bemest grondwater in een zone met denitrificerende bodembacteriën, vergroten door de stroomsnelheid in het winveld klein te maken of het grondwater opnieuw in het winveld te bergen. Op vergelijkbare wijze kunnen we ook het gebruik van andere bemesting technieken, als gebruikt in de biologische landbouw evalueren.

Als de mais nog slechts groeit tot 10% van z'n hoogte, dan wordt daarbij ongeveer 5% van de mestgift gebruikt voor de groei van het gewas. De overige 95% wordt niet opgenomen door assimilatie, waardoor ze in de bodem achterblijft.

Gemiddelde neemt het assimilatie verlies waarden aan tussen 32% en 34% van de mestgift, zoals uit de stikstof en fosfor balans blijkt.

De drinkwatersector denkt, net als de adviseurs die ze consulteert, dat er geen mest verliezen naar de bodem kunnen ontstaan, als je niets anders doet dan, grondwater oppompen. Die gedachtegang gaat volledig voorbij aan het feit dat gewassen toegang moeten hebben tot voldoende bemest bodemvocht om te kunnen groeien. Als die toegang onmogelijk is door de verlaagde grondwaterspiegel, blijkt voegt de mest zich bij de mest verliv

Daardoor denkt de drinkwatersector dat de problemen voortkomen uit mestgebruik. Als de agrarische sector meegaat in die gedachtegang, dan is het best haalbare effect voor de drinkwatersector dat ze géén  compensatie vergoeding meer hoeft te betalen.

Dit geeft echter spanning tussen de agrariërs die onder omstandigheden met een schade zitten van 95% waarvan het duidelijk is dat deze schade wordt veroorzaakt door de verlaging van de grondwaterspiegel als gevolg van waterwinning.

Door goed op te letten is het mij gelukt om schadevrije winvelden te ontwerpen, dit zijn winvelden met een minimale verlaging van de grondwaterspiegel, waardoor er geen assimilatie verliezen ontstaan, en de noodzaak om compensatie vergoedingen te betalen niet aanwezig is omdat de groei van het gewas niet verstoord wordt. Dat is alleen mogelijk als het assimilatie predicaat voldaan wordt.

Het voldoen van het assimilatie predicaat, is niet alleen gunstig voor de drinkwatersector, omdat alle mestgerelateerde problemen verdwijnen, maar het is ook gunstig voor de natuur, bijvoorbeeld omdat heide een gewas is met korte wortels dat zich door natuurlijke selectie niet kan handhaven op een standplaats met gewassen met lange wortels, zoals, pijpenstrootjes, bramen en brandnetels als het assimilatie predicaat voor heide niet voldaan wordt.

De ecologen van de WUR hebben ook nog een andere diagnose: De heide kan zich op de standplaats (x,y) niet kan handhaven als gevolg van stikstof depositie.

Steeds als ik een diagnose vindt, op basis van een heel logische argumentatie, beschikken de ecologen over een andere diagnose, en of het toeval is of niet, verder onderzoek is, gegeven de ARIUS berekeningen, van het RIVM, nooit nodig. Het onderzoek van de eclogen klopte altijd, omdat de leden van de 2e en de 1e kamer en de leden van het Europese parlement, een natuurwet hadden goedgekeurd,  van die strekking.

Wat er ook gebeurde de hoogte van de grondwaterspiegel, ten opzichte van het maaiveld, hmv(x,y,t) werd nooit bestudeerd door de ecologen van de WUR, het PBL en het RIVM, in relatie tot het herstel van de natuurgebieden. In plaats daarvan keken ze in de lucht, waar de mest  met bakken naar beneden kwam, stikstof depositie werd het genoemd. Het was moeilijk om overal meetopstellingen te plaatsen, daarom ging het RIVM een rekenprogramma, opstellen AERIUS genaamd, waarvan de uitkomsten, via de natuur wetgeving, maatgevend waren, in combinatie met kritische depositie waarden KDW, voor de toestand van de natuur. De ecologen van de WUR en enige aderen beweerden dat het heel slecht gaat met de natuur. Naar onze regering onder leiding van Mark Rutte, en de wetenschapsinstituten, werd niet meer geluisterd. Het feit dat heide geen kans meer maakt in aanwezigheid van pijpenstrootjes, bramen en brandnetels komt nu niet meer door natuurlijke selectie onder invloed van de hoogte van de grondwaterspiegel, maar volgens de natuurwet, die is goedgekeurd door politici, door de depositie van stikstof.

Stel je gaat naar de dokter met buikpijn, en de dokter zegt:

Ha, ik zie het al, u hebt last van de depositie van stikstof, daar is, volgens het RIVM en de natuurwet niets aan te doen, ik kan u dus ook niet helpen. Dan valt het op dat er geen diagnose wordt gesteld, maar dat er een ongefundeerde bewering wordt gegeven. Wat opvalt is dat zulke ongefundeerde beweringen steeds opduiken als er iets gebeurt als gevolg van de verlaging van de grondwaterspiegel, met als gevolg dat de verlaging van de grondwaterspiegel en daarmee ook het assimilatie verlies,  geheel buiten beeld blijft.

Weliswaar werken bekende onderzoeksinstituten, zoals de WUR het PBL en het RIVM, en Natuurmonumenten, samen om allerlei problemen op te lossen. Maar als het assimilatie verlies, door bedrijfsblindheid buiten beeld blijft, zullen de problemen van de drinkwatersector snel nog veel groter worden. Dat probleem kunnen we oplossen door de hoogte van de grondwaterspiegel ten opzichte van het maaiveld, wezenlijk kleiner te maken.

Dat zal ik nader uitwerken voor een hydrologie horizontaal en een hydrologie hellend.

De consequentie van dit soort zeer grote assimilatie verliezen zijn groot, maar helemaal niet in beeld.

Weliswaar werken bekende onderzoeksinstituten, zoals de WUR het PBL en het RIVM, en Natuurmonumenten, samen met de drinkwatersector, maar het assimilatie verlies, dat vanwege de compensatie vergoedingen conform art. 7.18 waterwet, toch al niet populair was bij de drinkwatersector, blijft buiten beeld, met als gevolg dat de winst van de drinkwatersector niet mee kan groeien met de inspanningen, die men zich getroost. Het mag een klein foutje lijken als je in plaats van (α+β) γ nog slechts werkt met (β) γ, maar wie de Europese KRW-doelen wil te voldoen moet het probleem wel correct diagnosticeren.

Als α een waarde van 95% (of gemiddeld 34%)

van de mestgift heeft, en je laat die mest, die al naar de bodem verloren is gegaan, weg dan moet je weten dat het onmogelijk is om het mest probleem nog op te lossen.

Maar waar zijn die 25-30 miljard € dan gebleven bedoeld om dat probleem op te lossen? Ik heb geen idee, het enige dat ik weet is dat de omroep MAX een programma heeft gemaakt over de liefde voor het landgoed, waarin wordt getoond hoe mensen van adel lijken te  profiteren van grote sommen geld, terwijl er grote wachtrijen zijn bij de GGD, terwijl mensen die tijdens de COVID crisis hun bedrijf, of hun werk niet konden voortzetten, waardoor ze zonder werk of vaste woon of verblijfplaats, vaak een burger werden zonder rechten.

Het gevolg van de foute diagnose is dat de assimilatie verliezen toenemen, met als gevolg dat steeds hogere compensatie vergoedingen uitgekeerd moeten worden. Daar komt nog bij dat de zuiveringsinstallaties steeds moeten worden aangepast om de drinkwaternorm blijvend te kunnen halen. Een foute diagnose is niet alleen een duur grapje, voor de drinkwatersector, maar impliceert ook dat er niets terecht komt van het beloofde natuur herstel.

De afbeelding toont 4 opstellingen van pompputten voor het winveld dat in de Slenk van Reutum is geplaatst. Ik bespreek dit hier omdat dit winveld grootschalige schade heeft veroorzaakt, terwijl de hydrologen niet wisten, dat dit een grootschalig winveld was, waardoor de Laplace voorwaarden niet voldaan worden. De achtergrond van de afbeelding is gekleurd als een hoogtekaart. Opvallend is dat rechts zeer grote hoogtes voorkomen. Dit is de stuwwal van Ootmarsum. Een in de voorlaatste ijstijd door gletsjers gestuwd landschap, waarbij de gletsjer een bodem heeft opgestuwd met veel klei. In het winveld is een zandbodem, met op 25m -mv een afzetting van schelpen. Het maaiveld heeft zich op de zandige ondergrond gevormd door de groei van pioniersgewassen, zoals heide en vlierstruiken die al bij de voorlaatste ijstijd, zich goed konden vestigen op een natte onbewerkte grond.

Het zijn verkenners die op pad gestuurd worden voor het vinden van een geschikte winplaats. Een hydrologie hellend, ligt vaak op enige afstand van een grondwaterscheiding. Dit impliceert via de waterbalans, dat gewonnen water, nooit meer terug zal komen op de winplaats, tenzij het als neerslag opnieuw terugkomt via de watercyclus. Daardoor is het hoogveengebied, het Fochteloërveen, dat op een grondwaterscheiding ligt, zeer kwetsbaar voor de winning van grondwater, ook als die winning op grote afstand van de grondwaterscheiding  plaats vindt.

De grondwaterspiegel staat, bij de source, een grondwaterscheiding, voor het winveld in de Slenk van Reutum in de nul-toestand, 10m hoger dan het niveau bij de drain, terwijl de afstand tussen drain en source 3km is. Bij het slaan van de eerste put bij 𝓐, gelegen bij de drain, kwam het (artesische) grondwater manshoog boven het maaiveld uit. Om de pompput tegen vorst te beschermen werd deze aangeaard, waardoor opeens grote molshopen in het terrein verschenen. De verkenners, en de Waterleiding Maatschappij Overijssel, dachten dat er een veelbelovend winveld was geslagen.

Als we, net als bij de hydrologie horizontaal de neerslag verdelen in 3 gelijke delen {winbaar, assimilatie, kwel} dan blijkt dat er helemaal geen kwel in het doorstroomde deel van het winveld uittreedt. Alle voor kwel gereserveerde neerslag, voegt zich bij een onderstroom, die gerekend vanaf de source lineair toeneemt en pas uittreedt als overvloedige kwel uit op de rand van het winveld, bij de drain.

Bij een gespreide winning zal, bij een grotere vraag of een aanbod groter dan gemiddeld de hoogte van de grondwaterspiegel van de source x1, naar de drain x0, onmiddellijk, overal evenveel af of toe nemen, met als gevolg dat de grondwaterspiegel, die zou behoren bij de stationaire oplossing, voor alle (y), door het polynoom van de 2^e graad beschreven kan worden dat ook iets hoger of lager ligt.

De versterking A/a = n = 6 is gelijk aan het aantal cilinders C(ρ) in de stromingsrichting.

De onderstroom wast zonder winning lineair aan van 0 bij de source naar 6 (qwinbaar + qkwel) bij de drain. Bij de gespreide winning treedt 6 qkwel uit bij de drain, terwijl de doorgaande trend zorgt voor een verlaging van 10m naar 5m. Bij de puntwinning bij 𝓐 was de verlaging bij de source niet substantieel anders.

Dit was iets dat ik lange tijd niet goed kon begrijpen. Pas toen ik zag dat het van cruciaal belang is om ook hier het voorliggende probleem heel nauwkeurig uit te werken, begreep ik dat het door mij veronderstelde  gedrag in lijn is met het feit dat de Laplace voorwaarden, die stellen dat het watervoerende systeem lineair, plaats (x,y) en tijd (t) invariant en stabiel zou moeten zijn, niet voldaan worden voor een grootschalig winveld met een hydrologie hellend.

1. A.R. van Amstel, A.C. Garritsen, H.L.M. Rolf, Verdroging van Natuur en Landschap in Nederland, Deelrapport Hydrologie, februari 1989.

Voordat ik laat zien wat er gebeurt als de Laplace voorwaarden niet voldaan worden, wil ik nog even laten zien wat er allemaal uitgeprobeerd werd, in de hoop om het winveld te verbeteren.

Het was ir. A.P.M. Broks die een theorie had bedacht waarbij het grondwater afwisselend in 𝓐 en 𝓑 moest worden gewonnen. Uiteindelijk heeft het bevoegde gezag geoordeeld dat een lijn winning het probleem van de grote schades op zou lossen. Beide theorieën blijken vals.

¹De onttrekking bij Manderveen is verspreid over putten parallel aan de westelijke begrenzing van de Slenk van Reutum, om zoveel mogelijk het kwelwater af te vangen en de effecten zoveel mogelijk te beperken.

1. A.R. van Lienden, Gebiedsdossiers drinkwaterwinningen Overijssel, Manderveen.
   

Dat het niet lukt om na zoveel pogingen een schadevrij winveld te ontwerpen is best teleurstellend, maar dit is het directe gevolg van het feit dat het moeilijk is om systemen te ontwerpen die de Laplace voorwaarden niet voldoen. Het probleem is, dat het voor systemen die groter zijn dan de cilinder C(ρ), niet mogelijk is om het gedrag te beschrijven voor een willekeurig tijdstip (t) en op basis daarvan een differentiaal vergelijking op te stellen, die we met de integraal rekening op kunnen lossen.  Er is namelijk sprake van processen die zich afspelen op verschillende tijdstippen (t) en plaatsen (x,y).

Omdat beelden meer zeggen dan 1000 woorden, zal ik nu gebruik maken van de technieken waarmee de grondwaterspiegel bepaald kan worden met behulp van een polynoom benadering naar de tijd (t) en de plaats (x,y) voor een systeem dat buiten elke cilinder C(ρ) niet voldoet aan de Laplace voorwaarden.

Als we beschikken over [0,1,2,3,4] meetpunten op gelijke afstand, dan bestaat er een [punt,lijn,polynoom van de 2^e graad, ... 3^e graad] dat exact door de meetpunten gaat. Het Nyquist-Shannon sampling theorema stelt dat een harmonisch signaal dat in bandbreedte begrensd is exact gereconstrueerd kan worden als de waarde per periode van meer dan twee samples bekend zijn. Dit theorema wordt bij elke muziek CD gebruikt om audio signalen voor te kunnen stellen met een tijdreeks. Daartoe moet het audio signaal bandbreedte begrensd zijn. Omdat vleermuizen ook gebruik maken van frequenties > 20k Hz, moet het audio signaal eerst met een voorfilter bewerkt worden om de genoemde bandbreedte begrenzing te realiseren. De bandbreedte begrenzing door toepassing van een voorfilter dat de Laplace voorwaarden wel voldoet, terwijl de watervoerende laag de Laplace voorwaarden niet voldoet, mag bij grootschalige winvelden niet gebruikt worden omdat we in dat geval met de meetmethode de meting zullen beïnvloeden. Maar we mogen wél voor het gedrag naar de tijd (t) en naar (x,y) het aantal samples verhogen tot 4 per periode als getoond in a).

In b) geef ik een opstelling van de meetpunten zodanig dat we opnieuw tenminste 4 meetpunten per periode in (x,y) ontstaan en wel zodanig dat de meetpunten gelegen op de as van de lichtgele cilinders C(r) minimaal beïnvloedt worden door het schakelen van de pompen in de putten. Bij deze meetopstelling maakt het niet uit of de grondwaterstroming overwegend horizontaal, of overwegend verticaal is bij een pompput, met als gevolg dat de gradiënten in de polynoom approximatie goed overeenkomen met de stroming in de watervoerende laag, met name als de Laplace voorwaarden buiten de cilinder C(ρ) niet voldaan hoeven te worden.

Ik zal nu hoogniveau begrippen formaliseren, zoals meekoppeling, golfvoortplanting, de doorgaande trend en het functioneren van de watervoerende laag als een kraan, bij de kwelzone. Met zo'n functionele beschrijving voorkom ik gecompliceerde beschrijvingen met veel gedetailleerde  verwijzingen naar de tijd (t) en de plaats (x,y).

We kijken nu eerst even naar de lijn winning die het bevoegde gezag als derde probeersel heeft gerealiseerd. Daarbij zorgen de 4 putten parallel aan de westelijke begrenzing van de Slenk van Reutum, om zoveel mogelijk het kwelwater af te vangen en de effecten zoveel mogelijk te beperken. Niet alleen voor de winning van het grondwater met een debiet Q(t)/4, maar zij verlagen op de schaal ρ ook de grondwaterspiegel.

Door de hoogte van de grondwaterspiegel ten opzichte van het kwel-niveau, wordt de kwel-kraan bediend. Vanwege de meekoppeling staat de kwel kraan onder invloed van de verminderde vraag buiten het teeltseizoen en het hogere aanbod, als regel open. Aan deze toestand komt een einde als de grondwaterspiegel in het winveld voldoende verlaagd is aan het begin van het teeltseizoen. Omdat er bij een hydrologie hellend een doorgaande trend kan ontstaan, is het van groot belang dat de kwel-kraan niet onnodig openstaat. Geen van de 3 vergunde en zeer schadelijke winvelden kon de kwel kraan-bedienen onafhankelijk van het proces van winning.

Bovendien ontstaat de doorgaande trend als gevolg van de onttrekking uit het winveld. Daarbij is de plaatsing van de pompputten van geen belang, met als gevolg dat in alle gevallen de grondwaterspiegel bij de source terugvalt van 10m, naar 5m.

Door de winning in het interval van drain naar source te spreiden, en op twee plaats schalen (X) met behulp van een een kort polynoom van de 2^e graad dat zorgt voor de bediening van de kwel-kraan, en een lang polynoom, dat zorgt voor de winning of de berging van grondwater in het winveld, dan zijn we al een heel stuk op weg om een schadevrij winveld te kunnen maken op basis van een gespreide winning,.

Het lijkt onmogelijk om de doorgaande trend te doorbreken, als je grondwater wilt winnen. Maar wacht even in de nul-toestand was er bij de drain een kwel stroom voor elke rij in het winveld, groot n (qwinbaar + qkwel) die beiden uittreden. Daarvan blijft bij winning de naam zegt het al, n qkwel over. Dat kunnen we hoger herplaatsen in het winveld, zodanig dat de grondwaterspiegel in het winveld alleen nog beweegt om een surplus dat in de winter niet gewonnen, werd door de kwel-kraan dicht te houden, te bergen in het winveld. Dat surplus is in het groeiseizoen beschikbaar voor de groei van de gewassen. Merk op dat op deze manier de kwel term tot in het oneindige rondgepompt kan worden in het systeem en (als alles goed gaat) niet verloren gaat. Dit mechanisme maakt het mogelijk om een oud winveld te regenereren, door jaar na jaar te investeren in een steeds hogere grondwaterspiegel, totdat de doorgaande trend gerepareerd is en de situatie uit de nul-toestand zich hersteld heeft.

Merk op dat door deze manier van werken, de kwelstroom in de eindtoestand n qwinbaar kleiner wordt. Daardoor kan het effect van de winning door Artificial Intelligence (AI) algoritmes die de grondwaterstroming beïnvloeden, zonder instabiliteit te veroorzaken, verplaatst worden van het winveld, naar de uitgaande kwelstroom.

Bij alle andere winvelden die in de Slenk van Reutum werden uitgeprobeerd, was het kenmerkend dat er geen controle was over de kwel-kraan, met als gevolg dat het winveld pas een stabiele toestand kon vinden, doordat de doorgaande trend een waarde aanneemt van 5m boven het kwelniveau.

Hoe belangrijk het is dat we weten dat de Laplace voorwaarden niet geldig zijn, voor grootschalige winvelden, blijkt nu pas in volle omvang. Grondwaterformules en de tijdreeksanalyse mogen niet gebruikt worden in een poging om een schadevrij winveld te realiseren. We zijn altijd aangewezen op technieken om de transportverlaging voor een  hydrologie horizontaal, of de doorgaande trend voor een hydrologie hellend te elimineren.

Grondwaterbel

Bij een grondwaterbel, zoals op de Veluwe, kun je niet één winveld schadevrij maken. Iedereen moet meedoen, opdat alles goed zal gaan, want we moeten voorkomen dat het grondwater afvloeit waar het niet gaan mag. Op die manier ontstaat het best mogelijke behoud van de hoogte van een grondwaterbel voor het gehele winveld A.

Een stel AI regels, gebaseerd op de hydrologische wetten, kan ook hier de doelfunctie van dit convergente proces realiseren.

Op het moment dat de WUR en het PBL in de meststoffen balans geen onderscheid maken tussen het assimilatie verlies en het bemesting verlies, en even later deze oorzaken omdraaien ontstaat de illusie dat de drinkwatersector niet de veroorzaker van de mest verliezen naar de bodem is. Die conclusie is, zoals we hebben gezien vals, in de meeste gevallen al vanaf het moment van vergunning verlening van het winveld. Dat komt steevast omdat de hydrologen enerzijds niet goed wisten hoe schadevrije winvelden ontworpen moesten worden, anderzijds omdat het assimilatie predicaat niet voldaan wordt door het gebruik van winvelden met diepe transporttrechters.

Maar als de leermeesters geen antwoord hebben op de existentiële vraag: Is het mogelijk is om voor een arbitraire vorm van de grondwaterspiegel in de nul-toestand schade vrije winvelden te maken? Dan ligt dilettantisme op de loer, met als gevolg dat de opdrachtgever zelf gaat zoeken naar een oplossing. In de elektrotechniek was de theorievorming veel verder dan in de hydrologie. Maar ook daar is de Maxwell vergelijking niet algemeen geldig. Er zijn echo's en ook nulpunten in het elektromagnetische veld. Daardoor moeten logische ontwerpen aangepast zijn op de problematiek van de golfvoortplanting op zeer hoge snelheid, opdat we niet met de telefoon in de hand naar een hoog punt hoeven te gaan om te kunnen telefoneren.

Het is niet erg om te ontdekken dat we het volledige overzicht nodig hebben ver over de grenzen van vakgebieden heen, maar als dat blijkt dan moeten we daar ook naar handelen.

Hoe zou de mobiele telefoon eruit zien als de toenmalige directie van de PTT van elk EU land, het onderzoek vorm zou moeten geven? Het was niet nodig om te wachten op een antwoord op die vraag, omdat nagenoeg alle leveranciers van mainframe computers failliet zijn gegaan. Zij werden stuk voor stuk ingehaald door de ontwikkeling van de techniek.

Het eerste waterleidingbedrijf dat dit begrijpt, maakt nu nog kansen, maar omdat de natuur en het klimaat op het spel staan, en de ontwikkelingen in de techniek razendsnel gaan, kan bijsturing vanuit de Europese politiek niet uitblijven.

Als iedereen bijdraagt aan het beschrijven van de ontwerpregels nodig om het doel te kunnen realiseren, en zich niet laat (ver)leiden door onderzoek op bestelling, kunnen we verder komen.

De belangrijkste obstakels op het pad van de onderzoeker zijn het schaal effect en de daaraan verbonden consequentie dat de Laplace voorwaarden niet langer geldig zijn, doordat het water voor alle (x,y) en op elk moment (t) de weg van de minste weerstand volgt. Als er te weinig pompputten worden gebruikt ten opzichte van de schaal dan ontstaan er enorm nadelige effecten zoals we gezien hebben. Bij een hydrologie hellend is het behoud van de hoogte van de grondwaterspiegel heel belangrijk om tot een schadevrij winveld te kunnen komen zoals we hebben gezien.

Doordat de watervoerende laag met potentiële energie gevoed wordt, zien we allerlei eigenschappen van geïntegreerde schakelingen terugkomen in het vakgebied van de hydrologie, zoals de versterking van signalen, maar ook de mogelijkheid tot instabiel gedrag.

De effecten daarvan in het dagelijks leven kent iedereen heel goed, via ervaringen met de elektrotechnische apparatuur. Immers de megafoon werkt uitsluitend als je op het knopje drukt en met een mobiele telefoon kun je niet bellen, als de accu leeg is, of de telefoon uit staat.

Bovendien moet de logica altijd kloppen. Dat geldt voor het monitoring programma, voor de (natuur)wetgeving, maar ook in de wetenschap. Daarom is nauwkeurig werken van zeer groot belang.

Bij de introductie van de stikstof depositie blijkt dat er van nauwkeurig onderzoek helemaal geen sprake is.

Het viel op dat V. Klemes, in 1986 ¹schreef over: Dilettantism in hydrology.

Niemand kon zien wat er in de watervoerende laag gebeurde. Men beschikte weliswaar over de ligging van alle goed en slecht doorlatende lagen, als resultaat van seismologisch onderzoek, maar de parameters die in de grondwaterformules gebruikt werden, zoals de doorlatendheid K, werd afgeleid uit een pompproef in de veronderstelling dat de Laplace voorwaarden werden voldaan, daarbij werden grondwaterformules en soms ook de tijdreeksanalyse, gebruikt, die stuk voor stuk waren afgeleid van de veronderstelling dat de Laplace voorwaarden worden voldaan, terwijl dat niet het geval is vanwege het schaal effect in de watervoerende laag.

Op die manier kloppen de resultaten van

het hydrologische onderzoek, zelfs als ze fout zijn.

Bovendien kon je daardoor ook gewoon grondwaterformules (blijven) gebruiken. Daardoor dacht het bevoegde gezag de waarheid in pacht te hebben.

Een treffende formulering voor dit geheel, werd in 1993 gebruikt door Ir. W. Cramer, in een zeer interessant Symposium als hij stelt: Het grondwater kruipt waar het niet gaan kan.

Omdat de resultaten van het hydrologische onderzoek kloppen, zelfs als ze fout zijn, denkt het bevoegde gezag de waarheid in pacht te hebben. In zo'n geval, ontstaat een impasse waardoor de wetenschap buiten spel staat.

Voor een hydrology hellend kunnen we met grondwaterformules geen schadevrije winvelden ontwerpen. Het effect is dat er zeer grote assimilatie verliezen ontstaan als gevolg van door het bevoegde gezag vergunde winvelden met een doorgaande trend, die de grondwaterspiegel veel te veel verlaagt. Daardoor kunnen de gewassen als gevolg van assimilatie verliezen de mest niet langer opnemen.

Bij  het assimilatie verlies α kunnen de gewassen de mest niet door assimilatie opnemen. Bij het bemesting verlies β ontstaat er ook een mest verlies naar de bodem, maar nu door slecht weer of overbemesting.

Standplaatsvergelijking

Bij de afbeelding in a) zien we dat de mais volgroeid is, terwijl bij b) de mais niet hoger is dan 0.25m, waardoor 95% van de mestgift naar de bodem verloren gaat als gevolg van het assimilatie verlies waarbij de grondwaterspiegel ver beneden het interval {l, h} van volledige assimilatie komt. Als we dit fenomeen fout diagnosticeren, dan lijkt dat gunstig voor de drinkwatersector, maar dat is het niet,

Ondanks het feit dat het kabinet Rutte IV een minister van onderwijs cultuur en wetenschap had, werd er een zeer groot aantal fouten, gemaakt met een miljarden schade tot gevolg.

Realisatie van de KRW-norm

De Kader Richtlijn Water stelt dat de stikstof concentratie in de bodem een waarde aan moet nemen < 50mg/l. Of die waarde ook werkelijk wordt gerealiseerd hangt af  van de som van het assimilatie verlies en het bemesting verlies, die ik met α en β aanduidt en het effect van de denitrificatie: γ hoog in de watervoerende zone, samen met het inzaaien van een vang gewas. Daarbij beschrijf ik het gehele proces als: stikstof concentratie = (α+β) γ.

De onderdelen in dit proces worden beïnvloedt door: α drinkwatersector, β de agrariërs en γ de denitrificerende bodembacteriën, maar ook door het inzaaien van een vanggewas door de agrariërs, en de verkorting van de verblijfstijd met de versterkingsfactor A/a van het winveld, gerekend langs de stroombanen, en het effect van de golfvoortplanting, die ontstaat door grootschalige winning van water, onder andere door de drinkwatersector. Omdat het onmogelijk is om de bodembacteriën de wet voor te schrijven, moet er een samenwerking tot stand komen om de KRW-norm te realiseren. Daarbij wil ik aantekenen dat iedereen meevallers kan hebben, daar staat tegenover dat er geen garantie is dat de KRW-norm, zowel in natuurgebieden, alsook in landbouwgebieden, op het moment dat er gemeten wordt, altijd gerealiseerd wordt. In de meeste gevallen komt dat omdat er in het verleden vergunningen werden afgegeven voor winvelden, met een veel te grote (dynamische) transportverlaging, waardoor het al vanaf het moment dat het bevoegde gezag, de vergunning heeft afgegeven bekend was dat het assimilatie predicaat van het vergunde winveld, niet voldaan kan worden.

Daar is later veel over geschreven, zonder dat de problemen die voortkomen uit het feit dat de Laplace voorwaarden niet geldig zijn voor grootschalige winvelden op dunne watervoerende lagen, werden opgelost. Het voorbeeld met 3 zeer schadelijke winvelden de werden vergund door het bevoegde gezag, in de Slenk van Reutum voor een hydrology hellend, die alle door assimilatie verliezen, zeer grote mest verliezen naar de bodem veroorzaken, spreekt boekdelen. Omdat de waterleiding bedrijven nu zitten met een dagvaarding om de schade alsnog te vergoeden, krijgen die ontstaat als gevolg van verkeerd ontworpen en zeer schadelijke winvelden, wordt het winveld in de Slenk van Reutum nu naar een gespreid winveld verplaatst net over de grens met Duitsland, waar het waterleidingbedrijf WAZ, geen verplichting heeft om de geleden schade te vergoeden. Ik heb al aangegeven waarom gespreide winvelden net zo schadelijk zijn, vanwege de veel te grote doorgaande trend.

En het zal nog veel gekker worden met de introductie van de stikstof depositie op kwetsbare natuur.

Dilettantisme in de ecologie

Als de ecologen van de WUR, het PBL en het RIVM op zoek gaan naar nieuwe verdienmodellen, hebben zij geen weet van het dilettantisme in de hydrologie, maar zij compliceren hun onderzoek aanzienlijk door gelijktijdig een invulling te willen geven aan hun zoektocht naar nieuwe verdienmodellen.

Met eerder aangenomen wetten, werd het mogelijk om ongekend veel druk uit te oefenen op het kabinet Rutte IV. Uiteindelijk werden er afspraken gemaakt over een actieprogramma. Door gemaakte fouten hoeft de drinkwatersector het assimilatie predicaat niet te voldoen, waardoor de doelen alle niet meer realiseerbaar zijn.

Verblijfstijd

De oorzaak van de schade aan de kwetsbare natuur, is niet de depositie van mest, met iets meer dan een procent (1.3%) van de mestgift. Doordat het hoogveen per definitie op een grondwaterscheiding ligt is de verblijfstijd van de mest in de denitrificerende zone nog te klein om het gewenste resultaat te kunnen bereiken.

Mede doordat de denitrificerende bodembacteriën, energie onttrekken aan de mest die ze afbreken, kunnen zij leven en zich ook weer voortplanten (delen), zoals elk levend organisme (denk aan de COVID pandemie).

De aantallen denitrificerende bodembacteriën zijn het grootst in de bovenste laag vlak onder de grondwaterspiegel, en zullen steeds met een constante factor per hoogte eenheid kleiner worden. Dit heeft als effect dat er als functie van de hoogte onder de grondwaterspiegel, steeds minder meststoffen in de bodem zullen zitten als gevolg van dit proces, dat noodzakelijk is om, met behulp van de dikte van de denitrificerende zone, de overgang van mest verliezen naar de bodem uitgedrukt in [kg/m²] naar stikstof concentratie in [kg/m³] te kunnen maken. In de praktijk wordt vaak gewerkt de volgende eenheden [kg/ha] en [mg/l].

Wat ik hier beschrijf is een nieuw resultaat dat volgt uit de structuur van de puzzel en de aard van de processen die de puzzel beschrijft.

Bij de inrichting van het ¹Landelijk Meetnet Grondwaterkwaliteit (LMG) tussen 1977 en 1985, wist men, ondanks het feit dat prof. R.A. Feddes allang wist hoe de droogte schade berekend moest worden met behulp van het assimilatie verlies, geen beslissing te nemen over de manier waarop de mest verliezen naar de bodem in het meetnet een plaats moesten krijgen. Omdat het denitrificatie proces gebaat is bij grote aantallen denitrificerende bodembacteriën die verstoken van zuurstof vlak onder de grondwaterspiegel leven en daar bijdragen aan de afbouw van de stikstof concentratie. Dan moet je niet 'ondiep' en 'diep' in de watervoerende laag meten, maar in de zone waarin de genoemde afbouw plaats vindt. Wie, zoals het RIVM dat heeft gedaan, altijd te diep meet, vist ook altijd achter het net, waardoor lange tijd de indruk ontstaat dat het wel meevalt met de stikstof concentratie. Als blijkt dat het helemaal niet meevalt, is het kwaad al geschied.

Veilig in de bergen

Of je met een tentje en een gasstelletje naar de Schotse hooglanden gaat of naar de Alpen, onder alle omstandigheden zal de stikstof depositie daar wel klein zijn. Maar velen willen weten of ze daar veilig uit een helder beekje kunnen drinken. Als we naar de stikstof concentratie zouden kijken, dan is een stikstof depositie van een paar procent, van de mestgift, niet relevant. Ongeacht of we ons bevinden in een natuur of een landbouw gebied, er komen naast meststoffen, ook darmbacteriën en staphylococci, voor in open water.

Mensen met onderdrukt maagzuur en/of een onderdrukt immuunsysteem en/of een zwakke gezondheid, kunnen daar heel snel en ongemerkt via een bloedvergiftiging (sepsis) door komen te overlijden.

Vandaar dat het advies gegeven wordt om het water 3 minuten te koken om zeker te zijn dat het water vrij is van bacteriën die zeer snel, maar soms ook langzaam, en met een grote kans, dodelijk zijn. Waterleiding bedrijven waarschuwen hier gelukkig allemaal voor.

Dat die waarschuwing wordt gegeven impliceert dat het monitoring programma dat het functioneren van het winveld bewaakt, niet goed werkt en de reden daarvoor heb ik al beschreven.

Het leek mogelijk om de strijd over de toepassing van de achtergrondverlaging te winnen door de effecten van de verlaging van de grondwaterspiegel, via het verslechteringsverbod en stikstof depositie te negeren.

Omdat de AERIUS berekeningen slechte voorspellers waren, werd het gebruik van AERIUS verplicht gesteld. Bij hoogveen speelt de stikstof depositie echter geen enkele rol van betekenis, maar is de denitrificatie juist erg belangrijk. Dat detail werd niet in de natuurwetgeving opgenomen.

Dit had, doordat de vorm van de assimilatie curve in dat geval niet meer in beeld is, heel rare consequenties voor het actieprogramma dat werd afgesproken met de minister president, Mark Rutte.

Als Nederland de Europese KRW-doelen wil voldoen, dan zal de drinkwatersector zeer snel winvelden moeten realiseren die schadevrij zijn, want de KRW-doelen zijn niet realiseerbaar, als beschreven in dit hoofdstuk over schadevrije winvelden, doordat op grote schaal de assimilatie verliezen niet onder controle zijn.

Uit de paragrafen waarin ik de stikstof depositie beschrijf blijkt dat de depositie waarden irrelevant zijn. Daarmee zijn ook de AERIUS berekeningen irrelevant. Maar gelet op de historische verschillen tussen hoogveen en laagveen blijkt dat het belangrijk is dat het proces van denitrificatie  niet overvraagd wordt en ook goed kan blijven functioneren.

Als de depositie waarden irrelevant zijn, dan zijn de Kritische Depositie Waarden dat ook, en de vriendelijke uitleg van bekende personen van de publieke omroep verandert daar niet aan. Toen Christianne van der Wal-Zeggelink, de Minister voor Natuur en Stikstof aangeleverde stikstofkaartjes publiceerde bleek, op basis van in het buitenland verricht onderzoek, dat 70% van de boeren in Twente, hun bedrijf zouden moeten beëindigen omdat de stikstof depositie te grote waarden aan zou nemen. De boeren vroegen nog wel om een diagnose, maar volgens het RIVM en de natuurwetgeving is dat niet nodig. De boeren kwamen in opstand, maar desondanks blijven er publicaties komen waaruit moet blijken dat alles nog véél ernstiger is dan gedacht. Het was enorm schokkend om te moeten ontdekken dat de stikstof depositie als oorzaak wordt opgevoerd, terwijl het uitvallen van de denitrificatie maatgevend is voor het verschil tussen hoogveen en laagveen.

Het oplossen van wetenschappelijke puzzels is een vak op zich. Door het weglaten van de hoogte van de grondwaterspiegel worden de problemen rond de achtergrondverlaging niet opnieuw opgerakeld, maar zonder de hoogte van de grondwaterspiegel kan ik niet verder met de assimilatie curve, waardoor er ook geen assimilatie verliezen zijn, de wetgeving staat de natuurlijke selectie tussen de soorten, zoals heide enerzijds, met een kort wortelgestel en pijpenstrootjes, bramen en brandnetels, door het langere wortelgestel van deze laatste 3 soorten, niet meer toe. Omdat de ecologen de natuurlijke selectie wel waarnemen, moeten zij met een verklaring komen. De stikstof depositie geeft, hoe wonderlijk iedereen dat ook mag vinden, een verklaring zonder diagnose. Volgens het RIVM en de natuurwetgeving is ook hier een diagnose niet nodig. Het omvallen van grote bomen, kan bovendien ook niet meer verklaard worden door onderwerpen uit de bodemchemie, zodra pyriet van de verzadigde zone in de onverzadigde zone terechtkomt, waardoor een zure sulfaatbodem, zal ontstaan. Volgens het RIVM en de natuurwetgeving is ook hier een nadere diagnose niet nodig.

Maar als er meerdere diagnoses mogelijk zijn dan kun je toch geen wet invoeren die jou, zonder adequaat onderzoek als zondebok aanwijst?

Het was de Minister voor Natuur en Stikstof uit het kabinet Rutte IV, die begreep dat de combinatie van het verslechteringsverbod, en de stikstof depositie, de sleutel was waarmee de staatskas, buiten het beleid van de regering om, naar believen geopend kon worden. Terwijl we nu al weten dat de stikstof depositie geen invloed heeft op de kwaliteit van de natuur, maar dat de verblijftijd van het water in een zone met denitrificerende bodembacteriën, wél maatgevend is. Hier blijkt eens temeer dat diagnoses cruciaal zijn, niet alleen in de medische wetenschap, maar ook bij de analyse van het ecologische systeem.

Enerzijds mogen we niet beginnen met puzzelstukjes die al aan elkaar gekoppeld zitten, zoals dat het geval is in de mest stoffen balans. In plaats daarvan moeten we eerst alle puzzelstukjes op tafel leggen, ongeacht uit welk vakgebied ze komen. Vervolgens moeten alle causale verbanden correct met elkaar verbonden worden. Daarbij is het een probleem dat velen denken dat in de hydrologie een stelsel vergelijkingen opgelost moet worden om de hoogte van grondwaterspiegel, te kunnen bepalen. Hoe ik dat probleem heb opgelost, en heb gekoppeld aan het monitoring programma, kan iedereen lezen.

De hypothese dat we de assimilatie verliezen kunnen verkleinen door halvering van de stikstof depositie blijkt zoals nagenoeg al het andere vals.

Ik bespreek hier nu eerst een 3-tal gevallen waarbij een leek kan zien wat bij nader inzien dilettanterig gegaan is.

De gewasopbrengst wordt uitsluitend kleiner door een assimilatie verlies en niet door een bemesting verlies (denk aan overbemesting). Afgezien van de hoogte van de grondwaterspiegel, waren alle omstandigheden in a) en b) gelijk. Aan de sterk gereduceerde groei is te zien dat het assimilatie verlies ~95% van de mestgift is. De foto b) is vanuit hurkzit genomen, we kunnen over een zeer groot areaal, heel ver over het maisveld kijken. Dat is normaal nooit mogelijk.

Het betreft bij b) een hydrologie hellend, met een lijn winning. Daardoor heeft de factor A/a een waarde die beperkt blijft tot 6, maar het effect op de grondwaterspiegel is desondanks extreem sterk. zoals uit de onderstaande afbeelding volgt.

Het grondwaterstandsverloop bij het schadeveld krijgt, zoals blijkt uit bovenstaande afbeelding, de vorm van een driehoeksgolf met een amplitude van (25.2m - 23.6m) = 1.6m die op (x1-x0)/3 gemeten wordt. Op de neergaande flank, die overeenkomt met het teeltseizoen, is de vraag naar water groter dan het aanbod. Op de opgaande flank stroomt grondwater spontaan vanuit hogere delen van het winveld, naar het meetpunt toe. Het assimilatie verlies ontstaat doordat het gewas geen meststoffen op kan nemen door de verlaging van de grondwaterspiegel. Het assimilatie verlies, dat de verminderde groei veroorzaakt, bedraagt hier 95%, en is gemiddeld 34% met een grote spreiding, per jaar. Merk op dat de meststoffen niet uitspoelen, zoals velen denken, de mest kan niet opgenomen worden door het uitvallen van de assimilatie bij het droogvallen van de wortels, waardoor de mest niet bijdraagt aan de groei van het gewas.

Iedere agrariër weet dat gewassen niet kunnen groeien zonder mest, en ook dat het assimilatie verlies en de droogte schade synoniemen zijn. De agrariër weet ook dat er een bemesting verlies kan ontstaan als gevolg van overbemesting of slecht weer.

Door de waterbalans aan het maaiveld te bestuderen en te begrijpen dat de stationaire en de dynamische transportverlaging niet nodig zijn, zag ik hoe de schadevrije winvelden gemaakt moesten worden.

Als het assimilatie predicaat, en de bemesting voorwaarde beide voldaan worden voor alle (x,y) en (t) dan weten we dat we een schadevrij winveld hebben gemaakt, dus een winveld zonder noemenswaardige mest verliezen naar de bodem, vooropgesteld dat voor nagenoeg alle (x,y) een bodempassage plaatsvindt door een denitrificerende zone.

De bevindingen van RIVM gebaseerd op het transport van grondwater zijn strijdig met het bestaan van schadevrije winvelden:

De uitspoeling van nitraat (stikstof) naar het grondwater in deze grondwater beschermingsgebieden is thans te hoog om bestaande mestgerelateerde kwaliteitsproblemen op te (kunnen) lossen, of kwaliteitsproblemen die zich in de toekomst nog kunnen manifesteren te voorkomen.

Bij het uitwerken van het volledige overzicht heb ik bij het assimilatie predicaat met mest verlies naar de bodem α en bij de bemesting voorwaarde met mest verlies naar de bodem β dat deze logische waarden voldaan moeten worden door het monitoring programma. De mest verliezen naar de bodem hebben een dimensie [kg/m²], terwijl de gewenste stikstof concentratie in de bodem een dimensie [kg/m³] heeft.

Daaruit volgt dat de aanwas van de stikstofconcentratie in de bodem gelijk is aan (α+β)γ waarbij γ het effect van de passage van het grondwater door een denitrificerende zone beschrijft en ook het effect van het inzaaien van een vanggewas. Het is mogelijk om wetgeving te maken die de maximale bijdragen α en β aan het mest verlies naar de bodem, beschrijft maar we kunnen de denitrificerende bodembacteriën, die in dit geheel een cruciale rol spelen, de wet niet voorschrijven.

Actieprogramma

De WUR had het kabinet Rutte IV, onder druk gezet om een actieprogramma uit te voeren om een duurzaam herstel van de natuur mogelijk te maken.

1. De Minister President Mark Rutte wil:  Stikstofconcentraties in de bodem, lager dan de EU norm van 50mg/l.
2. Christianne van der Wal-Zeggelink, de Minister voor Natuur en Stikstof wil: 
   De natuur versterken en tegelijk investeren in toekomstbestendige landbouw. Ik sta voor deze opdracht. Dat doen we door per gebied aan de slag te gaan. Dit vraagt een bijdrage van alle sectoren, van de landbouw, tot de bouw, de industrie en mobiliteit.
   Zij wil dit doen door de melkveestapel of bij nader inzien, de stikstofdepositie tot de helft van de huidige waarde te reduceren.
   Achteraf kan zij zich niet vinden in de juridische consequenties van het verslechteringsverbod.
3. De minister van Landbouw, Natuur en Voedselkwaliteit Piet Adema wil:
   Perspectief bieden aan de agrarische sector.

De ecologen van de WUR en hun partners, maken nu nog een strategische verwisseling: In plaats van een duurzaam herstel van de natuur, wil de WUR opeens naar een duurzame landbouw. Is dat hetzelfde, of een vergissing?

Ik zal het verschil, uitleggen: Door te spreken over een duurzame landbouw, wordt de verwachting gewekt dat de bijdrage van het assimilatie verlies: α gelijk is aan 0, waardoor de agrariërs opeens de enigen zijn die ervoor moeten zorgen dat de stikstof concentratie in de bodem, een waarde < 50mg/l aan zal nemen.

Het hele actieprogramma straalt uit dat de agrariërs in gebreke zijn, en dat beeld schetste de directeur generaal agroketens ook, in haar correspondentie aan de 1^e Kamer der Staten Generaal, en de EU, over het vijfde actie programma nitraat (stikstof). Die rapportage was vals doordat het assimilatie verlies waarden aanneemt tussen 32% ... 34% en steeds vaker waarden aanneemt rond 95% van de mestgift, in bijzondere gevallen.

Hieruit kunnen we concluderen dat er een samenwerking tot stand gebracht moet worden tussen de drinkwatersector en de agrariërs waarbij de agrariërs het bemesting verlies naar 0 laten gaan, terwijl de drinkwatersector voor alle (x,y) in het winveld, daarbij uitgezonderd gebieden rond grondwaterscheidingen.

In dat gehele areaal kunnen denitrificerende bodembacteriën een aanvullende zuivering van het grondwater doorvoeren waardoor de drinkwatersector kan profiteren van kristalhelder grondwater als grondstof voor de productie van drinkwater.

Daardoor weten we, dat de zojuist getoonde conclusie van het RIVM, dat schadevrije winvelden altijd kristalhelder grondwater kunnen winnen.

Met de schadevrije winvelden laat ik niet alleen zien, wat je moet doen om wetenschappelijk werk in te richten waarin geen fouten gemaakt worden, maar ook, dat het mogelijk is om de problemen op te lossen door de zeer schadelijke, dynamische transportverlaging te elimineren.

Er is een algemene consensus dat het belangrijk is om de verlaging van de grondwaterspiegel goed onder controle te houden om een rechtszaak betreffende de (veel) te grote assimilatie verliezen te voorkomen.

1. 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).
2. A.R. van Amstel, A.C. Garritsen, H.L.M. Rolf, Verdroging van Natuur en Landschap in Nederland, Deelrapport Hydrologie, februari 1989.

Bron: Publieksvoorlichting Duitsland

De gewasverdamping gaat gelijk op met de opbrengst van zonnecellen. De gemiddelde gewasverdamping is in het groeiseizoen groter dan de gemiddelde grondwateraanwas. Dit impliceert dat we op een locatie (x,y) te doen hebben met een grondwaterstandsverloop h(x,y)(t), dat een maximale waarde heeft vlak voor, en een minimale waarde, vlak na het eind van het teeltseizoen, voor alle (x,y) in het onbegrensde winveld W dat onderverdeeld kan worden naar delen met gewassen met een zelfde soort stofwisseling. Ook hier zal een herverdeling van grondwater van het ene deel naar het andere ontstaan en ook een evenwicht als bij communicerende vaten.

Let echter goed op voor een hydrologie hellend is alles, op een grote schaal, anders.

Het winveld wordt, in de wetenschap dat het water de weg van de minste weerstand zal volgen, opgedeeld in  cilinders C(ρ) waarbinnen de Laplace voorwaarden worden voldaan. De cilinders hebben een hoogte D en een straal ρ ≈ 3D. Maar homogeniteit is niet nodig.

Gelaagde watervoerende lagen kunnen we homogeniseren, door slecht doorlatende lagen in de verticale richting uit te rekken om zo een homogeen systeem van lagen te vormen ten behoeve van de berekening van de schaal ρ, daarbij neemt de dikte D toe, en krijgt de schaal parameter ρ een grotere waarde.

Als het evenwicht tussen het aanbod N(t) A en de vraag Q(t) verstoort, en dus niet-stationair is, passen de gradiënten in de transporttrechter niet meer voor alle (t) bij de gradiënten in de cilinder C(ρ), die in de watervoerende laag ontstaat als gevolg van een acute verandering tussen vraag en aanbod. Omdat het grondwater de weg van de minste weerstand volgt, zal een grondwaterspiegel, met een overwegend horizontale stroming, ergens in het winveld, ooit over moeten gaan naar een grondwaterspiegel met een een overwegend verticale stroming.

De implicatie hiervan is dat de differentiaal vergelijking die heeft geleid tot de transporttrechter, en is opgesteld onder de aanname dat de Laplace voorwaarden voldaan worden, niet geldig is, buiten de cilinder C(ρ). Daardoor komt de transportverlaging op een schaal groter dan ρ, niet meer overeen met de eigenschappen van de watervoerende laag binnen de cilinder C(ρ).

Het kost enige tijd voordat er een nieuw evenwicht ontstaat. Daardoor zal er een overgang ontstaan naar een andere transporttrechter. Zolang die overgang vele jaren duurt, wijkt de vorm van de transporttrechter, ook tijdens die overgang, niet al te veel af de stationaire transporttrechter, maar de praktijk is echter dat de balans tussen vraag en aanbod aan het begin van het teeltseizoen al verloren gaat.

Dit is een belangrijk proces dat kenmerkend is voor een nieuw vakgebied, want als de gewasverdamping uitvalt, en dus ook de cyclus van het leven, ontstaat er een ongekend groot effect op de natuur en het klimaat.

Er zal een golfvoortplanting ontstaan als de winbare neerslag N(t)A in de jaarcyclus in onbalans is met Q(t).

De beschreven meekoppeling is verantwoordelijk is voor het ontstaan van een golfvoortplanting in a) doordat het grondwater in de cilinder C(ρ) al overwegend verticaal gewonnen wordt, terwijl dat in de cilinder C(R) nog niet het geval is en ook nauwelijks zal gebeuren. Daardoor ontstaat een golfvoortplanting met een grote amplitude die kan oplopen van 0.8m tot 1.6m voor de grotere winvelden, die het voor de grootschalige winning van grondwater in a) ondoenlijk maakt om kleine assimilatie verliezen te realiseren.

De bovenstaande afbeelding is een voorbeeld van zo'n medische toepassing uit 1995, waarbij volume veranderingen nog niet worden bestudeerd, maar wel een breuk van de schedel basis, vlak bij de oogkas, die met een plaatje en schroefjes (blauw) gerepareerd werd. In 1995 was het vakgebied der elektrotechniek al zover ontwikkeld dat Dr. M.K. Bosma, een systeem kon maken waarmee in real-time en met zeer hoge kwaliteit 3D medische beelden zichtbaar gemaakt konden worden op een gewone computer. Dit soort afbeeldingen, maken wel duidelijk wat je kunt doen met de elementaire puntspreidfunctie van het watervoerende lagensysteem en een groter aantal meetpunten dan gebruikelijk om een eenduidige reconstructie mogelijk te kunnen maken van de grondwaterspiegel h(x,y,t).

In de hydrologie zijn andere aspecten belangrijk, zoals de golfvoortplanting die ontstaat bij een onbalans tussen vraag en aanbod, omdat de Laplace voorwaarden niet geldig zijn, of de hoeveelheid bodemvocht die in de onverzadigde zone door adhesie blijft hangen na een  regenbui. Daar zijn al wel praktijkregels voor in het geval van beregening, maar als je een schadevrij winveld wilt ontwerpen, wil je ook dat het resultaat gemonitord kan worden. Als dit soort 3D reconstructies veel eerder waren toegepast op grondwaterspiegels van een systeem waarvoor de Laplace voorwaarden niet geldig zijn, dan zou een flink aantal vakgebieden in de wetenschap zich nooit dilettantisch ontwikkeld hebben, immers beelden zeggen meer dan 1000 woorden.

Er zijn vele mogelijkheden om het punt op de assimilatie curve te coderen door de kleur aan te passen, dat zien we bijvoorbeeld op de snijvlakken in de afbeelding waar de gemeten grijs-waarde, de dichtheid van het zachte weefsel, die het oppervlak van gelijknamige grijswaarde vastlegt in de onderliggende MRI scan.

Op vergelijkbare manier kun je in één oogopslag, gecodeerd op de grondwaterspiegel, zien wat zich afspeelt in de bodem. Dat is van cruciaal belang voor het begrijpen van de processen in de vakgebieden van de ... hydrologie, ecologie, bodemchemie, meteorologie, waardoor we extreme droogte, natuurbranden en onverwachte overstromingen in het hart van Europa, en onnodige veranderingen in het klimaat, aan kunnen pakken.

Daardoor kunnen we volgen dat het gewas, bij droogte, eerst nog het water opneemt van het vocht dat zich door adhesie hecht aan de bodem. Als we dit soort technieken hadden gebruikt in de hydrologie en de ecologie, dan was er nooit sprake geweest van dilettantisme.

De eerlijkheid gebied echter ook te zeggen dat dit pas sinds zeg 1995 mogelijk is, en in die tijd was er evengoed behoefte aan vergunde winvelden.

We moeten elkaar niet aanvallen en ook niet afvallen, maar het is wel cruciaal dat een nieuw vakgebied zich kan ontwikkelen vrij van dilettantisme.

Een EU wet die het gebruik van schadevrije winvelden voorschrijft, maakt het mogelijk om:

• Het natuurdoel,
• De klimaatdoelstellingen en
• Een stikstof concentratie < 50mg/l die de NL en de EU wetgeving voorschrijft,

te realiseren, dringend nodig is.

Dat bovendien een ingreep in de derogatie of de landbouw niet nodig is. Het is evenmin nodig om agrariërs uit te kopen. Een eventueel bemesting verlies moet altijd naar 0 gebracht worden, door de mest via vergisting om te zetten in biobrandstof, waardoor we met minder fossiele brandstof de energie transitie kunnen overbruggen.

Het is om het natuurdoel en de klimaatdoelstellingen te kunnen realiseren, en de zorgen over de kwaliteit en het dwingende karakter van de natuurwetgeving die de minister voor natuur en stikstof Christianne van der Wal, terecht had, weg te kunnen nemen, dringend nodig om bijbehorende NL en EU wetten opnieuw vorm te geven.

Duurzaam

Zo'n 60 jaar terug heeft de toenmalige Waterleiding Maatschappij Overijssel in het kader van de ontwikkeling van de drinkwaterwinning Rodenmors flink in de buidel getast om de natuur gebieden Stroothuizen, Punthuizen en Vrijdijk, te herstellen. Deze gebieden waren gelegen aan het omleidingskanaal van de Dinkel, dat het trace volgt van de oude Sombeek, om bij Lage in Duitsland uit te komen. De Dinkel is een pareltje van NO-Twente, dat uitgebreid beschreven wordt door W.H. Dingeldein, die ook aandacht besteed aan de ontwikkeling van de natuur de marken met waren, en ook de jaarlijkse vergadering der markengenoten, de holt gerichten, holt spraken, of holtingen (denk aan het Holtingerveld) Ook het rad, en de galg, die op strategische plaatsen werden opgesteld, opdat iedereen zal weten hoe het recht werkt, wordt beschreven.

Bij diverse, meer recente bezoeken aan het gebied rond Stroothuizen, kon je zien dat de natuurgebieden inmiddels verdroogd waren als gevolg van een doorgaande trend, waardoor een duurzame instandhouding van de natuurkwaliteit onmogelijk was.

De winning Rodenmors is een puntwinning in Oost-Nederland, met een bescheiden debiet. Dat is heel anders rond het IJsselmeer, waar watervoerende lagen met een dikte van 300m zijn geen uitzondering zijn. Als we de grondwaterstroming bestuderen, dan is er sprake van een hydrologie hellend, waarbij de genoemde natuurgebieden bij de source liggen, terwijl het winveld bij de drain ligt. Vanwege de nabijheid van het omleidingskanaal is er sprake van een hydrologie die matig hellend is, zoals ook blijkt uit de onderstaande documentatie van Royal Haskoning, die uit het gebiedsdossier is overgenomen.

Als het winveld Rodenmors als een schadevrij winveld was ontwikkeld zou de natuur duurzaam hersteld geweest zijn, waardoor het niet nodig was om nu de natuur opnieuw te herstellen.

Ik heb ook nog gekeken naar de mogelijkheid van infiltratie van water uit het omleidingskanaal via sloten, zoals uit de figuur blijkt. Uitsluitend in combinatie met een gespreid winveld, werkt zo'n techniek als verwacht, immers als er gebruik gemaakt wordt van een puntwinning, zorgen gradiënten in de grondwaterspiegel voor het transport van het te winnen water. Omdat er in delen van het jaar geen stroming is in het omleidingskanaal, terwijl het waterschap afspraken heeft gemaakt om tenminste een minimaal debiet door te laten naar Duitsland, was infiltratie van gebiedsvreemd water geen optie.

Een goed begin is het halve werk

Het is belangrijk dat iemand die iets wil bewijzen met de juiste puzzelstukjes begint, en niet verdwaalt in het logische complement van alle mogelijke oplossingen. Anderzijds is het van belang dat geen enkele hypothese uit gesloten wordt.

Al in 1980 ¹schrijven de bekende natuuronderzoekers Koos van Zomeren en William Reppel: De regenwormen worden onbereikbaar. Het grootste euvel is ongetwijfeld de diepte ontwatering. Van Zomeren en Reppel verwijzen hiermee naar problemen van de steeds grotere verdroging van natuur en landschap, die als gevolg van het beschreven dilettantisme heeft in het vakgebied der hydrologie geleid tot een zeer hardnekkige onderschatting van de gevolgen van waterwinning. Dat deze gevolgen niet nodig zijn blijkt uit het bestaan van schadevrije winvelden. Dat het gaat om een zeer wijdverbreid en hardnekkig probleem blijkt uit de problemen van de drinkwatersector. Ze laten zien dat weide vogels niet meer bij hun voedsel kunnen komen door de veel te lage waarde die de grondwaterspiegel inmiddels heeft aangenomen. Andere vogels zoals kraaiachtigen en andere dieren zoals de vos, wolf, ooievaars en de roofvogels, eten geen regenwormen, maar wel weide vogels. Daardoor is er sprake van een zeer kwetsbaar natuurlijke evenwicht. Om de weide vogels te helpen zijn er natuurbeschermers die kraaiachtigen in een val proberen te lokken, maar dat is lang niet overal effectief en een uiterst twijfelachtige manier om de achteruitgang van de natuur te stoppen.

De foto die het assimilatie verlies groot 95% zichtbaar maakt is genomen op een plaats waar 25..15 jaar eerder jaarlijks plassen stonden, waar meeuwen, grutto's, wulpen en kieviten, hun voedsel vonden. Maar zodra er een assimilatie verlies van 95% is, zijn er aan de Holtenplasweg ook geen weide vogels en natuurlijke bronnen en vennen meer.

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

De wetenschappelijke werkwijze

Als we gebruik maken van de wetenschappelijke werkwijze moeten we de vraag beantwoorden hoe we een gegeven probleem, logisch correct, op kunnen lossen. Daartoe moeten we nader onderzoeken, hoe de gevolgen uit een oorzaak ontstaan. In dit geval is er sprake van een bereikbare regenworm predicaat.

Omdat regenwormen, net als de wortels van de planten, leven in de onverzadigde zone van de bodem, is de hoogte van de grondwaterspiegel, van groot belang voor het leven van de regenwormen, die zelf niet in staat zijn om de hoogte van de grondwaterspiegel te veranderen.

Er is in de loop van een eeuw een dilettantisme in de hydrologie geslopen waardoor de veel te grote stationaire en dynamische transportverlaging, de schaal ρ, de instabiliteit en de veel te grote assimilatie verliezen nooit bestudeerd werden.

1. Klemes, V., 1986. Dilettantism in hydrology. Water Resources Research, vol. 22, nr. 9, p. 177-188

Ik spreek nu over een nieuw vakgebied omdat ik heb gemerkt dat nagenoeg iedereen het moeilijk vindt om het volledige overzicht te verkrijgen. Soms zijn er ook heel veel vertakkingen, naar heel diverse vakgebieden, Dan heb ik veel steun aan passende benamingen zoals het assimilatie verlies en bemesting verlies, waardoor we voor voor assimilatie en bemesting alle overeenkomsten en verschillen en ook alle vertakkingen in beeld blijven. Dat is cruciaal, want je hoeft maar één klein foutje te maken in de logica van het probleem om een resultaat van onderzoek te krijgen dat vals is waardoor je opdrachtgever in grote problemen komt. En precies dat gebeurt, doordat het RIVM nooit heeft gekeken naar de hoogte van de grondwaterspiegel, waardoor er als gevolg van droogte schade tot 95% van de mestgift naar de bodem verloren gaat.

Er is ter ere van het afscheid van prof. J. van Dam hoogleraar hydrologie aan de TU delft in 1993, een interessant Symposium georganiseerd waarin alle leermeesters hun werkterrein bespreken. Daarbij hebben alle auteurs een zeer interessant inkijkje gegeven in de keuken van het vakgebied der hydrologie zoals dat in Nederland indertijd functioneerde.

Wat ik toevoeg is het gebruik van voorwaarden en predicaten die de toegestane hoogte van de grondwaterspiegel vastleggen.

Ik gebruik het begrip voldaan, om aan te geven dat de voorwaarde of het predicaat waar moet zijn. Ik doe dit omdat de differentiaal vergelijkingen en hun oplossing niet toegepast magen worden op een grote schaal omdat de Laplace eigenschappen op zo'n schaal niet geldig zijn. Daardoor creëer ik een onbekende hoeveelheid ruimte die geminimaliseerd wordt in de realisatie fase van het ontwerp.

Ik neem ook de natuurwetgeving onder de loep vanuit het oogpunt van de logica. Dat is belangrijk omdat elke logische expressie ook een logisch complement heeft die ook voldaan moet worden als we willen voorkomen dat er onrealistische eisen worden gesteld. Dat zorgt ervoor dat de logica altijd een dan en slechts dan karakter heeft.

Iemand die vraagt wanneer de natuur hersteld is, moet een volledig (dan en slechts dan) antwoord kunnen krijgen op die vraag. Bij de synthese van een passief netwerk met weerstanden en condensatoren kun je een eenduidig antwoordt krijgen, door de eigenschappen van (passieve) RC netwerken te bestuderen. Als we een reële en rationale functie hebben, die we willen realiseren dan moet die de eigenschappen voldoen die alle passieve (RC) netwerken hebben. Pas dan is het beoogde netwerk eenduidig realiseerbaar.

Dat is lastiger bij het herstel van de natuur, maar als we weten dat de stikstof concentratie in de bodem veel hoger is dan op dat mooie plekje van vroeger, dan wil dat nog niet altijd zeggen dat de beoogde natuur voor alle mooie plekjes (x,y) realiseerbaar is.

Zoiets komen we ook tegen bij de depositie van stikstof, ik laat zien dat laagveen, andere eigenschappen heeft vergeleken met hoogveen, dit heeft, de implicatie is dat laagveen niet duurzaam hersteld kan worden op een plaats waar ooit hoogveen was. De existentiële vraag gaat over het bestaan van een oplossing van zo'n probleem.

Als de ecologen de natuur duurzaam willen herstellen en tevens een hechte samenwerking met de drinkwatersector willen aangaan in het kader van een verdienmodel, dan worden er in het kader van het verhogen van de rentabiliteit van de waterleiding bedrijven, pijnlijke fouten gemaakt, die een duurzaam herstel van de natuur en het klimaat juist onmogelijk maken. Door de hoogte van de grondwaterspiegel hmv(x,y,t) ten opzichte van het maaiveld consequent te negeren, wordt Nederland opgedeeld in kwetsbare natuur en gebieden waarin een duurzame landbouw wordt nagestreefd. Dat gaat helemaal mis omdat er zowel in natuurgebieden en landbouwgebieden assimilatie verliezen ontstaan door de verlaging van de grondwaterspiegel.

Daar kwam bij dat de directies van de 10 drinkwaterbedrijven wisten dat zij hun bedrijven rendabel moesten maken, c.q. houden om voor een lage prijs hoog kwalitatief water te kunnen leveren.

Doordat ik de naamgeving assimilatie verliezen, heb gekozen kan iedereen die het volledige overzicht bestudeerd, eenvoudig begrijpen dat de verlaging van de grondwaterspiegel, als effect heeft dat de assimilatie van mest stilvalt, waardoor droogte schade (assimilatie verliezen) ontstaan, terwijl gelijktijdig de gewasverdamping met 34% gemiddeld en 95% in een bijzonder geval, uitvalt.

, waardoor

werd dit als onderdeel van het volledige overzicht eenvoudiger te begrijpen.

Maar deze gang van zaken was tevens het begin van het dilettantisme in de ecologie: Doordat de existentiële  probleem stelling nooit werd onderzocht, wordt zowel het natuurdoel, en de klimaatdoelstellingen beide niet realiseerbaar.

Ook nu nog willen de ecologen van de WUR, met behulp van de AERIUS software van het RIVM op basis van halvering van de stikstof depositie de natuur herstellen. Toen de minister voor natuur en stikstof Christianne van der Wal het eerste 'stikstof kaartje' openbaar maakte bleek dat zo'n 70% van de agrariërs in Twente hun grond zouden moeten afstaan. De agrariërs protesteerden heftig omdat zij wisten dat er iets grondig mis was.

Nu er een nieuw kabinet Schoof is, willen de ecologen uit gaan van een dashboard, met daarop de zaken die zij willen veranderen. Het wordt meer en meer duidelijk dat er helemaal niets gedaan zal worden met het existentiële probleem, immers veranderen en/of herstellen, impliceert niet dat de natuur duurzaam hersteld wordt.

Het natuurdoel en de klimaatdoelstellingen

kunnen probleemloos gerealiseerd

 worden vanuit het nieuwe vakgebied.

Als je weet hoe je water kunt winnen zonder assimilatie verliezen en dus ook zonder stationaire en dynamische  transportverlaging gaat het voor een hydrologie horizontaal om een relatief eenvoudig probleem, waarvan de oplossing volgt uit de causale verbanden tussen de puzzelstukjes die het systeem beschrijven. 

De hydrologen hebben het probleem van schadevrije winvelden echter nog nooit opgelost, waardoor de drinkwatersector vastloopt op mest gerelateerde problemen, bij het exploiteren van steeds grootschaliger winningen en hulp zoekt om verder te kunnen.

Merk op dat de beide oorzaken: de verlaging van de grondwaterspiegel, en de te grote bemesting verliezen, een zeer groot aantal veelal zeer gedetailleerde maar onbekende gevolgen kent. Daarom is het van groot belang om de natuur te herstellen, door terug te gaan naar de nul-toestand. Al in 1980 beschreven de bekende natuuronderzoekers Koos van Zomeren en William Reppel de problemen van de verdroging al, onder de titel: De grote droogte in waterland.

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

De ecologen willen een dashboard waar alleen zij controle over hebben, gaan gebruiken, maar als er maar twee oorzaken zijn, zul je eerste de oorzakelijke verbanden op moeten sporen, voordat je wat aan de oorzaak kunt doen. Dat is een ondoenlijke zaak, gegeven het verslechteringsverbod, in combinatie met

dan zullen ze voor ieder gevolg dezelfde oorzaak moeten vinden. In zo'n geval, moeten de ecologen slimmer zijn dan de natuur die Darwin vol verwondering heeft beschreven. Dan wordt het paard achter de wagen gespannen, met als gevolg dat er opnieuw peperdure onderzoeken kunnen ontstaan, die het probleem niet oplossen. Geen goed idee dus van de ecologen van de WUR en het PBL.

De ecologen van de WUR, PBL en het RIVM, die een samenwerking met de drinkwatersector aangegaan zijn,  vertellen vol overtuiging hoe slecht het is gesteld met de agrarische sector en de bodem. Zij zetten het kabinet Rutte onder druk en komen het volgende actieprogramma overeen.

Als de ecologen van de WUR kaartjes maken van de ingrepen die bijvoorbeeld in Twente nodig zouden zijn als gevolg van het actie programma, blijkt dat 70% van de agrariërs hun bedrijf zouden moeten verkopen, gegeven de nieuwe verdienmodellen die de WUR zoekt. Dit leidt een lange reeks van hevige protesten, van agrariërs die aangevallen worden, vanwege assimilatie verliezen, die een gevolg zijn van waterwinning.

Het is daarom belangrijk dat het effect van beide oorzaken apart gemeten wordt. Dat kan uitsluitend met twee metingen van geheel verschillende aard, daar weet prof. R.A. Feddes alles van. Maar het dienstverband van alle Alterra medewerkers was al beëindigd. Voordat de nieuwe verdienmodellen in de praktijk zouden worden ingezet. Daardoor kon prof. R.A. Feddes de WUR niet behoeden voor een wetenschappelijke dwaling van ongekende omvang.

Daarbij gaat het bijvoorbeeld om het mest verlies naar de bodem uitgedrukt in [kg/m²] of [kg/ha], dat ontstaat als de som van het assimilatie verlies en het bemesting verlies. In zo'n geval voegt een verslechteringsverbod niets toe, als we een stikstof concentratie van 50 mg/l willen realiseren. Ik zal in zo'n geval gebruik maken van een gebod om de oplossing te vinden, maar voordien zijn nog wat meer gegevens nodig om het probleem te kunnen beschrijven.

Met als gevolg dat er gedacht werd dat Nederland een groot stikstof probleem zou hebben, terwijl er sprake is van een assimilatie een probleem. Al in de jaren 60 van de vorige eeuw werd het assimilatie predicaat op grote schaal niet voldaan, voor alle nieuw vergunde winvelden, en bij elke aanpassing van de vergunning presteerden de winvelden slechter, waardoor steeds hogere compensatie vergoedingen nodig waren vanwege de genoemde assimilatie verlies, dat ook de droogte schade genoemd wordt, conform art. 7.18 waterwet.

Wees niet bang

Aan allen die van mening zijn dat de realisatie van het natuurdoel en de klimaatdoelstellingen geen dag kan wachten, kan ik nu al meedelen dat ik het hartstochtelijk met hen eens ben. Ik zal zonder de ballast van verdienmodellen, de onderzoeksopgave volbrengen en geen fouten maken, opdat we de huidige, hevig gepolariseerde stemming, waarin enerzijds gesproken wordt over rechts en links, en anderzijds over extreem, in Nederland en de EU, achter ons kunnen laten.

Ik zal laten zien dat de belangen van actiegroepen, zoals eXtinction Rebellion en Greenpeace samenvallen met de belangen van de agrariërs, en dat geldt ook voor de regering en de oppositie. Ook de lange termijn belangen van de belastingbetaler worden gediend, doordat onnodige schade wordt voorkomen. Dit ligt gecompliceerder met de belangen van Follow te Money, die zich door een onbekende Nederlandse financier laat betalen, en die journalisten (zoals Lise Witteman) naar Brussel stuurt, om er achter te komen wie er op Brussel let.

Recent werden de rekeninghouders van de bunq bank aangevallen met software waardoor de klanten van de bank geheel onverwacht extreem grote sommen geld kwijtraakten. Dat deze bank schade zou veroorzaken was niet de bedoeling, en het duurde niet lang voordat Bunq alsnog het grootste deel van de schade vergoedde, omdat ze inzag dat ze hun klanten niet goed genoeg beschermd had tegen onverhoedse aanvallen.

Het gijzelen van onze maatschappij hoort bepaald niet tot de opgaven waar, de wetenschap, een journalist of een politicus aan moet werken. Juist daarom, is het zo belangrijk dat de schadevrije winvelden niet alleen de symptomen bestrijden, maar ook het probleem oplost. Ja de winvelden zullen wat duurder worden, maar een computer die in een apparaat zit is zo goedkoop, dat de RABO bank ervoor kiest om een complete computer met toetsenbord en beeldscherm te gebruiken om het betaalverkeer veilig te maken.

Maar vergeet niet, dat we het hele probleem op kunnen lossen van de instabiliteit van de watervoerende laag en de doorgaande trend, die daar een gevolg van is, ook voor een hydrologie hellend. Dat impliceert dat we een zeer grote aanwas van de watervoorraad kunnen creëren, in het begin nog even ten koste van de uitgaande kwelstroom, die overigens niet naar 0 hoeft te gaan. Zo kunnen we het volume van de waterbel onder de Veluwe herstellen naar het niveau uit de nul-toestand en hoeven we niet meer enthousiast te reageren als de beken, na een regenbui, weer hersteld zijn, want dat enthousiasme verdwijnt snel als we met de huidige aanpak merken dar er geen sprake is van een duurzaam herstel. Maar het voorraad beheer werkt voor grote grondwatervoorraden pas als de ontbinding naar de tijd (t) en de plaats (x,y) de hoogte hmv van de gehele waterbel voor alle pompputten,  kan beïnvloeden.

Als alle kleine winveldjes met debiet q quasi synchroon aangestuurd. Daarbij is een afwisseling van pompen om put-verstoppingen te voortkomen, toegestaan. Onder zulke omstandigheden kan er geen met een factor A/a versterkte, golfvoortplanting ontstaan in het winveld. Bovendien ontstaat in dat geval de kleinst mogelijke verlaging: de winningsverlaging. We gaan nu het grondwaterstandsverloop als functie van de tijd (t) en de winningsverlaging bepalen.

Omdat er altijd een onbalans is tussen vraag en aanbod, is een winveld met de jaarlijks winbare hoeveelheid Q(t) nooit stationair op een schaal > ρ, waarbij ρ de intrinsieke schaal van de watervoerende laag is.

Dit impliceert dat de Laplace voorwaarden, in een grootschalig winveld niet geldig zijn, waardoor het grondwater op jaar basis een golfbeweging maakt die niet beschreven kan worden met grondwaterformules en ook niet met de tijdreeksanalyse, of superpositie, al deze technieken veronderstellen dat de Laplace voorwaarden geldig zijn.

Aanvoer van gebiedsvreemd water

Merk ook op dat de aanvoer van gebiedsvreemd water altijd problematisch is, zeker bij een puntwinning als in a), omdat dan het debiet Q(t)=A/a q(t) aangevoerd moet worden in het winveldje met areaal a bij de centrale pompput. In veel gevallen komt het infiltratie water dan hoog boven het winveld uit. Bij een gespreide infiltratie, vallen de gradiënten in A weg, waardoor het transport naar de pompput Q stil zal vallen. Ook dat is niet de bedoeling.

Groot buffer volume

Het schadevrije winveld kan het hele jaar het debiet Q gespreid bufferen, waardoor het assimilatie predicaat onder heel algemene voorwaarden voldaan kan worden.

Dat zijn ideale eigenschappen voor de hoge zand en loss gronden, waar aanvoer van neerslag, via open water ondoenlijk is.

Alterra heeft ook aangegeven hoe dit soort technieken gebruikt kunnen worden om verzilting en inklinking in veen weide gebieden te stoppen.

Te hoge stroomsnelheden

Tenslotte is het goed om te weten dat de gradiënten in het winveld A bij de huidige effectieve winningsstraal R ten opzichte van de schaal ρ, zo groot is geworden dat huishoudens het water 3 minuten moeten koken, om te voorkomen dat kwetsbare personen, zullen sterven door de consumptie van het door darm bacteriën zeer gevaarlijke drinkwater.

Het is noodzakelijk om de techniek van de winning van water grondig te herzien, opdat we zeer spoedig, zullen kunnen profiteren van schadevrije winvelden die alle doelen met ster zullen realiseren.

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

Het valt op dat het onderzoek nooit bespreekbaar gemaakt wordt, het zijn buitenlandse onderzoekers die, wie wil dat niet, graag met behulp van de EU, een budget van 25-30 miljard €, willen verwerven, die de resultaten bevestigen.

Wetenschappelijk onderzoek was nog nooit zo eenvoudig geweest! Maar schijn bedriegt! Ik zal het gehele probleem van de bodemchemie oplossen. Door heel veel fouten die gemaakt worden op te sporen, en de werkwijze aan te passen.

Op een weiland brengt een agrariër voor elke snee gras een deel van de jaarlijkse mestgift op, dat is vergelijkbaar met wat er bij natuurlijke nitrificatie wordt gedaan door bodembacteriën in een bos, ook daar wordt een deel van de jaarlijkse mestgift klaargemaakt totdat deze stikstof aanwas vermindert op geleide van de zuurgraad: de pH.