Pilot: Regelbare drainage en infiltratie Peelvenen

01-01-2022
0 reacties

Kunnen stuurbare watersystemen bijdragen aan een klimaatadaptief grondwater-, oppervlaktewater- en bodembeheer in een attentiegebied van een Natura 2000-gebied en gelijkertijd ten gunste zijn van een perspectiefvolle landbouwpraktijk? Dat gaan waterschap Aa en Maas en twee Brabantse melkveehouders in de Peel de komende vijf jaar onderzoeken.

Projectleider

Sanne Huisman

Projectteam

Emmy Zwier, Sanne Huisman, Tessa Kleuskens

Externe partners

John Verhoeven, Arjan Manders

Organisatie(s)

Aa en Maas

Bedrijfsfunctie

Watersysteembeheer

Thema

Klimaatadaptatie
Voldoende water

Projectfase

Pilot

Status

Lopend

Doel van de proef
Verkennen hoe een economisch rendabel melkveebedrijf kan worden gerealiseerd met zo ondiep mogelijke grondwaterstanden om beregening te minimaliseren en daarmee wegzijging uit de nabijgelegen Peelvenen te minimaliseren.

Aanleiding
De Deurnsche Peel, Mariapeel en de Groote Peel zijn Natura2000-gebieden. De ruimte rondom de Peel is aangewezen als 'attentiegebied'; 500 meter tot 2000 meter brede beschermingszones. Binnen deze gebieden kan het landbouwgebruik worden voortgezet, maar uitbreiding van drainage, waterwinning en beregening staan ter discussie of zijn niet meer toegestaan. 

Om verdere verdroging tegen te gaan slaan drie agrariërs en het waterschap de handen ineen om samen te werken aan doelmatiger en duurzamer manieren van landbouwkundig watergebruik en -besparing, waterconservering en peilbeheer. Dit doen zij in een meerjarige pilot op praktijkschaal waarin het meten aan en experimenteren met de lokale waterhuishouding centraal staan. 

Locatie
De pilotlocaties liggen binnen de attentiegebieden van de Deurnsche Peel. 

Wat houdt de pilot in?
Het waterschap en de agrariërs gaan samen onderzoek doen naar een doelmatiger en duurzamer manieren van landbouwkundig watergebruik en -besparing, waterconservering en peilbeheer. 

Op de pilotlocaties zijn ondergrondse netwerken met geperforeerde buizen aangelegd. Vanuit de op de locaties aanwezige waterlopen wordt dit netwerk vervolgens gevoed met oppervlaktewater om het huidige grondwaterpeil structureel te verhogen. Bij een voldoende hoog grondwaterpeil wordt, via capillaire opstijging van bodemvocht, de wortelzone van de gewassen bereikt. Deze ondergrondse vorm van wateraanvoer wordt sub-irrigatie genoemd (door waterschap Aa en Maas wordt de term Regelbare drainage en infiltratie (RDI) gebruikt). De systemen zijn zodanig uitgevoerd, dat de waterinlaat, grondwaterpeilen en overloop van het RDI-systeem stuurbaar zijn al naar gelang de hydrologische omstandigheden en agrarische bedrijfsvoering. Tijdens de duur van de pilot monitoren wij de waterhuishoudkundige effecten van de toepassing van RDI. Dit gebeurt voor zowel water kwantiteit als waterkwaliteit. 

Wat gaan we meten?
Om interne en externe effecten van de pilot RDI te kunnen vergelijken met de huidige situatie (geen toepassing van regelbare drainage en infiltratiesysteem) is de nul-situatie vastgelegd. Deze nul-situatie wordt het referentiekader voor de vergelijking met de effecten van de pilot. Om de effecten van het systeem in kaart te brengen nemen we onder andere de volgende stappen:

  • Het opstellen van een waterbalans ten behoeve van een kwantitatieve effect-evaluatie. Hierbij kijken wij naar de mate en variatie in peilopzet, het bergingsvolume van de percelen en de mate van afvoer vanaf de percelen naar de watergang;
  • Meten van bodemvocht op verschillende dieptes om de waterbeschikbaarheid voor de gewassen onder verschillende omstandigheden en voor verschillende bodemtypen te kwantificeren;
  • Bepalen hoe neerslag invloed heeft op de inzet van het systeem;
  • Meten van grondwaterpeilen binnen het invloedsgebied waarbij we specifiek kijken naar het effect op Natura 2000-gebieden de Deurnsche Peel en de Groote Peel
  • Het vastleggen van het eventuele effect van wateraanvoer en -afvoer op de peilen van de aangrenzende oppervlaktewateren. 
  • Het beoordelen van de invloed van het gebruik van RDI systemen op de waterkwaliteit
  • Registreren van de verschillende agrarische handelingen om te bestuderen of en welk verband bestaat met het functioneren van het RDI-systeem;

Van theorie naar praktijk
Het nog in ontwikkeling zijnde klimaat-adaptieve concept Regelbare Drainage-Infiltratie (RDI) lijkt de aangewezen techniek voor de problematiek in de attentiezone, blijkt ook uit een recent modelonderzoek welke in opdracht van waterschap Aa en Maas is uitgevoerd. Resultaten van dit onderzoek zijn gepubliceerd en te lezen via onderstaande links.

 Lees ook op www.h2owaternetwerk.nl:

Dashboard
Via het dashboard kunt u een inkijkje krijgen in de actuele monitoringsdata. Deze monitoringsdata zal de komende tijd nog worden aangevuld. De inhoud is dus nog in bewerking en niet volledig. 

Link dashboard 

Hoe werkt het Regelbare Drainage en Infiltratie systeem en wat wordt er gemonitord?

De bedrijven van deelnemende agrariërs van Leeuwen/Manders en Verhoeven liggen in het attentiegebied rondom Natura 2000 gebied de Deurnsche peel. Onder de percelen van Van Leeuwen/Manders (12 hectare) en Verhoeven (15 hectare) liggen drainagebuizen. Deze drainagebuizen kunnen worden geleegd middels een op peil instelbare uitloop (zichtbaar in onderstaande afbeelding rechts). Ten opzichte van peil gestuurde drainage heeft dit systeem ook de mogelijkheid om water in te laten in de drainagebuizen om daarmee het grondwaterpeil in het perceel te verhogen.

Water wordt op één punt uit een watergang onttrokken en stroomt in de pompput. De pompput pompt dit water vervolgens naar de stuwput. In de regelput bevindt zich een vlotter welke op afstand door de agrariër op peil gezet kan worden. Een meetdrain meet de actuele grondwaterstand per deelcompartiment en bepaalt zo voor de vlotter of deze open moet om meer water vanuit de stuwput toe te laten of dicht moet staan. De peilen van de inlaat en lozingsconstructie zijn door de agrariër los in te stellen per deelcompartiment. Het perceel van Verhoeven bestaat uit drie deelcompartimenten het perceel van Manders uit vier. 

Monitoring

Om het RDI systeem te kunnen regelen is het real-time meten van meerdere parameters noodzakelijk. Zo worden de peilen in de pompput, stuwput en regelput gemeten. Daarnaast wordt per deelperceel de grondwaterstand in de meetdrains gemeten. Op basis van de grondwaterstand in de meetdrains bepaald de agrariër wat het instelpeil in de regelput en het instelpeil bij het lozingspunt dient te zijn,  deze instelpeilen worden ook vastgelegd.

Voor de pilot zijn naast de noodzakelijke monitoring voor de werking van het RDI systeem aanvullende monitoringssystemen geplaatst. In zowel de watergang waar het water uit wordt onttrokken als de watergang waar het water op wordt geloosd wordt het waterpeil gemeten. Naast het bemeten van de grondwaterstand middels de meetdrains wordt de grondwaterstand via een ondiep filter en een dieper filter op twee locaties op het perceel gemeten. Op dezelfde locaties als de peilbuizen staan ook bodemvochtmeters die het bodemvocht op verschillende dieptes monitoren. Daarnaast wordt het totale debiet van de onttrekking en het debiet per lozingspunt gemeten. Aanvullend op deze data houden de agrariërs een logboek bij waarin agrarische handelingen worden vastgelegd en wordt genoteerd met welke reden de instelpeilen van de inlaat en lozingsbuizen worden aangepast.

 

 

 

 


 

 

 

Projectupdate voorjaar 2024

Na een droog 2022 hebben de agrariërs in 2023 ervaren hoe het is om met het systeem te werken in een natter jaar. De pilot heeft als doel om te verkennen hoe een economisch rendabel melkveebedrijf kan worden gerealiseerd met zo ondiep mogelijke grondwaterstanden om beregening te minimaliseren en daarmee wegzijging uit de nabijgelegen Peelvenen te minimaliseren.

In deze eerste afbeelding is te zien wanneer en waarom er door de agrariërs gestuurd wordt en naar welke grondwaterstanden gestuurd wordt. 

In onderstaande afbeeldingen zijn grondwaterstanden voor 2022 en 2023 weergeven met daarbij de instelpeilen zoals de boeren deze ingeregeld hebben. Onderaan de afbeelding zijn de lozingsmomenten te zien. Deze afbeeldingen geven goed het verschil tussen een droog en een natter jaar weer. In 2022 volgt de grondwaterstand nauw de instellingen van de agrariër, in 2023 blijft deze gedurende de natte maanden wat achter, ondanks dat er volop geloosd wordt. 

Waterbalans
Om een waterbalans op te kunnen stellen voor de RDI percelen kijken we naar de neerslag, verdamping, onttrekking uit oppervlaktewater, lozing op oppervlaktewater en beregening. Hierin geven neerlag, onttrekking uit oppervlaktewater en beregening een plus op de balans en verdamping en lozing een min. De resterende hoeveelheid water wordt toegewezen als potentiële grondwateraanvulling. 

Waterkwaliteit
De waterkwaliteitsmetingen die uitgevoerd worden tijdens deze pilot kunnen beperkt antwoord geven op de vraag of een RDI systeem beter of slechter is voor de oppervlaktewaterkwaliteit dan beregening uit grondwater. In deze pilot wordt geen gebruik gemaakt van een referentie perceel of een nul-situatie. Wat echter wel te zien is, is dat er geen resultaten uit de metingen komen die onverwacht of niet te verklaren zijn. 
De metingen die worden uitgevoerd zijn N-mineraal metingen in de bodem (0-90cm) in het voorjaar en najaar, waterkwaliteitsmetingen van de inlaat en uitlaat en het ontvangende water (één keer per maand) en grondwaterkwaliteitsmetingen (zes keer per jaar). 


In droge periodes heeft het uitlaatwater vrijwel dezelfde kwaliteit als het inlaatwater. In natte periodes heeft het uitlaatwater de meeste nutriënten (gebruikelijke perceelsuitspoeling). 

 

 

Projectupdate voorjaar 2023

We zijn inmiddels ruim een jaar onderweg met de uitvoering van de pilot RDI. Het eerste jaar stond voor de agrariërs in het teken van kennismaken met de werking van het systeem. Voor ons als waterschap ging het om grip krijgen op de inkomende datastromen vanuit het monitoringssysteem. De ervaringen die we opdeden leidden tot enkele tussentijdse aanpassingen in het systeem.

Ondertussen konden de agrariërs doorgaan met hun reguliere bedrijfsvoering en zijn er al bevindingen van het eerste groeiseizoen uitgewerkt en gepresenteerd aan de deelnemende agrariërs en de begeleidingsgroep van de pilot.

In onderstaande afbeeldingen is een indruk van de analyses weergegeven van meetjaar 1.

 

Waterkwantiteit


In figuur 1 zijn de gegevens van één van de vier percelen van de noordelijke locatie weergegeven. De bruine lijn geeft  de lokale maaiveldhoogte op dit perceel weer. De rode stippellijn duidt lozingsmomenten en de hoeveelheden lozing aan, dit zijn de momenten wanneer water uit het systeem wordt gelaten door de agrariër om het grondwaterpeil te laten zakken. Dit is ook terug te zien in de grijze en zwarte lijn, respectievelijk het niveau waarop het lozingssysteem gezet worden en het niveau waarop het inlaatsysteem gezet wordt. De grijze lijn bevindt zich doorgaans boven de zwarte lijn, zo wordt er voorkomen dat er zowel water onttrokken als geloosd wordt.
De helderblauwe lijn geeft de ondiepe waterstand weer zoals deze wordt gemeten in de peilbuis met het ondiepe filter. De donkerblauwe lijn geeft de diepere grondwaterstand weer; de stijghoogte in de peilbuis met het diepere filter.
De groene lijn is de grondwaterstand zoals deze wordt gemeten in de meetdrain die onder de drainage en infiltratiebuizen ligt. Op basis van deze waarde kan de agrariër zijn instelpeilen bepalen.

Figuur 1 geeft de resultaten van een perceel wat afgelopen jaar was ingericht als grasland. De momenten dat het peil naar beneden wordt gezet, zijn de momenten dat de agrariër een lagere grondwaterstand wenst om te kunnen maaien, hooien en opnieuw bemesten. Te zien is dat de ondiepe grondwaterstand zeer snel reageert op deze verlaging van de instelpeilen.
 

We kunnen nog niet alle metingen helemaal verklaren. Een voorbeeld hiervan is het tegengestelde beeld van de meetdrain en de ondiepe grondwaterstand in september 2022 (figuur 1). In het kader van de pilot proberen we het komende meetjaar hier meer grip op te krijgen en indien nodig  aanpassingen aan het systeem of meetlocaties te doen.


In figuur 2 zijn de debieten van onttrekking/inlaat en lozing/uitlaat weergegeven. Te zien is dat gedurende de periode mei tot september vooral water wordt ingelaten/onttrokken en in de periode september en verder, wanneer de neerslag weer aanwezig was, er water is uitgelaten/geloosd.

 

In figuur 3 zijn de resultaten van de bodemvochtmeters op vier verschillende dieptes weergegeven. Het bodemvochtgehalte vlak onder maaiveld fluctueert veel vaker dan verder onder maaiveld. Dit wordt voornamelijk veroorzaakt door neerslag en verdamping. Aan het vlak lopen van het bodemvochtgehalte is te zien dat de diepere sensoren (op 30 en 45 cm beneden maaiveld) een grotere verzadiging weergeven dan de ondiepere sensoren. Ook geven ze een constantere verzadiging aan en reageren minder op de fluctuatie in grondwaterstand dan de ondieper gelegen sensoren.
 


In figuur 4 is de waterbalans voor één van de percelen weergegeven voor de maanden mei (vanaf 10 mei) tot oktober. In de balans zijn waarden te vinden boven de 0, dit zijn de toevoegingen door neerslag (donker blauw),  onttrekking (oranje) en beregening (bruin). De negatieve waarden zijn verdamping (licht blauw), lozing (geel) en het restant in de vorm van aanvulling bodemvocht, grondwater of kwel (groen).

Waterkwaliteit

Voor waterkwaliteit zijn er in het eerste jaar verschillende metingen gedaan. Het meetnet bestaat uit het volgende: inlaat water en ontvangend water bij beide agrariërs, het water in de drainage/infiltratiebuizen, het grondwater. Op deze locaties worden maandelijks monsters genomen en daarnaast zijn er nog bodemmonsters ten behoeve van de bepaling van het N-mineraal genomen.

Na het eerste meetjaar zijn dit de bevindingen:

  • De waterkwaliteit in de drainage/infiltratie buizen in de winter is vergelijkbaar met de kwaliteit van het inlaatwater en het ontvangend oppervlaktewater;
  • De waterkwaliteit in de RDI buizen in de zomer is wat slechter dan de kwaliteit van het inlaatwater en het ontvangend oppervlaktewater. Dit zijn echter momenten dat het water wordt vastgehouden en er geen sprake is van afvoer uit het RDI systeem;
  • Voor stikstof geldt dat het freatische grondwater hogere concentraties heeft dan de RDI buizen;
  • Voor fosfor zijn er hogere concentraties in de RDI buizen dan in het freatische grondwater;

Projectupdate voorjaar 2022 

De pilot is officieel op 1 januari 2022 van start gegaan. Nu is de eerste periode na de start vooral bedoeld om de werking van het systeem te testen en te ontdekken en om eventuele kinderziektes in de monitoringssystemen op te lossen, maar ondertussen verzamelen wij al alle data van de standen van het grondwater, het oppervlaktewater, in- en uitlaatdebieten, neerslaggegevens en bodemvochtmetingen. 
De deelnemende agrariërs leren de werking van het systeem en de reactietijd van hun percelen steeds beter kennen. 

In het najaar van 2021 zijn de systemen aangelegd. Dit is gedaan door het bedrijf Emonds bv. Hierbij is heel wat grondwerk verzet om uiteindelijk een zo'n vlak mogelijk perceel te creëren. Deze werkzaamheden zijn vastgelegd met behulp van een drone en weergegeven in deze video.

Afbeeldingen

X (voorheen Twitter)

Op de kaart

Een momentje...

READAR | Gebouwinformatie en mutatiesignalering uit luchtfoto's

Contact

Het Waterschapshuis
Stationsplein 89
3818 LE Amersfoort

033-4603100

winnovatie@hetwaterschapshuis.nl 

 

 

Cookie-instellingen