Het bufferen van regenwater op een perceel kan bijdragen aan de vochtvoorziening van het gewas. Bufferen, mits grootschalig toegepast, kan ook een rol spelen bij het dempen van piekbelastingen van het afwateringssysteem in een gebied. Met peilgestuurde drainage kun je water bufferen.
Peilgestuurde drainage is onderdeel van aGPS (actief Grondwater Peilbeheersysteem) waar HWodKa de komende jaren ervaring mee opdoet. Bij peilgestuurde drainage kun je de monding van de verzamelbuis, waar de drains op aangesloten zijn, in hoogte variëren. De in hoogte verstelbare monding wordt ook wel stuwbuis genoemd. De Emonds-stuwbuis, die in het talud verzonken kan worden, is een bekende uitvoering van een dergelijke stuwbuis en werd op 4 van de 5 pilotpercelen van HWodKa geïnstalleerd door Heerschap/Promeco. De hoogte van de stuwbuis bepaalt de ontwateringsbasis in cm-mv, ook wel drainagebasis genoemd. Bij een gangbaar drainagesysteem bepaalt de hoogte van de drains de ontwateringsbasis.
Afb. 1 Emonds stuwbuis.
Op één van de pilotpercelen werd de ontwateringsbasis gedurende de maand mei met de stuwbuis ingesteld op 55 cm-mv (met mv wordt hier de gemiddelde maaiveldhoogte bedoeld). D.w.z. dat de stuwbuis pas gaat lopen wanneer de grondwaterstand (gws) het maaiveld op minder dan 55 cm genaderd is. Bij deze stand werd alle regenwater (mei-totaal 111 mm) gebufferd, d.w.z. dat er geen sprake was van ontwatering via het drainagestelsel. Bij omliggende percelen, met drains op een diepte van 100 à 120 cm-mv, kwam het herhaaldelijk voor dat de drains liepen, ondanks de drooglegging van ca. 150 cm.
Een bui van 10 mm leidde tot een stijging van de gws met het 4- à 5 voudige, d.w.z. 4 à 5 cm. Niet alle regenwater dat gebufferd wordt blijft behouden, het pilotperceel staat in open verbinding met de omgeving en de wet van de communicerende vaten is van toepassing. De eerste voorwaarde om het bufferwater zo lang mogelijk te behouden is, dat drainage via ‘oude’ drains uitgesloten wordt. Dit is moeilijker dan het lijkt, zo ondervonden wij. Eerste ervaringen duiden er op dat de daling van de gws door wegzijging (het perceel was nog onbegroeid) wat langzamer verloopt dan de stijging na een flinke bui.
Op het Promeco-dashboard op de mobiel kan de actuele gws afgelezen worden. Om te verklaren hoe de gws reageert op neerslag is het goed om het gedrag van het regenwater in het bodemprofiel tot op zekere hoogte te begrijpen.
Afbeelding 2 toont schematisch een dwarsdoorsnede van het profiel van het pilotperceel. Ca. 60% van het volume wordt ingenomen door vaste gronddeeltjes, de rest bestaat uit lucht- en watergevulde poriën. De gws is gerelateerd aan de drooglegging, maar niet gelijk aan de drooglegging. In het voorjaar zal de gws vaak relatief hoog zijn en in de zomer relatief laag. De stuwbuis heeft een bereik van ca. 70 cm. In de laagste stand is het niveau gelijk aan de draindiepte.
Het vochtprofiel in een evenwichtssituatie, d.w.z. bij veldcapaciteit, wordt weergegeven door de kromme lijn. De hoeveelheid vocht die op een diepte wordt vastgehouden hangt vooral af van de bodemtextuur en m.n. het kleigehalte en van de gws. Tot op enige afstand boven de grondwaterspiegel is het profiel verzadigd met capillair water. Deze zone, die verschuift met de grondwaterspiegel, is niet bewortelbaar. Boven de verzadigde zone bevat het profiel naast water ook bodemlucht, met zuurstof die onontbeerlijk is voor wortelgroei en het bodemleven.
Afb. 2 Schematische doorsnede van het bodemprofiel van een perceel.
Afbeeldingen 3 t/m 5 laten schematisch zien hoe regenwater vlak na een flinke bui in het bodemprofiel infiltreert. De aanvoer van water is groter dan de infiltratiesnelheid dus vindt er aanvankelijk wat opstuwing plaats in de bouwvoor. In de praktijk zal die tijdelijke opstuwing vooral plaatsvinden boven de ploegzool, met horizontale stroming naar lager gelegen delen als zeer nadelig bij-effect.
Afb. 3 Regenwater infiltreert in het bodemprofiel (I).
Afbeeldingen 4 en 5 laten zien hoe het regenwater door het profiel zakt en leidt tot een verhoging van de gws. In de getoonde situatie stijgt de gws niet boven de ontwateringsbasis, dus er vindt geen afvoer via drainage plaats.
Afb. 4 Regenwater in het bodemprofiel (II).
Afb. 5 Regenwater in het bodemprofiel (III).
De eerste ervaringen met aGPS laten zien dat het regenwater slechts tijdelijk gebufferd wordt. Zolang de gws in het perceel (of het peilvak binnen een perceel) hoger is dan in de omgeving zal er vereffening door wegzijging plaatsvinden. De aanvankelijke stijging van de gws wordt dan gevolgd door een geleidelijke daling (afb. 6).
Afb. 6 Wanneer de gws in het perceel hoger staat dan de gws in de omgeving zal vereffening plaats vinden, waarbij het water via de sloot en via ondergrondse stroming het perceel verlaat.
Wat heeft het voor zin om te bufferen wanneer het effect tijdelijk is? Regenwater bufferen lukt alleen als de gws dicht bij het niveau van de drains staat. Alleen in die situatie zal een natte periode tot ontwatering leiden. Dergelijke situaties kunnen voorkomen in het voor- en naseizoen, maar zelden in het groeiseizoen. Regenwater bufferen kan er theoretisch toe leiden dat de vochthoudendheid van het profiel groter wordt. D.w.z. dat de bodem meer vocht vasthoudt bij veldcapaciteit. Hier kan het gewas van profiteren. Anderzijds geldt: hoe sneller en dieper het profiel in winter en voorjaar ontwatert, hoe beter het is voor allerlei zuurstofbehoeftige bodemprocessen.
Regenwater bufferen voor het verlagen van de afvoerpiek kan zinvol zijn mits het grootschalig gebeurt. Verlaging van de afvoerpiek kan voorkomen dat kwetsbare locaties, zoals bebouwd gebied en gebieden die ver van het gemaal liggen, waterschade oplopen.
Bij aGPS kan ook slootwater via de drains in het profiel gebracht worden. In dat geval is het van grote waarde dat de ontwateringsbasis verhoogd kan worden met de stuwbuis om het profiel met capillair water te hervullen tijdens een droge periode in het groeiseizoen. Dit lukt alleen als het grondwater in die periode niet te ver weggezakt is door verdamping via de gewassen en door grondwateronttrekking. Dit zal de pilot ons leren.
© HWodKa | Peter Lerink | IB-Lerink