Zout water dringt zoete rivieren binnen. Hoe is dat te voorkomen?

Reportage

Waterbeheer Het is steeds moeilijker om rivierwater zoet genoeg te houden voor onder meer drinkwater, natuurgebieden en landbouw. Rijkswaterstaat, waterschappen en drinkwaterbedrijven hebben er nu al hun handen vol aan.

Rijkswaterstaat laat bij stuw Hagestein extra water door als de monding van de Lek te zout wordt.
Rijkswaterstaat laat bij stuw Hagestein extra water door als de monding van de Lek te zout wordt. Foto Siebe Swart/ANP

‘We hoopten op een paar weken droogte, die hadden we nodig om goede data te verzamelen. En toen kregen we een monsterdroogte!”

De wetenschappers die zoutindringing in zoet rivierwater onderzoeken, waren blij met de droge zomer van 2022, vertelt Julie Pietrzak, hoogleraar fysische oceanografie aan de TU Delft. In plaats van zeven weken konden ze zeventien weken data verzamelen. „Sommige dagen voeren we dertien uur lang de Nieuwe Waterweg op en neer met een schip van het havenbedrijf, dat vol hing met mobiele meetapparatuur”, zegt promovendus Tess Wegman. „Een hele getijdencyclus, omdat we beter willen begrijpen wat er binnen zo’n cyclus gebeurt.”

Het is steeds moeilijker om rivierwater zoet genoeg te houden voor onder meer drinkwater, natuurgebieden en landbouw. Vooral bij droogte komt zout water van zee te ver de zoete rivierdelta in. Rijkswaterstaat, waterschappen en drinkwaterbedrijven hebben er nu al hun handen vol aan.

Om ook in de toekomst voldoende zoet water te hebben is dringend meer inzicht nodig. In het zesjarige onderzoeksprogramma Saltisolutions, onder leiding van Pietrzak, onderzoekt een consortium van technische universiteiten en onderzoeksinstituten samen met de waterbeheerders, de Rotterdamse haven en baggeraars wat zich precies onder water in de Rijn-Maasmonding afspeelt, en wat zich er zál gaan afspelen als de inrichting van het kustgebied verandert en klimaatverandering toeneemt. Het onderzoeksprogramma – waar Wegmans metingen onderdeel van zijn – is nu halverwege.

Met het getij mee

Dat in een delta als Nederland zout water binnenkomt is geen nieuws, en ook niet meteen een probleem. „De Rotterdamse Waterweg is een open verbinding met zee. Met het getij mee komt er zout water binnen”, zegt Pietrzak. „Water dat uit de rivieren richting zee stroomt, spoelt het meeste zoute water weer weg. Zout water heeft een hogere dichtheid dan zoet water. Het zoete water stroomt aan de oppervlakte eruit, en het zoute water stroomt over de bodem landinwaarts. Dat is normaal. Maar meestal komt het zoute water niet veel verder dan de Botlekhaven [zo’n 18 kilometer van zee], met de droogte vorig jaar kwam het tot 42 kilometer inwaarts.”

Pietrzak toont een video om de interactie tussen zout en zoet water te illustreren. Te zien is een tank met een tussenschot. Links paarsgekleurd zoet water, rechts ongekleurd zout water. Het tussenschot wordt weggehaald en de verschillende soorten water schuiven inderdaad onder en boven elkaar. Helemaal strikt is de scheiding niet, het water kolkt en een deel van het gekleurde water mengt met het ongekleurde water.

„In een estuarium, zoals de Rijn-Maasmonding, gebeurt iets vergelijkbaars als in deze bak. Het mengen en de constante turbulentie maken dit onderwerp moeilijk”, zegt Pietrzak. „We begrijpen de turbulentie nog steeds niet echt. We hebben wel modellen die laten zien wat er in het water gebeurt, maar die vragen heel veel rekenkracht en zeker over de verticale as, waar juist dat mengen plaatsvindt, zitten er heel veel aannames in.” Er moeten meer en betere data in de modellen, en om die praktisch te kunnen gebruiken moeten er vervolgens slimme afgeleiden komen waarmee snel te werken is.

Onder het schip waarmee Wegman op en neer voer in de Nieuwe Waterweg hingen meetinstrumenten om turbulentie, stroomsnelheid en zoutgehalte te meten. „Door geleidbaarheid, diepte en temperatuur te meten, is het zoutgehalte af te leiden”, zegt Wegman. Daarnaast maakte ze gebruik van meetboeien van Rijkswaterstaat die verderop in de Lek en de Hollandsche IJssel lagen.

Om een beter beeld te krijgen van de verticale verdeling van het zout, zette Wegman ook negen grote boeien uit. Aan elke boei zat een lijn met op verschillende hoogten meetinstrumenten en onderin een cementen voet hem op zijn plaats te houden. „Om de drie weken haalden we ze op om algengroei en schelpdieren te verwijderen. Dat groeit hard in de zomer”, zegt Wegman. „Het varen was noodzakelijk kwaad voordat het daadwerkelijke onderzoekswerk kon beginnen. Maar het water opgaan bracht mijn onderzoek wel tot leven.”

Aangroei verstoort de metingen, in de zomer groeit de apparatuur in drie weken dicht.
Door geleidbaarheid, diepte en temperatuur te meten is het zoutgehalte af te leiden.
Foto’s Tess Wegman

Onverwacht effect

Nu, een jaar later, kan ze de eerste inzichten delen. „Zout dringt vooral ver de rivieren in als er vanuit de rivieren weinig water is om het zout weg te spoelen. Dat is het geval als het droog is”, zegt Wegman. „Daarnaast is wind een belangrijke factor. Staat die op de kust dan zorgt dat voor hoger water voor de kust en voor meer zout dat binnenkomt. Tot zo ver was alles in lijn met wat we verwachtten.”

„Wat we niet verwachtten is wat er gebeurde bij springtij en doodtij”, zegt Wegman. „Springtij zorgt voor hoger hoogwater en lager laagwater, bij doodtij is het verschil tussen eb en vloed juist klein. We hadden daarom ook een groot verschil in zoutgehalte verwacht tussen springtij en doodtij, maar dat was niet zo.” Pietrzak en Wegman denken dat dit komt doordat onder invloed van springtij en doodtij de mate van menging van zout en zoet water verandert. Wegman: „Onze hypothese is dat er tijdens springtij meer menging is waardoor de uitwisselingsstroming zwakker wordt. Tijdens doodtij is er juist weinig menging waardoor de uitwisselingsstroming sterker wordt en er meer zout landinwaarts getransporteerd kan worden.”

„We focussen ons onderzoek op de Rijn-Maasdelta omdat daar de problemen het prangendst zijn”, zegt Pietrzak. „Als het zeewater verder stijgt moet je je drinkwaterinnamepunten misschien wel verder landinwaarts verplaatsen. Voor een bloemkoolboer betekent iets te zout water dat er bruine plekken in de bloemkool komen. Ondertussen is het in het belang van de haven dat de verbinding met zee open blijft. Er worden ook allerlei bouwplannen gemaakt, terwijl een nieuw windpark voor de kust veel invloed kan hebben op de menging van het water, we kennen die effecten nog niet. Kortom, er spelen allerlei belangen tegelijkertijd.”

Promovendus Tess Wegman van de TU Delft voerde zeventien weken lang metingen uit.
Foto Alexander Horner-Devine (University of Washington)

Andere promovendi binnen het project van Pietrzak denken al na over oplossingen om het zoute water buiten te houden. Een bubbelscherm dat zout water tegenhoudt of een drempel in het estuarium zoals ze in de delta van de Mississippi hebben bijvoorbeeld. „Zo’n drempel heeft vlak bij de monding het meest zin. Leg je hem te ver landinwaarts, dan verergeren de problemen juist”, zegt Pietrzak. „Als we straks een handig model van onze delta hebben, dan kunnen we zulke oplossingen virtueel uitproberen, en ook verkennen wat klimaatverandering voor zoutindringing gaat betekenen.”

Ingrijpen

Ondertussen is zoutindringing in de rivieren en het IJsselmeer voor Rijkswaterstaat aan de orde van de dag. In de zomer van 2022 hebben de beheerders van het hoofdwatersysteem voor het eerst realtime in plaats van achteraf de zoutindringing in de Lek en Hollandsche IJssel gemeten – met de meetboeien waar ook Wegman gegevens van ontving. In de Lek grepen ze meteen diezelfde zomer in op basis van de metingen, vertelt Nathalie van Veen, adviseur waterverdeling en verzilting bij Rijkswaterstaat.

We staan bij stuw Hagestein, in de Lek bij Vianen. Deze stuw is het instrument dat Rijkswaterstaat inzet als de Lek te zout dreigt te worden. Doorgaans is het doel van de stuw om in de zomer zo veel mogelijk water vast te houden. De Lek is ook aangewezen als rivier die zoet moet blijven zodat waterschappen en drinkwaterbedrijven verzekerd zijn van zoet water, zelfs als het droog is. „We onderzoeken nu hoe we de stuw het beste kunnen gebruiken tegen het zout”, zegt Van Veen.

De twee halfronde vizierschuiven van de stuw staan nu dicht, en zullen dicht blijven zolang er weinig water vanuit de Rijn hierheen stroomt, zegt Van Veen. Maar in een wit gebouwtje tussen de twee grote schuiven is een cilinder van 3,75 meter doorsnede verstopt. „Als een stop die even uit een gootsteen getrokken wordt kan de cilinder omhoog om water door te laten.”

„Het zoute water komt niet tot Hagestein hoor”, zegt Van Veen. Het water dat hier door de ‘gootsteen’ stroomt, is bedoeld om tegendruk te geven als er kilometers verderop, bij Kinderdijk, veel zout wordt gemeten. „Waterschappen nemen water in uit de Lek, waardoor het zout als het ware naar binnen getrokken wordt als er niet genoeg zoet water door de rivieren naar zee stroomt. In tijden van droogte laten waterschappen circa 10 tot 15 kuub per seconde in, wij laten hier dan zo’n 20 kuub per seconde door om dat te compenseren.”

Ze heeft een grafiek van augustus 2022 meegenomen om het effect te laten zien. „Hier zie je bij de meetboei bij Kinderdijk de pieken in zoutconcentratie die eb en vloed veroorzaken. De rivierafvoer was toen 700 kuub per seconde bij Lobith, dat is echt laag, en er was ook een hoge waterstand bij Hoek van Holland. Door de droge omstandigheden werd het zout langzaam de Lek ingetrokken. Op 16 augustus hebben we toen de cilinderschuif in de stuw opengezet, je ziet dat het zout langzaam weer wordt teruggedrongen.” Op 24 augustus ging de stuw weer dicht.

Of 20 kuub per seconde de juiste hoeveelheid is om bij Hagestein door te laten in zo’n geval, onderzoekt Rijkswaterstaat nu. „Moet het 15, 20 of 25 kuub zijn, dat is een van de dingen die we beter willen uitzoeken”, zegt Van Veen. „We kijken ook verder, met modellen onderzoeken we wat de effecten zijn als de afvoer bij Lobith nóg lager wordt. Met het oog op klimaatverandering is het echt nodig om te weten hoe je bij zulke extremen gaat handelen.”