Drinkwaterwinning met grondwater


Grondwater komt op zeer veel plaatsen in Nederland voor en is hygiënisch betrouwbaar doordat het wordt gezuiverd door de grond zelf. Er bestaan twee soorten grondwaterbronnen: freatisch grondwater en artetisch grondwater (Wikipedia 2013iw). Freatisch grondwater is grondwater dat in open verbinding staat met de atmosfeer; het is daardoor aëroob, en het wordt sterk beïnvloed door toe- en afstromen van oppervlakte water. Artetisch grondwater is afgesloten door een slecht doorlatende laag (bijvoorbeeld door een kleilaag). Het water is daardoor licht anaëroob of in sommige gevallen zelfs diep anaëroob. Dit is in figuur 1 afgebeeld:


Figuur 1. Freatisch en artetisch grondwater (bron: Wikimedia Commons)

In de figuur is 1. Watervoerende laag, 2. Ondoorlatende laag, 3. Regeneratie door neerslag, 4. Kunstmatige artesische bron (boring), 5. Piëzometrisch niveau, 6. Peilbuis, freatische put (freatisch grondwater), 7. Natuurlijke artesische bron.

Aan de ene kant biedt de lange verblijftijd van het artetische grondwater in de bodem veel tijd voor zuivering van het water door natuurlijke processen. Aan de andere kant kunnen, door het ontbreken van zuurstof, later opgeloste stoffen (bijv. ten gevolge van bodemverontreiniging) vaak niet meer afgebroken worden. In het algemeen is de kwaliteit van artetisch grondwater dan ook slechter dan van freatisch grondwater (TUDelft 2007w).

Winning

Er zijn drie manieren om grondwater te winnen:

• Putten
• Drainage
• Captering

Putten

In Nederland wordt het meeste gebruik gemaakt van putten om grondwater te winnen. Deze putten komen in vijf soorten voor: (Moel 2004)
• Gegraven: De oudste vorm van een waterbron. Er wordt hierbij een gat gegraven totdat de waterlaag bereikt wordt. Het betreft hier dus alleen ondiepe bronnen. In Europa zijn bijna alle gegraven putten inmiddels vervangen door geslagen en gespoten putten. In ontwikkelingslanden worden nog wel veel putten gegraven aangezien ze eenvoudig en goedkoop aan te leggen zijn.
• Geslagen: Een geslagen put bestaat uit een zeer lange stalen buis die in de grond wordt geslagen totdat de juiste diepte is bereikt. Aan de onderzijde van de buis is verhard staal aangebracht om de ondergrond te verbrijzelen. Kort daarboven is de buis geperforeerd, zodat water in de buis kan stromen en opgepompt kan worden.
• Gespoten: Bij een gespoten put wordt een stalen buis in de grond gezet. Via de buis wordt water onder hoge druk in de ondergrond gespoten, zodat de ondergrond vergruist en de buis geleidelijk aan verder in de bodem zakt. De vergruisde grond komt met het overtollige water mee naar boven. Als de buis eenmaal op diepte is, in de gewenste watervoerende laag, wordt het grondwater opgepompt. Net als bij de geslagen put is de buis daartoe geperforeerd.
• Geboord: Bij het boren van een put wordt eerst apart een put geboord waarna er een buis wordt aangelegd tegen de wand. Als de put diep genoeg is wordt onder waterdruk eerst de vergruisde grond uit de buis verwijderd, waarna er een pomp geïnstalleerd wordt voor de grondwaterwinning.
• Radiaal: Radiale putten zijn een speciale vorm van gespoten putten. Bij een radiale put wordt er eerst een verticale put gespoten tot een diepte van 20 tot 60 meter. Hierna worden door zijwaartse openingen in de buis nieuwe horizontale putten gespoten. Vervolgens worden er buizen door deze nieuwe putten gedrukt tot over een afstand van 40 tot 100 meter. De totale put bestrijkt zo een groot gebied.

Welke type put gebruikt moet worden is afhankelijk van de dikte en diepte van de watervoerende laag; bij ondiepe waterlagen worden drainagemiddelen gebruikt en bij dieper gelegen waterlagen een van bovengenoemde typen putten, zie ook figuur 2.


Figuur 2. Verschillende configuraties van waterputten: Hier wordt ook de gegraven put (dug well) genoemd. Gravel-packed bevatten onderin grind waardoor het water heen kan. Waterputten uitgerust met pompen worden hier niet afgebeeld. (bron: Wikimedia Commons)

Drainage


Drainagesystemen bestaan uit een netwerk van geperforeerde buizen (de perforaties maken de toetreding van water mogelijk uit een watervoerende laag). Drainagesystemen bestrijken vaak een groot gebied; ze zijn vooral geschikt voor de aan- en afvoer van ondiep grondwater. Het zijn goedkope systemen, die echter gemakkelijk verstopt kunnen raken. In Nederland worden drainagesystemen wel gebruikt om water af te voeren (bijv. om drassige landbouwgebieden geschikt te maken voor bewerking met landbouwwerktuigen), maar niet voor de winning van drinkwater, aangezien het ondiep gelegen grondwater in het algemeen te verontreinigd is en/of te weinig constant van kwaliteit.

Captering


Bij captering wordt gebruik gemaakt van de natuurlijke uitstroming van grondwater. Voor Nederland is deze optie nauwelijks relevant. Deze vorm van waterwinning is in de praktijk alleen toepasbaar in bergachtige gebieden, waar grondwater via spleten en gaten in bergformaties uitstroomt en rechtstreeks kan worden opgevangen.

Kwaliteit en kwantiteit grondwater


In een dichtbevolkt land als Nederland worden zowel de kwantiteit als kwaliteit van het grondwater al decennia lang sterk beïnvloed door de mens. De belangrijkste door de mens veroorzaakte veranderingen zijn verdroging, vermesting en verzuring (Paulissen et al. 2007w). Sinds 1950 is het grondwaterpeil in Nederland sterk gedaald, zie figuren 3 en 4.


Figuur 3. Grondwaterstand over de tweede helft van de 20$^e$ eeuw. Bron: Compendium voor de Leefomgeving 2003aw


Figuur 4. Verandering van de grondwaterstand gedurende tweede helft van de 20$^e$ eeuw. Bron: Compendium voor de leefomgeving 2003bw

De belangrijkste veroorzakers van deze verdroging zijn de landbouwsector, de industrie en de drinkwaterbedrijven. De landbouwsector is na de Tweede Wereldoorlog sterk gegroeid in omvang. Hierbij zijn op grote schaal ruilverkavelingen en landinrichtingsprojecten uitgevoerd om het waterpeil beter te beheersen. Circa 60% van het verdrogingprobleem is door dit soort landbewerkingen veroorzaakt. De aanleg van drainagestelsels is een tweede oorzaak. De drainagestelsels hebben namelijk tot gevolg dat regenwater sneller afgevoerd wordt en dat de bodem minder water kan vasthouden. Zomers treedt dan ook steeds vaker verdroging op waardoor kunstmatige beregening nodig is. Naast de kwantiteit van het grondwater is ook de kwaliteit van de bodem de afgelopen decennia verminderd. Hierbij moet in Nederland vooral gedacht worden aan vermesting en verzuring, met alle gevolgen vandien voor de kwaliteit van het grondwater. De agrarische sector is in Nederland de grootste gebruiker van grond en bemest deze om de productiviteit te verhogen. Vaak wordt er meer mest (zowel kunstmest als dierlijke mest) in de grond verwerkt dan de bovenste grondlaag op kan nemen met als gevolg dat de nutriënten, zoals nitraten en fosfaten, in overmaat in het grondwater terecht komen (Alterra 2007). In figuur 5 worden de herkomst en stromen van stikstof (ammoniak, nitraten) en fosfor (in de vorm van fosfaten) in het nederlandse milieu schematisch weergegeven.

Figuur 5. Stikstof- en fosforstromen in het Nederlandse milieu. Bron: MNP 2006w

Omdat vermesting van de bodem een serieus milieu- en gezondheidsprobleem vormt, heeft de Europese Unie in 1991 een richtlijn opgesteld om het gebruik van (met name stikstofhoudende) meststoffen terug te dringen. In deze richtlijn zijn maatregelen opgenomen die de boeren moeten nemen om nitraatuitspoeling naar het grondwater te verminderen. Deze brengen onder meer met zich mee dat de boeren hun mineralenhuishouding op orde moeten hebben: ze mogen niet méér kunstmest of dierlijke mest op het land brengen dan er daadwerkelijk door de planten wordt opgenomen. Dit betekende een groot probleem voor de afzet van dierlijke mest (met name drijfmest uit de varkenshouderij). Nederland heeft de richtlijn aangevochten, omdat de hoge gewasopbrengst per m$^2$ in Nederland een intensievere landbouw mogelijk maakt dan het niveau waar de EU van uitgaat. De regering heeft afspraken kunnen maken met de EU over aangepaste regels voor Nederland (VROM 2007). Zie ook figuur 6.
Integraal waterbeheer is dus zeer belangrijk om het natuurlijke evenwicht te behouden c.q. te herstellen, zodat niet alleen natuurwaarden voor Nederland worden behouden, maar er ook voldoende drinkwaterbronnen van voldoende kwantiteit en kwaliteit voor de drinkwaterbereiding beschikbaar zijn. In de beleidsvorming van de afgelopen jaren is integraal waterbeheer dan ook één van de leidende principes geworden. De waterwetgeving is hier echter sterk achtergebleven. Dat heeft geleid tot één integrale 'Waterwet', waarin alle regels ten aanzien van het waterbeheer in brede zin zijn opgenomen.


Figuur 6. Trends in de milieukwaliteit in het landelijk gebied 1985-2005 en raming van het halen van doelen in de periode 2009-2015 (EU: Europese verplichting). Bron: MNP 2006w


Bronnen

MNP 2006w,
Compendium voor de Leefomgeving 2003aw, CBS, PBL, Wageningen UR (2003). Grondwatersituatie, landelijk beeld, 1950-1990 (indicator 0283, versie 03, 2 december 2003)
Compendium voor de leefomgeving 2003bw, CBS, PBL, Wageningen UR (2003). Grondwaterstijghoogte, 1950-1999 (indicator 0281, versie 03, 2 december 2003). www.compendiumvoordeleefomgeving.nl. CBS, Den Haag; Planbureau voor de Leefomgeving, Den Haag/Bilthoven en Wageningen UR, Wageningen.
MNP 2006w, Milieu- en Natuurplanbureau, Milieubalans 2006
Paulissen et al. 2007w, M.P.C.P. Paulissen, R.C. Nijboer en P.F.M. Verdonschot, Grondwater in perspectief, Een overzicht van hydrochemische watertypen in Nederland, Alterra Wageningen UR, geraadpleegd 23 oktober 2013
TUDelft 2007w, TUDelft (2007), Inleiding watermanagement, geraadpleegd op 13 juli 2007
Wikipedia 2013iw, Wikipedia, Grondwaterhydrologie, geraadpleegd 23 oktober 2013

Laatste wijziging: 03-02-2016
Creative Commons-Licentie
Deze publicatie valt onder een Creative Commons licentie. Zie hiervoor het colofon.