diepe kwel in het Lampenbroek
Het Lampenbroek is een grondwaterafhankelijk natuurgebied op de flank van de Veluwe bij Loenen. Metingen van de grondwaterkwaliteit laten zien dat in het gebied basenrijk kwelwater uittreedt. Hoe groot moet de kwelfux vanuit het onderliggende watervoerende pakket zijn, om kwel aan maaiveld in het Lampenbroek mogelijk te maken?
Martin Cadée (1994) heeft in opdracht van Natuurmonumenten onderzocht of het basenrijke grondwater in Lampenbroek afkomstig zou kunnen zijn van diepe kwel uit de ondergrond. Grondwater uit het Veluwemassief zou via een onderbreking in de scheidende Eemkleilaag kunnen opkwellen naar het Lampenbroek. Om te bepalen of dit mogelijk is maakt hij gebruik van een aanpassing van een formule van Ernst (1983).
Gebruikte formule
De hydrologische situatie is als volgt geschematiseerd:
Vanaf de veranderstelde onderbreking in de Eemklei gaat een stroombaan omhoog naar het Lampenbroek.
Diepte van een waterdeeltje
De formule die de hoogte z van het waterdeeltje geeft op afstand x van het gat in de Eemklei luidt (Cadee, 1994):
Afstand tot het gat in de kleilaag
De horizontale afstand x die het deeltje aflegt voordat het aan maaiveld komt kan hieruit worden afgeleid door te stellen z=D (Cadee, 1994):
Verklaring van symbolen:
|
z |
: | hoogte van het deeltje boven de scheidende laag (m) |
| x | : | afstand vanaf het punt waar het deeltje het watervoerend pakket binnen komt (m) |
| L | : | lengte van het beschouwde profiel (m) |
| D | : | dikte van het watervoerend pakket (m) |
| qv | : | verticale kwelflux over de scheidende laag (m/dag) |
| Qi | : | regionale kwelflux die aan de linkerkant het beschouwde profiel in stroomt (m2/dag) |
| Qu | : | regionale kwelflux die aan de rechterkant het beschouwde profiel uit stroomt (m2/dag) |
Diepe kwel aan maaiveld
Metingen van de regionale stijghoogtegradiënt en schattingen van de kD van de eerste watervoerende laag geven schattingen voor de fluxen van het regionale stromingsveld: Qi = 0,171 m2/dag en Qu = 0,0534 m2/dag. De dikte van het watervoerende pakket D is 13 meter. Het Lampenbroek ligt op 1100 tot 2500 meter van het veronderstelde gat in de Eemklei, dus L = 1750 m.
Deze gegevens leveren het volgende verband tussen de kwel over de Eemklei en de horizontale afstand die een waterdeeltje aflegt voordat het uittreedt aan maaiveld:
De grafiek laat zien dat al bij een kleine kwelflux van 0.1 mm/dag het diepe grondwater kwan uittreden in het Lampenbroek.
Bovenstaande formule veronderstelt dat er geen grondwateraanvulling is, het neerslagoverschot wordt volledig afgevoerd naar het oppervlaktewater. Voor een kwelgebied als Lampenbroek is dat een reeële aanname.
Om te voorspellen of regionale kwel ook echt de wortelzone bereikt, is een analyse nodig van de regenwaterlens op perceelsniveau. Hiervoor heeft Kees Maas een analytische oplossing afgeleid (Poot en Schot, 2000).
Referenties
Cadée, M. (1994). Hydrologische systeemanalyse rond Lampenbroek. Doctoraalscriptie vakgroep Fysische Geografie, Universiteit Utrecht.
Ernst, L.F. (1983). Wegzijging en kwel. De grondwaterstroming van hogere naar lagere geibeden. Instituut voor Cultuurtechniek en Waterhuishouding, Wageningen..
Poot, A. en P. Schot (2000). Neerslaglenzen: vorm en dynamiek. Stromingen, jaargang 6, nummer 4, bladzijde 13-26.