Afwegingen bij het gebruik van grondwater en de ondergrond : Een verkenning op basis van ecosysteemdiensten

Ministerie van I&

Sustainable Groundwater Management in the Arid Southwestern US: Coachella Valley, California

Sustainable groundwater management requires approaches to assess the influence of climate and management actions on the evolution of groundwater systems. Traditional approaches that apply continuity to assess groundwater sustainability fail to capture the spatial variability of aquifer responses. To address this gap, our study evaluates groundwater elevation data from the Coachella Valley, California, within a groundwater sustainability framework given the adoption of integrative management strategies in the valley. Our study details an innovative approach employing traditional statistical methods to improve understanding of aquifer responses. In this analysis, we evaluate trends at individual groundwater observation wells and regional groundwater behaviors using field significance. Regional elevation trends identified no significant trends during periods of intense groundwater replenishment, active since 1973, despite spatial variability in individual well trends. Our results illustrate the spatially limited effects of groundwater replenishment occur against a setting of long-term groundwater depletion, raising concerns over the definition of sustainable groundwater management in aquifer systems employing integrative management strategies

Representativeness WFD monitoring programme groundwater quality

Nederland heeft een monitoringprogramma opgesteld om te voldoen aan het voorschrift uit de Europese Kaderrichtlijn Water (KRW) om het grondwater regelmatig te meten. Dit KRW Monitoringprogramma Grondwaterkwaliteit (KMG) kan op een aantal punten worden verbeterd om het meer in lijn te brengen met de formele randvoorwaarden. Zo moet het conceptuele model nog worden beschreven, dat de interactie weergeeft tussen oppervlakkige afspoeling, grondwater en ecosystemen. Daarnaast wordt aanbevolen om op locaties waar het bovenste grondwater de kwaliteit van het oppervlaktewater en ecosystemen beinvloedt, de surveillance- en de operationele monitoring uit te breiden met meetpunten in de bovenste paar meter van het grondwater. Voor een representatieve verdeling van de metingen is het raadzaam de ruimtelijke indeling van de meetpunten over Nederland te baseren op grondsoort, landgebruik en hydrologische situatie. Tot slot kan de beoordeling van de waterkwaliteit betrouwbaarder worden door meer bestaande meetpunten in te zetten. Het bovenstaande blijkt uit onderzoek van het RIVM en Deltares, in opdracht van het ministerie van VROM. De Europese Kaderrichtlijn Water stelt doelen zodat er in 2015 onder andere voldoende water in Europa is met een goede chemische toestand. Dit houdt in dat de concentraties van verontreinigende stoffen de normen niet overschrijden. Daarnaast mogen deze concentraties geen significante vermindering van de ecologische of chemische kwaliteit van de grondwaterlichamen veroorzaken. Evenmin mogen ze significante schade toebrengen aan ecosystemen die afhankelijk zijn van het grondwater. Momenteel wordt de chemische toestand van grondwater bepaald op basis van metingen op 10 en 25 meter diepte. De aanbeveling om daarbij ook grondwaterkwaliteitgegevens uit de bovenste paar meter te betrekken, geldt zowel voor surveillance- als voor de operationele monitoring. Surveillancemonitoring vindt plaats in gebieden waar het risico op vervuild grondwater in 2015 klein is. Operationele monitoring vindt plaats in gebieden waar het risico op vervuiling dan groter is. Voor operationele monitoring heeft dat als voordeel dat effecten van milieumaatregelen dan eerder kunnen worden waargenomen.The Netherlands has set up a programme to monitor groundwater in order to reach compliance with the formal requirements of the European Water Framework Directive (WFD). To this end, several aspects of this WFD Monitoring Program Groundwater quality (KMG) can be improved. There is a need to develop a conceptual model which describes the interaction between surface runoff, groundwater and ecosystems. Surveillance and operational monitoring of the upper few meters of groundwater should also be expanded for those locations where the upper groundwater interacts with the surface water and ecosystems. In addition, monitoring wells in the Netherlands should be distributed spatially on the basis of soil type, land use and hydrological situation in order to obtain a representative distribution of the measurements. Finally, the reliability of the assessment of the water quality can be improved by expanding the number of existing monitoring wells. These are the conclusions of a study carried out by the RIVM and Deltares by order of the Ministry of Housing, Spatial Planning and the Environment (VROM). The European WFD sets goals. One of these is that in 2015 there will be sufficient water in Europe with a good chemical status. This goal implies that the concentrations of pollutants should not exceed the standards and that the concentrations present should not cause a significant deterioration of the ecological or chemical quality of the groundwater body. In addition, these concentrations should inflict damage on groundwater-dependent ecosystems. The current assessment method for determining the chemical status of groundwater is been based on measurements taken at 10 and 25 m below the soil surface. The recommendation to also use groundwater quality data from the upper few meters concerns both surveillance and operational monitoring. Surveillance monitoring is applied in areas where the risk of pollution in 2015 is low, and operational monitoring is applied in areas where there is a higher pollution risk. In terms of operational monitoring, this recommendation has the advantage that effects of environmental policy measures can be observed at an earlier stage.VRO

Options for a nitrate compliance checking network for monitoring nitrate compliance in the upper five metres of groundwater : Technical elaboration of Koopmans' resolution of 22 April 2009

Het is mogelijk een eventuele afname van de nitraatconcentratie in de bovenste vijf meter van het grondwater onder landbouw op zand- en dalgronden vast te stellen in een meetnet met 450 tot 1200 grondwaterputten (een nitraatdieptemeetnet). Het precieze aantal putten is afhankelijk van de nauwkeurigheid die het beleid vraagt en van de mogelijkheid om bij voldoende landbouwbedrijven te kunnen meten. Om te kunnen verklaren of de nitraatconcentratie al dan niet met de diepte afneemt, zijn behalve deze basismetingen uitgebreidere metingen nodig bij circa 75 tot 100 van deze putten. Dit blijkt uit onderzoek naar aanleiding van de motie-Koopmans van 22 april 2009. Deze motie verzoekt om, aanvullend op de huidige RIVM-metingen in de bovenste meter van het grondwater, de nitraatconcentraties in de tweede tot en met de vijfde meter te modelleren en te meten. Het onderzoek is uitgevoerd door het RIVM, het kennisinstituut Deltares en instituten van de Wageningen UR. Hiervoor zijn een aantal meetnetvarianten om een afname in de bovenste vijf meter van het grondwater vast te stellen onderling vergeleken. De meetnetvariant die het beste voldoet aan de gestelde eisen sluit aan bij de bestaande voorzieningen van het Landelijk Meetnet effecten Mestbeleid (LMM) en is in detail uitgewerkt. Het vergt een grote inspanning om een afname van de nitraatconcentratie met de diepte nauwkeurig met metingen aan te tonen, wat daardoor zeer kostbaar is. Het gebruik van een rekenmodel, op basis van beschikbare kennis en in combinatie met een gedetailleerde meetinspanning bij de 75 tot 100 putten, is aanmerkelijk goedkoper dan de uitgebreide meetnetvariant met 450 tot 1200 putten. Een dergelijk model is echter afhankelijk van aannamen en het beperkte aantal metingen is te laag om alleen op basis van de metingen conclusies te baseren. Het is de bedoeling de metingen in te zetten bij de uitwerking van het eerstkomende, vijfde Nitraatrichtlijn Actieprogramma, waarvoor de onderhandelingen met de Europese Unie medio 2012 aanvangen. De voorbereiding en inrichting van een nitraatdieptemeetnet, de eerste metingen, analyses en rapportage nemen echter circa tweeënhalf jaar in beslag. Hierdoor zijn de meetresultaten niet op tijd beschikbaar om het vijfde Actieprogramma te verbeteren of te onderbouwen. Dit betekent dat voor dat actieprogramma het rekenmodel moet worden ingezet.A feasible approach for determining a possible decrease in nitrate concentration in the upper five metres of groundwater in sandy soils and reclaimed peat soils under agricultural use is the implementation of a monitoring network consisting of 450-1200 groundwater observation wells (a nitrate compliance checking network). The exact number of wells depends on the accuracy demanded by policy-makers and the feasibility of carrying out measurements on a sufficient number of commercial farms. In order to be able to determine whether there is any decrease/lack of decrease in nitrate concentration with depth, it will be necessary to make an extra set of more specific measurements at 75-100 of the wells in addition to the standard measurements made at all wells. This is the conclusion of a study carried out as a consequence of the Koopmans' resolution of 22 April 2009. This resolution requests that, in addition to current policy in which the RIVM measures the nitrate concentration in the first metre of groundwater only, the nitrate concentration be measured and modelled in the second to the fifth metre of groundwater. The study was carried out by the RIVM, the Deltares Institute and institutes of the Wageningen University and Research Centre. The performances of various monitoring networks to determine a decrease in the upper 5 meters of groundwater were compared. The network variant that is linked to the existing facilities of the Minerals Policy Monitoring Network (LMM) was found to best meet the requirements of policy-makers. This variant was then worked out in detail. Due to the intensity of the efforts required to accurately detect a decrease in nitrate concentrations with depth based on measurements, the procedures are very expensive. The use of a computer model based on available knowledge in combination with detailed measurements at 75-100 wells is substantially less expensive than the comprehensive network variant with 450-1200 wells. However, such a model depends on the accuracy of the assumptions on which it is based, and it is therefore not possible to draw reliable conclusions based on measurements taken at a restricted number of wells (75-100). The aim of policy-makers is to use the measurements to work out the details of the upcoming Fifth Nitrates Directive Action Programme, for which the negotiations with the European Commission begin mid-2012. However, the preparation and establishment of a nitrate compliance network, the first sampling, analyses and reporting will require approximately two and a half years. The results will therefore not be available in time to ameliorate or to underpin the Fifth Action Programme and, consequently, a computer model will have to be used for this Action Programme.VROMLN

Opties voor een nitraatdieptemeetnet voor het meten van nitraat in de bovenste vijf meter van het grondwater : Technische uitwerking motie Koopmans van 22 april 2009

Het is mogelijk een eventuele afname van de nitraatconcentratie in de bovenste vijf meter van het grondwater onder landbouw op zand- en dalgronden vast te stellen in een meetnet met 450 tot 1200 grondwaterputten (een nitraatdieptemeetnet). Het precieze aantal putten is afhankelijk van de nauwkeurigheid die het beleid vraagt en van de mogelijkheid om bij voldoende landbouwbedrijven te kunnen meten. Om te kunnen verklaren of de nitraatconcentratie al dan niet met de diepte afneemt, zijn behalve deze basismetingen uitgebreidere metingen nodig bij circa 75 tot 100 van deze putten. Dit blijkt uit onderzoek naar aanleiding van de motie-Koopmans van 22 april 2009. Deze motie verzoekt om, aanvullend op de huidige RIVM-metingen in de bovenste meter van het grondwater, de nitraatconcentraties in de tweede tot en met de vijfde meter te modelleren en te meten. Het onderzoek is uitgevoerd door het RIVM, het kennisinstituut Deltares en instituten van de Wageningen UR. Hiervoor zijn een aantal meetnetvarianten om een afname in de bovenste vijf meter van het grondwater vast te stellen onderling vergeleken. De meetnetvariant die het beste voldoet aan de gestelde eisen sluit aan bij de bestaande voorzieningen van het Landelijk Meetnet effecten Mestbeleid (LMM) en is in detail uitgewerkt. Het vergt een grote inspanning om een afname van de nitraatconcentratie met de diepte nauwkeurig met metingen aan te tonen, wat daardoor zeer kostbaar is. Het gebruik van een rekenmodel, op basis van beschikbare kennis en in combinatie met een gedetailleerde meetinspanning bij de 75 tot 100 putten, is aanmerkelijk goedkoper dan de uitgebreide meetnetvariant met 450 tot 1200 putten. Een dergelijk model is echter afhankelijk van aannamen en het beperkte aantal metingen is te laag om alleen op basis van de metingen conclusies te baseren. Het is de bedoeling de metingen in te zetten bij de uitwerking van het eerstkomende, vijfde Nitraatrichtlijn Actieprogramma, waarvoor de onderhandelingen met de Europese Unie medio 2012 aanvangen. De voorbereiding en inrichting van een nitraatdieptemeetnet, de eerste metingen, analyses en rapportage nemen echter circa tweeënhalf jaar in beslag. Hierdoor zijn de meetresultaten niet op tijd beschikbaar om het vijfde Actieprogramma te verbeteren of te onderbouwen. Dit betekent dat voor dat actieprogramma het rekenmodel moet worden ingezet

Use of hierarchical cluster analysis to assess the representativeness of a baseline groundwater quality monitoring network: comparison of New Zealand's national and regional groundwater monitoring programs

Baseline monitoring of groundwater quality aims to characterize the ambient condition of the resource and identify spatial or temporal trends. Sites comprising any baseline monitoring network must be selected to provide a representative perspective of groundwater quality across the aquifer(s) of interest. Hierarchical cluster analysis (HCA) has been used as a means of assessing the representativeness of a groundwater quality monitoring network, using example datasets from New Zealand. HCA allows New Zealand's national and regional monitoring networks to be compared in terms of the number of water-quality categories identified in each network, the hydrochemistry at the centroids of these water-quality categories, the proportions of monitoring sites assigned to each water-quality category, and the range of concentrations for each analyte within each water-quality category. Through the HCA approach, the National Groundwater Monitoring Programme (117 sites) is shown to provide a highly representative perspective of groundwater quality across New Zealand, relative to the amalgamated regional monitoring networks operated by 15 different regional authorities (680 sites have sufficient data for inclusion in HCA). This methodology can be applied to evaluate the representativeness of any subset of monitoring sites taken from a larger network