Samen werken aan meer drinkwater

“Om in de toekomst voldoende drinkwater te kunnen aanbieden zonder de natuur te schaden, moeten wij meer weten over zout, brak en zoet grondwater”, vertelt Gertjan Zwolsman, adviseur bronnenbeheer bij drinkwaterbedrijf Dunea. Hij staat bij een brakwater-winput in de Scheveningse duinen. Hier doet Dunea samen met Deltares en andere kennispartners als KWR onderzoek naar de effecten van brak grondwater oppompen, een mogelijke toekomstige drinkwaterbron.

Bevolkingsgroei

Als gevolg van een groeiend aantal Nederlanders en bijbehorende economische activiteit moet Dunea’s jaarlijkse drinkwaterproductie toenemen van 85 miljoen kubieke meter tot circa 95 miljoen kuub in 2030 en ruim 100 miljoen kuub in 2040, aldus Gertjan. “We verwachten 200.000 meer mensen in ons leveringsgebied in 2040, gebaseerd op CBS-voorspellingen. Die benodigde miljarden extra liters kunnen we niet uit onze huidige bronnen halen. Daarom doen we onderzoek naar aanvullende bronnen.”

Zoute kwel

Zeespiegelstijging is een andere bedreiging van de drinkwatervoorraad in kustgebieden. Door toenemende druk vanuit de zee wordt zout grondwater naar zoetwatervoorraden gestuwd, waardoor dat grondwater zouter wordt, legt Gualbert Oude Essink uit, expert grondwatermanagement bij Deltares. Samen met collega Marc Bierkens en onderzoeker Daniel Zamrsky van de Universiteit Utrecht publiceerde hij dit jaar het artikel Global Impact of Sea Level Rise on Coastal Fresh Groundwater Resources.

Doel was te kijken naar de beschikbaarheid van zoet grondwater in laaggelegen kustgebieden bij toekomstige scenario’s van klimaatverandering. De resultaten laten zien dat zeespiegelstijging kan leiden tot ernstige dalingen in de beschikbaarheid van zoet grondwater in verschillende kustgebieden wereldwijd. In het worst case scenario kunnen ruim zestig miljoen mensen tegen 2100 meer dan vijf procent van hun zoetwatervoorraden verliezen. Daniel: “Dat drinkwaterbeschikbaarheid een probleem kan worden, begint nu door te dringen in de maatschappij."

Zoetwaterbel

Rivieren vormen bovendien een steeds onbetrouwbaarder drinkwaterbron, vult Gualbert aan. “Dunea onttrekt nu gezuiverd water uit de Rijn en de Maas voor hun drinkwaterproductie. Maar stel dat Duitsland in de toekomst meer rivierwater gebruikt in droge periodes of dat we in Nederland zelf ons rivierwater anders verdelen: dit zijn factoren waar je als drinkwaterbedrijf geen grip op hebt.”

Gertjan knikt: “Daarom willen we in de brakwaterpilot ook kijken hoe we onze zoetwatervoorraad in de duinen kunnen vergroten.” Hij legt uit dat de Scheveningse duinen een infiltratielocatie zijn voor Dunea, waar voorgezuiverd rivierwater wordt geinfiltreerd en na zes weken weer wordt opgepompt en nagezuiverd tot drinkwater.

“Met deze zoetwaterbel moeten we heel voorzichtig zijn, want als we teveel onttrekken, verzilt de grondwatervoorraad. Daarom onderzoeken we tevens of we door winning van brak grondwater onze diepe zoetwatervoorraad langer kunnen inzetten wanneer de aanvoer van rivierwater naar de duinen wegvalt. Bijvoorbeeld bij sterke verontreiniging van het rivierwater door een lozing of ramp. Zo kunnen we onze overbrugging bij calamiteiten vergroten.”

Gedetailleerde data

De hydrologische effecten van winning van brak grondwater worden gemeten onder leiding van Deltares met innovatieve monitoringsmethoden, zoals crosshole ERT, een geofysische techniek die driedimensionaal beelden samenstelt van de verdeling van zoet, brak en zout grondwater rondom de winput in verschillende periodes, en AH-DTS, een glasvezeltechniek om ter plekke grondwaterstroomsnelheden te meten aan de hand van informatie over warmtetransport.

Gertjan: “Dankzij deze technieken verkrijgen wij zeer gedetailleerde data over grondwaterbeweging en verzilting die we niet op een andere manier zouden kunnen achterhalen. Daar ben ik Deltares heel dankbaar voor.”

Gualbert benadrukt het belang van deze metingen, nooit eerder gedaan op zo’n integrale manier, omdat “het tricky is hoe zout in grondwater reageert op veranderingen. Bedenk dat één liter zout wel vijftig liter zoet water kan aantasten en daarmee onbruikbaar maakt.”

Uit de pilot bleek onder andere dat Dunea in staat is om brak grondwater zonder noemenswaardige problemen op te pompen en te zuiveren tot drinkwater. Verder is gebleken dat de zoetwaterbel in de duinen door de onttrekking inderdaad groter wordt in een straal van tenminste veertig meter rondom de winning. Momenteel wordt onderzocht of door gelijktijdige winning van zoet oppervlaktewater en brak grondwater de diepe zoetwatervoorraad langer kan worden ingezet bij calamiteiten, zonder dat de diepe voorraad verzilt.

Hoe meer data we hebben, hoe beter we beslissingen kunnen nemen en ons kunnen voorbereiden op risico’s zoals drinkwaterschaarste.

Daniel Zamrsky, onderzoeker Universiteit Utrecht

Cruciale modellen

De informatie uit deze pilot is waardevol omdat Gualbert en zijn Deltares-collega’s daarmee bestaande grondwatermodellen kunnen valideren en verbeteren. “Grondwater- en zouttransportmodellen spelen een cruciale rol bij het evalueren van potentiële bedreigingen en oplossingen om delta’s bewoonbaar te houden”, aldus Daniel. “Hoe meer data we hebben, hoe beter we beslissingen kunnen nemen en ons kunnen voorbereiden op risico’s zoals drinkwaterschaarste.”

Vanuit Nederland is het fijn werken vindt modelfanaat Daniel, omdat er zoveel informatie is. “Nederland loopt voorop in het verzamelen van data over de ondergrond, dit wordt al vanaf de jaren zeventig in kaart gebracht. Dit is een klein land, dat helpt ook.” Informatie over de zoute en zoete grondwaterdistributie halen onderzoekers als Daniel uit het NHI, een verzameling software en data van Nederlandse waterbeheerders en kennisinstellingen, de basis voor landelijke en regionale grondwater- en oppervlaktewatermodellen. Jaar na jaar en stapje voor stapje worden de modellen verfijnd, door ze te voeden met bijvoorbeeld betere geologische data.

“Bij de Universiteit Utrecht willen we zoveel mogelijk data verzamelen, waar toegepaste kenninsinstellingen als Deltares steeds nauwkeuriger modellen mee maken. Ik haal er plezier uit grote datasets te maken en tools te ontwerpen zodat je in korte tijd grote modellen kan bouwen”, vertelt Daniel. “Meestal richt ik me op modellen voor grote gebieden, van tienduizenden kilometers. Met nieuwe meetmethoden en data uit het veld kun je deze fijnmaziger maken, om in te zoomen op specifieke plekken.”

Sneller verfijnen

“Met Artificial Intelligence en Large Language Models zijn Daniels modellen nog sneller te verbeteren”, ziet Gualbert. “En met technieken waarbij je helicopters of vliegtuigen gebruikt om via elektromagnetische signalen informatie over de verzilting van grondwater en de ondergrond te verkrijgen. Veel goedkoper en sneller, nu moeten we voor alle plekken apart het veld in om handmatig te meten.” Daniel lacht: “Hij houdt hier niet over op. Ik vind dat we data uit AI moeten valideren met metingen in het veld. Maar we werken fijn samen. Ik speel bij wijze van spreken het het liefst alleen in mijn zandbak en Gu daagt me altijd uit met anderen te spelen. Zo maak ik vrienden en ontdek ik andere meetmethoden en nieuwe data.”

Kennis delen

Wat Daniel doet, is heel belangrijk, vindt Gualbert. “Aan zijn modellen kunnen andere landen en kennispartners hun data toevoegen, zodat scenario’s over zoetwaterbeschikbaarheid voor hun situatie zijn te maken. Hard nodig, want meer dan één derde van de wereldbevolking woont aan de kust en kampt dus met een bedreigde zoetwatervoorraad. In Nederland zijn we in staat met de beste technologie te werken en waterbeheerders te trainen in verantwoordelijk beheer. We zijn het verplicht die kennis te delen met andere delta’s. En snel ook, want zo’n twee miljoen mensen sterven per jaar aan diarree vanwege gebrek aan gezond drinkwater. Dat zijn er meer dan er overlijden door overstromingen. Ik kan niet wachten water managers de juiste informatie te verstrekken en hen zo te helpen.”

Daniel vult aan dat andere landen amper of geen informatie hebben over grondwater. “Sommige landen weten niet eens hoe groot hun drinkwatervoorraad in de ondergrond precies is. Spanje staat bijvoorbeeld voor een enorme uitdaging en moet investeren in grondwateronderzoek. Ze hebben waarschijnlijk de data wel, maar moeten die aan laten sluiten op de meestgebruikte internationale modellen en moeten investeren in verziltingsmetingen. Deze bottlenecks kennen veel andere plekken in de wereld ook.”

Impact

Alle drie zijn ze lovend over de samenwerking, een successtory volgens Daniel. Gertjan: “Zeker. Als Dunea kregen wij zeer gedetailleerde informatie en kennis over de grondwaterbeweging in ons pilotgebied en Deltares kreeg de kans nieuwe monitorings- en modelleertechnieken te testen.” Gualbert beaamt dit, want “we hadden deze technieken niet eerder samen in het veld getest.” Omdat verzilting een langzaam proces is, noemt Gualbert het belang van het monitoren van het grondwatersysteem over langere tijd.

Ook daarvoor hebben de partners elkaar nodig, aldus Gertjan. “Een belangrijke vraag voor Dunea is de impact van opschaling, dus welk effect heeft een puttenveld in de duinen, op de natuur. In de vochtige gebieden hier groeien orchideeën, grootschalige onttrekking van brak grondwater zou daarop van invloed kunnen zijn. Als Dunea hebben we de missie om bescherming van natuur in balans te brengen met de productie van voldoende drinkwater, nu en in de toekomst.”

Omdat de brakwaterpilot deels is bekostigd door de Europese Unie, gaan de samenwerkingspartners de data hieruit delen met andere Europese landen. Maar ook de manier van werken, vult Gertjan aan. “Hoe is wat wij deden te optimaliseren en bijvoorbeeld toe te passen in Spanje?” Daniel: “Veel landen delen hun data over zoetwatervoorraden niet. Maar nu de gevolgen van klimaatverandering en overmatig gebruik van grondwater steeds beter zichtbaar worden in steeds meer gebieden, opent dat deuren voor verdere kennisdeling.”