![Page 1: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/1.jpg)
1
De nieuwe grondwaterkaart“Patterns of groundwater quality”
Marc Vissers
Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical Sciences, P.O. Box 80115, 3508 TC Utrecht, The Netherlands, phone: +31 30 2532988, fax +31 30 2535050,
![Page 2: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/2.jpg)
2
Opzet presentatie
• Waarom een grondwaterkaart?• De 3 factoren, de 2 perspectieven
• De 2 perspectieven karteren• Onzekerheid karteren
• Patronen in grondwaterkwaliteit
![Page 3: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/3.jpg)
3
Waarom een grondwaterkaart?• Bescherming en herstel van natuur• Risico-analyse van verontreinigingen (bron - object)• Systeemgerichter beheer (Ruimtelijke ordening)
– Functies op geschikte plaatsen plannen– Bescherming van kwetsbare gebieden en winningen
• Inzicht.........• Zonder kaart kan er geen rekening mee worden
gehouden• Kortom: Meerwaarde, ook voor kwaliteit van grondwater
![Page 4: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/4.jpg)
4
De drie factoren
De ruimtelijk-temporele distributie van grondwater-kwaliteit wordt bepaald door drie factoren:
1. Input2. Processen3. Stroming
(Geologie? Analysefout?)
Relative position within the groundwater flow system0% 20% 40% 60% 80% 100%
Redox boundary
Flow lines
Streamtubes
![Page 5: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/5.jpg)
5
De twee perspectieven
Het relateren van grondwaterkwaliteit aan -stroming kan op twee manieren:
1. In termen van verleden en toekomstige paden van puntverontreinigingen
2. In termen van de intrekgebieden van beken, putten of natte natuur, en hun historische belasting
![Page 6: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/6.jpg)
6
Het karteren kan dus ook volgens deze 2 perspectieven!
• Kaarten van stroomrichting, leeftijd en herkomst / toekomst op verschillende dieptes en aan het oppervlak: “future and past pathways of point source pollution”
• Kaarten van intrekgebieden van objecten en hun ruimtelijk-temporele karakteristieken (bijv. landgebruik, leeftijd): “recharge areas and historical input” (= systeembenadering)
![Page 7: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/7.jpg)
7
In feite al onderkend door Engelen en Kloosterman (1996)
![Page 8: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/8.jpg)
8
Maar wat hebben we nog meer nodig?
• “Future and past pathways”– Herkomst van grondwater vanuit observaties op een
bepaalde diepte, en diepte vanuit elk punt aan oppervlak– Leeftijd van water langs stroombanen
• “Recharge areas and historical input”– Intrekgebieden van beken, putten, natte gebieden– Leeftijdsverdeling van het intrekgebied (en landgebruik)
• Computer power! (om vereiste resolutie voor regionale studies te kunnen hebben)
![Page 9: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/9.jpg)
9
Intrekgebieden / Grondwaterstromingssystemen
• Tóth (1963): 2D• Engelen and Kloosterman (1996): gedefinieerd
door hun continue intrekgebieden, en dat is niet handig om waterkwaliteitsvragen te kunnen beantwoorden
• Dus: Transformatie van Tóths definitie naar 3D
![Page 10: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/10.jpg)
10
Grondwaterstromingssystemen definiëren
• When a discharge area is “continuous”, the flow lines towards it will remain adjacent throughout the region
• (deze definitie is in weze gelijk aan die van stroomgebieden)
Relative position within the groundwater flow system0% 20% 40% 60% 80% 100%
Redox boundary
Flow lines
Streamtubes
Relative position within the groundwater flow system0% 20% 40% 60% 80% 100%
Redox boundary
Flow lines
Streamtubes
![Page 11: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/11.jpg)
11
Hengelo studiegebiedHengelo studiegebied
244000 246000 248000 250000 252000 254000 256000 258000 260000 262000
468000
470000
472000
474000
476000
478000
480000
482000
80010001200140016001800200022002400260028003000320034003600380040004200440046004800
Study areaModel areaAOI: Hengelo
Twente canal
Hengelo
Enschede
Area of interest
Model area
Lock
Delden
heightRidge
ofOldenzaal-
Ensc hede
![Page 12: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/12.jpg)
12
248 249 250 251 252 253 254 255
472
473
474
475
476
477
478
479
480
Reisafstand(7x8 km)Reisafstand(7x8 km)
N
OW
Z
![Page 13: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Infiltratie /KwelInfiltratie /Kwel
N
OW
Z
248 249 250 251 252 253 254 255
472
473
474
475
476
477
478
479
480
![Page 14: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/14.jpg)
14
248 249 250 251 252 253 254 255
472
473
474
475
476
477
478
479
480
LeeftijdLeeftijd
N
OW
Z
![Page 15: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/15.jpg)
15
TopografieTopografie
N
OW
Z
248 249 250 251 252 253 254 255
472
473
474
475
476
477
478
479
480
+ een aantal verontreinigingen
![Page 16: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/16.jpg)
16
3D: Hengelo zeer complexWanneer er een kleur is te zien: Geen infiltratie van boven maar kwel of
subhorizontale stroming ongeveer loodrecht op de afstandsgradientGeologie en menselijke ingrepen voornamelijk bepalend voor het ‘lot’ van
het grondwater
3 meter – mv
20 meter -mvKwantitatieve gevoeligheid
![Page 17: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/17.jpg)
17
SALLAND
• 12 x 18 km studiegebied• Ruraal• Aangelegd drainagesysteem• Meer zekerheden mbt geologische complexiteit:
‘zandbak’• Toch ook zeer complexe stroming, topografie-
gedomineerd– OOK KLEINE systemen– OOK eerder 3D te noemen dan 2D te schematiseren
Relative position within the groundwater flow system0% 20% 40% 60% 80% 100%
Redox boundary
Flow lines
Streamtubes
![Page 18: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/18.jpg)
Veluwe
SallandDunes
UtrechtseHeuvelrug
AquitardsNAP
-100
-200
100
-300
-400
Gelderse vallei
W E
Twente
W E
50km180km
Fresh water
Brackish / saline water
2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000-3000
-2000
-1000
0
- 1
- 0 . 7 5
- 0 . 5
- 0 . 2 5
0
0 . 2 5
0 . 5
0 . 7 5
1
1 . 2 5
1 . 5
1 . 7 5
2
2 . 2 5
2 . 5
2 . 7 5
3
3 . 5
Schaal van grondwaterstroming
![Page 19: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/19.jpg)
19
3D karakteristiek van grondwater stroming
210 212 214 216 218 220 222 224 226X-coordinate
478
480
482
484
486
488
490
Y-co
ord i
nate
(km)
(km
)
0-200
200-400
400-600
600-800
800-1000
1000-1250
1250-1500
1500-3000
3000-6000
6000-12000
>12000
![Page 20: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/20.jpg)
20
Deel II: Onzekerheid
• Zonder een kaart en het kwantificeren van de onzekerheid is het moeilijk te beoordelen wat de waarde van zo’n kaart is
• Onzekerheid (en variabiliteit) is een van de belangrijkste karakteristieken van grondwaterstroming, vooral in gebieden onderhevig aan klimatologische en menselijke variaties
• De randvoorwaarden van modellen (de invoer) hebben te maken met verschillende vormen van onzekerheid
![Page 21: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/21.jpg)
21
Kwantificeren en karteren van de onzekerheid: Gevoeligheidsanalyse
Automatisch?
Onzekerheid?
![Page 22: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/22.jpg)
22
Grondwaterstromingssystemen en totale reisafstand in Salland
210 212 214 216 218 220 222 224 226X-coordinate
478
480
482
484
486
488
490
Y-co
ord i
nate
(km)
(km
)0-200
200-400
400-600
600-800
800-1000
1000-1250
1250-1500
1500-3000
3000-6000
6000-12000
>12000
Onzekerheid?
Automatisch?
![Page 23: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/23.jpg)
23
Gevoeligheidsanalyse
• Recharge: 2y averages 1965-2002• Anisotropy KH/KV: ½ to 8• Drainage resistance: 0.25 to 4 times
calibrated• Drainage level: 0.25 m (!) Gauss
• Recharge & Drainage level (Monte Carlo)
![Page 24: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/24.jpg)
24
Monte Carlo Analysis (recharge & drainage level)
210 212 214 216 218 220 222 224 226
X-coordinate
478
480
482
484
486
488
490
Y-c
oord
inat
e
95-100%
80-95%
60-80%
40-60%
0-40%
![Page 25: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/25.jpg)
25
Drainage, topografie, stromingkaart, monitoring, verontreiniging, grondwaterkwaliteitspatronen,
onzekerheid….
![Page 26: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/26.jpg)
26
Grondwaterkwaliteitspatronen:Stroming, input, en processen
Relative position within the groundwater flow system0% 20% 40% 60% 80% 100%
Redox boundary
Flow lines
Streamtubes
Grootte en positie van GSS, schaal en variaties in landgebruik
![Page 27: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/27.jpg)
27
Minifilterputten gepositioneerd in een stromingsveld
A1A2
A3
A4A5
A6
A7A8A10
A11
0 500 1000 50 100 150
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
0 800 1600200 700 1200
200 600 1000
300 500 700
Dep
th (
m +
NA
P)
500 1500 2500
500 1000
0 500 1000
500 1000 1500
A11 A 10 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A 2 A 1
1989
1996
2002
Ec (µS /cm )
2
33
1
2
2
2
1
2
3
3
3
3
3
33
1
2
1
2
2
2
1
2
22
![Page 28: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/28.jpg)
28
In realiteit: Positie in GSS, Landgebruiksschaal, en geochemische grenzen
0 500 1000 50 100 150
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
0 800 1600200 700 1200
200 600 1000
300 500 700
Dep
th (
m +
NA
P)
500 1500 2500
500 1000
0 500 1000
500 1000 1500
A11 A 10 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A 2 A 1
1989
1996
2002
Ec (µS /cm )
2
33
1
2
2
2
1
2
3
3
3
3
3
33
1
2
1
2
2
2
1
2
22
![Page 29: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/29.jpg)
29
Ook drie typen veranderingen (ook in observaties!)
Area with recharge decrease
T= t0 - delta tT= t0
Moving redox boundary
Moving pollution front
Moving streamtube boundary
32
1
Veranderingen zijn ook afhankelijk van de positie in het GSS
![Page 30: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/30.jpg)
30
Conclusies I• Grondwaterstroming kan in 3 dimensies worden
gekarteerd, en maakt het zodoende mogelijk beide waterkwaliteitsvragen te beantwoorden.
• De onzekerheid van deze kaarten (GSS; impliciet stroombanen onzekerheid) kan worden gekwantificeerd en gekarteerd.
• Geobserveerde grondwaterkwaliteitspatronen kunnen direct vanuit de kaarten verklaard worden.
• Met de huidige state of the art kunnen ‘grote’ gebieden worden gekarteerd, (rekening houdend met complexiteit voor schaal en karakteristieke responstijd i.g.v. steady-state aanname)
![Page 31: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/31.jpg)
31
Conclusies II
• Grondwaterstroming is het best te beschrijven adhv de kleine grondwaterstromingssystemen die door hun duidelijke 3D karakteristiek beter op horizontale kaarten gepresenteert kunnen worden
• Samen met heterogeniteit bepaalt onzekerheid / variabiliteit van stromingsrichting de magnitude van diffusie en dispersieprocessen
• De grondwaterstromingssysteemgrenzen vormen een soort “natuurlijke isolatie” van verontreinigingen
![Page 32: 1 De nieuwe grondwaterkaart “Patterns of groundwater quality” Marc Vissers Universiteit Utrecht, Centre for Geo-Ecological Research, Faculty of Geographical](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022070314/5551a0ef4979591f3c8b9672/html5/thumbnails/32.jpg)
32
?