Droogte op wereldschaal

De gevolgen van droogte op wereldschaal zijn groot. Niet alleen wordt de voedselproductie ernstig bedreigd, ook ander sectoren komen onder druk te staan zoals drinkwaterproductie, koeling voor de industrie en energiecentrales. Schade aan de natuur en de risico’s op bosbranden nemen ook toe. De economische schade als gevolg van droogte is bijvoorbeeld in de VS hoger dan de schade veroorzaakt door andere natuurrampen zoals overstromingen of orkanen [EPA, 2011]. Industrieën kunnen ernstige hinder ondervinden bij gebrek aan koelwater. Waterkrachtcentrales moeten de productie verlagen of worden zelfs stilgelegd.

Ook in Nederland in stedelijk gebied is de verwachte schade ten gevolge van klimaatverandering door droogte groter dan die door wateroverlast [bron: Synthesedocument Ruimtelijke Adaptatie, Deltaprogramma Nieuwbouw en herstructurering, 2014, pag. 24].

Verdroging kan verschillende oorzaken hebben. Zo wordt verdroging in Zuid-Europa vooral veroorzaakt door een tekort aan winterneerslag. De bodem bevat dan weinig water in het voorjaar en een warme periode in het voorjaar kan dan tot verdroging leiden. Dit heeft grote gevolgen voor de landbouw en de natuur. Er moet rekening mee worden gehouden dat de drogere winters in Zuid-Europa als gevolg van de klimaatverandering in de toekomst vaker voor zullen komen. [Klein Tank, 2009]

Droogte in Nederland

Ondanks de heftigere regenbuien en dreigende overstromingen langs de rivieren wordt Nederland steeds droger. In Nederland wordt verdroging veroorzaakt door ontginning en ontwatering. Door peilverlagingen en het wegpompen of wegzijgen van water moet tijdens droge perioden water ingelaten worden. Dit water heeft meestal een lagere kwaliteit.

Verdroging in Nederland heeft alles te maken met het grondwaterpeilbeheer.

“Verdroging is vooral het gevolg van het aanpassen van het watersysteem aan de eisen die het grondgebruik stelt. We onderscheiden drie categorieën oorzaken:

  • ontwatering en versnelde afwatering (drainage) voor de landbouw veroorzaken landelijk circa 60% van de verdroging;
  • grondwateronttrekkingen voor drink- en industriewater en beregening veroorzaken circa 30% van de verdroging;
  • overige oorzaken, zoals de toename van verhard oppervlak, bebossing (= toename verdamping) en zandwinning dragen voor circa 10% bij.“ 

[Compendium voor de Leefomgeving, 2011]

Daarnaast is ook het verschil in aanbod, veel neerslag in de winter en weinig neerslag in de zomer een oorzaak van verdroging (seizoensdroogte).

Het oosten en zuiden van Nederland wordt tijdens droge perioden beregend met grond- en oppervlaktewater. Dit verbruik van water is tijdens droge jaren goed voor ongeveer 15% van het totale Nederlandse watergebruik.

In het westen wordt er alleen beregend met oppervlaktewater waarvan er meestal voldoende aanwezig is. Verzilting veroorzaakt door zoute kwel en inlaat van gebiedsvreemd zout water is hier wel een kwaliteitsprobleem. In droge perioden wordt ook hier water van buiten ingelaten. In het droge voorjaar van 2011 heeft bijvoorbeeld Rijnland zoet water ingelaten vanuit de Stichtse Rijnlanden. Bij ernstige droogte wordt een beregeningsverbod uitgevaardigd.

Verdroging brengt ook problemen met zich mee voor de waterveiligheid. Ongeveer 25% van de Nederlandse waterkeringen bestaat uit veendijken Deze bevatten veel water. Als dit water verdampt, en dat gebeurt bij aanhoudende droogte, kunnen veendijken bezwijken door inzakking of verschuiving. In 2003 is in Wilnis een veendijk bezweken. Een deel van Wilnis kwam toen onder water te staan. Tijdens aanhoudende droogte worden deze dijken regelmatig geïnspecteerd en eventueel beregend. Soms wordt er aan boeren gevraagd om hun vee van de dijken te halen. [NOS, 2011]

 
 

Tijdens de droogte van 2003 heeft de Nederlandse regering overigens de burger verzocht zuinig te zijn met drinkwater en elektriciteit. Hoewel de levering nog niet direct in gevaar kwam, werd er wel gesproken van een mogelijk kritieke situatie als de droogte langer aan zou houden. Tekort aan koelwater had de elektriciteitsproductie in gevaar kunnen brengen en de geringe waterstanden in de rivieren leiden uiteindelijk tot drinkwatertekorten.

Lagere waterstanden in de rivieren belemmeren het scheepvaartverkeer omdat de vaarwegen smaller zijn en omdat er minder lading meegenomen kan worden door de geringere waterdiepte.

In de hoger gelegen delen van Nederland zoals de hoge zandgronden in Zuid-Nederland, de Veluwe en Oost Nederland ontstaan er vooral bij het W+ scenario grondwatertekorten in de zomer. Voor de natuur en de landbouw is dit een direct probleem.  Zo is er berekend dat er in Zuid-Nederland in 2050 bij het W+ scenario een gemiddeld vochttekort van 400 miljoen m3 in de zomer zal ontstaan en een daling van de grondwaterstand van 10-20 cm. Dit heeft grote gevolgen voor de vochtminnende natuur in beekdalen, en beregening ten behoeve van de landbouw zal sterk onder druk komen te staan. [Rosenboom, 2011]

 

Landbouw

Door aangepast peilbeheer en minder afvoer en minder grondwateronttrekking voor de drinkwaterwinning zou een deel van de verdrogingproblematiek te verhelpen zijn. In sommige veengebieden is de schade door drooglegging niet meer te herstellen doordat een deel van het organisch materiaal reeds geoxideerd is.

De aanpassing van het grondwaterpeil is echter niet eenvoudig vanwege de tegengestelde belangen van agrariërs en natuurbeheerders. Agrariërs willen, vanwege de minder draagkrachtige bodem als deze te nat is, dat het peil in het voorjaar wordt verlaagd zodat de bodem met machines bewerkt kan worden. Een andere reden voor de peilverlaging is dat een nattere bodem kouder is in het voorjaar en de gewassen daardoor minder snel groeien.

Biodiversiteit

Van de inheemse planten wordt 40% bedreigd door verdroging. Ook een deel van de fauna zoals vlinders en insecten is afhankelijk van deze planten of van specifiek vochtige milieus en worden hierdoor bedreigd. Het inlaten van gebiedsvreemd water, met meestal een hoger meststofgehalte om een deel van de verdroging te compenseren, veroorzaakt algengroei, verruiging van de natuurgebieden en de dominantie van bepaalde soorten.

In hoog Nederland is vooral de teruglopende kweldruk van calciumrijk grondwater ten gevolge van de verlaging van het grondwaterpeil, door onttrekkingen voor de drinkwaterproductie en snelle afwatering, een probleem voor vochtminnende, bijzondere plantengemeenschappen en de hierbij horende fauna.

In laag Nederland vormen vooral de brakke kwel ten gevolge van de peilverlaging en de inlaat van gebiedsvreemd water in droge perioden een bedreiging voor flora en fauna.

In de duinen is de grondwateronttrekking ten behoeve van de drinkwaterwinning hoofdoorzaak van de verdroging.

Droogte in de stad

Veroorzaakt door de klimaatverandering wordt het weer instabieler. Er zal soms in korte tijd veel regen vallen en periodes van droogte worden langer. Daarnaast zullen ook periodes met hogere temperaturen vaker voorkomen. Bij stijging van de temperatuur in de stad neemt de verdamping toe. In de scenario’s van KNMI’15 wordt aangegeven dat in de zomer de verdampingstoename 3 tot 15% is. Als deze toenemende verdamping niet gecompenseerd wordt, leidt dit tot extra verdroging.

De effecten van de klimaatverandering in combinatie met de toenemende verharding in de stad resulteren in meer droogteproblemen en verwachte schade in het stedelijk gebied.

Oorzaak van de grondwateronderlast in het stedelijk gebied is dat van oudsher het water zo snel mogelijk wordt afgevoerd via riolering om wateroverlast te voorkomen. Aanvulling van grondwater vindt hierdoor beperkt plaats.

In het geval van lekkende riolen leiden deze via de drainerende werking daarvan tot een verdere verlaging van de grondwaterstand.

Schade aan groen

In de stad leidt toenemende droogte tot schade aan het groen. De meeste grassoorten zijn slecht bestand tegen langere droogteperioden. Bomen en struiken kunnen ernstig en zelfs onherstelbaar beschadigd raken door langere droogteperioden. Om deze effecten op het stedelijk groen te beperken moet er besproeid worden. Dit gaat dan ten koste van de toch al schaarse zoetwatervoorraad tijdens droogteperioden.

Losse aanplant van bomen in plantsoenen geeft schaduw op de lagere beplanting en voorkomt zo overmatige verdamping en zorgt ook voor koele plekken voor de stadsbewoners. De bomen zelf hebben diepere wortels en kunnen zich van water voorzien. Er zijn boomsoorten die beter bestand zijn tegen droogte.

Waterkwaliteit

In droge periodes wordt vaak gebiedsvreemd water de stad ingelaten om droogteschade te voorkomen. Het water van buiten de stad is meestal rijk aan nutriënten en soms aan zout of bestrijdingsmiddelen, het kan troebel zijn en geuren. Dit kan in de stad tot overmatige algengroei en verstoring van het water- en plantenleven leiden.

Als het langere tijd droog en warm is, wordt deze periode vaak afgewisseld met hevige regenbuien. De uitgedroogde bodem is vaak niet in staat om veel water op te nemen. Hierdoor vinden na droogteperioden vaker riooloverstorten plaats met relatief groot effect op het - door de droogte - toch al kwetsbare watersysteem (bijvoorbeeld vissterfte als gevolg van zuurstofloosheid). [Waterschap Hollandse Delta, 2011]

Hitte

Er is een relatie tussen droogte en hittestress, zie hoofdstuk 5: Hitte. In een periode van droogte zal de bodem en het stedelijk groen door uitdroging minder of geen water verdampen. Hierdoor neemt de temperatuur en dus ook de overlast door hitte toe.

Bij een warmer wordend klimaat neemt de behoefte aan waterrecreatie toe. Er zal zorg gedragen moeten worden dat de kwaliteit van het water van bestaande recreatieplassen gewaarborgd wordt door minder voedingsstoffen in het water. Daarnaast kan er behoefte ontstaan aan extra water-recreatievoorzieningen zoals waterspelelementen.  Bij het ontwerp en realisatie daarvan moet rekening worden gehouden met veranderende omstandigheden in het stedelijk watersysteem. Zonodig dienen deze voorzieningen met een afgesloten bodem te worden uitgevoerd om droogvallen te voorkomen.

Verzilting

In de lagere delen van Nederland is verzilting een extra bedreiging voor de waterkwaliteit in de stad en dus ook voor flora en fauna. Het zoete grondwater zal bij langere droogteperioden verdampen en niet aangevuld worden met regen. Hierdoor kunnen zoute kwelstromen sterker worden of in gang worden gezet. Dit proces wordt interne verzilting genoemd; de verzilting als gevolg van de inlaat van gebiedsvreemd zout water heet externe verzilting. [Smeets, 2008]

Schade aan gebouwen en infrastructuur

De gebouwde omgeving kan niet zonder water. Veel functies in stedelijk gebied zijn afhankelijk van voldoende water van voldoende kwaliteit. Vooral in de veen- en kleigebieden van laag-Nederland is dit het geval. Water is van belang voor het voorkomen van (versnelde) bodemdaling, ongelijkmatige zetting en paalrot, voor een vitale stedelijke groen- structuur en voor diverse functies op en aan het water, zoals wonen en recreëren.

Een tekort aan water in stedelijk gebied leidt tot grote schades, zoals blijkt uit onderzoek van Deltares. Allereerst gaat het hier om schade in stedelijk gebied die nu al optreedt als gevolg van grondwateronderlast, dus nog los van het effect van klimaatverandering.

Onderzoek wijst uit dat het grootste schadebedrag becijferd kan worden voor schade aan gebouwen als gevolg van een te lage grondwaterstand, ofwel grondwateronderlast. Het gaat hierbij zowel om gebouwen op houten palen als om gebouwen ‘op staal’. Een daling van het grondwaterpeil in de stad kan leiden tot funderingsschade doordat het bovenste deel van houten funderingspalen droog komt te staan met paalrot als gevolg.

De conclusies luiden als volgt:

  • minimaal 100.000 woningen ondervinden in ieder geval grondwateronderlast;
  • grofweg 750.000 panden liggen in een gebied waarin blootstelling kan plaatsvinden aan de effecten van grondwateronderlast en zijn gebouwd in de periode waarin houten palen werden gebruikt;
  • de herstelkosten (= schadebedrag) per pand bedragen gemiddeld 54.000 euro.

Momenteel is er reeds voor meer dan € 5 miljard schade ontstaan aan gebouwen door grondwateronderlast. In theorie kan dit maximaal oplopen tot € 40 miljard.

Kaart Nederland funderingsschade

Naast schade aan gebouwen treedt ook schade op aan boven- en ondergrondse infrastructuur in stedelijk gebied als gevolg van grondwateronderlast. Het gaat om straten, pleinen, groenvoorziening, riolen, kabels en leidingen. Door zetting en ongelijkmatige zakking lopen deze infrastructuren schade op. Dit schadebedrag is becijferd op circa € 250 miljoen per jaar.

Effect van klimaatverandering

Bovengenoemde schades aan gebouwen en infrastructuur treden nu al op, of worden op basis van huidige omstandigheden voor de toekomst verwacht. Onder invloed van klimaatverandering in de toekomst kunnen deze schades verder toenemen, als gevolg van verdere daling van de grondwaterstand. Zo zal in laag-Nederland - in het W+ scenario - het grondwaterpeil in 2050 met tien centimeter of meer zijn gedaald en in hoog-Nederland kan die daling zelfs oplopen tot een meter. Door klimaatverandering zal de schade aan gebouwen eerder kunnen optreden en zal de schade aan infrastructuur toenemen.

Cumulatieve schade tot 2050

In het Manifest klimaatbestendige stad zijn de schadebedragen gecumuleerd voor de periode 2013 tot 2050. Voor funderingsschade gaat het om een bedrag van € 25 miljard, voor schade aan boven- en ondergrondse infrastructuur om een bedrag van € 9 miljard.

Voorkomen van tekort aan water

De schade als gevolg van watertekort kan in beginsel worden voorkomen door te zorgen voor voldoende water van voldoende kwaliteit in het stedelijk gebied. Aangezien het primair om grondwater gaat, is het in de praktijk de vraag of het technisch mogelijk is de juiste hoeveelheid op de juiste plaats te krijgen en van de kosten-batenbalans. Er zijn diverse mogelijkheden:

Water vasthouden

  • Allereerst gaat het om het zoveel mogelijk vasthouden van regen- water dat in de stad valt, bijvoorbeeld door het afkoppelen van hemelwaterafvoeren, door het vervangen van verhard oppervlak door doorlatende verharding of door groen en door het aanbrengen van infiltratievoorzieningen (infiltratieriolering, kratjes, infiltratieputten).
  • Herstel en vervangen van lekke en/of drainerende rioleringen of cunetten, waardoor afvoer van grondwater wordt tegengegaan.
  • Hergebruik effluent. In plaats van het afvoeren van het effluent van de rioolwaterzuiveringsinstallaties naar buiten het gebied, kan hergebruik een optie zijn om het water in het (stedelijk) gebied vast te houden.

Water aanvoeren

  • Het oppervlaktewaterpeilbeheer is van belang voor zover dat peil van invloed is op de grondwaterstand. Dit verschilt per grondsoort en is zeer divers in stedelijk gebied.
  • Waar passieve infiltratie van hemelwater en oppervlaktewater onvoldoende soelaas biedt is actieve infiltratie met oppervlaktewater van buiten het gebied te overwegen.

Maatregelen

Verdroging in de stad is een onderwerp dat pas kort op de wateragenda is komen te staan. Op dit moment worden de contouren verkend van de knelpunten die kunnen ontstaan als gevolg van de verdroging of tekorten in waterbeschikbaarheid in droge situaties. [Deltaplan Hoge Zandgronden, 2011]. Er zijn nog geen standaardoplossingen voorhanden. Van belang is dat bij het ontwerp of reconstructie van (hemel)watersystemen in de stad beter rekening wordt gehouden met de mogelijke effecten van verdroging en een watertekort in de zomermaanden. Veel maatregelen hangen samen met maatregelen die ook in het kader van wateroverlast kunnen worden getroffen.

Veel elders beschreven maatregelen zoals infiltreren en bufferen van hemelwater helpen mee om droogte te voorkomen:

  • Ontharden: Tegels eruit, groen erin
  • Waterdoorlatende verhardingsmaterialen
  • Bodeminfiltratie
  • Infiltratievelden en infiltratiestroken met bovengrondse opslag
  • Wadi’s
  • Grindkoffers en Omgekeerde drainage / IT-riool
  • Infiltratiekratten en infiltratieputten
  • Seizoensberging (Flexibel peilbeheer, Specifieke seizoenberging)
  • Urban wetlands

Alle maatregelen die bijdragen aan het ontharden door vergroenen van het maaiveld van de stad helpen het grondwater aan te vullen en zo droogte te voorkomen. Zie hiervoor het hoofdstuk Biodiversiteit.

 

Literatuur