Water als grondstof

Water als grondstof

In Nederland hebben we wat met water. In de wereld zijn we vooral bekend om onze voortdurende strijd tegen het water van de zee. We moeten er veel voor doen ons ons laag gelegen land tegen overstromingen te beschermen.

Het eerste deel van dit water-essay ‘Watertekort ondanks wateroverschot’ is hier te vinden. Dit tweede deel legt vooral de nadruk op de situatie in Nederland.

 Door de stijging van de zeespiegel moeten we in ieder geval onze zeedijken verhogen en de bescherming van de kust verder opvoeren. Binnenkort wordt de Afsluitdijk flink onder handen genomen om aanvallen vanuit de Waddenzee in ieder geval tot 2050 te kunnen weerstaan.

In het hoogwaterbeschermingsprogramma is vastgelegd dat jaarlijks ongeveer 25 kilometer van de ongeveer 3150 kilometer keringen in Nederland aan de nieuwe situatie worden aangepast. Het aanpassen van alle keringen vereist in dit tempo ongeveer 126 jaar (= 3150 : 25). Zelfs bij verdubbeling van het uitvoeringstempo is er nog ruim 60 jaar nodig. Hoe toekomstgericht zijn die aanpassingen? Recent internationaal onderzoek toont aan dat de wereldwijde zeespiegelstijging sneller kan verlopen dan vooralsnog is aangenomen. Werd in Nederland tot op heden uitgegaan van een stijging van 0,85 tot maximaal 1,30 meter in 2100, volgens het nieuwe onderzoek kan dat in 2100 al 2 meter zijn en kan het verder oplopen tot wel 8 meter in 2200. Daarom is het raadzaam bij de huidige aanpassingen al vast uit te gaan van de situatie zoals die aan het einde van deze eeuw wordt verwacht.

 

Ondergrond klinkt in

Maar het is niet alleen de stijgende zeespiegel die een risico vormt voor ons lage landje. In onze ondergrond komen veel veenlagen voor. Op zich vormde dat geen groot probleem totdat werd besloten de grondwaterstand flink te verlagen. De reden daarvoor was dat daardoor grote gebieden makkelijker bebouwd konden worden en de agrarische sector meer mogelijkheden kreeg om de productiviteit fors te verhogen.

Wat bij die keuze onderbelicht bleef was het versneld, onomkeerbare, inklinken van de dieper liggende veenlagen met een voortdurende bodemdaling tot gevolg. In het gebied tussen Woerden en de strandwallen in het westen moet rekening worden gehouden met een bodemdaling van 3 à 4 meter. Uiteindelijk gaat een dergelijke forse bodemdaling ook een rol spelen bij de maatregelen die nodig zijn om die gebieden droog te houden.

 

Consequenties stijging zeewater en daling bodem

Rivierdijken

Zeker als zeer hoge waterstanden in de grote rivieren steeds vaker en langduriger plaatsvinden moeten ook de rivierdijken hoger en breder worden. Het water uit de polders moet bovendien via de boezems naar de rivieren met die hoge waterstanden worden gepompt. Het verhogen en verstevigen van de rivierdijken langs die dalende polders kost veel ruimte en het droogpompen van die polders kost een enorme hoeveelheid energie. De vraag is natuurlijk in hoeverre dat ook op de lange termijn (macro-economisch) haalbaar is. Dit nog afgezien van de vraag hoe aangenaam het wonen is als je in een diepe kuil leeft, omgeven door echt zeer hoge dijken die miljoenen kubieke meters water moeten keren.

Afvloeiing rivieren naar zee

Door de stijgende zeespiegel verandert ook het punt waarop rivieren hun water nog op natuurlijke wijze, op basis van niveauverschil, automatisch in zee kunnen lozen. Afhankelijk van de omvang van de zeespiegelstijging komt dat punt komt steeds verder landinwaarts te liggen. Bij een zeespiegelstijging van 1 meter is de invloed van getijden op de Waal al in Zaltbommel merkbaar en bij 2 meter al bijna tot in Tiel. Als gevolg hiervan ontstaat een regelmatige stuwing in het af te voeren rivierwater hetgeen extra eisen stelt aan de hoogte van de rivierdijken meer landinwaarts.

Verzilting grondwater

Een ander belangrijk effect van de hogere zeewaterspiegel is dat het zoute zeewater door kwel, via de ondergrond, achter de zeedijken weer naar boven komt. Naar onderzoeken uitwijzen is deze invloed landinwaarts tot een afstand van 10 à 15 kilometer vanaf de kustlijn merkbaar. Hierdoor neemt het zoutgehalte van het grondwater toe en dat is, door een verandering in de beschikbaarheid van zoet water, van invloed op bijvoorbeeld de landbouw en de productie van drinkwater.

Op de (zeer) lange termijn kan het huidige grondwater brak en zelfs zout worden.

Overlast grondwater

De toenemende kwel zal ertoe leiden dat steden in de randstad te maken krijgen met forse grondwateroverlast die grote gevolgen kan hebben voor bijvoorbeeld bouw- en graaf-activiteiten. Ook zal het in de steden door grondwateroverlast en een stijgende grondwaterspiegel daardoor minder makkelijk worden om bij hoosbuien grote hoeveelheden regenwater via infiltratie en inzijging direct af te voeren.

Drinkwater

De drinkwaterproductie in de “Amsterdamse duinen”, verantwoordelijk voor de drinkwatervoorziening voor een groot deel van de Randstad lijkt vooralsnog niet echt in gevaar te komen. Maar zodra daar problemen gaan optreden zal het drinkwater vanuit andere gebieden moeten worden aangevoerd. In dat geval is het extra van belang dat de vraag naar drinkwater fors wordt teruggedrongen.

Bron:  m.n. Deltares

 

Regenwater

Nederland ligt grotendeels onder de zeespiegel en moet zich tegen overstromingen beschermen. De klimaatverandering leidt niet alleen tot een zeespiegelstijging maar zorgt ook voor frequentere en extremere regenbuien.

 

Afvoer via riolering

Hemelwater wordt in Nederland in principe via de riolering naar rioolwaterzuiveringsinstallaties afgevoerd. Door de toenemende bebouwing en verharding van het grondoppervlak is het bestaande riool stelsel niet of nauwelijks in staat dat enorme aanbod van regenwater te verwerken. Uitbreiding van het bestaande rioolstelsel, uitsluitend om op piekmomenten voldoende bergingscapaciteit te kunnen leveren, vergt enorme investeringen.

De jaarlijkse neerslagsom in Nederland is tussen 1910 en 2017 gelijkmatig gestegen van 690 naar 874 millimeter. Dit is 27% in 108 jaar. Langs de kust is de toename met 30 tot 35% (200 tot 250 mm) het grootst. Langs de oostgrens en in het zuidoosten is de toename wat minder groot 10 tot 25% (70 tot 170 mm).

Gemiddeld is de neerslaghoeveelheid in Nederland 870 mm per jaar ofwel 870 liter per m2. Dit betekent per maand gemiddeld 72,5 mm en per dag 2,4 mm regen. Nederland telt jaarlijks ongeveer 125 regenvrije dagen. Bovendien regent het maar 7% van de tijd, zodat slechts 570 uur sprake is van neerslag. Omgerekend betekent dat 3,6 mm per m2 per “regendag” en 1,5 liter regen per m2 per “regenuur”.

 

Afvoer via onverhard oppervlak

Bij onverhard oppervlak verdwijnt het hemelwater volledig in de ondergrond. Iedere m2 groen voorkomt dat gemiddeld 870 liter hemelwater via het riool wordt afgevoerd.

Door te voorkomen dat hemelwater direct in de riolering terecht komt, raakt het rioolstelsel op piekmomenten niet overbelast en dat voorkomt overstromingen en waterschade. Omdat minder water in het riool terecht komt hoeft er minder water getransporteerd en verpompt te worden en neemt het aanbod van relatief schoon water op de rioolwaterzuiveringsinstallatie af. Dat betekent enerzijds dat minder water gezuiverd hoeft te worden en anderzijds dat de effectiviteit van de zuivering toeneemt.

Besparing

De besparingen betreffen zowel de variabele kosten voor transport zoals bijvoorbeeld pompenergie als de variabele (energie-) kosten voor de  zuivering. ‘Groen Loont!’ geeft aan dat de gemiddelde zuiveringskosten voor regenwater circa € 0,18 per m3 bedragen. De transportkosten via het riool dalen met ca € 0,10 per m3.

Iedere m3 hemelwater die niet in het riool terecht komt levert dus een besparing op van circa € 0,20 tot € 0,30. Per m2 onverhard, groen, oppervlak is dat een besparing van gemiddeld € 0,22 op afvoer en zuivering van regenwater.

Oplossen overschot en tekort water

Wanneer alle neerslag in natte periodes regelrecht wordt afgevoerd, neemt het risico van een watertekort in droge periodes, zoals voor beregening van gewassen, toe.

Wateroverschot tijdelijk opslaan

Door in stedelijke gebieden wateroverschotten tijdelijk op te slaan wordt een bijdrage geleverd aan het oplossen van beide kanten van de  hemelwaterproblematiek (overschot en tekort).

  • Een gemiddelde woning in Nederland heeft een dakoppervlak van 70 m2. Bij een afvoer coëfficiënt (verhouding directe afvoer en neerslag) van 0,9 en een gemiddelde maandelijkse neerslag van 72 mm, bedraagt de maandelijkse hoeveelheid beschikbaar hemelwater 70 m2 x 0,9 x 0,072 m = 4,5 m3 ofwel 4500 liter. Dit is voldoende om een langere periode van relatieve droogte te overbruggen.
  • Per dag vraagt toiletspoeling ca 35 liter water per persoon. Bij 3 personen per woning zijn deze 4500 liter hemelwater voldoende om gedurende 42 dagen aan de behoefte te voldoen. Voor toiletspoeling en wassen van kleding samen bedraagt het gebruik ca 50 liter per persoon per dag en is de hoeveelheid regenwater toereikend om voor 30 dagen in de vraag te voorzien.
    Met een gemiddeld gebruik van 120 liter water per persoon per dag is met 35 liter voor toiletspoeling een besparing van 29% op drinkwater mogelijk. In het geval ook kleding met hemelwater wordt gewassen is de besparing ruim 41%.
  • Voor een medewerker op kantoor of bedrijf is gemiddeld per dag 16 liter water voor toiletspoeling nodig. Uitgaande van 45 weken van 5 dagen per week komt dat neer op een verbruik van 3600 liter per jaar of wel 300 liter per maand. Deze hoeveelheid regenwater is te bereiken met een oppervlak van nog geen 5,5 m2 plat dak. (afvoer coëfficiënt van 0,8 en bij 72 mm neerslag). Bij kantoren en veel bedrijven is vrijwel het gehele watergebruik bestemd voor toiletspoeling en schoonmaken zodat met het gebruiken van hemelwater een enorme reductie op drinkwater gebruik is te bereiken. Tegelijkertijd zorgt het opslaan van hemelwater bij kantoren en bedrijven voor een enorme reductie van de piekbelastingen van de riolering.

Juist vanwege de grote dakoppervlakken van kantoren en bedrijven zorgt hergebruik van hemelwater en het opvangen van regenwater in buffers voor een forse reductie van de piekbelastingen. Indien de capaciteit van de buffers ontoereikend is voor het aanbod kan het water via een overloop worden afgevoerd naar oppervlaktewater of vijver. Koppeling van een buffer-/opslagsysteem aan zogenoemde infiltratiekoffers ontlast de riolering permanent. Daarmee is neerslag in het gebied vast te houden en kan water op natuurlijke wijze langzaam in de grond zakken. Voor de haalbaarheid en effectiviteit van de inzet van dergelijke infiltratiekoffers is de ondergrond mede bepalend; in zandgrond verloopt het transport van water makkelijker dan in kleigrond.

 

Installatie voor gebruik regenwater

Een installatie voor het gebruik van regenwater omvat een filter, reservoir, pomp, een aansluiting op de leidingen naar de gebruikspunten en een overstort al dan niet in combinatie met infiltratiekoffers. Wanneer de regenwatervoorraad te gering is wordt de noodzakelijke buffervoorraad per dag met drinkwater aangevuld. (nevenstaande afbeelding is ontleend aan GolanTec energietechniek)

Opvang verontreinigingen

Filters beschermen het systeem tegen beschadigingen en verwijderen vaste verontreinigingen (bijvoorbeeld blad). Afhankelijk van de uitvoering en de capaciteit  is er de keuze uit buisfilters of cycloon- en cascadefilters. Fijnere verontreinigingen vormen een sliblaag in de opslagtank waaruit het makkelijk kan worden weggezogen.   

De keuze van de buffertanks wordt bepaald door de grootte en de plaats. Er is een grote verscheidenheid aan uitvoeringen op de markt in zowel beton als kunststof.

Bij kleinere capaciteiten genieten kunststof tanks de voorkeur. Is er sprake van hoge grondwaterstand dan kan een laag grind het opdrijven voorkomen. Voordeel daarvan is dat zo’n laag de ontwikkeling van micro-organismen, die verontreinigingen afbreken, stimuleert. De ruwe wanden van betonnen opslagtanks zorgen voor datzelfde effect.

Plaatsing installatie

In kantoren en bedrijven is het soms mogelijk de opslagtank op de hoogste etage te installeren en het water via zwaartekracht naar de toiletten te leiden. Bevindt de opslagtank zich op of onder de grond dan moet het water met een standaard hydrofoor (drukverhogingsinstallatie) naar de toiletten worden gepompt.

Aanvullen met drinkwater

Om ook tijdens langere droge perioden over voldoende spoel- en waswater te beschikken zorgt een afgestemd drinkwater toevoersysteem ervoor dat de opslagtank niet droog valt. Het aanvullen met drinkwater is voldoende voor het gebruik van een dag. Het aanvullen voorkomt tevens dat het slib indroogt en voor extra verontreinigingen zorgt. Wanneer het regenwateraanbod groter is dan de capaciteit van de voorraad tank loopt het overschot via een overloop naar een infiltratiekoffer of oppervlaktewater en in het uiterste geval naar de riolering.

 

Drinkwater

Zoals de term aangeeft is drinkwater van een zodanige kwaliteit dat deze veilig is om meteen te drinken. In Nederland gaat het om een afname van ongeveer 3.000.000 m3 per dag. Waterleiding bedrijven zuiveren grond- of oppervlakte centraal tot drinkwaterkwaliteit en distribueren dit als drinkwater via een fijnmazig netwerk.

 

Watergebruik in Nederland

Niet alle bronnen gaan uit van dezelfde hoeveelheid water die in Nederland per persoon in het huishouden wordt gebruikt. Om die reden is uitgegaan van afgeronde getallen.

 bron vitens

 

Slechts klein deel wordt gebruikt als drinkwater

Nederland beschikt over een uitgebreid leidingstelsel voor aanvoer en distributie van drinkwater waarop alle gebouwen in Nederland rechtstreeks zijn aangesloten. Al dat gedistribueerde water is van een zeer hoogwaardige kwaliteit is en voldoet aan de hoogste eisen die aan gezond en veilig drinkwater worden gesteld. En dat terwijl slechts een zeer klein deel als drinkwater wordt gebruikt. Het merendeel van het water niet wordt gebruikt voor activiteiten die zo’n hoge kwaliteit vereisen.

Van de ca 120 liter drinkwater die we per persoon per dag gebruiken wordt hooguit 10 liter op zo’n manier gebruikt, dat het gebruik van zuiver drinkwater daarvoor denkbaar, gerechtvaardigd of noodzakelijk is, bijvoorbeeld omdat het wordt gedronken of direct of indirect in aanraking komt met voedsel.

Dat betekent dat per dag per persoon zo’n 110 liter drinkwater bespaard kan worden.

 

Gezond en veilig drinkwater in de toekomst?

In de wetenschap dat ook de beschikbaarheid, leveringszekerheid, zuiverheid en betaalbaarheid van drinkwater in Nederland al onder druk staat of nog verder komt te staan ligt het voor de hand te zoeken naar alternatieven voor de vraag naar water.

Ook bij energie en grondstoffen is het gebruik groter dan maatschappelijk, ecologisch en economisch verantwoord en haalbaar is. Daarom is het logisch dat daar allereerst wordt gekeken naar de mogelijkheden om het gebruik terug te dringen. Simpelweg omdat het voorkomen beter is dan genezen en dat alles waar geen vraag naar is, niet hoeft niet te worden geproduceerd, gedistribueerd en daar dus ook niet voor hoeft te worden betaald.

 

Besparen op gebruik drinkwater

Er bestaan talloze sites waar adviezen zijn te vinden hoe te besparen op het gebruik van (drink-)water. De afgelopen jaren is, ondanks de groei van de bevolking, het gebruik van drinkwater in Nederland licht gedaald. Dat heeft mede te maken met de aankoop van (af-)wasmachines die minder water gebruiken en een toenemend aantal waterbesparende opties bij toiletspoeling en douchekoppen. Ook het gebruik van het bad is afgenomen maar daar staat een frequenter en langer gebruik van de douche tegenover.

Besparen van drinkwater kan ook door intensiever gebruik te maken van de natuur die ons bij de vraag naar water met grote regelmaat voorziet van schoon, vers en vooral zoet water in de vorm van regen of sneeuw. Zo voorziet de natuur ons ook met zon en wind aan de vraag naar energie.

Bij energie vindt het aanbod van zon en wind niet permanent plaats en is tijdelijke, tussentijdse, opslag noodzakelijk. Datzelfde geldt voor het aanbod van water en sneeuw. Er is niet dagelijks sprake van de hoeveelheid regen die we nodig (denken te) hebben en dus moet er gekeken worden naar mogelijkheden voor tijdelijke, veilige, tussentijdse, opslag.

Om nu de vraag naar opslagcapaciteit voor water niet al te ver op te laten lopen is het raadzaam te beginnen met een aantal maatregelen die de vraag naar water substantieel beperken.

Allereerst is daar het beperken van de vraag naar drinkwater voor toiletspoeling.

 

Praktische oplossingen en achtergronden

 

 

Door | 2018-06-18T15:31:44+00:00 juni 12th, 2018|Blog Paul Masselink, Water|0 Reacties

About the Author:

mm
Al voor mijn studie hield ik me bezig met de grondstoffenproblematiek en milieuvraagstukken op het gebied van lucht, water en grondgebruik. Als sociaal geograaf/planoloog ligt mijn interesse bij fundamentele oplossingen. Voor de korte termijn is mijn motto: “in een keer goed”. Voor de langere termijn geldt voor mij: “zet een ambitieuze stip op de horizon”. Vanuit meerdere invalshoeken kom ik tot uiteenlopende scenario’s voor oplossingen van problemen. De (maatschappelijke) effecten breng ik via globale systeem-dynamische modellen in beeld. De “ambitieuze stip op de horizon” vereist kennis van trends en ontwikkelingen. Daarmee kun je de toekomst een stapje voor zijn, zonder risico op luchtfietserij. http://www.masselinksustainableenergy.nl

Geef een reactie

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe jouw reactie gegevens worden verwerkt.