Nevengeulen en beboste uiterwaarden zijn goed voor de natuur in de rivieren, maar de gevolgen ervan voor de overstromingsrisico’s bij hoog water waren tot nu toe onvoorspelbaar. Ecoloog Martin Baptist formuleert de invloed van vegetatie in rivieren.
Martin Baptist (33) promoveert op cyclische uiterwaardverjonging. Dit is een nieuwe strategie die natuurontwikkeling combineert met een hoge afvoercapaciteit van rivieren. Tot nog toe waren dit twee onverenigbare doelen omdat de bomen en struiken in de uiterwaarden, die onderlopen tijdens hoogwater, de waterstroming belemmeren. Dit leidt tot extra hoge waterstanden.
“Cyclische uiterwaardverjonging is eigenlijk grootschalig tuinieren”, legt Baptist uit. “Periodiek worden de ooibossen in de uiterwaarden gekapt en het zand en slib geruimd met bulldozers. De afvoercapaciteit van de rivier is dan weer op peil. Op de kale oevers zal weer jong bos groeien, met een grotere biodiversiteit tot gevolg.”
Deze methode is een nabootsing van de natuur. De Nederlandse rivieren zijn oorspronkelijk meanderende rivieren, met grote bochten die voortdurend van loop veranderen. De binnenbochten verzanden en de buitenbochten worden steeds verder uitgeschuurd. Door dit meanderproces verschuift de rivierbedding continu binnen een strook van enkele kilometers. Langs meanderende rivieren zullen bossen daarom altijd maar een paar jaar kunnen groeien voordat ze weer worden overspoeld door de rivier, en afsterven.
Tegenwoordig is de loop van Nederlandse rivieren volledig vastgelegd, met kribben en verharde oevers, zodat hun beddingen niet meer kunnen verschuiven. Daarom groeien de uiterwaarden dicht met volwassen ooibossen van wilgen en populieren. En die belemmeren de waterstroming.
Het huidige Nederlandse waterbeleid wil de rivieren meer ruimte geven met allerlei maatregelen zoals de aanleg van nevengeulen, het uitdiepen van de uiterwaarden en het verbreden van de rivier. Om dit goed te kunnen doen, worden de effecten van de verschillende maatregelen voorspeld met computermodellen. De invloed van vegetatie speelt daarbij een belangrijke rol.
Aquarium
Tot nu toe werd vegetatie altijd gemodelleerd als een extra ruwe bodem, maar volgens Baptist is dat niet goed. “Het klopt wel dat de vegetatie een hogere weerstand veroorzaakt, waardoor het water langzamer gaat stromen, maar er is meer aan de hand”, stelt Baptist. Volgens hem heeft vegetatie ook invloed op de bodemschuifspanning, de kracht waarmee het water over de bodem schuurt. “Als deze kracht groot is, zal het water de bodem uitschuren zodat erosie plaatsvindt, terwijl bij een kleine bodemschuifspanning sedimentatie plaatsvindt, waarbij zand en slib tussen de plantjes worden afgezet.”
Volgens Baptist vergeten de gangbare modellen dit effect mee te nemen. “Ze voorspellen dan dat de bodem van uiterwaarden met ooibossen erop erodeert, maar als je daar gaat kijken zie je gewoon dat er zand wordt afgezet. Alleen complexe driedimensionale modellen kunnen dit effect goed voorspellen, maar die rekenen zo langzaam, dat we die liever niet gebruiken”, aldus de promovendus.
Baptist komt nu met nieuwe formules die de invloed van vegetatie volgens hem wel goed weergeven. Deze kunnen gebruikt worden in snellere tweedimensionale modellen. Hij testte de formules met een uniek experiment, waarin voor het eerst naar het sedimenttransport tussen planten is gekeken. “In een aquarium van tientallen meters lang heeft een student voor mij 4755 plastic waterplantjes in de bodem geprikt”, vertelt Baptist met een schuldig lachje. “Daarna hebben we zand toegevoegd en er water overheen later stromen.”
Voor zijn experiment gebruikte Baptist waterpest, bekend van goudvissenkommen, omdat dit plantje veel kleine blaadjes heeft. “Die blaadjes splijten grote waterkolken in allemaal kleine werveltjes”, zegt hij. “Dat effect wilde ik ook modelleren dus dat heb ik in mijn formules verwerkt.”
Baptist verwacht dat zijn formules gebruikt gaan worden voor het doorrekenen van maatregelen die Rijkswaterstaat in onze rivieren heeft gepland. Daarnaast kunnen regionale waterbeheerders ze gebruiken voor het modelleren van bijvoorbeeld noodoverloopgebieden.
Promotie ir. Martin Baptist, Modelling floodplain biogeomorphology, maandag 18 april om 15.30 uur bij Civiele Techniek.
Zijaanzicht van de proefopstelling met de plastic waterpestplantjes en het zand. (Foto: Martin Baptist)
Martin Baptist (33) promoveert op cyclische uiterwaardverjonging. Dit is een nieuwe strategie die natuurontwikkeling combineert met een hoge afvoercapaciteit van rivieren. Tot nog toe waren dit twee onverenigbare doelen omdat de bomen en struiken in de uiterwaarden, die onderlopen tijdens hoogwater, de waterstroming belemmeren. Dit leidt tot extra hoge waterstanden.
“Cyclische uiterwaardverjonging is eigenlijk grootschalig tuinieren”, legt Baptist uit. “Periodiek worden de ooibossen in de uiterwaarden gekapt en het zand en slib geruimd met bulldozers. De afvoercapaciteit van de rivier is dan weer op peil. Op de kale oevers zal weer jong bos groeien, met een grotere biodiversiteit tot gevolg.”
Deze methode is een nabootsing van de natuur. De Nederlandse rivieren zijn oorspronkelijk meanderende rivieren, met grote bochten die voortdurend van loop veranderen. De binnenbochten verzanden en de buitenbochten worden steeds verder uitgeschuurd. Door dit meanderproces verschuift de rivierbedding continu binnen een strook van enkele kilometers. Langs meanderende rivieren zullen bossen daarom altijd maar een paar jaar kunnen groeien voordat ze weer worden overspoeld door de rivier, en afsterven.
Tegenwoordig is de loop van Nederlandse rivieren volledig vastgelegd, met kribben en verharde oevers, zodat hun beddingen niet meer kunnen verschuiven. Daarom groeien de uiterwaarden dicht met volwassen ooibossen van wilgen en populieren. En die belemmeren de waterstroming.
Het huidige Nederlandse waterbeleid wil de rivieren meer ruimte geven met allerlei maatregelen zoals de aanleg van nevengeulen, het uitdiepen van de uiterwaarden en het verbreden van de rivier. Om dit goed te kunnen doen, worden de effecten van de verschillende maatregelen voorspeld met computermodellen. De invloed van vegetatie speelt daarbij een belangrijke rol.
Aquarium
Tot nu toe werd vegetatie altijd gemodelleerd als een extra ruwe bodem, maar volgens Baptist is dat niet goed. “Het klopt wel dat de vegetatie een hogere weerstand veroorzaakt, waardoor het water langzamer gaat stromen, maar er is meer aan de hand”, stelt Baptist. Volgens hem heeft vegetatie ook invloed op de bodemschuifspanning, de kracht waarmee het water over de bodem schuurt. “Als deze kracht groot is, zal het water de bodem uitschuren zodat erosie plaatsvindt, terwijl bij een kleine bodemschuifspanning sedimentatie plaatsvindt, waarbij zand en slib tussen de plantjes worden afgezet.”
Volgens Baptist vergeten de gangbare modellen dit effect mee te nemen. “Ze voorspellen dan dat de bodem van uiterwaarden met ooibossen erop erodeert, maar als je daar gaat kijken zie je gewoon dat er zand wordt afgezet. Alleen complexe driedimensionale modellen kunnen dit effect goed voorspellen, maar die rekenen zo langzaam, dat we die liever niet gebruiken”, aldus de promovendus.
Baptist komt nu met nieuwe formules die de invloed van vegetatie volgens hem wel goed weergeven. Deze kunnen gebruikt worden in snellere tweedimensionale modellen. Hij testte de formules met een uniek experiment, waarin voor het eerst naar het sedimenttransport tussen planten is gekeken. “In een aquarium van tientallen meters lang heeft een student voor mij 4755 plastic waterplantjes in de bodem geprikt”, vertelt Baptist met een schuldig lachje. “Daarna hebben we zand toegevoegd en er water overheen later stromen.”
Voor zijn experiment gebruikte Baptist waterpest, bekend van goudvissenkommen, omdat dit plantje veel kleine blaadjes heeft. “Die blaadjes splijten grote waterkolken in allemaal kleine werveltjes”, zegt hij. “Dat effect wilde ik ook modelleren dus dat heb ik in mijn formules verwerkt.”
Baptist verwacht dat zijn formules gebruikt gaan worden voor het doorrekenen van maatregelen die Rijkswaterstaat in onze rivieren heeft gepland. Daarnaast kunnen regionale waterbeheerders ze gebruiken voor het modelleren van bijvoorbeeld noodoverloopgebieden.
Promotie ir. Martin Baptist, Modelling floodplain biogeomorphology, maandag 18 april om 15.30 uur bij Civiele Techniek.
Zijaanzicht van de proefopstelling met de plastic waterpestplantjes en het zand. (Foto: Martin Baptist)
Comments are closed.