Symposium

Toen het LMG een paar jaar in bedrijf was, hebben de leermeesters  met vakgebieden rond het vakgebied van de hydrologie een interessant symposium georganiseerd met als titel: Veranderingen in het Hydrologisch Klimaat, ter gelegenheid van het afscheid van prof. J. van Dam.

Het valt op dat geen van de leermeesters weet dat de Laplace voorwaarden niet geldig zijn, waardoor ze in mijn ogen ook geen zicht hadden op de oorzaak van het dilettantisme in hun vakgebied.

Omdat allen bijeen waren, was dit symposium de gelegenheid om informatie uit te wisselen en op een bevredigende manier tot een volledige overzicht van de vakgebieden te komen. In 1978 hadden prof. Lynn Conway en prof. Carver Mead de eerste bijeenkomsten georganiseerd om het ontwerp van grootschalige geïntegreerde schakelingen mogelijk te maken. In 1995 17 jaar later, was het vakgebied al zover ontwikkeld dat Dr. M.K. Bosma, een systeem had gemaakt waarmee in real-time en met zeer hoge kwaliteit 3D medische beelden zichtbaar gemaakt konden worden op een personal computer. Bij alle onderzoek, of het nu om de elektrotechniek gaat, of om de kringloop van het leven, was het volledige overzicht over heel veel vakgebieden van groot belang.

Ik wil iedereen die meer wil weten over de toestand van de wetenschap in die tijd aanbevelen om het verslag van dit symposium in z'n geheel goed te lezen.

In het kader van het volledige overzicht, licht ik nu een paar onderwerpen nader toe.

Prof. C.J.E. Schuurmans

van het KNMI opent het symposium met het onderwerp: Hydrologie en klimaat, Klimaat en hydrologie onderhouden een innige relatie met elkaar:

Ik voeg daar in dit web portaal nog een aantal belangrijke onderwerpen aan toe: De veel te grote transport verlaging, het schaal begrip, waardoor de Laplace voorwaarden niet voldaan worden, en de golfvoortplanting waardoor de assimilatie verliezen  nu al systematisch 32% tot 34% van de mestgift zijn, maar periodiek kunnen oplopen tot 95% van de mestgift. Daardoor blijkt de beschreven innige relatie veel ingrijpender effecten te hebben dan door Schuurmans indertijd werd verwacht. Dit geeft gelet op de versterking, de instabiliteit, de vele natuurbranden, waar prof. Schuurmans indertijd dat dat de beïnvloeding van het klimaat nog niet zo groot zou zijn,  een goed beginpunt voor nader meteorologisch onderzoek, nu we beginnen te begrijpen wat het betekent dat de Laplace voorwaarden niet geldig zijn.

Prof. R.A. Feddes

en zijn medewerkers beschrijven het Watertransport in de onverzadigde zone, heel gedetailleerd.

Het was me echter opgevallen dat er velen waren die geen vragen stelden maar ook niet goed begrepen wat de functie is van de assimilatie curve en het belang van het apart meten van de assimilatie verliezen (droogte schade) en het bemesting verlies (overbemesting & slecht weer). Wie die begrippen niet goed onderscheidt, kan niet zinvol met agrariërs praten en ook nooit stikstofconcentraties in de bodem < 50mg/l realiseren en juist dat was het centrale onderwerp van het actieprogramma dat veel later werd afgesproken met het kabinet Rutte IV.

Het watertransport in de onverzadigde zone had weinig te maken met het schaal effect met parameter ρ, maar de formules voor de grondwaterstroming des te meer, en  juist die formules, zijn doordat de Laplace voorwaarden niet voldaan worden, niet algemeen toepasbaar. In plaats daarvan is een polynoom approximatie nodig die opgesteld kan worden met kleinste kwadraten technieken,  of signaalprocessing methoden bekend van digitale TV standaarden.

In combinatie met de grote gevoeligheid voor veranderingen in de hoogte van de grondwaterspiegel hmv, ten opzichte van het maaiveld, valt het op dat Feddes niet goed kan kiezen voor een adequaat meetsysteem. Dat komt mede voort uit de zeer aantrekkelijke mogelijkheid om satelliet beelden te gebruiken, maar juist bij satellietbeelden, is de grondwaterspiegel niet zichtbaar, waardoor het schaal effect en het instabiele gedrag niet zichtbaar zijn.

Prof. Feddes berekende het assimilatie verliezen al enige tijd onder de naam droogte schade, maar de opstellers van het LMG, onderhielden geen contact met Feddes en wisten daarom niet goed wat ze moesten doen met de processen in de wortelzone. Het zal blijken dat de drinkwatersector die lacune ging benutten met als doel om de eigen rentabiliteit op te vijzelen. Aan twee kanten ging dit mis. Er werd geen onderscheid meer gemaakt tussen assimilatie verliezen en bemesting verliezen, en het RIVM probeerde de mest verliezen naar de bodem te verklaren op basis van het transportmodel van verontreinigingen. Maar mest bevind zicht in het bodemvocht waar het zich hecht aan watermoleculen en aan de bodem. Wat een monitoring programma moest zijn, werd een blinde vlek met ongekende gevolgen, die blinde vlek zal niet verdwijnen, omdat de drinkwatersector denkt de eigen rentabiliteit te kunnen verbeteren, door de agrariërs aan te kunnen wijzen als veroorzaker, terwijl de assimilatie verliezen ongekend groot zijn, waardoor een zeer grote schade niet uit kan blijven.

Prof. C. Van den Akker¹,

beschrijft de Geohydrologie in dienst van mens en milieu. Hij wijst op de ... versnelde afvoer en verlaging van grondwaterstijghoogten en grondwaterstanden .... Dit resulteert in de bekende ^2,3verdrogingsproblematiek waar een groot deel van Nederland mee te kampen heeft. 

De verdrogingsproblematiek is voor een hydrologie hellend, ongekend groot door golfvoortplanting en onbeheerste kwel, terwijl degenen die als verkenner op pad gestuurd, werden dachten dat zij gebieden hadden gevonden waar met gemak veel water gewonnen kon worden.

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

Prof. A. van der Beken¹,

filosofeert over het onderwijs: Klimaatsveranderingen in het hydrologisch onderwijs, ... wie de hydrologische kringloop bestudeert zonder zich om de mogelijke toepassingen van zijn kennis te bekommeren, doet aan basiswetenschap. De hydrologische kringloop is een natuurverschijnsel dat even fundamenteel en complex is als, bijvoorbeeld, de koolstofcyclus of de kringloop van het bloed in levende wezens. Dat hydrologie ook een toegepaste wetenschap is zal wel niemand betwijfelen. ...

1. Dienst Hydrologie, Vrije Universiteit Brussel

Ik heb in mijn loopbaan geleerd dat vakgebieden komen en gaan, niemand wil nog een draagbare 2 transistor radio kopen, of een TV met een analoge NTSC of PAL signaal codering. Gas, Elektra, en Watermeters zijn intussen digitaal en van afstand uit te lezen, we kunnen nu producten maken die vroeger niet denkbaar waren, enzovoort. Maar het is belangrijk dat de vakgebieden, met hun, opdrachtgevers, gebruikers, agrariërs, klimaat wetenschappers, politici, wetgevers, rechters, enzovoort zo worden ingericht dat iedereen, in staat is om het volledige overzicht te verkrijgen. De onderwerpen hoeven niet eenvoudig te zijn, maar ze moeten wel eenvoudig toegankelijk zijn om er voor te kunnen zorgen dat de kennis in het nieuwe vakgebied, bijdraagt aan het welzijn van iedereen.

Ir. W. Cramer¹,

Grondwater kruipt waar het niet gaan kan

Het is moeilijk om het grondwater te dwingen, toch is dat wat ik doe. De wezenlijke instabiliteit die ontstaat doordat de Laplace voorwaarden niet geldig zijn, moet goed in bedwang gehouden worden, dat gaat nog min of meer vanzelf voor een hydrologie horizontaal, maar voor een hydrologie hellend, zijn slechts kleine veranderingen van de entropie van het systeem toegestaan, anders kunnen we geen schadevrije winvelden maken.

Cramer zet alle Leermeesters op een rijtje, en geeft daarbij een prachtig oudheidkundig overzicht.

In 1986 blijkt er al sprake te zijn van een heikel² punt in het vakgebied. Dat heeft ertoe geleid dat ik vele concepten en werkwijzen moest corrigeren. Om de auteurs te beschermen, vond ik het niet gepast om referenties naar hun publicaties te maken.

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

Kennis van de grondwaterspiegel

Het is niet alleen in 1993 tijdens het symposium, maar ook 31 jaar later nog, in het jaar 2024 bijzonder slecht gesteld met de kennis van de grondwaterspiegel in dunne watervoerende lagen en ook met de assimilatie van meststoffen en de kennis van de bodem chemie. Daardoor beschikken de leermeesters en, in nog mindere mate de onderzoekers van de WUR het PBL en het RIVM, over het overzicht dat nodig is om een duurzaam natuurdoel en duurzame klimaatdoelstellingen te kunnen realiseren. Er is bovendien geen enkele bestuurder van een waterleiding bedrijf, die een animatie kan tonen van de grondwaterspiegel. Daardoor zijn zij slechte raadgevers voor hun eigen zaak geworden. Tegelijkertijd is de drinkwatersector een grote opdrachtgever, met een groot lobby apparaat, dat eenvoudige toegang heeft tot een 3-tal ministeries, maar juist daar zit het probleem, met lobby werk: Het grondwater kruipt waar het niet gaan kan, je kunt een wezenlijk instabiele grondwaterspiegel niet in toom houden zonder kennis van de schaal effecten.

Dat de schaal-effecten, golfvoortplanting, de veel te grote assimilatie verliezen en de schade aan de eigen winvelden veel te groot is, dringt niet goed door tot de drinkwatersector, dat komt omdat het volledige overzicht ontbreekt. Zo'n overzicht is voor artsen, en hun patiënten onmisbaar. De drinkwatersector heeft er echter voor gekozen om met te weinig, te diep geplaatste meetpunten de hoogte van de grondwaterspiegel te reconstrueren Daardoor kun je niet zien, noch begrijpen, dat de grondwaterspiegel in de bodem wordt gekenmerkt door versterkte golfverschijnselen. Alle signalen dat de patiënt ziek is, komen niet in beeld.

Er moet tenminste 1 meetpunt zijn op een afstand van ½ ρ om een foutloze ruimtelijke reconstructie van de grondwaterspiegel te kunnen maken. En als we 1 meting per 5 minuten maken kunnen we al het effect van elke overtrekkende bui waarnemen. Op die manier kun je elke oneffenheid in de bodem op het spoor komen, dus ook automatisch een stijgbuis die niet goed aansluit op de bodem, waardoor darmbacteriën razendsnel via de sleufjes onderin de put, (het filter) opgepompt kunnen worden. Ook een dreigende put verstopping kan gevonden worden in dat geval moet de pompput even buiten gebruik blijven om het bodemmateriaal, vaak zand, de gelegenheid te geven terug te spoelen naar de watervoerende laag. Het is gebruikelijk om dat altijd preventief te doen. Omdat er nooit aandacht was voor de signaalprocessing die nodig is om het winveld te monitoren, heeft het dilettantisme ongekende vormen aangenomen, waardoor nooit iemand op het idee kwam dat de Laplace voorwaarden niet geldig zouden zijn, waarom er sprake is van een schaal effect, en waarom het dynamische gedrag van de grondwaterspiegel zo belangrijk is, het werd gewoon niet besproken.

Een 3D animatie van de grondwaterspiegel, h(x,y,t) die de vorm en de dynamiek van de grondwaterspiegel waar genomen kan worden, zegt meer dan duizend woorden. Voor het dilettantisme in de hydrologie werden allerlei verklaringen gevonden, er werd gesproken over een basiswetenschap en een toegepaste wetenschap, en er waren nog veel meer publicaties, maar waarom het op een grote schaal misgaat, is nooit gevonden! G.W. Bloemen is, met de eerste zakrekenmachines, die indertijd beschikbaar kwamen, heel ver gekomen, maar hij moest zijn aandacht verleggen.

Omdat 3D afbeeldingen zo'n grote zeggingskracht hebben, heb ik ze veelvuldig gebruikt om uit te leggen wat er aan de hand is.