Infiltreren en aanvullen van grondwater: wat we hierover weten

Als gevolg van klimaatverandering krijgen we steeds vaker te maken met aanhoudende droogte. Oplossingen zijn nodig om in droge periodes voldoende zoetwater beschikbaar te hebben. Het vasthouden van water en actief aanvullen van grondwater – ofwel ‘infiltreren’ – om grondwaterstanden op peil te houden, is daarvoor een mogelijkheid. Toch begon deze ondergrondse oplossing ooit vanuit een andere aanleiding.

Ruggengraat van de drinkwatervoorziening

“De eerste infiltraties in Nederland gebeurden langs de kust”, vertelt Klaasjan Raat, geohydroloog bij KWR. “De duinen waren een prachtige bron van zoetwater, maar toen men meer duinwater begon te onttrekken dan er via regen bij kwam, trad verzilting op. In 1940 begon de toenmalige Leidsche Duinwatermaatschappij als eerste met de infiltratie van boezemwater in de duinen. Daarna volgden nog veel meer systemen van duinfiltraties in Noord- en Zuid-Holland en Zeeland. Zij vormen nog steeds de ruggengraat van de drinkwatervoorziening in het westen van ons land. De duinen zijn een prachtige stap in het zuiveringsproces en het zijn enorme waterbuffers.”

Golfbeweging

Om de ontwikkeling van infiltreren en aanvullen te beschrijven, spreekt Raat van een golfbeweging. “Ik noem de oorsprong ervan in de jaren ’40 van de vorige eeuw de ‘eerste golf’. Dit ging meteen al gepaard met onderzoek door de drinkwaterbedrijven en door Kiwa: het onderzoeksinstituut dat in 1948 door die bedrijven werd opgericht. Eén van de eerste Kiwa-rapporten, gepubliceerd in 1956 , ging over infiltratie van oppervlaktewater. Een klein golfje volgde in 1970, met de oprichting van de Commissie Infiltratie Veluwe. Midden in het land dus, met als aanleiding het compenseren van de effecten van grondwaterwinning. De tweede golf volgde in de jaren ’80 en ’90. De drinkwatervraag nam toen sterk toe en de drinkwaterbedrijven verwachtten dat deze trend door zou zetten. Dit leidde tot de opkomst van diepinfiltratie: een methode waarbij water wordt geïnfiltreerd met een put op grotere diepte, per definitie onder een afsluitende kleilaag. Met diepinfiltratie gebruik je de bodem als een zuiveringsstap én je creëert een extra waterbuffer in het systeem. Door het hele land heen zijn hier fantastische pilots mee gedaan. Maar door maatregelen zoals waterbesparende douchekoppen, zuinigere wasmachines, een dubbele knop op het toilet en door het gebruik van andere waterbronnen voor vee dan drinkwater, vlakte de watervraag af. De bestaande drinkwaterstructuur bleek te voldoen en op een enkel systeem na zijn diepinfiltratiesystemen toen niet grootschalig van de grond gekomen. Heel anders ligt dat voor de glastuinbouw. Ook daar had men in de jaren ’80 behoefte aan extra water. Als gietwater gebruiken telers regenwater, dat vanwege het lage natriumgehalte het meest geschikt is voor de plantengroei en meerder keren kan worden hergebruikt. In Aalsmeer en Oostland draaien al sinds die tijd ruim honderd systemen met infiltratieputten voor regenwater. Tijdens die tweede golf is door Kiwa Water Research, zoals KWR toen heette, en de drinkwaterbedrijven gezamenlijk veel onderzoek gedaan naar diepinfiltratie. Die kennis is ontsloten in de bekende Kiwa Mededelingen 105 en 106.”

Zoet en zout

De derde golf van infiltreren en aanvullen vond plaats aan het begin van deze eeuw, vertelt Raat. “Nederland bereidde zich voor op klimaatverandering en vertaalde dit onder meer in het onderzoeksprogramma Kennis voor Klimaat. De opkomst van lange droogteperiodes betekenen dat we toevlucht moeten zoeken in lokale zoetwatervoorzieningen. Overschotten opslaan in de ondergrond is dan bijvoorbeeld interessant. Maar hoe doe je dat in een brakke ondergrond langs de kust? Dan moet je het gedrag van zoet- en zoutwater goed begrijpen. In die tijd kwamen vanuit de academische wereld grondwatermodellen beschikbaar waarmee we zoet en zout konden modelleren. Vanuit het nationale onderzoeksprogramma hebben wij toen samen met Deltares en adviesbureau Acacia Water de eerste pilots opgezet, onder andere in het Westland en op de kreekruggen van Zeeland. Het systeem in het glastuinbouwgebied in het Brabantse Dinteloord komt hier bijvoorbeeld uit voort.

Gezuiverd restwater van de nabijgelegen suikerfabriek van de Cosun wordt omgezet tot gietwater en opgeslagen in een ondergronds puttenveld. Bij langdurige droogte gebruiken tuinders dit water als aanvulling op de reguliere watervoorziening. De resultaten die we in 2017 hierover hebben gepubliceerd, won de H2O-prijs voor beste vakartikel van dat jaar.”

Kennis in de etalage

Gevraagd naar nog meer kennis van KWR over ondergrondse waterberging uit de derde golf die in de etalage kan worden gezet, noemt Raat een voorbeeld uit de stedelijke omgeving. “De Urban Waterbuffer vind ik een mooie, een project van TKI Watertechnologie waarbij is gekeken hoe in het stedelijk gebied regenwater effectief en langer kan worden vastgehouden in de ondergrond. Het systeem bij ‘Het Kasteel’, het voetbalstadion van Sparta in Rotterdam, is echt een icoonproject in Nederland. Het Urban Waterbuffer-project heeft ook verschillende spin-offs opgeleverd, zoals dit jaar bij Ahoy, ook in Rotterdam. En natuurlijk moeten we ook kennisprogramma COASTAR noemen. De lopende brakwaterpilot bij Dunea komt daaruit voort, en ook de Waterbank Westland.”

Impasse doorbreken

Tegelijk is 2018 het jaartal dat volgens Raat de huidige fase in het infiltreren en aanvullen van grondwater inluidde. “We zitten nu in de vierde golf: een hernieuwde interesse voor infiltratie en aanvullen, met name op de hoge zandgronden. We wisten dat klimaatverandering voor langere droogteperiodes zou zorgen. Maar toen dit in 2018 echt gebeurde, was het wel even schrikken. Ook de waterschappen gingen hierover nadenken, bijvoorbeeld in Brabant. Ze kwamen met de vraag of zij afgekoppeld regenwater in woonwijken of bedrijventerreinen kunnen gebruiken om de grond in te brengen. Of oppervlaktewater of zelfs gezuiverd effluent. Hoe zit dit technisch? En vooral ook: hoe zit het met de waterkwaliteit? Tegelijk zorgde de nieuwe Omgevingswet, die per 1 januari 2024 van kracht werd, voor veel onduidelijkheid. In die wet bestaat veel ruimte voor lokale aanvulling van grondwater. Dat lijkt handig, maar werkt verlammend. Initiatiefnemers durfden geen stappen te nemen, net zomin als vergunningverleners. Het Infiltratiebesluit Bodembescherming uit de jaren ’90 vormde ook geen goed vertrekpunt, omdat dit destijds was opgezet voor grote duinwaterinfiltraties voor de drinkwatervoorziening en niet voor alle typen water of kleine systemen. Bij KWR zagen we dit probleem al aankomen, en ik ben heel blij dat STOWA dit heeft opgepakt. Met het onlangs uitgebrachte rapport Verantwoord infiltreren en aanvullen hoop ik dat de impasse wordt doorbroken en dat het bevoegd gezag de duidelijkheid krijgt waar ze om vragen. Dan komen ze in de actiestand.”

Watersysteem als uitgangspunt

Het genoemde rapport biedt een diepgaand overzicht van infiltratie- en aanvulmaatregelen in Nederland, gericht op verschillende watersystemen en doeleinden. Zo is er een gedetailleerde maatregelentabel in opgenomen en wordt het juridische kader belicht. Een flexibel toepasbaar raamwerk biedt concrete richtlijnen voor het veilig en effectief toepassen van infiltratie- en aanvullingsmaatregelen, met specifieke aandacht voor de grondwaterkwaliteit. “In plaats van de stoffen die in water voorkomen als uitgangspunt te nemen voor verantwoord infiltreren en aanvullen, hebben we gekozen voor het watersysteem als geheel”, zegt hydroloog Gijsbert Cirkel, werkzaam bij KWR en betrokken bij de totstandkoming van het STOWA-rapport. “Dat maakt de problematiek eenvoudiger, omdat je niet naar alle stoffen apart hoeft te kijken en onafhankelijk bent van nieuwe stoffen die opduiken. Wanneer je als initiatiefnemer of vergunningverlener van begin af aan kijkt naar de kwetsbaarheid van het watersysteem en de omkeerbaarheid van je ingreep, ben je goed bezig. Zo heb je bij een kreekrug in Zeeland die door kleilagen en drainerend oppervlaktewater wordt omsloten met een heel andere situatie te maken dan bij een vrij onbegrensd grondwatersysteem op de Veluwe. Daar kan het ingebrachte water alle kanten op. Zo’n situatie draai je niet zomaar terug.”

Straatwater

In vervolg op de cases die met de studie ‘Verantwoord infiltreren en aanvullen’ zijn uitgevoerd, pakt RIONED – de koepelorganisatie van stedelijk waterbeheer – de draad op door een verdieping naar de stedelijke omgeving te maken, vertelt Cirkel. Dit stemt de onderzoeker positief, want afstromend hemelwater vormt in die situatie volgens hem nog best een uitdaging. “Je hebt weinig controle over de stoffen die hemelwater in de stedelijke omgeving met zich meebrengt. Denk aan bandenslijpsel, smeerolie of andere stoffen die zich op de straat bevinden of uitlogen uit bouwmaterialen. Volgens de Nederlandse wet- en regelgeving is hemelwater schoon. Vanuit die optiek wordt afvoer van hemelwater via het riool naar een rioolwaterzuiveringsinstallatie als ongewenst gezien, vanwege het risico op overstorten en verminderde werking van de zuivering bij piekbuien. Daarom is de voorkeursvolgorde niet om hemelwater op het riool te laten wegstromen, maar te infiltreren in de bodem of af te voeren naar het oppervlaktewater. Natuurlijk gebeurt dat niet op plekken waar bijvoorbeeld veel transport plaatsvindt of het risico op vermorsingen en lekkages hoog is. Maar waar de grens ligt, is niet zo duidelijk. Uit een literatuurstudie die we hebben uitgevoerd voor het TKI-project Straatwater Filtratie voor Infiltratie, blijkt dat hemelwater significante hoeveelheden organische microverontreinigingen met zich mee kan brengen. Binnen hetzelfde project werken we samen met gemeenten, Vitens en verschillende bedrijven aan de ontwikkeling van eenvoudige zuiveringsstappen voordat afstromend hemelwater wordt geïnfiltreerd of het oppervlaktewater in gaat. Zo voeren we momenteel in de proefhal van KWR-experimenten uit met steenwol waar we actief kool en ijzerhydroxides aan hebben ‘geplakt’. De uitdaging is om materiaal te vinden waar in relatief korte tijd veel water doorheen kan stromen, terwijl het tegelijkertijd ongewenste stoffen bindt. Ook moet de oplossing praktisch inpasbaar zijn in de publieke ruimte en goed te onderhouden zijn. Ik ben benieuwd naar de testresultaten. Met de materialen die goed scoren, gaan we ook nog pilots doen in steden zoals Apeldoorn, Nijmegen en Amsterdam.”

Storymap diepinfiltratie

Dat de golfbewegingen, beschreven door KWR-onderzoeker Klaasjan Raat, ook op voorgaande ontwikkelingen kan teruggrijpen, illustreert zijn collega Gilian Schout. “De diepinfiltratiesystemen die in de jaren ’80 nooit grootschalig van de grond zijn gekomen, beleven een hernieuwde interesse”, vertelt hij. “We zien dat de drinkwatervraag stijgt, nadat deze een lange tijd stabiel is gebleven. Drinkwaterbedrijven zoeken daarom naar nieuwe bronnen en diepinfiltratie is zo’n mogelijkheid.” Vanuit de drinkwaterbedrijven ontstond de behoefte om de lessen die eind vorige eeuw met diepinfiltratie zijn geleerd, weer op te halen. Om te kijken waar de huidige uitdagingen en kansen liggen. Dit leidde tot een zogenoemde ‘Storymap’, die binnen Waterwijs – het collectieve onderzoeksprogramma van de watersector – is gemaakt. Schout: “We hebben medewerkers van drinkwaterbedrijven geïnterviewd die de eerste ontwikkelingen van diepinfiltratie hebben meegemaakt. De uitkomsten hiervan hebben we op een toegankelijke manier ontsloten, zodat dit door een brede groep mensen is te raadplegen. Op een interactieve kaart van Nederland staan alle locaties aangegeven waar ooit een proef met diepinfiltratie is geweest. Dat zijn zo’n 25 stuks. Ga je met je muis over zo’n locatie, dan verschijnt een pop-up met verdiepende informatie.”

Op de schouders van je voorgangers

De technieken van diepinfiltratie uit de jaren ’80 zijn nog steeds toepasbaar, vervolgt Schout. Het gaat om ondergrondse waterberging ofwel Aquifer Storage and Recovery (ASR). Of om Aquifer Storage Transfer and Recovery (ASTR). Schout: “Bij ASR infiltreer je water op een bepaalde diepte in een put en haal je dit er later weer uit. Het gaat dus om een tijdelijke waterbuffer. Bij ASTR infiltreer je water op een bepaalde plek en haal je het er tegelijkertijd op een andere plek weer uit. Hier gebruik je het ondergrondse transport als een zuiveringsstap. Voorheen was diepinfiltratie een manier om de effecten van een bestaande winning te verkleinen en daarmee de vergunningsruimte voor drinkwaterbedrijven te vergroten. In het verhaal dat met Storymap verteld wordt, kijken we naar de uitdagingen en kansen van deze techniek om in de watervraag van de toekomst te voorzien. Een van de toepassingen ervan is als calamiteitenbuffer, of als buffer bij het opvangen van een piekvraag. Ook kan diepinfiltratie lokaal als een logistieke oplossing worden ingezet, als alternatief voor het vergroten van een waterleiding of uitbreiden van een zuiveringsinstallatie. Ik heb al die rapporten van 45 jaar geleden in mijn handen gehad. Dan denk ik: mensen waren toen al met dezelfde problematiek bezig. Ze hadden dezelfde vragen. Het voelt alsof je op de schouders van je voorgangers staat.”

Toekomstig onderzoek

Wat Schout betreft moeten we voortbouwen op bestaande kennis over diepinfiltratie en deze verder optimaliseren. “Samen met drinkwaterbedrijven willen we bijvoorbeeld kijken naar de optimale inrichting van een puttenveld. Hoe krijg je zoveel mogelijk van het beschikbare water de grond in, en kun je dit tegen de juiste kwaliteit er weer uithalen? Hoe ga je putverstopping tegen? En hoe bepaal je het nut van infiltratie in het tegengaan van verdrogingseffecten? Wat ik vooral hoop, is dat de Storymap ervoor zorgt dat drinkwaterbedrijven diepinfiltratie zien als een serieuze optie. En dat ze ontdekken hoeveel kennis al beschikbaar is. Zij hoeven het wiel dus niet opnieuw uit te vinden, en deze Storymap geeft een mooi eerste overzicht van alles wat eerder is gedaan op dit gebied.”

Meer informatie over het werk van KWR aan de maatschappelijke opgave van zoetwaterbeschikbaarheid.