c~emische samenstelling grondwater bij bremerberg mbv de

RIJKSDIENST VOCR DE
IJ3SELME€RPC'LD..RS
C ~ E M I S C H E SAMENSTELLING
- GRONDWATER BIJ
C
..
M.B.V.
DE METHODE PIPER
BREMERBERG
INHOUD
I.
~nlei'ding
11.
Geohydrologische geeevens
111. I.
De indelingsmethode van Piper
111.2.
Toepassing van de indelingsmethode van Piper
IV.1.
Tritium
IV.2.
Tritiumonderzoek Bremerberg
v. 1.
Reistijden
v.2.
Empirische methoden
v.3.
Geo-hydrologische rekentechnieken
VI.
Samenvatting
Lijst van geraadpleegde literatuur
Lijst van Bijlagen
CHEMISCHE SAMENSTELLING GRONDWATER BIJ BREMERBERG
M.B.V. DE METHODE VAN PIPER
I.
Inleiding
Ten behoeve van de drinkwatervoorziening van Oostelijk Flevoland wordt op
het pompstation Bremerberg grondwater opgepompt uit een watervoerend zand-
.
pakket gelegen op een diepte van 20 tot~..180 m
N.A.P.
De ..onttrekking
-~ ~.
- ... . -.
3 .
6- 3 .
bedroeg in 1963 200.000 m /jaar, in 1972 was de produktie a1 2.10 m /jaar:
-
-
. .. .
Gezien het te vemachten waterverbruik in de polder,,wordt de produktiecapaciteit thans uitgebreid tot maximaal 8 . 1 0 m3/jaar.
~
De chemische en bacteriologische samenstelling van het water is zodanig,
dat het na een eenvoudige behandeling
-
beluchting en snelfiltratie
-
ge-
distribueerd kan worden. Het chloridegehalte van het water bedroeg in 1963
gemiddeld I0 mg ~ 1 - 1 1 ;dit gehalte was in 1972 opeelopen tot 60 mg ~ 1 - 1 1 ,
terwijl het ~hloride~ehalte
van het water uit sommige pompputten zelfs
tot 130 mg cl-/l was gestegen. Om de oorzaak van het oplopende chloridegehalte te achterhalen is een onderzoek ingesteld door de Subafdeling Waterhuishouding van de Wetenschappelijke Afdeling. Een van de hulprniddelen is
geweest het bepalen van het Tritiumgehalte in 1971 en 1972 van het water
uit sommige pompputten en waarnemingsfilters. Uit dit onderzoek bleek dat
het grondwater gemengd moet zijn met oppervl'aktewater van geringe ouderdom. Geohydrologische overwegingen leidden er toe aan te nemen dat er sprake moet zijn van menging met water uit het Veluwemeer. Deze resultaten
waren tot dusver slechts op beknopte wijze weergegeven. Afgesproken werd
dat door de schrijver, in het kader van een stage bij de Wetenschappelijke
Afdeling, een meer uitvoerige toelichting hierop zou worden opgesteld.
:.,
Naast het Tritium-onderzoek, kan aan de hand van bestaande chemische
analyses van grondwatermonsters, met behulp van de methode van Piper, de
gemaakte veronderstelling op haar juistheid worden getoetst.
Geohydrologische gegevens
11.
.
De situering van het pompstation is aangegeven op bijlage I ; bijlage 2 geeft
een sterk geschematiseerd NW-ZO-profiel, waarin d e geologische hoofdopbouw
.
.
is geschetst. Het watervoerende pakket waarin wordt gepompt, bestaat uit .~
.
3
.;>roof
zand (kD = 6.000 m /etm.). Dit pakket wordt op een diepte van. 180 m
'
..<
..~
.
.-, .
f N.A.P.
afgesloten door een ondoorlatende kleilaag en aan de bovenkant,. '.:
,
.
-,
20 m
N.A.P., wordt het pakket tegrensd door een vrij dunne laag Eemien-
klei. Deze kleilaag, die slecht doorlatend is (c=500 etm.), wordt niet
over het gehele gebied aangetroffen, de verbreiding is op bijlage I in-.
getekend. Boven de kleilaag ligt een fijnzandig pakket dat wordt afgesloten door een laagje holocene klei. Het water in het fijnzandige pakket kan,als phreatisch worden beschouwd, omdat de klei in de polder a1
gerijpt is en onder het randmeer deels afwezig is, terwijl zij, waar:
we1 aanwezig, door de scheepvaartgeul wordt doorsneden (6).
Het verloop van de stijghoogten in het diepe en het ondiepe pakket is
op bijlage 2 aangegeven (6).
Het blijkt dat alleen op het NW-gedeelte van
het randmeer het ondiepe water t.0.v. het diepe water een overdruk heeft,
zodat alleen over dit gebied inzijging kan plaatsvinden. Aangenomen wordt
dat in deze inzijging de oorzaak ligt van het t o e n e,m
endechloridegehalte
..
, ,
van het opgepompte water in Bremerberg. Het oorspronkelijk van de Veluwe
afstromend infiltratiewater, dat eetl chloridegehalte van 10 mg ~ 1 - 1 1
heeft, wordt hier gemengd met water uit het randmeer dat een duidelijk hoger chloridegehalte heeft (bijlage 3).
Deze verzilting van het oorspronkelijk zoete grondwater werd door Volker
(lit. 1 . ) reeds voorspeld. Volgens deze veronderstelling kan het op
Brernerberg opgepompte water nooit een chloridegehalte hoger dan dat van
het randmeer bereiken. Met deze constatering is dan tevens de betrouwbaarheid van Bremerberg als grondwaterwinpunt voor de toekomst verzekerd, aangezien door een juiste waterbeheersing het chloridegehalte van het Veluwerneer minder dan 100 mg ~ 1 - / lzal bedragen:
Zou de toename van het chloridegehalte van het opgepompte water echter een
gevolg zijn van bijmenging met fossiel zout, dan is over de betrouwbaar. 6 m 3/jaar geen uitspraak te doen.
heid van Bremerberg bij oppomping van 8.10
111.1. De indelingsmethode van Piper
De indelingsmethode van grondwater volgens Piper is gebaseerd op de chemi--
--
i mische samenstelling van het water. Daarbij wordt uitgegaan van de belang++
++
+
+
rijkste in de natuur voorkomende kationen (Ca , Mg , Na en K ) en ani-- , ~ 1 - ,HCO -) (Lit. 2, 4, 7). . De concentratie van deze ionen
onen (SO
~.
4
3
I
.'A.
in mglliter wordt omgerekend tot milli-equivalenten per liter (meq. zie
f: bijl.4.) De nu verkregen concentratie van een bepaald ion wordt dan uit-
y
gedrukt in een percentage van de totale Foncentratie kationen of anionen.
De anionen- resp. kati~nensamenstellin~
wordt door 55n punt in een anionenresp.
kationendriehoek weergegeven, waarna deze beide punten worden over-
gebracht naar een ruitvormig veld; uiteindelijk wordt nu het grondwater
:'
'
.
.
.
gekarakteriseerd door 6Gn punt in deze ruit van Piper (bijl. 4). Vaak wordt,
.als er sprake is van het Piper-diagram, alleen deze ruit bedoeld.
..
Het Piperdiagram heeft als voordeel dat men in 6Zn oogopslag de samenstelling
van verschillende grondwatermonsters onderling kan vergelijken. Het nadeel
van de methode is dat geen informatie wordt verkregen over de totale hoeveelheid opgeloste stof, omdat alles is uitgedrukt in percentages van deze totale
hoeveelheid.
Om het interpreteren van het Piperdiagram te vergemakkelijken wordt het we1
ingedeeld in verschillende gebieden, waarbij ieder gebied een bepaald watertype definieert (bijl. 4). Er zijn dan 5 watertypen:
watertype 1
: calciumcarhonaat kenmerkend
watertype 2
: alkalicarbonaat kenmerkend
watertype 3
: niet-carbonaten hardheid kenmerkend
watertype 4
: alkali-niet carbonaten kenmerkend
watertype 5a en 5b : overgangstype.
;
. . ., , . .. .
..
.
-:
..
Watertype 1 kan worden beschouwd als het normale eindprodukt vin geinfiltreerd
..
regenwater. De hardheid is, ten gevolge van het oplossen van kalk uit de bodem
0
vrij hoog (5 tot 15 D), terwijl door sulfaatreductie de sulfaten sterk zijn
verminderd of zelfs afwezig zijn. Uit verschillende onderzoekingen (Lit. 2,
*.
3, 5) blijkt dat het diepe grondwater bij Bremerberg tot dit type hehoort,
geheel in overeenstemming met de veronderstelling dat dit oorspronkelijk op
de Veluwe geinfiltreerd water is.
Watertype 4 is NaC1-water, het heeft een zeer hoog chloridegehalte en vertoont ook overigens een sterke gelijkenis met zeewater.
Watertype 5a: dit water kan ontstaan als menging tussen typen 1 en 4, of
bestaat uit jong.infiltratiewater, met een hoog sulfaatgehalte en een lage
hardheid (c5'~).
Door stroming in de grond kan de chemische samenstelling en dus de plaats in
het Piperdiagram veranderen. Oorzaken hiervan zijn:
a. Kationenuitwisseling; water van type I gaat over in type 2, of water van
-.
-
-
-
type 4 gaat over in watertype 3.
-8
b. Sulfaatreductie; hierdoor verandert watertype 5 in type 1.
c. Menging; type 5a en 5b ontstaan als menging tussen I en 4, resp. 2 en 3.
111.2,
Toepassing van de indelingsmethode volgens Piper
Bij het samenstellen van dit rapport is gebruik gemaakt van bestaande che-
.
.
.
mische analyses van grondwatermonsters genomen uit de pompputten van het
pompstation Bremerberg en enkele nabijgelegen waarnemingsputten. De ligging
:
van deze putten is op bijlage 1 aangegeven.
De analyses zijn uitgevoerd door het Rijksinstituut voor Drinkwatervoorzie-
:
.
ning en bestrijken een periode van'l0 jaar voor de pompputten en tot 15 jaar
voor de waarnemingsputten. De analysegegevens zijn vermeld op de bijlagen
..
5 tlm 16, hierop is tevens de omrekening van mg/l naar meq.11 uitgevoerd.
-
.. -
In vele gevallen was de chemische analyse niet compleet, d.w.2. slechts de
anionensamenstelling alsmede de totale hardheid was bekend. Met behulp van
de volgende omrekening is het echter mogelijk om vanuit deze analyses toch
her water in de ruit van het Piperdiagram te typeren, de plaats in de kationendriehoek kan nu echter niet worden bepaald.
Som anionen
= Som kationen
0
++
+ M ~ + +in meq:/l
Totale hardheid in D/1,8
=
Ca
2 ( ~ a ++ K+)
= Som .kationen
. .. . - .-
-
. .
-
++
2 (Ca
+ Mg
++
).
Deze omrekening is slechts nauwkeurig indien naast de genoemdeionen geen
andere ionen in belangrijke mate in het water voorkomen.
. . . . . Aan deze voor-
;
waarde voldoet het grondwater dat in het beschouwde iebied geanalyseerd
werd
.
Met de gegevens van bijlagen 5 t/m 16 zijn drie Piperdiagrammen samengesteld
(bijl. 17 t/m 19). resp. voorstellende de chemische watersamenstelling van
het grondwater op een diepte van 60-80 m I N.A.P. voor de periode v66r
1967, de periode van, 1967 L/m 1970 en de periode.na 1970.
.
.
V66r 1967 blijkt de grondwatersamenstelling vrij constant te zijn en steeds
...-
~
te behoren tot watertype I. Het chloridegehalte is laag (10 tot 20 mg ~1-11)
evenals het sulfaatgehalte. De verhouding q(Cl-)/
T(N~+)*
is altijd kleiner
dan 1. De totale hoeveelheid opgeloste sto£ bedraagt ongeveer 150 mgfl.
In de periode tussen 1967 en 1970 treedt een.duidelijke verandering op in
de watersamenstelling, met name voor wat betreft de monsters uit de pompputten.
Na 1970 lijkt de samenstelling van het grondwater een meer stabiele situatie
te hebben bereikt, het is nu steeds van het type 5a; de verhouding
+
2 (~1-)/2(~a ) is nu steeds groter dan I. Het chloridegehalte is opgelopen
-
- . .
tot ongeveer 60 mg ~1-11,terwijl ook het sulfaatgehalte (in absolute zin)
is toegenomen tot bijna het dubbele van v66r 1967. De hoeveelheid opgeloste stof bedraagt nu 245 mg/l.
In de drie beschouwde tijdsintervallen is de ligging in de kationendriehoek
.
.. . ~
vrijwel niet gewijzigd. In de anionendriehoek is echter we1 een duidelijke
;erschuiving merkbaar, er is sprake van een procentuele toename van ~ 1 -
-
t.0.v. HC03 ; de verhouding ~ ( c ~ - ) / ~ ( H c obedroeg
~)
v66r I967 0,2
.. .tot
- .- 0,3
- ..- -- .
-
~
* ?(c1-);
.
+
. 2 (Na ) etc., wil zeggen
zijn uitgedrukt,in meq.11.
---- . - -- - -
. .
.
-.
,
d a t de hoeveelheden chloor, natrium etc. .
.
.
..
.
.
.
.
en is na 1970 opgelopen tot 0,8 Z ) , I .
-
De hoeveelheid HCO
blijft vrijwel
3
gelijk (80 2 100 mg/l). Uit deze kationen- enanionendriehoeken blijkt dat
de veranderingen in de chemische samenstelling van het grondwater niet
veroorzaakt zijn door kationenuitwisseling of sulfaatreductie. Een verklaring van deze veranderingen dient gevonden te worden in de veronderstelling
dat er m.enging heeft plaatsgevonden.
Om aan te tonen dat een bepaald type waterontstaan is door menging van twee
andere watertypen, moet voldaan worden aan twee voorwaarden:
l..In de ruit van het- Piperdiagram moet het mengwater
liggen op een rechte
. .
-
.
lijn tussen de punten die de samenstelling van de beide oorspronkelijke
wateren weergeven.
2. De volgende gelijkheid moet gelden:
Em, Ea, Eb,: de hoeveelheid opgeloste stof in mg/l in resp. rnengwater, water A en water B.
a, b
: de afstanden, gemeten in het Piperdiagram tussen mengwater-
punt
en de punten met samenstelling A resp. B (zie bij. ..
"lage 4).
.-
~.
-
Op grond van deze twee voorwaarden zal nu getoetst worden of de verandering
in de chemische samenstelling van het opgepompte grondwater een gevolg is
van bijmenging van het oorspronkelijke grondwater met Veluwemeerwater.
De. chemische samenstelling van het randmeerwater is weergegeven op de bijlagen
20 en 21 en verwerkt tot het Piperdiagram van bijlage 22.
De analyses hebben grotendeels betrekking op monsters genomen en geanalyseerd
..
-
.
door bet Drovinciaal Waterleidingbedrijf'Noord-Holland; de monsterplaats ligt
,:
west van Kampernieuwstad aan de Veluwe-oever. De gegeven analyseresultaten
zijn gemiddelden van drie tot vier monsters per jaar. Het betreft hier geen
>.-.
.,
volledige analysei,maar berekende waarden, zoals blijkt uit het feit dat de.
,
ionenbasis precies kloppend is.
Vanaf 1967 zijn tevens analyses beschikbaar, afkomstig van het waterleidingbedrijf var. de gemeente Amsterdam. Ook hier zijn jaargemiddelden vermeld, de
monsterneming geschiedt meerdere malen per maand. Het betreft in dit geval
;
volledige analyses; het verschil in de ionenbalans is een gevolg van een vrij
kleine hoeveel'heid fosfaten (minder dan 1 % van de totale hoeveelheid neg.
ionen) en van onvermijdelijke meetonnauwkeurighedep. 3 monsterplaats is op
bijlage I aangegeven. Uit het Piperdiagram blijkt dat er een verschil is
tussen de analyses van het P.W.N. en Amsterdam vocr gelijke jaren. Ook d e ~
.
onderlinge spreidine is groter bij de analyses van het P.W.N. dan bij die'van
...
de gemeentewaterleidingen Amsterdam. Mogelijke oorzaken hiervan zijn de min-
.
Ii
der frequente bemonstering door her P.W.N., 'het verschil in tijdstip van be-.
monstering en vooral de verschillen in afstanden tot lozingspunten (gemaal
fi
Lovink: uitslag zout polderwater, diverse poldergemalen op her oude land).
Vergelijking van de bijlagen 20 en 21 met bijlage 3 leert dat er een goede
i
overeenkomst is tussen de waarnemingenvanbijlage 20 en 3. Deze overeenkomst
is aanmerkelijk minder bij vergelijking van bijl. 21 en 3. Rekening houdend
aangegeven dat de watersamenstelling van het infiltrerende randmeerwater
!i
voorstelt. Eveneens zijn de punten aangevende de samenstelling van het
i
met de geringe spreiding van de analyses van Amsterdam, en de overeenkomst
:
tussen de waarnemingenvan
- bijlage 3 en bijlage 20, is op bijlage 23 ZZn punt
I
oorspronkelijke grondwater en van het opgepompte water na 1970 op bijlage 23
aangegeven. Het blijkt dat deze punten zich vrijwel op een rechte lijn be-
I
vinden. De hoeveelheid opgeloste stof in het randme,er,bedroeg
,
gemiddeld over
.
,,
de jaren 1963-1967 425 mgll.
i
De hoeveelheid opgeloste stof in het'oorspronkelijke grondwater bedroeg 145
-
mg/l. Uit het diagram wordt afgelezen:
1
a = 1,95 cm
b = 1,20 cm
Zoals eerder reeds werd vermeld bedroeg de hoeveelheld opgeloste stof gemiddeld
over de periode na 1970 eveneens 245 mg/l.
I
!
Uit bovenstaande blijkt dat, met behulp van de indelingsmethode van Piper, de
theorie over menging van het grondwater met jnzijgend randmeerwater bevestigd
i
word t.
I
Een interessant aspect van de hierboven genoemde criteria bij het bepalen van
menging is nog dat het nu ook mogelijk is iets te zeggen over de mogelijkheid
dat de verzilting van het opgepompte water een gevolg is van het optrekken van
I
diep zout water.
I
Water met een hoog chloridegehalte wordt aangetroffen in gebied 4 van het
Piperdiagram, het kan echter door ionenuitwisseling met klei ook in gebied 3
- ~ -- - ~.
.
-.
voorkornen. Het is dan ook mogelijk een Piperdiagram als in bijlage 23 te ver-
.
krijgen met het ~ors~ronkelijke
grondwater, he; mengwater en diep zout grondWater. Aan de tweede eis van menging kan nu echter niet voldaan worden, aange-
.
zien het diepe zoute grondwater een totale hoeveelheid opgeloste stof van
tenminste enkele duizenden mg/l zal hebben. Een Em van 245 mg/l,
:
.,. .
.:
zeals
iY
i
wordt
j
.?
gemeten in het thans opgepompte water kan in dit geval niet voorkomen..
'
i
i
Met behulp van de gegeven mengformule kan tenslotte nag worden nagegaan hoe
.
i
. I1
, .
.
.
.
*
t
de verhouding tussen Veluwemeerwater en oorspronkelijk grondwater is in het
-
nu opgepompte water. Gevonden wordt dat het nu opgepompte water voor 64% uit
oorspronkelijk grondwater bestaat en voor ,38% uit randmeerwater. Bij een
chloridegehalte van 10 mg ~ 1 - 1 1voor het oorspronkelijke grondwater en gem.
- 6 0 mg ~1-/liter
- - voor
.het- nu opgepompte water,
. . -. betekent
.-. -.
- dit
..-een chloridege-
-
-
__ halte van het-randmeerwat_er_van gem. 149 mg C l / l ,
IV. I.
-
.
.
.
.
Tritium
Tritium (T) is een instabiel isotoop van waterstof, het bestaat uit een
proton en 2 neutronen. Door het uiteenvallen van deze neutronen ontstaat
\
p
-
. -.
radio-activiteit. Tritium wordt in de atmosfeer uit stikstof gevormd.
Het bereikt met de neerslag, gebonden in een watermolecuul HTO, het oppervlaktewater. De natuurlijke concentratie van Tritium is 10 T.U. ( I Tritium
Unit
=
1 T.U. = I atoom T per 10
18
.
atomen H
=
3;2 piso C~irie (PC) per liter
water). Ten gevolge van de kernexplosies in de atmosfeer nam deze concentratie sterk toe en bedroeg in 1963 ruim het.duizendvoudige, in 1970 was de
concentratie nog altijd 15 maal sterker dan de oorspronkelijke concentratie.
-
Overigens is de Tritiumconcentratie niet gelijk op aarde, zij varieert met
het seizoen en met de geografischebreedte.
De tritiumconcentratie n e a t af volgens de vervalwet:
t =.-
In 2
in
A0
A
waarin:
TI
=
halfwaarde tijd voor Tritium 1 2 , 2 6 jaar
Ao = oorspronkelijke concentratie
.
A
= concentratie op tijdstip t,
t
=
tijd in jaren.
Voor Tritium kan dit geschreven worden als:
.
.
t = 40,O log Ao/A
Gezien de vrij korte halfwaardetijd en de kleine concentratie ( 1 0 T.U.) v66r
de kernexplosies, is tritium niet geschikt om de ouderdom van grondwater te
bepalen. ~rondwaterdat ouder is dan 8 2 jaar heeft a1 geen meetbare hoeveel-
..
heid ( 0 , I T.U.) Tritium meer. We1 is Tritium hierdoor de aangewezen tracer
om te bepalen of grondwater recent oppervlaktewater bevat.
.
IV.2.
1
',f-.
.
Tritium-onderzoek bij Bremerberg
Gezien de geschiktheid van Tritium als tracer voor vermenging van grondwater
m e t oppervlaktewater zijn in September 19.71 en 1972 op initiatief van
ir. Meinardi (R.I.D.,
Den Haag) tritiumgehaltes van het grondwater nabij
Bremerberg bepaald. De resultaten zijn in tabel 1 verzameld, waarbij tevens
..
het chloridegehalte van de monsters is opgegeven.
<~-.
-
Tabel---].
Tritiumgehalten
"
September 1972
September 1971
Plaats
T (pC/l) mg ~ 1 - / lT (pCI1) mg ~ 1 - 1 1
330 + 3
Veluwemeer
265 + 10
WP 2'
2 + 3
10
PP 6
35 + 3
60
PP 7
61 + 3
150
120 + 10
150
I
13-+ 10
11
7+ 10
50
56 m
22 + 10
13
80 m Z
70 -+. 10
WP 9 filter 1 2 m
11
I,
I,
30 m
11
11
I9
II
11
It
I
I
..
,
95'
Uit .de Tritiumbepaling van het diepe'grondwater uit WP 2 blijkt dat het oorspronkelijke grondwater in ieder geval een ouderdom van 80 jaar heeft. Gezien
de meetnauwkeurigheid kan iedere grotere ouderdom echter ook. Opvallend is
5
verder dat ook het ondiepe grondwater uit WP 9 van hoge ouderdom is.
..
Zoals uit tabel I blijkt wordt een hoog tritiumgehalte steeds daar aangetroffen waar ook het chloridegehalte hoog is, alleen het filter op 30 m diepte .:
van WP 9 is hierop een uitzondering. Op grond van bovenstaande cijfers mocht
dan ook de conclusie getrokken worden dat het toenemend chloridegehalte van
het opgepompte water een gevolg is van infiltrerend.Ve1uwemeerwater.
.
-
.
-
-~
Opvallend in tabel I is de afname van het Tritiumgehalte van 1971 naar
.
.
--
1972. Volgens de vervalwet zou de concentratie in 1 jaar terug lopen van
330 tot 3 1l pC/liter. Dat de terugval veel groter is geweest betekent dat het
water vermengd moet zijn met water met een laag tritiumgehalte. Dit kan gedeeltelijk regenwater geweest zijn, maar z e k e ~zal ook de kwel van grondwater naar-.
het Veluwemeer hierop van invloed zijn geweest.
V. 1.
Reistijden
Nu in bovenstaande is aangetoond dat er inderdaad sprake is van inzijging van
randmeerwater is het van belang na te gaan hoe lang een waterdeeltje onderweg
is van het randmeer naar de pompput. Aan de hand van deze reistijd kan men
/
dan bepalen binnen welke termijn voor vervangende waterwinning moet worden ge-
-
zorgd indien door een of andere calamiteit het randmeerwater ongeschikt wordt
als grondstof voor drinkwater. Tevens is het dan mogelijk zich een idee te
.
.
.
.
.
..
. .
:'
.
vormen of de verblijftijd groot genoeg is
om een gewenste graad van zuivering
. .
van het infiltrerende water te verkrijgen.
In principe staan twee methoden ter beschikking om de reistijd te bepalen:
I . Empirisch, op grond van de watersamenstelling van opgepompt water, rand-
meerwater en oorspronkelijk grondwater;.
2 . Met behulp van geo-hydrologische rekentechnieken.
V.2..
Empirische methode
Met behuip van het Piperdiagram kan een verhouding bepaald worden tussen
de hoeveelheden randmeerwater en oorspronkelijk grondwater in het opgepompte
water. Aangezien het .Tritiumgehalte
.. .
.
van het opgepompte
-. .- .
water
.
bekend is-en
mag
.
worden aangenomen dat het Tritiumgehalte van het oorspronkelijke grondwater
nu1 is, zou met de vervalwet de reistijd bepaald kunnen worden, indien ook
het Tritiumgehalte van het randmeer over de afgelopen jaren bekend is. Dit
laatste is helaas niet het geval, zodat een dergelijke berekeningswijze op
.
--
dit moment niet mogelijk is. Het zou 'aanbevelingverdienen I x per jaar van
het opgepompte water en het randmeerwater het Tritiumgehalte te bepalen opdat in de toekomst een dergelijke berekening kan worden uitgevoerd.
Men zou ook uit kunnen gaan van de gevonden verhouding meerwaterloorspronkelijk water en het chloridegehalte van het water. Eerder (zie 1 1 1 . 2 . ) werd
berekend dat bij een chloridegehalte van 6 0 mg ~ 1 - 1 1in het opgepompte water
*
het randmeer een chloridegehalte van 149 mg ~ 1 - 1 1moet hebben gehad. Volgens
bijlage 3 is het gemiddelde chloridegehalte van het randmeer over de jaren
,
1963 t/m 1967 150 mg CZ-11.
Omdat het chloridegehalte over de jaren sterk varieert en de reistijd afhankelijk is van de plaats van inzijging (zie ook V.3.)
is een bepaling van de reis-
tijd op deze globale gegevens moeilijk te verwezenlijken.
Beter is het om uit te gaan van duidelijk extreme waarden van het chloridegehalte van het opgepompte water, zoals de 150 mg 121-11 van P.P.7 (tabel I ) .
Bij de aangehouden mengwaterverdeling betekent dit een chloridegehalte van het
randmeer van ongeveer 400 mg ~1-11,een waarde die sinds 1960 niet meer op
het randmeer is voorgekomen. Men mag echter aannemen dat in dit geval de eerder
bepaalde verhouding tussen randmeerwater en oorspronkelijk grondwater niet ge-
-.
heel opgaat omdat deze is bepaald voor gemiddelden over langere perioden en
meerdere pompputten. Gezien de verdeling van het Tritiungehalte in WP 9 op
I
verschillende filterdiepten en het verschil ook in chloridegehalten niet alleen
i
over de diepte maar ook over verschillende putten, moet een zekere gelaagdheid
in de ondergrond worden verondersteld, waardoor de berekende gemiddelde ver-
.
houding niet in elk afzonderlijk geval kai worden toegepast.
. -
Deze empirische methode is op het ogenblik dan ook nog niet geschikt ter bepaling van de reistijd. Wanneer echter in de toekomst een gerichte monstername
.
,
en analyse kan plaatsvinden, dan zal deze methode we1 toepasbaar blijken.
'
.
.-
Geo-hydrologische rekentechnieken
Op b i j l a g e 24 s t a a n de isohypsen van h e t d i e p e grondwater i n h e t gebied van
de I J s s e l m e e r p o l d e r s aangegeven, z o a l s d i e voor 1970 door Z.Z.W.
z i j n gemeten.
Om een indruk t e k r i j g e n van de orde van g r o o t t e waarbinnen d e r e i s t i j d l i g t
kan een eenvoudige berekening dienen, w a a r b i j wordt aangenomen'dat d e s t i j g h o o g t e l i j n v a n h e t d i e p e grondwater nabi j Bremerberg ee? c o n s t a n t e h e l l i n g
h e e f t . I n w e r k e l i j k h e i d i s d i t n i e t het geval omdat e r i n z i j g i n g r e s p . kwel
p l a a t s v i n d t ; gezien d e l a t e r nog t e noemen c o m p l i c a t i e s i s deze veronders t e l l i n g op d i t ogenblik e c h t e r geen bezwaar. U i t de isohypsenkaart v o l g t
-3
een verhang van 10 , met k = 37,5 m/dag i s dan d e f i l t e r s n e l h e i d :
<=
37,5.365.
?*=*J
= 13,5 m / j a a r ; de w e r k e l i j k e s n e l h e i d bedraagt:
= 13,5/0,3 = 45 m/jaar ;
(,Li
= p o r o s i t e i t = 0,3).
. .
.
-De a f s t a n d (+ op de isohypsen) van h a r t o n t t r e k k i n g ' t b t randmeerdijk = 250 m,
zodat d e r e i s t i j d i n h e t d i e p e watervoerende pakket 5,55 j a a r b e d r a a g t .
Van h e t randmeer n a a r h e t d i e p e zandpakket moet een w a t e r d e e l t j e de Eemkleilaag
passeren, hetgeen g e s c h i e d t onder invloed van h e t d r u k v e r s c h i l boven e n onder
de k l e i l a a g . Boven de k l e i l a a g wordt h e t water a l s p h r e a t i s c h aangenomen en
h e e f t dus e e n s t i j g h o o g t e g e l i j k aan N.A.P.
van h e t d i e p e grondwater t.p.v.
(p=
0,5):\r*
randmeerpeil. De s t i j g h o o g t e
de d i j k i s 1.80
voor de k l e i l a a g , i s d e f i l t e r s n e l h e i d
l i j k e snelheid
=
iI
N.A.P.
Met c=500 etm.
e=1,80/500 = 1,34 m l j a a r .
De werke-
= I ,34/0,5 = 2,68 m / j a a r . Onder verwaarlozing van
de r e i s t i j d door h e t ondiepe zandpakket i s de r e i s t i j d door d e . k l e i l a a g dan
0,75 j a a r , en de t o t a l e r e i s d u u r van een w a t e r d e e l t j e u i t h e t randmeer b i j de
d i j k t o t aan de pompputten 6 , 3 j a a r .
Voor een w a t e r d e e i t j e u i t h e t randmeer maar verder van d e d i j k l o o p t d e z e
t i j d s n e l op omdat zowel d e r e i s t i j d i n h e t d i e p e pakket toeneemt (1 j a a r
per 45 meter) a l s ook de p a s s e e r t i j d van de k l e i l a a g a l s gevolg van h e t a f nemend d r u k v e r s c h i l .
Deze berekening kan s l e c h t s dienen om een indruk van de o r d e van g r o o t t e van
de r e i s t i j d aan t e geven, e r i s immers geen rekening gehouden met:
-
h e t f e i t d a t de op b i j l a g e 24 g e s c h e t s t e isohypsen s l e c h t s een momentopname
z i j n , , n a droogmaking van de polder i n 1957 h e e f t z i c h nog geen evenwichtss i t u a t i e i n g e s t e l d . De h e l l i n g van de s t i j g h o o g t e l i j n neemt s i n d s d i e n t o e ;
door t e rekenen met d e isohypsen van 1970 z a l dan ook een t e k l e i n e r e i s t i j d
gevonden worden t.0.v.
een w h t e r d e e l t j e d a t i n 1957 v a n u i t h e t randmeer in-
filtreerde.
-
h e r f e i t d a t b i j Bremerberg d i e p grondwater onttrokken wordt, waardoor de
h e l l i n g van de s t i j g h o o g t e l i j n g r o t e r wordt en ook h e t d r u k v e r s c h i l over de
k l e i l a a g toeneemt, welke beide f a c t o r e n een v e r k o r t i n g van d e r e i s f i j d . v e r oorzaken.
,
.
'
Het is mij niet gelukt om een reke&odel_
op te zetten waarin met deze in-
vloeden rekening werd gehouden. De problemen die zich voordoen liggen in
-
het feit dat deformules voor afpomping voor radiale stroming zijn afgeleid,
en dat bij superpositie op een 66ndimensionale stroming (de afstroming om
de Veluwe) de snelheid van een waterdeeltje op iedere plaats een andere
.
grootte en richting krijgt.
VI.
Samenvatting
In dit rapport is een onderzoek gedaan naar de chemische samenstelling van
het grondwater in de omgeving van het grondwaterpompstation Bremerberg. Hierbij
is gebruik gemaakt van de grondwaterindelingsmethode volgens Piper. Uit de resultaten blijkt dat het grondwater tot 1967 van constante samenstelling was,
. . . . ..Na 1967 treedt er
en bestond uit van de Veluwe afstromend infiltratiewater
een duidelijke verandering op in de chemische samenstelling, dat zich uit in
een hoger chloridegehalte. Uit ~ritihm-~nderzoekin~en
kwam vast te staan dat
het grondwater met recent oppervlaktewater vermengd was. Met behulp van de methode van Piper wordt nu bevestigd dat het grondwater gemengd is met Veluwemeerwater.
Met een gericht bemonsteringsschema zal het mogelijk zijn om de reistijd van
een waterdeeltje uit het randmeer naar de pompputten te bepalen met behulp
van het Piperdiagram en chloridecijfers in combinatie met Tritiumbepalingen.
De zo bepaalde reistijd zal dan kunnen dienen als toetsing van een reistijdberekening aan de hand van een ge~h~drologisch
rekenschema.
Geraadpleegde literatuur
I.A. Volker
-'
Het randmeer langs de Veluwe. Z.Z.W.,
1952.
I
I
2. A. Mente
Toepassing indelingsmethode van Piper op grondwater van
IJsselmeergebied en NOORD-HOLLAND. Z.Z.W. nota B70 - 9.
3. F.A.M.
Claassen
. Geohydrologische opbouw van het gebied rondom het Veluwe-
meer tussen Harderwijk en Nijkerk, Z.Z.W. nota B 72 - 250.
4. W. Geirnaert
Brakwaterzones en zones met processen van ionenuitwisse.
ling. Stichting post-academiale,vorping gezondheidstechniek 1970
5. C.R. Meinardi
-
.
- -
1971.
7 ,~
1~
.
- , 7 ~~
.--
--
,
I
.
. ..- .-
Notabetreffende de chemische samenstelling van het
grondwater van de VELUWE, R.I.D. 1970.
Y'
.
.
~- ..
.
,
6. J.A. van den Berg Nora over de invloed van de waterwinning door het pompstation "Bremerberg" op de grondwaterstanden in de nabije
en G.A. Ven
omgeving. R.1J.P.
1972.
1
7. A.M. Piper
"A Graphic Procedure in the Geochemical Interpretation
of Water-Analyses". '
!
Transactions Am. Ge0phy.s. Union; V 25; 1944.
I
Lijst van Bijlagefl .
Situatiekaart met verbreiding Eemklei en de ligging van de waar-
1.
nemingsputten.
2.
Geo-hydrologisch Profiel.
3.
Chloridegehalte Veluwemeer 1960-1971.
4.
Piperdiagram, indeling naar watertype.
5 t/m 15. Chemische samenstelling grondwater uit WP I t/m 12.
Chemische samenstelling grondwater uit pompputten Bremerberg.
16.
17.
Piperdiagram grondwater v66r 1967.
Piperdiagram grondwater van 1967 t/m-1970.
18.
19.
20.
21.
22.
\.
'
Piperdiagram grondwater na 1970.
.
Chemische samenstelling Veluwemeer (P.W.N.).
Chemische samenstelling veluwemeer (waterieidihg Amsterdam)
.
23.
Piperdiagram Veluwemeerwater.
. ...
--Piperdiagram voor gemiddelde samenstelling Van oorspronkeliJk
-- .
. -.
24.
grondwater,na 1970 opgepompt water en Veluwemeerwater.
Isohypsen diepe grondwater IJsselmeergebied in 1970.

Download Report