Het Nederlandse waterbeheer is van oudsher gericht op een snelle ont- en afwatering van landbouwgronden. De conventionele drainage vermindert de natschade en verhoogt, in sommige gevallen, de gewasproductie. Er zitten ook nadelen aan conventionele drainage. In perioden met overvloedige neerslag kan stroomafwaarts wateroverlast optreden door de snelle afvoer van neerslagoverschotten. Terwijl in perioden met een (aanhoudend) neerslagtekort droogteschade kan optreden op landbouwpercelen. Daarnaast kan conventionele drainage van landbouwgronden nadelig zijn voor nabijgelegen natuurgebieden.
Bij regelbare drainage wordt overtollig, ondiep grondwater niet meteen afgevoerd, maar langer vastgehouden in de bodem. Door de ontwateringsbasisin hoogte te variëren kan de intensiteit van de drainage worden ingesteld (figuur 1). Regelbare drainage is daamee een instrument om meer adequaat in te spelen op specifieke (te verwachten) weersomstandigheden om zo de voordelen van drainage te maximaliseren en de (eventuele) nadelige effecten ervan te minimaliseren. Het regelbaar maken van drainage is ook een veelbelovende maatregel om landbouw en andere nabijgelegen gebiedsopgaven met elkaar te verenigen.
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.
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.
Het effect van regelbare drainage op de gewasopbrengst zal maximaal zijn in jaren waarin natte en droge periodes elkaar afwisselen tijdens het groeiseizoen. Het effect van deze neerslagvariaties op de gewasgroei is locatie afhankelijk. Om al dit soort effecten in kaart te kunnen brengen zijn lange termijn studies - i.c. gegevens uit veldproeven – nodig.
Onder vergelijkbare (bodem)condities zal regelbare drainage, naar verwachting, het meeste effect op waterconservering en gewasopbrengst hebben als de drainbuizen diep worden geïnstalleerd met kleine drainafstanden. In situaties waar drains relatief ondiep en op grotere afstand zijn geïnstalleerd, en/of waar de hydraulische doorlatendheid van het bodemprofiel laag is, moet regelbare drainage zorgvuldig worden beheerd om negatieve effecten op de gewasopbrengst te voorkomen.
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.
Indien waterschappen (S)RD willen stimuleren of voorschrijven, is een belangrijk aandachtspunt hoe de uitvoering van de overeenkomst en het voorschrift gecontroleerd en gehandhaafd moet worden. Coachen van agrariërs is hiervoor wellicht een goed idee. Het instellen van drainagepeilen is afhankelijk van de omstandigheden; dit vraagt een specifieke beoordeling die verder gaat dan handhaving.
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.
Het onderzoek richt zich vooral op optimalisatie van het gebruik van het systeem waarbij meerdere functies van drainage zoals snelle waterafvoer bij wateroverlast en waterconservering bij droogte slim gecombineerd kunnen worden. Dit type onderzoek gebeurt o.a. in het kader van het nationale Deltaprogramma, bijvoorbeeld in Zeeland en de Waddenregio (project SPAARWATER).
De investeringskosten van (S)RD zijn bekend; een volgende stap is het in beeld brengen van kostenbesparingsmogelijkheden en kosten voor beheer en onderhoud.
Kennisontwikkeling richt zich o.a. op het optimaliseren van het gebruik van een (S)RD systeem waarbij rekening gehouden kan worden met verschillende typen schade (natschade, droogte, zoutschade) op perceelsniveau, waterbehoeftes van verschillende gewassen, omliggend landgebruik en slim gebruik van weersvoorspelllingen en bodemcondities.
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.
Naam Onderzoeksproject | Nieuw Limburgs Peil |
Betrokken partijen | Waterschap Peel en Maasvallei, Provincie Limburg |
Contactpersonen | Jacques Peerboom |
Onderzoekslocaties | - |
Links/documenten | Folder |
Naam Onderzoeksproject | Interactief fosfaatbeheer Moelenbeek |
Betrokken partijen |
Opdrachtgever: ZLTO |
Contactpersonen | - |
Onderzoekslocaties | - |
Links/documenten | Folder |
Naam Onderzoeksproject | Verdrogingsbestrijding Groote Peel |
Betrokken partijen | Waterschap Aa en Maas, Ministerie van EZ, DLG, ZLTO, Staatsbosbeheer |
Contactpersonen | Albert Vrielink |
Onderzoekslocaties | De Groote Peel |
Links/documenten | Filmpje 1, Filmpje 2 |
Naam Onderzoeksproject | Proef Zoetwaterberging |
Betrokken partijen | Opdrachtgever: provincie Noord Holland. Uitvoering: Oranjewoud, Acacia Water met Alterra en Deltares. Verder betrokken: Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier (HHNK), LTO Noord, KAVB, gemeente Texel en Waterwerkgroep Texel |
Contactpersonen | Rowena Kuijper, Wendalin Kolkman |
Onderzoekslocaties | Texel |
Links/documenten | |
Naam Onderzoeksproject | GO-FRESH II (2015-2017) |
Betrokken partijen | Provinicie Zeeland, Deltares, Alterra, ACACIA, KWR, HZ, ZLTO, Waterschap Scheldestromen, Waterschap Brabanse Delta, STOWA |
Contactpersonen | Gualbert Oude Essink |
Onderzoekslocaties | Serooskerke (Kreekrug infiltratieproef), Schouwen-Duiveland (Drains2buffer) |
Links/documenten | Website |
Naam Onderzoeksproject | SPAARWATER |
Betrokken partijen | ACACIA-Water |
Contactpersonen | Jouke Velstra |
Onderzoekslocaties | Herbaijum, Hornhuizen |
Links/documenten | Website |
Naam Onderzoeksproject | Klimaatadaptatieve Drainage |
Betrokken partijen | Futurewater, Kuijpers Electronic Engineering, De Bakelse Stroom, Van Iersel |
Contactpersonen | Peter Droogers |
Onderzoekslocaties | |
Links/documenten | Website |