Er zijn twee vormen van regelbare drainage. In de meest eenvoudige vorm wordt het waterpeil van de sloot waarin de drains uitmonden door een stuw ingesteld. In de meer geavanceerde vorm zijn de drainbuizen ondergronds aangesloten op een verzamelbuis die uitmondt in een ‘regelput’. In deze put wordt het peil of de ontwateringsbasis ingesteld. We spreken dan van ‘samengestelde regelbare drainage’. Omdat het sturen van het peil - de ontwateringsbasis - de kern vormt, wordt regelbare drainage ook vaak ‘peilgestuurde drainage’ genoemd. In deze Deltafact hanteren wij uitsluitend de term regelbare drainage. Dit is gedaan om de nadruk te leggen op de essentie van deze vorm van drainage, die buiten Nederland wordt aangeduid als ‘Controlled Drainage’. 

Deze tekst en de rest van deze Deltafact zijn voornamelijk gebaseerd op STOWA-publicatie 2012-33 ‘Meer water met regelbare drainage’ en het bijbehorende achtergronddocument ‘Regelbare drainage als schakel in toekomstig waterbeheer’ (Alterra-rapport 2370/STOWA 2013-38).

Onderwerpen: conventionele drainage, onderwaterdrains, vasthouden van water, waterinlaat

Deltafacts: Bodem als buffer, Bodemvochtgestuurd beregenen, Dynamisch peilbeheer, Onderwaterdrains

Met een systeem van '(samengestelde) regelbare drainage', kan de intensiteit van de drainage worden geregeld. 'Ondiep' instellen van het drainageniveau of het peil vertraagt de drainage en houdt meer water langer vast in de bodem waardoor de watervraag van de bodem aan externe bronnen vermindert (waterconservering). 'Diep' instellen van het drainageniveau versnelt en vergroot de drainage met als resultaat sneller een drogere bodem.

Regelbare drainage is een techniek waarmee een strategie van vasthouden van overtollig water in de bodem kan worden gerealiseerd, omdat zowel de timing als de hoogte van drainage afvoerpieken ermee kunnen worden  beïnvloed.

Bij de in Nederland gebruikelijke vorm van drainage (‘Conventionele Drainage’ of ‘CD') monden de drains uit boven het waterpeil in de ontvangende sloot (figuur 1, links). In het voorbeeld bedraagt de installatiediepte van de drains 1,00 meter beneden het maaiveld;10 centimeter boven het slootwaterpeil van 1,10 meter. De ontwateringsbasis van de drainage is gelijk aan het niveau van de drains en is een vast gegeven.

Door de drains onder het slootwaterpeil te leggen kan de ontwateringsbasis worden aangepast en geregeld door het peil meer of minder op te zetten (figuur 1, rechts). Het resultaat is een vorm van regelbare drainage (RD). Een actueel voorbeeld zijn ‘onderwaterdrains’ in veenweiden, bedoeld om in droge tijden de infiltratie van slootwater in de veenbodem te bevorderen met het oog op veenbehoud, maar met als welkom voordeel voor de agrariër de optie om de ontwatering in natte tijden te bevorderen.

Figuur 3

Links regelbare drainage (RD) die ontstaat door het peilbeheer bij conventionele drainage (CD) aan te passen met een stuw. Rechts: nieuw aangelegde, samengestelde regelbare drainage (SRD) waarbij de drains dieper en dichter bij elkaar in de grond worden geïnstalleerd. Het peil (de drainagebasis) is in beide gevallen 60 cm beneden het maaiveld, maar het instelbereik is bij de SRD 20 cm groter omdat de drains hier 20 cm dieper zijn geïnstallerd (Bron: STOWA 2012-33).

 

Afhankelijk van de uitgangssituatie zijn verschillende vormen van RD mogelijk. CD kan worden omgevormd tot RD door het stuwpeilbeheer aan te passen (figuur 3, links). Het peil van een sloot wordt met een stuw verhoogd tot boven het niveau waarop een serie ‘ondiepe’ drains in deze sloot uitmondt; de drainuitmondingen ‘verdrinken’. Bij nieuw aangelegde SRD kunnen de drains dieper in de grond worden gelegd (figuur 3, rechts). Hierdoor kan de ontwateringsbasis dieper worden ingesteld. Dit maakt dieper ontwateren mogelijk en versnelt de ontwatering. De drains liggen dichter bij elkaar (kleinere drainafstand), dit verkleint de drainageweerstand en versnelt daardoor de ontwatering. De responstijd van SRD op buien is daarom sneller dan die van RD op basis van CD. 

Het actieve regelbereik van RD wordt bepaald door de diepte van de drains en de peilen die een waterschap in de omgeving hanteert. Bij hoge slootpeilen kan water uit de regelsloot of -put worden afgevoerd met een eenvoudige pompvoorziening. Om water vast te houden kan het instelpeil boven slootniveau worden gezet. Bij droogte kan water worden aangevoerd en in de regelsloot of -put worden gepompt (ondergrondse infiltratie). 

In Nederland zijn in 2011-2012 op drie locaties praktijkproeven gedaan met een innovatieve vorm van sturing van SRD, die inmiddels bekend staat als Klimaat Adaptieve Drainage (KAD) (figuur 4). Bij KAD kan de hoogte-instelling in de regelput op afstand draadloos worden geregeld, bijvoorbeeld met een smartphone. Deze vorm van ‘real time control’ is in opkomst en kan in beginsel ook bij regelbare drainage worden gerealiseerd (regeling van stuwtjes).

 

Figuur 4
Installatie voor Klimaat Adaptieve Drainage (KAD). (Foto: Lodewijk Stuyt (2016)).

Informatie over de geschiktheid van CD, RD en SRD voor het realiseren van actuele beleidsdoelstellingen, en (al dan niet) beoogde effecten van CD, RD en SRD op landbouw en natuur is ondergebracht in tabel 1. Deze beoordeling is gebaseerd op de resultaten van praktijkproeven in Nederland, praktijkproeven elders, modelstudies en/of expertkennis.

Tabel 1 Geschiktheid verschillende drainage vormen voor verschillende doeleinden, en effecten op landbouw en natuur. Referentie bij de weergave van geschiktheden is de ongedraineerde situatie (Bron: STOWA 2012-33).

Met (S)RD is het mogelijk om de ontwateringsbasis in te stellen, waardoor adequaat ingespeeld kan worden op veranderingen in de meteorologische en hydrologische situatie - bijvoorbeeld bij verwachte droogte of wateroverlast. Door het verhogen van de ontwateringsbasis (hoger peil) wordt meer water in de bodem vastgehouden, zodat er bij droge omstandigheden mogelijk minder snel beregend hoeft te worden. Omgekeerd is het peil ook gemakkelijk te verlagen zodat er bijvoorbeeld eerder op het land kan worden gegaan voor voorjaarswerkzaamheden. Een bijkomend voordeel van SRD is dat er minder perceelsloten nodig zijn. Zij worden immers vervangen door verzameldrains. Voor de akkerbouwer betekent dit dat hij op zijn percelen minder last heeft van fysieke belemmeringen, er minder spuitvrije zones op zijn perceel aanwezig zijn, etc.

Naast de landbouwkundige voordelen heeft het langer vasthouden van water ook positieve effecten op de waterkwaliteit. Deze effecten zijn afgeleid uit berekeningen met een nutriëntenuitspoelingsmodel. Doordat de verblijftijd van ondiep grondwater in de bodem met (S)RD verlengd kan worden neemt de biologische benutting van stikstof en fosfaat toe. Door de verminderde afvoer van water nemen de vrachten aan uitgespoelde stikstof en fosfor af. Agrariërs kunnen met Samengestelde Regelbare Drainage gemakkelijk vaststellen dat nutriënten minder snel met de afvoer verloren gaan: de afvoerintensiteit van hun drainages kan in de regelputten gemakkelijk en accuraat worden gemonitord.

Verder voorspellen de modelberekeningen een toename van de denitrificatie (afbraak van nitraat) door het hogere grondwaterpeil en de dieper liggende drains in vergelijking met CD, waardoor de stikstofvracht in het drainagewater afneemt. Fosfaat wordt door de hogere grondwaterstanden echter mobieler waardoor de kans op toename van uit- en afspoeling van fosfaat groter wordt. Daar staat tegenover dat het freatisch vlak goed is te regelen, waardoor voorkomen kan worden dat de grondwaterstand tot aan het maaiveld komt, waar de  fosfaatconcentraties het hoogst zijn. Dit heeft een positief (verminderend) effect op de fosfaatbelasting van het oppervlaktewater.

1. Waterschappen kunnen hun missie op gebied van waterbeschikbaarheid en wateroverlast beter vervullen als zij agrariërs stimuleren over te schakelen op (S)RD. 
2. Met (S)RD kunnen agrariërs op hun bedrijf, min of meer autonoom en ‘complementair’ aan het regionale waterbeheer, actief op waterkwantiteit sturen. Voorbeelden worden gegeven op het gebied van grondwater vasthouden, natschade, dikte van neerslaglenzen en tegengaan van verzilting, aanpassing van de ontwateringsdiepte bij gewasrotatie, nauwkeurig instellen van grondwaterstanden zoals bij bollenteelt, anticiperende instelling van de drainagebasis in KlimaatAdaptieve Drainagesystemen (KAD) op basis van de weersverwachting en de actuele vochttoestand, en ondergrondse irrigatie als efficiënter en goedkoper alternatief voor beregening.
3. (S)RD kan bij juist beheer een structurele bijdrage leveren aan de bestrijding van verdroging in naburige natuurgebieden zonder dat tot beperking voor de agrarische bedrijfsvoering leidt.

1. De vochthuishouding te sturen voor het bevorderen van denitrificatie gewasgroei en dus ook de opname van nutriënten.
2. De grondwaterstand te sturen zodat de uit- en afspoeling van fosfor gelijk blijft of afneemt.
3. Een beheer te voeren waardoor de emissie van stikstof en fosfor naar het oppervlaktewater afneemt en (S)RD bijdraagt aan realisatie van de KRW-doelen.

1. Het waterbeheer van hun percelen zelf actief regelen/beïnvloeden.
2. Een meer uniforme grondwaterstand in een perceel realiseren.
3. Water vasthouden om droogteschade en beregeningsbehoefte te verminderen of te voorkomen.
4. Actief anticiperen op hevige buien om wateroverlast en natschade te verminderen of te voorkomen. 
5. Op ‘niet-drainagebehoeftige’ percelen regelbare drainage aanleggen, juist om water vast te houden.
6. Kavelsloten dempen, om het agrarisch productiepotentieel te vergroten, en de directe afspoeling van N en P via het maaiveld en de drift van bestrijdingsmiddelen naar open water te verminderen.

Kosten
De aanleg van een conventionele drainagesysteem kost gemiddeld € 1250-1500 per ha (inclusief BTW) (Stuyt, 2013; DLG, 2013). Afhankelijk van de drainafstand kunnen de kosten hoger of lager zijn. Samengestelde regelbare drainage is, gemiddeld, ongeveer twee keer zo duur als het conventionele drainagesysteem wanneer deze nieuw aangelegd moet worden. De extra kosten zitten in de aanleg van de hoofddrain ( € 4-5 per strekkende meter), T-stukken (€ 25-30 per stuk) en de afvoerput (€ 200-300). De kosten van het systeem komen gemiddeld neer op € 2400-2500 per ha (Stuyt & Van Iersel, 2010) (Jeuken et al, 2015). In specifieke gevallen zijn echter kostenbesparingen mogelijk, bijvoorbeeld als een verzamelput reeds aanwezig is. Kosten van vooronderzoek zouden agrariërs ook gezamenlijk kunnen doen (gedeelde kosten).  Bij een kosten-batenanalyse is voorts van belang de technische levensduur (15-20 jaar) mee te nemen bij de afschrijving van de investering. Ook dient er rekening gehouden te worden met beheer  en onderhoudskosten.

Baten
De terechte vraag is: wat levert dit op, voor wie, of hoeveel geld wordt er bijvoorbeeld bespaard op beregening? Steekhoudende berekeningen zijn tot op heden niet gemaakt. Sommige posten van zo’n calculatie kunnen vrij goed worden ingeschat, zoals effecten op gewasopbrengsten met computermodellen, maar andere op dit moment nog niet, bijvoorbeeld het uitdrukken van hoeveelheden geconserveerd water, uitgedrukt in termen van geld. Bij een realistische kosten-batenanalyse van (S)RD moeten naast de effecten van (S)RD ten opzichte van CD, ook de effecten van CD ten opzichte van niet gedraineerde percelen worden meegewogen. Daarnaast is het belangrijk goed na te gaan wat de keuze voor het aanleggen voor (S)RD bepaalt: het uitsluiten van risico’s door de aanleg van (S)RD (een soort verzekering dus) is een heel andere overweging dan een economisch kosten-baten analyse.

In Nederland is het (S)RD-systeem al op een aantal bedrijven aangelegd. Het systeem is voor bij de pilotfase en drainagebedrijven kunnen het aanleggen. De ervaringen zijn goed. Voor een aantal reacties uit het veld klik hier.

Bij een aantal praktijkbedrijven op de zuidelijke zandgronden worden grondwaterstandsmetingen uitgevoerd en worden effecten op de bedrijfsvoering vastgelegd. Op deze manier worden de praktijkervaringen meegenomen in het onderzoek.

Ook in het buitenland (Frankrijk, België, Hongarije, Roemenië en Noord-Amerika) zijn goede ervaringen met (S)RD. In het buitenland zijn veel drainagesystemen al samengesteld. Voorbeelden van buitenlandse literatuur zijn Skaggs et al., (1995) en Giliam and Skaggs (1986).

STOWA-publicatie 2012-33 behandelt een aantal voorbeelden van geslaagde praktijkproeven in binnen- en buitenland naar 1. het vasthouden van water, 2. de zoetwatervoorziening, 3. de reductie van piekafvoeren (geen binnenlandse proeven bekend) en 4. de uitspoeling van nutriënten.

• Bakel, P.J.T. van, J. Peerboom,  L.C.P.M. Stuyt, (2006). Draineren tegen verdroging en voor een beter milieu: paradox of werkelijkheid, 2007. H2O-artikel,Vol. 39 no. 18.
• Bakel, P.J.T. van, E.M.P.M. van Boekel  en I.G.A.M. Noij, (2008). Modelonderzoek effecten van conventionele en samengestelde, peilgestuurde drainage op de hydrologie en nutriëntenbelasting. Alterra-rapport 1647.
• Bakel, P.J.T. van, J. Peerboom, R. Rijken en H. Stevens, (2008). Modelonderzoek naar samengestelde peilgestuurde drainage. H2O-artikel, 41.
• Dienst Landelijk Gebied, 2013. Kennis en ervaring peilgestuurde drainage.  Utrecht. p. 56.
• Eertwegh, G. van den, L. Kuipers, W. Klerk, J. van Bakel, L. Stuyt, A. van Iersel en M. Talsma, (2012). KlimaatAdaptieve Drainage: een innovatief middel voor waterschap en agrariër tegen piekafvoeren en watertekorten als gevolg van klimaatverandering. H2O 18/2012.
• Gilliam, J.W. and R.W. Skaggs, 1986. Controlled agricultural drainage to maintain water quality. J. Irr. Drain. Engr. 113(3):254-263).
• Hoogvliet, M., L. Stuyt, P.J.T. van Bakel, J. Velstra, P.G.B. de Louw, H.T.L. Massop, L. Tolk, C.M. van Kempen, and M. Nikkels (2014), Methode voor het selecteren van lokale zoetwateroplossingen en het afwegen van hun effecten 'Fresh Water Options optimizer', Stichting  Kennis voor Klimaat,  Deltares,De Bakelse Stroom,Alterra, ACACIA Water,: Utrecht. p. 178.
• Jeuken, A., L. Tolk, L.C.P.M. Stuyt, J. Delsman, P.G.B. de Louw, E. van Baaren, and M. Paalman, Kleinschalige oplossingen voor een robuustere regionale zoetwatervoorziening: zelfvoorzienendheid in zoetwater: zoek de mogelijkheden. 2015, STOWA: Amersfoort. p. 62.
• Kuijper, M.J.M., H.P. Broers en J.C. Rozemeijer, (2012). Effecten van peilgestuurde drainage op natuur. Deltares-  rapport 1206925-000-BGS-0003, Utrecht.
• Kuijper, M.J.M., J.C. Rozemeijer, M. van Gerven en C. Geujen (2013). Effecten van peilgestuurde drainage op natuur. H2O nr. 3, maart, pag.: 36-37.
• Noij, I.G.A.M., et al., (2009). Beleidskader fosfaat voor Noord- en Midden-Limburg: wetenschappelijke onderbouwing. Alterra-rapport 1894.
• Rozemeijer, J.C. , H.P. Broers, A. Visser, M. Winegram, W. Borren, L. Gerner, B. van IJzendoorn en A. Kramer (2012).Veldonderzoek naar de effecten van peilgestuurde drainage op grondwaterstanden, drainafvoeren en waterkwaliteit op het Oost-Nederlands Plateau. Deltares-rapport 1201979-000-BGS-0001, Utrecht.
• STOWA, (2012). Meer water met regelbare drainage? STOWA 2012-33.
• Skaggs, R.W., M.A. Breeve and J.W. Gilliam, (1995). Simulation of drainage water quality with DRAINMOD, Irrigation and drainage systems 9:259-277
• Stuyt, L.C.P.M., Van Iersel A., 2010. Waterpeil exact op gewenste hoogte: de mogelijkheden van samengestelde peilgestuurde drainage, Akkermagazine nr 7, p. 26-29
• Staarink, H., Schipper, P.T.M., van der Straat, A., Dik, P., 2015. Waterconservering door peilgestuurde Drainage in Zeeland (H20 Magazine).
• Stuyt, L.C.P.M. (ed.), (2013). Regelbare drainage als schakel in toekomstbestendig waterbeheer. Bundeling van resultaten van onderzoek, ervaringen en indrukken, opgedaan in binnen- en buitenland. Alterra-rapport 2370/STOWA 2013-18.
• Stuyt, L.C.P.M., W. Dierickx and J.M. Beltrán, (2005). Materials for subsurface land drainage systems, FAO Irr. Dr. Pap.60 p. 183.
• Stuyt, L.C.P.M et al., (2009).Samengestelde, peilgestuurde drainage in Nederland : voortgangsrapport 1.
• Van der Salm C., Groenendijk, P., Hendrik, R., Renaud, L., 2015. Opties voor benutten van de bodem voor schoon oppervlaktewater, Alterra-rapport.

Ervaringen met peilgestuurde drainage in waterschap Rivierenland (bron: Nieuwe Oogst, 2017)
‘Door peilgestuurde drainage wordt het bodemwater met behulp van gekoppelde drains en een regelbare put vastgehouden. Vervolgens kan het worden geïnfiltreerd. Op die manier is de zoetwatervoorraad in de bodem te gebruiken om beregening uit te stellen. Maar ook een goede bodemkwaliteit is belangrijk.’ (Marc Andre de la Porte, Fruitteler).

Goede ervaringen met samengestelde drainage (bron: folder Peel en Maasvallei)
Ruim twintig hectare land ontwateren de gebroeders Neessen volgens het principe van samengestelde drainage. Met dat systeem monden drainagebuizen niet uit in een sloot, maar op een centrale drain, die vervolgens het water afvoert naar de sloot. “Met dat systeem kun je iets dieper draineren”, vertelt Herman Neessen. Hij runt met zijn broers Peter en Jan een gemengd bedrijf in het Limburgse Grashoek. De broers telen onder meer asperge- en aardbeienplanten. Doordat de drainagebuizen bij samengestelde drainage permanent onder water liggen, doen zich nauwelijks oxidatieproblemen voor. Veel Limburgse zandgronden zijn rijk aan ijzer en daardoor gevoelig voor oxidatie. Oxidatie kan leiden tot verstopte drainagebuizen. “Het onderhoud aan samengestelde drainage is sowieso minimaal”, vertelt Herman. “Buizen jaarlijks laten doorspuiten, is niet nodig.” Ook de meerkosten zijn minimaal. De aanleg van een hoofddrain kost 6,50 euro per strekkende meter. Bij een lengte van 150 meter kost dat dus 975 euro extra.” Vorig jaar heeft Neessen een perceel van vijf hectare laten draineren waarbij de centrale drain in de toekomst voorzien kan worden van een regelput. Ervaringen met dat systeem heeft Neessen nog niet.

Zuinig op zoet water (bron: Akkermagazine, nr. 7/ juli 2010)
Bert Timmermans uit Aardenburg liet in het voorjaar van 2008 op 30 hectare land een samengesteld peilgestuurd drainagesysteem aanleggen. Omdat de conventionele drains slechts zesjaar oud waren, kon de drainage samengesteld worden gemaakt door ze te aan te sluiten op een nieuw te leggen hoofdbuis. Aanleiding voor de Zeeuws-Vlaamse akkerbouwer om het systeem aan te schaffen is het weinige zoete water dat beschikbaar is voor zijn gewassen. "Als het nodig is beregen ik, maar dat kan niet altijd. Daarom wilde ik bij wijze van proef graag ervaring opdoen met regelbaar draineren. Bij een neerslagoverschot is het zonde als het zoete water via de sloot de zee in stroomt. Op deze manier probeer ik zoveel mogelijk vocht vasttehouden. Bovendien hoef ik bij regelbare drainage niet tussen het riet aan de slootkant te kruipen om het systeem door te spuiten. Vanwege de natuurvriendelijke oevers was het oude systeem zeer onderhoudsgevoelig."

Meer opbrengst door wateraanvoer (bron: Akkermagazine, nr. 7/ juli 2010)
Hay Geurts uit America (L.) liet anderhalf jaar geleden een samengesteld peilgestuurd drainagesysteem aanleggen. Bij wijze van eigen proef liet hij onder de helft van een aardappelperceel water inlopen via de drainage. Bij de andere helft, die vanwege een hoogteverschil op een andere drainageput is aangesloten, infiltreerde hij niet. Resultaat? Een aanzienlijk verschil in opbrengst.