Verkenning waterbuffering voor klimaatbestendig waterbeheer

Het klimaat verandert snel. Wereldwijd worden de extremen steeds duidelijker: zware regenval wordt intenser en periodes van droogte langer. Ook in Nederland, bekend om zijn watermanagement met molens, dijken en droogmakerijen, zijn de effecten van klimaatverandering merkbaar. Perioden van hevige regen en droogte wisselen elkaar af en dit patroon zal naar verwachting verder versterken. Ons watersysteem is ontworpen om water snel af te voeren, maar zal in de toekomst steeds vaker op de proef worden gesteld door piekbelastingen tijdens stormen en overstromingen. Tegelijkertijd groeit de behoefte aan het vasthouden van water om droge periodes te overbruggen.

Een mogelijke oplossing is waterbuffering integreren in het systeem: ruimte waar water tijdelijk kan worden opgeslagen om tekorten en overschotten te reguleren. Dit artikel onderzoekt hoe waterbuffering kan bijdragen aan de uitdagingen van het veranderende waterbeheer in Nederland. Het focust op de benodigde ruimte voor deze aanpak. Voor deze studie is het waterbeheer van het polderlandschap in Zuid-Holland in het peiljaar 2100 gesimuleerd, gebaseerd op een waterbalans. De resultaten worden gebruikt voor het berekenen van de benodigde buffercapaciteit, die vervolgens wordt ingepast in het casusgebied. Dit casusgebied ligt tussen Leiden, Gouda, Rotterdam en Den Haag (zie figuur 1).

Conclusie op hoofdlijnen

Uit dit onderzoek blijkt dat waterbuffering een veelbelovende optie is om het Nederlandse waterbeheer klimaatbestendig te maken. Maar de vereiste ruimte en financiële investeringen zijn aanzienlijk en succesvolle implementatie vergt langdurige samenwerking tussen verschillende overheidsinstanties. Provincies spelen een sleutelrol bij het aanwijzen van geschikte locaties, in nauwe samenwerking met waterschappen. Hierbij moet goed rekening worden gehouden met andere beleidsbewegingen die een beroep doen op ruimtelijke ordening.

Berekening van buffercapaciteit

Om de benodigde buffercapaciteit te bepalen, is het polderpeilbeheer gemodelleerd onder statistisch voorspelde toekomstige weersomstandigheden. Dit proces wordt hieronder beschreven.

Simulatie van het polderlandschap

Het poldermodel, oorspronkelijk ontwikkeld in de middeleeuwen, gebruikt dijken en gemalen om laaggelegen gebieden droog te houden. Voor dit onderzoek is het model aangepast om waterbeheerstrategieën te simuleren onder verschillende weersomstandigheden. Het doel is om te bepalen hoeveel water moet worden ingelaten of afgevoerd om waterstanden te handhaven binnen optimale niveaus.

De polder kan worden versimpeld tot een emmer waar water op verschillende manieren in- en uitstroomt. Denk daarbij aan regen, verdamping, kwel en uitmaling (zie figuur 2). Als de stromen in beeld zijn, kan iets worden gezegd over het tekort – of overschot – aan water in de polder op elk gegeven moment. Als het water onder het streefpeil komt, wordt er water ingelaten. Als het water boven het streefpeil stijgt, wordt het gemaal in werking gesteld. Het model is afgestemd op de streefpeilen, inlaatgegevens en gemalengegevens van de drie waterschappen die verantwoordelijk zijn voor het beheer van het casusgebied: de Hoogheemraadschappen Rijnland, Delfland en Schieland & de Krimpenerwaard.

De situatie in 2100

Het model wordt vervolgens aangepast om het toekomstige peilbeheer van het polderlandschap weer te geven. Dit gebeurt aan de hand van een 0-scenario; dit betekent dat we berekenen hoe groot de watertekorten en -overschotten per polder in de toekomst zullen zijn als er geen aanpassingen aan het watersysteem plaatsvinden en de huidige trends doorlopen. De belangrijkste trends zijn de toename van verhard oppervlak in de polders, het gebruik van gescheiden riolering en de veranderende weersomstandigheden.

Door de verwachte groei van de bevolking en de plannen om in laaggelegen polders door te bouwen, zal er meer bebouwd gebied ontstaan. Dit maakt wateropslag in de grond moeilijker, beperkt verdamping en zorgt voor directe afstroming van neerslag naar het oppervlaktewater. Hoewel er nieuwe technieken opkomen, zoals waterbewuste bouw met wadi’s, doorlatende tegels en groene daken, wordt er verwacht dat er netto meer verharding zal plaatsvinden. Ook is het aannemelijk dat de nieuw te bouwen wijken gebruik zullen maken van gescheiden rioleringen en dat enkele bestaande wijken dit systeem ook zullen integreren. Gescheiden rioleringen lozen hemelwater direct in het oppervlaktewater. Deze ontwikkelingen beïnvloeden de waterstromen tussen het landoppervlak, het grondwater en het watersysteem, zoals weergegeven in figuur 2.

Tot slot zullen de weersomstandigheden door het klimaat veranderen. In 2100 zullen extreme regenbuien intensiever zijn en langdurige droogtes vaker voorkomen. Gemiddeld genomen wordt het hydrologische jaar steeds natter en warmer. Het KNMI heeft scenario’s ontwikkeld en statistieken uitgewerkt die tijdreeksen van neerslag en verdamping mogelijk maken. Deze gegevens dienen als input voor het model.

Hoeveel buffercapaciteit is er nodig?

De hydrologische functies van waterberging zijn tweeledig: het opvangen van overtollig water tijdens hevige regen en het vasthouden van water voor gebruik in droge periodes. Voor het casusgebied (453 km²) is via de waterbalans berekend dat er 34 miljoen m³ extra waterbuffering nodig is om de wateroverschotten en -tekorten op het huidige niveau te houden. Van dit totaal is 7,5 miljoen m³ nodig om wateroverlast te voorkomen. Voor het beschikbaar stellen van zoet water tijdens droogte is over het algemeen echter veel meer capaciteit vereist, vooral omdat verdamping van de waterbuffer een belangrijke rol speelt bij het vasthouden van water in de warmere maanden.

Inpassing van de buffercapaciteit in het gebied

Op basis van deze modellering is voor waterbuffering ongeveer 4,4% van het oppervlak van het casusgebied nodig (afhankelijk van de gemiddelde diepte). Er zijn verschillende manieren om buffering in het landschap in te passen. Een centraal meer met een flexibel peil kan grote hoeveelheden water opslaan en één groot waterlichaam is gunstiger voor verdamping dan meerdere kleinere. Deze grote buffer zou bij een flexibel peil van 1,7 meter een oppervlakte van 20 km² moeten hebben om de benodigde 34 miljoen m³ te bereiken. Ter vergelijking: de Kralingse Plas is 1 km². Aan de andere kant biedt decentrale waterberging – waarbij elke polder een eigen buffer heeft – voordelen zoals snellere respons en lokale controle: overtollig water kan sneller lokaal worden ondergebracht om overlast te minimaliseren.

Beide methoden hebben hun voor- en nadelen. Een hybride aanpak is mogelijk de meest effectieve oplossing. Elk waterschap heeft namelijk zijn eigen watersysteem en het is logisch dat elk systeem een eigen buffer heeft voor snel bereik. Het is echter verstandig om deze buffers met elkaar te verbinden en de systemen samen te laten werken. Op die manier kan water efficiënt over de regio worden verdeeld. In het casusgebied zijn de historische trekvaarten, die nu als boezemkanalen functioneren, essentieel voor de samenwerking tussen de systemen. In figuur 3 wordt een aanbeveling gegeven voor aanpassingen in het casusgebied.

Wie moet hiermee aan de slag?

Als buffers worden ingezet voor klimaatbestendigheid, dan zal dit een grote vraag naar ruimte met zich meebrengen. Provincies hebben een regierol in de ruimtelijke ordening en zijn verantwoordelijk voor het aanwijzen van geschikte gebieden. Dit moet gebeuren in nauwe samenwerking met andere ontwikkelingen die ook invloed hebben op de ruimtelijke ordening, zoals het Provinciaal Programma Landelijk Gebied, de Nota Ruimte, NOVEX en Water & Bodem Sturend. Waterschappen zijn verantwoordelijk voor het (oppervlakte)waterbeheer en moeten daarom werken aan de integratie van de waterbuffers in de bestaande watersystemen.

Provincies en waterschappen zijn voornamelijk verantwoordelijk voor het opstellen en uitvoeren van plannen, maar gemeenten moeten hierbij goed betrokken worden. Zij spelen een cruciale rol bij de realisatie op lokaal niveau en de ruimtelijke inpassing binnen hun eigen grondgebied. Bovendien kan de gemeente, dankzij lokale kennis, advies geven over het aanwijzen van geschikte gebieden. Daarnaast is de Rijksoverheid van belang op de achtergrond. Het Rijk stelt nationaal beleid vast in het Deltaprogramma en formuleert strategische doelen, zoals klimaatadaptatie en waterveiligheid. Hierdoor kunnen zij ook kaders en richtlijnen voor waterbuffering meegeven.

Dit onderzoek toont aan dat we kunnen voortbouwen op bestaande infrastructuur om het waterbeheer van de toekomst te verbeteren. Bovendien blijkt uit deze exercitie dat het klimaatbestendig maken van het landschap aanzienlijke investeringen in ruimte en geld vereist. Afhankelijk van het ontwerp zal ongeveer 4-5% van het oppervlak nodig zijn. Het is belangrijk om hier nu al plannen voor te maken, omdat dezelfde ruimte ook onder druk staat door andere behoeften, zoals volkshuisvesting. Daarom is het cruciaal om deze ruimtevraag in de ruimtelijke ordening te integreren, in samenhang met andere vraagstukken zoals het Provinciaal Programma Landelijk Gebied, de Nota Ruimte, NOVEX en Water & Bodem Sturend. Provincies hebben hierin de formele regierol en moeten nauw samenwerken met waterschappen. Gemeenten moeten ook lokaal betrokken worden, terwijl het Rijk op de achtergrond kaders kan meegeven.