Voor de snelle meting van de werking van drains onder water
Onderaan de pagina kunt u een Leaflet als .pdf-bestand downloaden.
Nederland verdroogt, met ingrijpende gevolgen voor landbouw en natuur, zowel ‘op het zand’ als in onze polders. De beleidsdoelstellingen zijn ambitieus: terugdringen van CO2 uitstoot, van bodemdaling in veen-weidegebieden, van verdroging van natuurgebieden etc. Het is daarom goed dat we investeren in systemen voor infiltratie van oppervlaktewater via ‘drains onder water’. Bent u, als bestuurder, waterbeheerder of anderszins, betrokken bij de realisatie van dit soort systemen, bijvoorbeeld in kwetsbare veenweidegebieden?
Of hebt u hier als agrarisch ondernemer in geïnvesteerd? Dan is het van belang te weten of deze systemen daadwerkelijk doen waarvoor ze bedoeld zijn, en dit op de langere termijn ook blijven doen. De werking kan alleen worden beoordeeld als – naast andere informatie – de daadwerkelijke waterstroming door de eindbuizen bekend is. Visuele inspectie van de verdronken eindbuizen vanaf de waterkant (als ze al te zien zijn!) geeft geen uitsluitsel [1]. In de praktijk bleek het meten van deze stroming gemakkelijker gezegd dan gedaan. ‘Bleek’, want de tijden veranderen.
Tussen 2018-2020 heeft FOURCE, specifiek voor het meten van stroming door drainuitmondingen onder water, de EZ-FLO ontwikkeld. Deze stroming is gerelateerd aan de hoogte van de waterspiegel boven de uitmonding omdat deze de externe waterdruk bepaalt waaraan de uitmonding is blootgesteld. De meting is hierop ontworpen.
De EZ-FLO is geschikt voor het kwantificeren van volumestromen door verdronken uitmondingen van (verzamel)drains met diameter 60-80-100-125 mm, richting sloot (regelbare drainage) of richting aangrenzend perceel (subirrigatie). Het (experimentele) instrument is – na uitgebreid pionieren en prototyping – probleemloos inzetbaar bij aanzienlijke concentraties zwevende delen (slib, organisch materiaal etc.) in het oppervlaktewater.
Een meting met de EZ-FLO verloopt vlot, is gemakkelijk te volgen en wordt gedaan aan het eind van een drainuitmonding. Hierop wordt een opzetstuk gefixeerd, voorzien van een verticaal georiënteerd doorzichtig buissegment. De drainuitmonding is dan (tijdelijk) afgegrendeld van het omringende slootwater.
Als via de drain slootwater wordt geïnfiltreerd (subirrigatie) zal de waterspiegel in het verticale buissegment tot onder het slootpeil zakken omdat de aanvoer van slootwater tijdelijk is afgesneden [2a]. Bij drainage zal de waterspiegel in het verticale buissegment wegens stuwing van het uitstromende drainagewater tot boven het slootpeil stijgen [2c]. Als de waterspiegel in het verticale buissegment met het slootpeil samenvalt is de drain kennelijk inactief [2b]. De oorzaak is meestal (bio)chemische en/of mechanische verstopping van buis en/of omhullingsmateriaal, luchtbellen, wortelingroei etc. In sporadische gevallen is sprake van een overgangssituatie van natte naar droge omstandigheden (of vice versa). Hierdoor is kortdurend sprake van overeenkomstige oppervlaktewaterpeilen en grondwaterstanden, waardoor de drijvende kracht achter drainage of subirrigatie tijdelijk wegvalt.
Met de observatie van [2a], [2b] of [2c] is de diagnose ‘Wat doet deze drain?’ gesteld, zij het in kwalitatieve zin. Desgewenst kan de volumestroom van subirrigatie of drainage door de drainuitmonding snel en nauwkeurig worden gemeten. Voor deze meting is de EZ-FLO, afhankelijk van de drainstroming, uitgerust met twee verschillende opzetstukken: voor drainage de Draingauge; voor subirrigatie de Irrigauge.
Bij drainage, waar de waterspiegel in het verticale buissegment boven slootpeil ligt [3] wordt de drainafvoer gemeten door met de Draingauge continu water aan de geïsoleerde drain te onttrekken. De volumestroom wordt hierbij op de EZ-FLO Console zó ingesteld tot de waterspiegel in het buissegment met het slootpeil samenvalt [4] . De externe waterdruk aan de drainuitmonding in het opzetstuk is dan dezelfde als bij vrije uitmonding van de eindbuis, en de hieraan gerelateerde drainafvoer kan op de Console worden afgelezen.
Bij subirrigatie, waar de waterspiegel onder het slootpeil ligt [5], wordt de volumestroom gemeten door via de Irrigauge continu water naar de geïsoleerde drain toe te voeren. Ook nu wordt de volumestroom op de EZ-FLO Console zó ingesteld tot de waterspiegel in het buissegment met het slootpeil samenvalt. De externe waterdruk aan de drainuitmonding in het opzetstuk is ook dan dezelfde als bij vrije uitmonding van de eindbuis, en de hieraan gerelateerde infiltratie volumestroom door de drainuitmonding kan op de Console worden afgelezen [6].
Desgewenst kan aanvullend met het ‘slootpeil’ worden geëxperimenteerd: de volumestroom kan immers naar behoefte worden vergroot of verkleind, en het effect van het slootpeil op (regelbare) drainage of subirrigatie worden vastgesteld; hiertoe is op de verticale buissegmenten van Draingauge en Irrigauge een peilschaal aangebracht.
Voor nauwkeurige meting van volumestromen in PVC putten van regelbare drainagesystemen in ‘hoog Nederland’ is de EZ-FLO Extractor beschikbaar. Hiermee kan snel en accuraat de actuele drainageintensiteit van zulke systemen worden gemeten zonder de balans in het systeem te verstoren. De EZ-FLO Console weegt 20 kg, is gemonteerd op een aangepaste trolley met grote wielen en kan daardoor gemakkelijk in het veld worden verplaatst. De Console is uitgerust met twee professionele analoge, regelbare BROOKS flowmeters met maximum bereik van 1LPH (liter/uur) en 10LPM (liter/min); zie de Picture Gallery op pag. 4.
Na de meting is de drainage- of infiltratieintensiteit, op grond van de drainafstand en -lengte, beschikbaar in gebruikelijk termen als m3/dag en waterschijf (mm/dag). Ook de drainage/infiltratieweerstand W wordt berekend als functie van het aan de drain opgelegde slootwaterpeil. Vergelijkbare berekeningen kunnen ook gemaakt worden bij metingen aan verticaal georiënteerde PVC putten van regelbare drainagesystemen in Hoog Nederland.
De eerste – experimentele – metingen met de EZ-FLO zijn verricht op 3 en 23 juli 2020, aan enkele drains die op dat moment werden gebruikt voor subirrigatie in Vijfhuizen (droogmakerij) en in Wilnis (veenweidegebied). De resultaten zijn, samengevat:
Observaties na vergelijking Vijfhuizen (droogmakerij) met Wilnis/Vinkeveen (veenweidegebied):
- de infiltratiestroom (m3/dag) wordt voor een belangrijk deel gestuurd door de hoogte van de waterspiegel boven de drainuitmonding; deze is in Wilnis structureel groter dan in Vijfhuizen;
- de arealen die via een eindbuis van irrigatiewater worden voorzien zijn in Vijfhuizen aanzienlijk kleiner dan in Wilnis/Vinkeveen, respectievelijk 1800 m2 en 1 à 1,25 ha;
- de in Vijfhuizen geïnstalleerde enkelvoudige drains zijn in de praktijk aanzienlijk minder gevoelig voor storingen dan de in Wilnis/Vinkeveen toegepaste configuratie van ‘samengestelde drains’;
- het oppervlaktewater bevat in droogmakerijen als Vijfhuizen doorgaans lagere concentraties zwevend organisch materiaal en slib dat verantwoordelijk is voor (bio)chemische drainverstopping, dan in veenweidegebieden (Wilnis/Vinkeveen);
- de specificaties van de in Vijfhuizen toegepaste drainagematerialen zijn beter dan die van die in Wilnis; dit komt terug in een structureel lagere infiltratieweerstand.
Gegeven het bovenstaande is het geen verrassing dat de snelheid van ondergrondse infiltratie via drains (mm/dag) in Vijfhuizen aanzienlijk groter is dan in Wilnis/Vinkeveen.
