leeftijdverdeling onttrokken grondwater

De vuistregel is afkomstig uit de eerste aflevering van Hatsi-kD, een rubriek in het vakblad Stromingen van Kees Maas waarin hij hydrologische vuistregels beschreef (Maas, 1995).

Toepassing

responsekarakteristiek van een grondwaterwinning

De leeftijdverdeling van het onttrokken water van een winning wordt weergegeven in de responsekarakteristiek. Onderstaande figuur geeft de responsekarakteristiek van een freatische winning in een pakket van 25 meter dik met een grondwateraanvulling van 250 mm/jaar.

Uit de responscurve van deze winning is af te leiden dat 25% van het opgepompte water jonger is dan 10 jaar en 90% van het water jonger dan 80 jaar. Dat maakt de winning vrij kwetsbaar voor vervuiling, want na vervuiling van het ondiepe grondwater zal na 10 jaar ongeveer 25% van het opgepompte water bestaan uit dit vervuilde water.
Responsecurves worden in de praktijk gebruikt om de kwetsbaarheid van grondwateronttrekkingen voor de drinkwatervoorziening te bepalen (IWACO, 1993).

gevoeligheid van de leeftijdverdeling

De ligging van de responsecurve op de horizontale as wordt bepaald door drie parameters: de porositeit ne, de pakketdikte D en de de grondwateraanvulling N.

Onderstaande grafiek geeft inzicht in de gevoeligheid van de leeftijdverdeling in een responsecurve voor variatie van de parameters D en N (de porositeit ne is gelijk voor alle curves):

De grafiek laat zien dat een onttrekking in een dunne watervoerende laag met een hoge grondwateraanvulling het meest kwetsbaar is voor vervuiling. Een onttrekking in een een dik pakket met een lage grondwateraanvulling is het minst kwetsbaar.

(Bij een lagere grondwateraanvulling is het intrekgebied uiteraard wel groter, zodat ook een groter gebied beschermd worden).

kwetsbaarheid van een drinkwaterwinning

Het beschermingsgebied van een drinkwaterwinning wordt vaak gelegd op een afstand tot de winning waarbij het grondwater nog minimaal 25 jaar onderweg is voordat het de winning bereikt. Uit bovenstaande responsekarakteristiek zijn de volgende waardes af te lezen:

De tabel verklaart waarom de drinkwaterwinningen van oudsher geplaatst worden in gebieden met een dik watervoerend pakket en een lage grondwateraanvulling, zoals de Veluwe en bosrijke stuwwallen. Deze gebieden leveren oud grondwater van uitstekende kwaliteit.

Onderbouwing

reistijdformule

De responskarakteristiek van een onttrekking wordt berekend met de volgende formule (De Vries, 1967):

Uit de formule is de vuistregel direct af te leiden: de vorm van het intrekgebied en de onttrokken hoeveelheid grondwater komen in de formule niet voor.
De leeftijdverdeling wordt uitsluitend bepaald door de dikte D van de watervoerende laag, de grondwateraanvulling N en de porositeit ne.

De responskarakteristiek is met deze formule te berekenen, onder de aanname dat het grondwater onttrokken wordt uit een volkomen pompfilter (het filter loopt van de hydrologische basis tot aan het maaiveld) dat over het hele pakket op iedere diepte een gelijke hoeveelheid grondwater onttrekt.
De verdeling van de leeftijd t(z) verloopt dan evenredig met de verdeling van de hoeveelheid onttrokken grondwater over het pakket, zodat de procentuele verdeling t(z) over de dikte D mag worden uitgezet op de verticale as als de verdeling van de hoeveelheid onttrokken water Q0.

Referenties

IWACO, 1993. Onderzoek intrekgebieden drinkwaterwinningen Overijssel. Eindrapport fase 2.
Rapport in opdracht van de Provincie Overijssel.

Maas, C., 1995. Hatsi-kD.
Stromingen, (1) 1995 nummer 1.

Vries, J.J. de, 1967. Relatie tussen chemische samenstelling en beweging van het grondwater in de Achterhoek. Nota 416. d.d. 9 augustus 1967. Instituut voor Cultuurtechniek en Waterhuishouding, Wageningen.