Arts, G.H.P.

Croese, T.C.

Maessen, M.

Meulen, A.F.M.

NARCIS 

Een kwantitatieve methode voor aquatisch-ecologische effectvoorspelling. Casestudie Vechterweerd

Wageningen Yield 

Een kwantitatieve methode voor 
aquatisch-ecologische 
effectvoorspelling 
Casestudie Vechterweerd 
G.H.P. Arts, M. Maessen, T.C. Croese en A.F.M. Meuleman 
In  dit artikel wordt ingegaan op een kwantitatieve methode voor het bepalen van ecologische 
effecten van veranderingen in de oppervlaktewaterhuishouding (o.a. inlaat van rivierwater, 
verandering verhouding kwel lwegzijging). Dergelijke kwantitatieve methoden zijn thans 
nog schaars. De methode bestaat uit 3 stappen: 
1 Berekeningen van de oppervlaktewaterkwaliteit met het model DUFLOW. ; 
2 Vaststellen van tolerantieranges van plantengemeenschappen ten aanzien van water- 
kwaliteitsparameters; 
3 Voorspellen van vegetaties van water- en oeverplanten. 
Op basis van een natuurwaarderingsschaal voor de vegetaties worden de effecten beoordeeld. 
Deze natuurwaarderingsschaal wordt in dit artikel niet gepresenteerd. 
De ontwikkelde methode kan onder meer worden toegepast i n  milieu-effectrapportages bij het 
beoordelen van de effecten van ingrepen in  de waterhuishouding en effecten van 
(oever)grondwaterwinning. 
Kader 
Om verdroging terug te dringen zien waterleidingmaatschappijen zich voor de opdracht 
gesteld om hun grondwaterwinning ten behoeve van de drinkwaterwinning te reduceren en 
bij toekomstige uitbreiding van waterwinningen alternatieven te ontwikkelen. Één van de 
mogelijke alternatieven vormt oevergrondwaterwinning. Bij uitbreiding van winningen 
binnen de Overijsselse Vechtstreek heeft de provincie Overijssel haar voorkeur uitgespro- 
ken voor oevergrondwaterwinning, onder meer langs de Overijsselse Vecht. Een loka- 
tie-onderzoek door Waterleiding Maatschappij Overijssel (WMO) en het IKC-Natuurbeheer 
heeft Vechterweerd als meest geschikte lokatie aangewezen. 
Voor het realiseren van een oeverpondwaterwinning dient de procedure voor een 
milieu-effectrapportage te worden doorlopen. Voor de lokatie Vechterweerd is deze recent 
opgesteld in opdracht van Waterleiding Maatschappij Overijssel en Waterschap Bezuiden 
G.H.P. Arts heeft meegewerkt aan deze studie bij Grontmij Advies & Techniek en is thans werkzaam bij IBN- 
DLO, afdeling Aquatische Ecologie, Postbus 23,6700 AA Wageningen. M. Maessen is werkzaam bij Grontmij 
Advies & Techniek, Adviesgroep Water. T.C. Croese en A.F.M. Meuleman zijn werkzaam bij Kiwa Onderzoek 
en Advies. 
STROMINGEN 4 (19981, NUMMER 1 25 
Kwel 1 wegzijgingsintensiteit (Modflow) 
Kwaliteit Vechtwater 
Uitspoeling van stikstof en fosfaat 
Waterkwaliteitsberekeningen 
met Duflow 
Tolerantieranges van water- en 
oeverplantengemeenschappen 
Berekening potentiële vegetatie in de uitgangssituatie 
Uking en bijstellen Duflow 
Berekening potentiële vegetatie in de nieuwe situatie 
L 
( Waardering van effecten 1 
De Vecht (Grontmij/HeidemijKiwa, 1995). De voorgenomen oevergrondwaterwinning is 
geïntegreerd met een wateraanvoerplan ter compensatie van verdroging. De milieu-effect- 
rapportage betrof de oevergrondwaterwinning in combinatie met de aanvoer van water uit 
de Vecht. 
In toenemende mate wordt binnen milieu-effectrapportages als eis gesteld dat  niet alleen 
effecten op grondwaterafhankelijke vegetaties worden gekwantificeerd, maar ook effecten 
op de water- en oevervegetaties. In het kader van de milieu-effectrapportage Vechterweerd 
is voor de ecologische effecten in het aquatisch milieu daarom een methode ontwikkeld 
(GrontmijKiwa, 1995). Voor de effecten op terrestrische vegetaties bestond reeds een 
methode (NICHE; Meuleman e.a., 1996). Deze methode is ook binnen de milieu-effectrap- 
portage oevergrondwaterwinning Vechterweerd toegepast en-wordt in dit artikel niet nader 
beschouwd. De nieuwe methode die is toegespitst op het aquatisch milieu, bestaat uit 
berekeningen van veranderingen in oppervlaktewaterkwaliteit met het model DUFLOW en 
het voorspellen van de te verwachten vegetaties van water- en oeverplanten in de nieuwe 
situatie. Dit artikel gaat nader in op deze methode en de toepassingsmogelijkheden. 
Opzet methode ecologische effectvoorspelling aquatische vegetatie 
Bij het  opzetten van de methode zijn de volgende aannames gehanteerd: 
De samenstelling van de water- en oeverplantenvegetatie is de resultante van het abio- 
tisch milieu. 
De methode voorspelt de effecten op basis van de standplaatsfactoren waterkwaliteit, 
waterbodemkwaliteit en aan- of afwezigheid van kwel. Het beheer is als factor niet mee- 
genomen. 
Voor het berekenen van tolerantieranges van plantengemeenschappen met betrekking 
tot deze standplaatsfactoren is een landelijke dataset gebruikt. De tolerantieranges gel- 
den binnen Nederland en zijn niet regionaal gedifferentieerd. Ze zijn binnen de gevolgde 
methode echter wel regionaal toegepast in het studiegebied Vechterweerd. 
De methode bestaat uit de volgende stappen (figuur 1): 
1 het berekenen van de waterkwaliteit met het model DUFLOW; 
2 het vaststellen van de tolerantieranges van water- en oeverplantengemeenschappen op 
basis van een landelijke dataset van de Universiteit van Nijmegen (De Lyon en Roelofs, 
1986); 
3 het voorspellen van water- en oeverplantengemeenschappen op basis van de berekende 
waterkwaliteit en de vastgestelde tolerantieranges. 
Omdat gegevens over de vegetatiesamenstelling van oevers en sloten alleen ten oosten van 
het gebied van de oevergrondwaterwinning Vechterweerd volledig zijn, was een voorspel- 
ling op basis van de actuele waarden niet mogelijk. Om deze reden heeft een inschatting 
van de effecten op basis van de potentiële waarden plaatsgevonden. Onder potentiële waar- 
den wordt hier verstaan de waarden die op grond van het abiotisch milieu op een plaats 
verwacht mogen worden. De potentiële waarden konden worden omschreven met behulp 
van historische gegevens (Hacquebord en Koch, 1979; K.N.N.V., 1975) en expertkennis. De 
gegevens over de soortensamenstelling van de vegetatie ten oosten van de oevergrondwa- 
terwinning Vechterweerd zijn wel gebruikt voor ijking van het voorspellingsmodel. 
Waterkwaliteitsberekeningen 
Het model DUFLOW 
Het model DUFLOW is opgebouwd uit een waterkwantiteitsdeel en een waterkwaliteitsdeel. 
In het waterkwantiteitsdeel zijn alle morfologische kenmerken en alle waterstromen van en 
naar het watersysteem ingebracht. Uitgegaan is van het bestaande slotenpatroon, aange- 
vuld met enkele wijzigingen zoals aangegeven in het wateraanvoerplan. Omdat het gemo- 
delleerde netwerk op de grenzen balanceert van wat DUFLOW nog aankan, zijn niet alle zij- 
slootjes in het netwerk opgenomen. De profielen van de sloten zijn gebaseerd op bestaande 
afmetingen van kunstwerken en waterlopen, zoals deze vastgelegd zijn in de legger van het 
waterschap. Ten behoeve van de waterkwaliteitsmodule is het model dusdanig vereenvou- 
digd dat op ieder knooppunt slechts één waterstroom uitkomt. De wateraanvoerbehoefte 
van het gebied is berekend, waarbij rekening is gehouden met een extra waterbehoefte voor 
doorspoeling. Omdat het droogvallen van watergangen bij de waterkwaliteitsberekeningen 
problemen oplevert, is er bij de uiteindelijke schematisatie voor gezorgd dat sloten niet 
droog kwamen te staan. 
De waterkwaliteit is berekend met behulp van een aangepaste versie van de waterkwali- 
teitsmodule EUTROFB, die standaard bij DUFLOW hoort. De aanpassingen aan dit kwali- 
teitsmodel betreffen het toevoegen van de ionen Ca2+, Cl-, S042- en HC03-, uitbreiding van 
de fosfaatkringloop en beveiligingen voor negatieve en extreem hoge waarden. In het model 
zijn verder processen opgenomen - nitrificatie en denitrificatie - en groei van algen. 
Uitvoer-parameters van het model zijn concentraties aan ammonium, nitraat, totaal 
stikstof, ortho (vrij) fosfaat, totaal fosfaat, bicarbonaat, sulfaat, calcium, chloride, 
algenbiomassa, (organisch) zwevend materiaal en turbiditeit in de waterlaag en totaal 
fosfaat, totaal stikstof en organisch materiaal in de bodem. Deze parameters worden per 
sectie berekend. Bij de berekeningen zijn de secties die geen stabiele resultaten opleverden, 
buiten beschouwing gelaten. 
Zoals aangegeven in figuur 1 vormen kweUwegzijging, kwaliteit van het Vechtwater en 
uitspoeling van stikstof en fosfaat belangrijke input parameters voor het kwaliteitsgedeelte 
van DUFLOW. De kwel/wegzijgingsintensiteit volgt uit berekeningen met het 
geohydrologisch model MODFLOW. Oppervlaktewaterkwaliteitsgegevens zijn afkomstig van 
de waterkwaliteitsbeheerder. Gegevens ten aanzien van de grondwaterkwaliteit zijn 
afkomstig uit literatuur (Pebesma en De Kwaadsteniet, 1994). Voor de mate van 
uitspoeling van stikstof en fosfaat zijn aangepaste waarden gebruikt gebaseerd op Kroes 
e.a. (1990). 
IJking 
IJking van het model is uitgevoerd voor een gedeelte van het modelgebied waar voldoende 
gegevens voorhanden waren ten aanzien van waterkwaliteit en vegetatie, namelijk 
deelgebied de Emmertochtsloot. Berekende waterkwaliteitsparameters en voorspelde 
vegetatietypen zijn getoetst aan veldgegevens. Door aanpassing (onder meer bijstelling van 
de uitspoeling) werd uiteindelijk een geijkt model verkregen. Met het geijkte model zijn 
twee scenario's van waterwinning en wateraanvoer doorgerekend. 

Voorspelling van de aquatische vegetatie 
Met behulp van beschikbare vegetatiekaarten en inventarisatiegegevens van soorten uit 
verleden en heden zijn voor het studiegebied potentiële plantengemeenschappen van sloten 
en oevers onderscheiden. In totaal gaat het om 24 water- en 8 oeverplantengemeenschap- 
pen. De plantengemeenschappen zijn zoveel mogelijk onderscheiden en benoemd volgens 
Schaminée e.a. (1995). Voor de watervegetaties is een beschrijving van de gewenste water- 
kwaliteit gegeven op basis van een databestand van de Katholieke Universiteit van Nijme- 
gen. Het betreft de originele dataset waarop de rapporten van Van Katwijk en Roelofs 
(1988) en De Lyon en Roelofs (1986) zijn gebaseerd. De dataset bestaat uit gegevens over 
het voorkomen van een groot aantal water- en oeverplanten in relatie tot water- en water- 
bodemkwaliteitsparameters. Uit deze dataset zijn de zomermetingen en de metingen waar- 
bij de bedekking van de betreffende soorten groter is dan 2% geselecteerd. Op basis van 
deze gegevens is voor elke soort de tolerantierange voor een bepaalde parameter bepaald in 
de vorm van de P5- en P95-waarde. Voor de plantengemeenschappen die potentieel in het 
gebied kunnen voorkomen is vervolgens de tolerantierange bepaald door van de karakteris- 
tieke soorten de overlap te nemen, dat wil zeggen de hoogste PS-waarde en de laagste P95- 
waarde. 
Vanwege rekentechnische beperkingen is voor de berekeningen gebruik gemaakt van 
een geselecteerd parameterpakket bestaande uit ammonium, nitraat, ortho(vrij)fosfaat, 
troebelheid, calcium, alkaliniteit, chloride en sulfaat, waarbij van de macro-ionen de anio- 
nen zowel absoluut (meetwaarden) als relatief (percentage van totaal anionen) zijn 
meegenomen. Genoemde waterkwaliteitsparameters bepalen in sterke mate het voorkomen 
van water- en oeverplantenvegetaties (Bloemendaal en Roelofs, 1988). Bij de berekeningen 
is de stelregel gehanteerd dat een plantengemeenschap alleen kan voorkomen indien alle 
berekende waarden van genoemde parameters passen binnen de tolerantie-range van de 
gemeenschap. Pas dan wordt - in  ieder geval voor het aspect waterkwaliteit -voldaan aan 
de randvoorwaarden waarbinnen een gemeenschap kan voorkomen. 
Voor oevervegetaties zijn soortgelijke tolerantie-ranges vastgesteld, waarbij gebruik is 
gemaakt van gegevens over het voorkomen van plantesoorten in relatie tot de waterkwali- 
teit van De Lyon en Roeloefs (19861, Nieuwenhuis e.a. (1992) en Van Leerdam en Vermeer 
(1992). Omdat gebruik van meerdere datasets noodzakelijk was, was het niet mogelijk de 
P5- en P95-waarden te berekenen. Om die reden bestaan de tolerantieranges voor oever- 
gemeenschappen uit minimale en maximale concentraties van stoffen. De tolerantierange 
voor een parameter is bepaald door van de karakteristieke soorten van een gemeenschap de 
overlap in concentraties te nemen. 
Op basis van expertkennis en informatie over landelijke zeldzaamheid van de aangetrof- 
fen oever-en watervegetaties is een waarderingsschaal opgesteld. Aan de hand van deze 
waarderingsschaal zijn de effecten beoordeeld. Deze waarderingsschaal wordt in dit artikel 
verder niet besproken. Hiervoor wordt verwezen naar GrontmijKiwa (1995). 
Resultaten 
Figuur 2 illustreert van twee varianten de effecten van inlaat van Vechtwater op de water- 
kwaliteit aan de hand van de parameter nitraat. Bij de eerste variant wordt water ingela- 
ten ten westen van Dalfsen (punt WI2). De tweede variant gaat uit van waterinlaat ten oos- 
30 STROMINGEN 4 (1998), NUMMER 1 

ten van Dalfsen (punt WI4). In de figuur is de nitraatconcentratie weergegeven na 30 dagen 
van waterinlaat. Bij de eerste variant wordt het gehele gebied ten noorden van de spoorlijn 
door het ingelaten Vechtwater beïnvloed. Uit de berekeningen blijkt dat na 5 a 10 dagen al 
het gebiedseigen water vervangen is door Vechtwater. Daardoor stijgen de 
nitraatconcentraties van 0,2 mg.1-1 naar 3,5 mg.1-l. Bij de tweede variant wordt ook het 
gebied ten zuiden van de spoorlijn door Vechtwater beïnvloed. Bij deze variant zien we dat 
aan de noordzijde van het beïnvloede gebied lagere concentraties worden berekend. Deze 
sloten liggen het verst verwijderd van de lokatie waar Vechtwater wordt ingelaten. Nitraat 
wordt in het watersysteem slechts langzaam door sediment en biotische componenten 
opgenomen. Hierdoor vertonen de concentraties in de gepresenteerde figuren nauwelijks 
(bij de eerste variant) of slechts in lichte mate (bij de tweede variant) een gradiënt vanaf 
het inlaatpunt inwaarts het gebied in. 
In tegenstelling tot de verspreiding van nitraat laten de fostaatconcentraties wel een 
ruimtelijke gradiënt zien. Nabij de inlaatpunten lopen de concentraties o-fosfaat (vrij fos- 
faat) na waterinlaat op tot bijna 0 , l  mg.1-1 P. Naarmate het aanvoerwater verder het beïn- 
vloede gebied instroomt, nemen de concentraties af tot 0,06 mg.1-1 P. Dit kan verklaard 
worden uit het feit dat o-fosfaat vrij snel wordt opgenomen door algen, planten en sedi- 
ment. Naarmate waterinlaat echter langduriger zal plaatsvinden, zal fosfaat verder het 
gebied binnendringen en zullen ook stroomafwaarts van het inlaatpunt hogere fosfaatcon- 
centraties ontstaan. 
In figuur 3 zijn de effecten weergegeven van waterinlaat op de Rompgemeenschap van 
Holpijp (Equisetum fluviatile). Deze gemeenschap wordt op dit moment vooral aangetroffen 
in de omgeving van de Emmertochtsloot. Bij de eerste variant kan deze gemeenschap in het 
gebied ten noorden van de spoorlijn potentieel slechts in één sectie van het slotenstelsel 
voorkomen. Het gebied van de Emmertochtsloot ten zuiden van de spoorlijn wordt bij de 
eerste variant niet beïnvloed. Holpijp komt hier dominant voor, hetgeen samenhangt met 
de voeding van de Emmertochtsloot met kwelwater vanuit de omgeving. De goede water- 
kwaliteit in de Emmertochtsloot wordt teniet gedaan wanneer hier Vechtwater wordt inge- 
laten (tweede variant). De Rompgemeenschap van Holpijp kan dan potentieel alleen nog 
worden aangetroffen aan de westzijde van het studiegebied, dat het verst van het inlaat- 
punt van Vechtwater verwijderd is. 
In algemene zin is bij waterinlaat de invloed van Vechtwater dermate groot dat  slechts 
enkele plantengemeenschappen kunnen gedijen. Grondwaterafhankelijk vegetaties, zoals 
de Rompgemeenschap van Holpijp, komen nog slechts spaarzaam voor en zullen op den 
duur verdwijnen. Zij worden vervangen door gemeenschappen van zeer voedselrijke 
omstandigheden, zoals de Rompgemeenschap van Liesgras (Glyceria maxima). 
Toepassing van de methode 
Het voordeel van de ontwikkelde methode is dat de waterkwaliteit in de nieuwe situatie 
daadwerkelijk wordt berekend. Dit onderscheidt de methode van andere wijzen van effect- 
voorspelling. Dit betekent wel dat bij toepassing in andere gebieden opnieuw een schemati- 
satie van het betreffende gebied - of een representatief deelgebied - en een nieuwe opzet van 
het model DUFLOW dient plaats te vinden. 
De mate waarin de methode naar tevredenheid kan worden toegepast staat of valt met 
de beschikbare gegevens. Om een goede modellering met DUFLOW te realiseren, zijn, naast 
voldoende gegevens ten aanzien van waterkwaliteit, ook gegevens noodzakelijk over de 
(geo)hydrologie van het gebied, zoals kwel en wegzijging. Daarnaast zijn vlakdekkende 
vegetatiegegevens een eerste vereiste om een goede vergelijking met de bestaande situatie 
mogelijk t e  maken (de ijking). Indien vegetatiegegevens in onvoldoende mate beschikbaar 
zijn, kan op grond van potenties een vergelijking worden gemaakt. Dit is ook in de rnilieu- 
effectrapportage Vechterweerd gedaan. Vlakdekkende vegetatiegegevens leveren echter een 
nauwkeuriger nulsituatie (de huidige situatie) en zijn daarom te  prefereren. 
De methode is in eerste instantie gericht geweest op gebruik binnen de 
milieu-effectrapportage oevergrondwaterwinning Vechtenveerd. Daarom is uitgegaan van 
32 plantengemeenschappen die binnen het studiegebied van de milieu-effectrapportage 
oevergrondwaterwinning Vechterweerd voorkomen of in potentie voor kunnen komen. De 
methode is zonder problemen uit te breiden naar andere deelgebieden (holoceen, pleisto- 
ceen) en andere bodemtypen binnen Nederland. 
Dankwoord 
Het onderzoek is uitgevoerd in opdracht van Waterleiding Maatschappij Overijssel nv en 
Waterschap Bezuiden de Vecht. Het onderzoek werd mede tot stand gebracht door G. van 
Ee en L.J. Broersma (Grontmij Advies & Techniek, Adviesgroep Water) en A.J.M. Jansen 
(Kiwa Onderzoek en Advies). De GIS-werkzaamheden zijn uitgevoerd door G.J. van der 
Weijden, M. van der Meulen en P. van Capelleveen (Grontmij Advies & Techniek). 
Literatuur 
Bloemendaal, F.H.J.L. en J.G.M. Roelofs (red) (1988) Waterkwaliteit en waterplanten; 
Stichting Uitgeverij van de Koninklijke Natuurhistorische Vereniging, Utrecht, en 
Vakgroep Aquatische Oecologie en Biogeologie, K.U. Nijmegen. 
Grontmij/Heidemij/Kiwa (1995) MER Oevergrondwaterwinning Vechtenveerd. 
Grontmijmwa (1995) Waterkwaliteits- en vegetatieontwikkelingen 
Oevergrondwaterwinning Vechtenveerd; Methodiek en berekeningen. 
Hacquebord, L. en I. Koch (1979) Advies betreffende de ruilverkaveling "Marshoek- 
Hoonhorst" (O.); Natuurwetenschappelijke Commissie van de Natuurbeschermingsraad; 
36 pag. 
Katwijk, M.M. van en J.G.M. Roelofs (1988) Vegetaties van waterplanten in relatie tot 
het milieu; rapport Afd. Aquatische Oecologie, K.U. Nijmegen; 133 pag. 
K.N.N.V. (1975) Inventarisatie 19741975 de Horte; Zwolle, 5 pag. 
Kroes, J.G., C.W.J Roest, P.E. Rijtema en L.J. Locht (1990) De invloed van enige 
bemestingsscenario's op de afvoer van stikstof en fosfor naar het oppervlaktewater in f 
Nederland; Staring Centrum, Wageningen; rapport nr 55. 1 
Leerdam, k van en J.G. Vermeer (1992) Natuur uit het moeras! Naar een duurzame 
ecologische ontwikkkeling in laagveenmoerassen; Ministerie van Landbouw, 
Natuurbeheer en Visserij. 
Lyon, M.J.H. de en J.G.M. Roelofs (1986) Waterplanten in relatie tot waterkwaliteit en 
bodemgesteldheid; Deel 1 (tekst) en deel 2 (tabellen); rapport Afd. Aquatische Oecologie, 
KU. Nijmegen. 
Medeman, A.F.M., RA.  KIoosterman, W. Koerselman, M. den Besten en A.J.M. 
Jansen, (1996) NICHE: een nieuw instrument voor hydro-ecologische effectvoorspelIing; 
in: H20, jrg 29, nr 5, pag 137-139. 
Nieuwenhuis, J.W., A. Barendregt en B. Besteman (1992) Milieu-indicatiewaarden 
van moerasplanten in Noord-Holland. 
Pebesma en De Kwaadsteniet (1994) Een landsdekkend beeld van de Nederlandse 
Grondwaterkwaliteit op 5 tot 17 m diepte in 1991; RIVM rapportnr 714810014. 
Schaminée, J.H.J., E.J. Weeda en V. Westhoff (1995) De vegetatie van Nederland; Deel 
2; Plantengemeenschappen van wateren, moerassen en natte heiden; Opulus Press, 
Uppsala. 


Een kwantitatieve methode voor aquatisch-ecologische effectvoorspelling. Casestudie Vechterweerd

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

NARCIS

Wageningen Yield