Search

In low lying deltaic areas in temperate climates, groundwater can be brackish to saline at shallow depth, even with a yearly rainfall excess. For primary production in horticulture, agriculture, and terrestrial nature areas, the fresh water availability may be restricted to so-called fresh water lenses: relatively thin pockets of fresh groundwater floating on top of saline groundwater. The persistence of such fresh water lenses, as well as the quantity and quality of surface water is expected to be under pressure due to climate change, as summer droughts may intensify in North-West Europe. Better understanding through modelling of these fresh water resources may help anticipate the impact of salinity on primary production. We use a simple model to determine in which circumstances fresh water lenses may disappear during summer droughts, as that could give rise to enhanced root zone salinity. With a more involved combination of expert judgement and numerical simulations, it is possible to give an appraisal of the hazard that fresh water lenses disappear for the Dutch coastal regions. For such situations, we derive an analytical tool for anticipating the resulting salinization of the root zone, which agrees well with numerical simulations. The provided tools give a basis to quantify which lenses are in hazard of disappearing periodically, as well as an impression in which coastal areas this hazard is largest. Accordingly, these results and the followed procedure may assist water management decisions and prioritization strategies leading to a secure/robust fresh water supply on a national to regional scale.

Wereldwijd kampen boeren met oprukkende verzilting. Aanpassing van gewassen en teeltsystemen hieraan is een belangrijke opdracht voor de landbouwwetenschap. Water hergebruiken, planten aan zout laten wennen en nieuwe rassen bieden perspectief. ‘We krijgen steeds meer verzoeken voor onderzoek naar irrigatie met brak water.’

Het is mogelijk dat klimaatverandering van invloed is op de kwaliteit van het grondwater omdat veel processen die de grondwaterkwaliteit beïnvloeden afhangen van temperatuur en vochtigheid. Of de grondwaterkwaliteit zal veranderen bij een veranderend klimaat en in welke mate is onduidelijk omdat eenduidig wetenschappelijk bewijs hierover ontbreekt. Dit blijkt uit een literatuurstudie van het RIVM, waarin een overzicht is gemaakt van de beschikbare wetenschappelijke literatuur over de invloed van klimaatverandering op de grondwaterkwaliteit. Grondwater is belangrijk voor de drinkwatervoorziening en de ecologie. Het is daarom van belang invloeden van klimaatverandering in een vroeg stadium te signaleren, zodat maatregelen kunnen worden genomen om deze invloeden tegen te gaan, indien deze veranderingen een verslechtering betekenen. In het literatuuronderzoek is ook de invloed van klimaatverandering op de bodemkwaliteit, de grondwateraanvulling en de oppervlaktewaterkwaliteit meegenomen. Er zijn op dit moment namelijk nog te weinig artikelen verschenen die specifiek de invloed van klimaatverandering op de grondwaterkwaliteit beschrijven. Aan de hand hiervan is onderzocht wat de klimaateffecten zijn op verzilting, nutriënten, pesticiden en zware metalen. De beschikbare wetenschappelijke artikelen over de effecten van klimaatverandering op de bodem en de grondwaterkwaliteit spreken elkaar tegen. Zo zou een hogere temperatuur bijvoorbeeld volgens sommige onderzoeken tot een lagere grondwaterstand leiden, omdat er meer water verdampt. Volgens anderen zullen planten door de toegenomen concentratie CO2 juist minder water verdampen waardoor de grondwaterstand zal toenemen. Uit het onderzoek blijkt ook dat modellen die de verandering van grondwaterkwaliteit als gevolg van klimaatverandering simuleren nog niet aanwezig of niet nauwkeurig genoeg zijn. Het RIVM beveelt daarom aan meer onderzoek te doen en de bestaande modellen te verbeteren.

Theory description and user manual

The Dutch lowlands may be subject to salinization, through saline upward seepage and increased salt concentrations in the surface water, which may affect agriculture and nature areas with floating fens. A simple approach was proposed to estimate root zone salinization in areas with fresh water lenses that float on upward seeping saline groundwater, based on analytical solutions and approximations, which could be used for prioritization. The hydrology of floating fens was investigated and important processes and parameters were identified, which could be used to estimate root zone exposure to salinity. The flow processes are mostly controlled by the root mat geometry, which determines which part of the root mat floats within the surface water. A greenhouse experiment showed that salinity may affect the growth of some plant species from floating fens, which implies that salinization may affect species composition in these nature areas.

[1] In arid and semiarid regions, irrigation water is scarce and often contains high concentrations of salts. To reduce negative effects on crop yields, the irrigated amounts must include water for leaching and therefore exceed evapotranspiration. The leachate (drainage) water returns to water sources such as rivers or groundwater aquifers and increases their level of salinity and the leaching requirement for irrigation water of any sequential user. We develop a conceptual sequential (upstream-downstream) model of irrigation that predicts crop yields and water consumption and tracks the water flow and level of salinity along a river dependent on irrigation management decisions. The model incorporates an agro-physical model of plant response to environmental conditions including feedbacks. For a system with limited water resources, the model examines the impacts of water scarcity, salinity and technically inefficient application on yields for specific crop, soil, and climate conditions. Moving beyond the formulation of a conceptual frame, we apply the model to the irrigation of Capsicum annum on Arava Sandy Loam soil. We show for this case how water application could be distributed between upstream and downstream plots or farms. We identify those situations where it is beneficial to trade water from upstream to downstream farms (assuming that the upstream farm holds the water rights). We find that water trade will improve efficiency except when loss levels are low. We compute the marginal value of water, i.e., the price water would command on a market, for different levels of water scarcity, salinity and levels of water loss

The salinity problem is becoming increasingly widespread in arid countries. In semiarid Tunisia about 50% of the irrigated land is considered as highly sensitive to salinization. To avoid the risk of salinization, it is important to control the soil salinity and keep it below plant salinity tolerance thresholds. The objective of the present study was to provide farmers and rural development offices with a tool and methodology for predicting, monitoring of soil salinity for a better agronomical strategy. The experiments were carried out in the highly complex and heterogeneous semiarid Kalâat Landalous irrigated district of Tunisia. The field and laboratory measurements of soil and water properties were conducted in 1989 and 2006 at different observation scales (2900 ha, 1400 ha, 5200 m long transect, and soil profiles). Seventeen years of reclamation of a saline and waterlogged soil led to the reduction of average electrical conductivity of the soil saturated paste extract (ECe), measured at 5 soil depths (from 0 to 2 m) below the plant salt tolerance threshold and the dilution of groundwater salinity from 18.3 to 6.6 dS m−1. The variation in soil salt storage (ΔMss = Mss2006 − Mss1989) in the vadose zone was negative, equal to about −145 × 103 ton (≈−50 ton ha−1). During the same period, the salt balance (Siw–Sdw) estimated from the input dissolved salt brought by irrigation water (Siw) and output salts exported by the drainage network (Sdw) was equal to −685 × 106 kg and the Sdw was 945 × 106 kg. Under irrigation and efficient drainage, the soil salinization could be considered as a reversible process. At the transect scale, the high clay content and the exchangeable sodium percentage was negatively correlated to saturated hydraulic conductivity. The textural stratification, observed at soil profile scale, favors accumulation of salt in the soil. Based on the findings related to the multiscale assessment of soil salinity and groundwater properties, soil salinization factors were identified and a soil salinization risk map (SRU) was elaborated. The shallow groundwater constitutes the main risk of soil salinization. This map can be used by both land planners and farmers to make appropriate decisions related to crop production, and soil and water management. (Less)

In crop modelling the soil, plant and atmosphere system is regarded as a continuum with regard to root water uptake and transpiration. Crop production, often assumed to be linearly related with transpiration, depends on several factors, including water and nutrient availability and salinity. The effect of crop production factors on crop production is frequently incorporated in crop models using empirical reduction functions, which summarize very complex processes. Crop modelling has mainly focused on conventional crops and specific plant types such as halophytes have received limited attention. Crop modelling of halophytes can be approached as a hierarchy of production situations, starting at the situation with most optimal conditions and progressively introducing limiting factors. We analyse crop production situations in terms of water- and salt limited production and in terms of combined stresses. We show that experimental data as such may not be the bottleneck, but that data need to be adequately processed, to provide the basis for a first analysis. Halophytic crops offer a production perspective in saline areas, but in other areas long-term use of low quality irrigation water for halophyte production can result in serious soil quality problems. An overview is given of potential problems concerning the use of (saline) irrigation water, leading to the conclusion that soil quality changes due to poor quality water should be considered in determining the areas selected for halophyte growing.

In de Nederlandse delta is een uitgekiend waterbeheer van wezenlijk belang voor veiligheid en zoetwatervoorziening. Nu het klimaat verandert en kapitaal intensievere landbouw en andere watergebruikers meer zekerheid willen over de levering van zoet water, is de vraag hoe de zoetwatervoorziening kan worden verbeterd en robuust kan worden gemaakt. In veel gebieden hebben de waterbeheerders nog geen goed overzicht hoe het complexe systeem van zoetwateraanvoer tijdens droge perioden functioneert. Dit komt omdat de zoet-zoutpatronen sterk van plaats tot plaats verschillen, inlaten vaak diffuus van aard zijn en niet worden bemeten en watergebruik voor beregening niet wordt geregistreerd. Zij weten daarom in veel gebieden niet hoe effectief het huidige inlaatregiem is en welke maatregelen geschikt zijn om de zoetwatervoorziening te verbeteren. Het modelconcept de €ureyeopener is ontwikkeld om inzichten te bieden in de effectiviteit van de huidige zoetwateraanvoer en effecten van maatregelen. Het model berekent de wateraanvoerbehoefte, zoutgehalten, gewasschades en de kosten en baten van maatregelen. Voor het Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier (HHNK) zijn de toepassingsmogelijkheden van dit modelconcept voor HHNK onderzocht door voor de Anna Paulownapolder een €ureyeopener model te maken. In dit gebied spelen voor HHNK nadrukkelijk beleidsvragen voor het voorzieningenniveau, de effecten van de nieuwe sluis bij IJmuiden, slim water management (efficienter doorspoelen) en de extra zoet watervraag vanuit het Markermeer. Tot voor de modelstudie had HHNK weinig zicht op de effectiviteit van het doorspoelregiem en de consequenties daarvan voor beregening en mogelijk optredende zoutschade. Het opgezette model geeft transparant inzicht in de uitwerking van het doorspoelregiem en de opbrengstderving van gewassen als het zoutgehalte van het polderwater verandert. In deze rapportage worden de stappen en het resulterende model beschreven. Ten opzichte van eerdere modellen is specifiek aandacht besteed aan de modellering van tulpen en de wijze waarop in het model de waterinlaat kan worden geoptimaliseerd. Met het oog op de samenwerking met Deltares en Bakelse Stroom voor het ontwikkelen van regio-specifieke €ureyeopener modellen hebben zij meegewerkt aan een interne werksessie om een conceptversie van het model te beoordelen en verbeterpunten te identificeren. Ook heeft Deltares bijgedragen aan het formuleren van aanbevelingen.

De huidige manier van omgaan met verzilting in Nederland kan in de toekomst steeds vaker problemen opleveren, onder andere voor beregening in zoutgevoelige teelten. Er wordt daarom nu al aan verschillende oplossingen gewerkt. Eén van de mogelijke oplossingen is ontzilting in de vollegronds landbouw, bijvoorbeeld met behulp van de CapDI-technologie. In deze studie is een theoretische inschatting van de mogelijkheden van dit systeem gemaakt en wordt een praktijktest in de tulpenbollenteelt gepresenteerd. Hieruit blijkt dat er zeker potentie is, maar dat de robuustheid van het systeem, de kosten en de regionale effecten en potentie nog meer aandacht verdienen.

In het Deltaprogramma Zoetwater is het lastig gebleken economische analyses te maken voor de programmering van maatregelen en/of de beleidsmatige afweging rond waterbeschikbaarheid. Een van de knelpunten is het gemis aan inzicht in de droogte- en zoutschade in landbouw en natuur. De zoutschade aan landbouwgewassen is nog niet goed in beeld; er zijn veel getallen in omloop, maar de manier waarop deze tot stand zijn gekomen en/of gerapporteerd is niet eenduidig. Daarom is de tussen 1950 en 2015 in Nederland beschikbaar gekomen informatie geanalyseerd. Het resultaat is specificatie van zouttolerantiedrempels voor 35 gewassen en gewasgroepen, gekoppeld aan het zoutgehalte van beregeningswater.

De huidige manier van omgaan met verzilting in Nederland kan in de toekomst steeds vaker problemen opleveren, onder andere voor beregening in zoutgevoelige teelten. Er wordt daarom nu al aan verschillende oplossingen gewerkt. Eén van de mogelijke oplossingen is ontzilting in de vollegronds landbouw, bijvoorbeeld met behulp van de CapDI-technologie. In deze studie is een theoretische inschatting van de mogelijkheden van dit systeem gemaakt en wordt een praktijktest in de tulpenbollenteelt gepresenteerd. Hieruit blijkt dat er zeker potentie is, maar dat de robuustheid van het systeem, de kosten en de regionale effecten en potentie nog meer aandacht verdienen.

Hydrogeological research in coastal areas has gained considerable attention over the last decades due to increasing stresses on fresh groundwater resources. Fundamental groundwater flow and solute transport analyses remain essential for a concise understanding of the governing processes that lead to salinisation of fresh groundwater resources. However, the challenge of modern research is the application and quantification of these processes in real world cases. In this context, deltaic areas are amongst the most difficult study areas as they often have a complex groundwater salinity distribution. The Wadden Sea area in the northern part of the Netherlands is an example of such an area.We quantified salt water intrusion and salinisation of groundwater flow systems in two representative case studies in the Wadden Sea area, using the density dependent groundwater flow and transport code M0CDENS3D. The results indicate that sea-level rise and autonomous processes will cause severe salinisation in the future, especially in the low polder areas close to the sea. In addition, we show that enhanced land subsidence due to salt exploitation accelerates this process. Salinisation can be mitigated to some extent by raising surface water levels in polders and by creating saline groundwater collection areas that maintain a low controlled water level.

Om van het probleem blauwalg af te komen moet het Volkerak-Zoommeer weer in verbinding komen met de zee. Aangrenzende landbouwgebieden en zelfs het Westland dreigen een tekort aan zoet water te krijgen. Mogelijke oplossingen moeten nu op hun haalbaarheid worden getoetst

Door klimaatverandering, zeespiegelstijging, bodemdaling en veranderingen in het waterbeleid zal verzilting van grond- en oppervlaktewater toenemen. Vormt zilt water een bedreiging of biedt het mogelijkheden voor hoogwaardige natuur? Dit artikel geeft de resultaten weer van een verkennende studie naar de gevoeligheid voor verzilting van natuur in laag-Nederland. Gegevens over zouttolerantie van soorten en levensgemeenschappen blijken schaars. Vaak gaat het om (kwalitatief) deskundigenoordeel. Een robuuste normering voor het water- en natuurbeheer, die rekening houdt met de gevoeligheid van levensgemeenschappen voor verzilting, is wenselijk. Het systeem van zoutgetallen volgens Ellenberg biedt een basis om de gevoeligheid van vegetatietypen voor verzilting te kwantificeren en chloridenormen voor natuurdoeltypen af te leiden

Veel uitgangspunten van de EU kaderrichtlijn bodem sluiten aan op het Nederlandse bodembeleid, aldus het Milieu- en Natuurplanbureau. De brede kaders van de kaderrichtlijn bodem bieden flexibiliteit, maar ook vraagtekens over de mogelijke doorwerking van de richtlijn in concrete praktijksituaties rond bodemafdekking, verlies van organische stof en verzilting door zeespiegelstijging

Wereldwijd kampen boeren met oprukkende verzilting. Aanpassing van gewassen en teeltsystemen hieraan is een belangrijke opdracht voor de landbouwwetenschap. Water hergebruiken, planten aan zout laten wennen en nieuwe rassen bieden perspectief. ‘We krijgen steeds meer verzoeken voor onderzoek naar irrigatie met brak water.’

In the Mediterranean environment characterized by hot, dry summers, a hydrologically oriented field experiment on vegetable crops was carried out between 1988 and 1993 at a site near Naples, Italy. The objective of the experiment was to study the impact of saline water on crop yield and soil properties. The research was carried out on a clay loam soil classified as Haplustolls. Irrigation water was applied at concentrations: 0, 1.25, 2.5, 5, 10 g 1-1 of NaCl and at three irrigation intervals of 2, 5 and 10 days. The increasing concentrations were obtained by adding NaCl to fresh water. The irrigation treatments (i.e. solute concentration and irrigation intervals) were repeated consistently over the same plots throughout the experiment. Irrigation schedules alternating sodic and fresh water were evaluated using a numerical simulation model (SWAP) and taking into account the impact of sodic water on soil physical properties. Measurements done during the field trials were used to calibrate and validate the numerical simulation model and to illustrate the consequences on salt and water balance of the irrigation schedules considered in the study. The electrical conductivity of the saturated extracted of soil paste (ECe), the structure stability index and the infiltration rate indicated observable changes in soil physical properties between the irrigation treatments 0 and 1% over the duration of the experiment. Over the years there is clear evidence that no significant change in ECe was observed in the plots irrigated with fresh water (0% T2 and T10). On the other hand, ECe increased linearly with time for the treatments irrigated with saline water (1% T2 and T10). Degradation of soil structure was evident in the observed infiltration rate: 10 mm h-1 in the treatment 0%. Changes in soil hydrological properties were evaluated by determining the h(θ) and K(h) relationships of undisturbed soil cores for four irrigation treatments and using the van Genuchten parametric model of these relationships. For the 2- and 10-day irrigation frequencies, the h(θ) curve of the 1% treatment had lower values of θ than the 0% treatment at the same pressure head in the range 2.0-3.0 pF. Significant differences were observed between the mean values (for each treatment) of most of van Genuchten's parameters, particularly between the (0% 2 day) and (1% 2 day) treatments. Prior to the evaluation of irrigation schedules the SWAP model was calibrated and validated against the data available in the 1993 (eggplant crop). Irrigation schedules were compared on the basis of a performance indicator (Sc), which measures the relative change in the amount of adsorbed and dissolved salt over an entire irrigation season.

The relevance of bypass flow on water flow, solute or pesticide transport is becoming increasingly recognized. Recent investigations proved that soil salinization may be influenced by bypass flow, i.e. the rapid transport of water and solutes via macropores and/or shrinkage cracks to subsoil and groundwater. This paper explores the role of bypass flow in the process of accumulation and leaching of solutes, as well as of sodium, in a Mediterranean cracking soil irrigated with saline/sodic waters. The results of bypass flow experiments performed on undisturbed soil cores showed that leaching of solutes occurred in concomitance with bypass fluxes when a low salinity solution was alternated with a high salinity solution. Exchange of solutes between the incoming solution and the soil matrix occurred during the bypass flow events at the contact surfaces (cracks walls) between the solution and the soil matrix and where cracks terminated in the soil samples. Concomitant exchanges of sodium were indicated by measurements performed in the effluent solution during the bypass flow measurements. The amount of Sodium released from the soil during the bypass flow events, as well as that of the soluble salts leached from the soil, were found to depend on the degree of soil cracking. These results indicated that: 1 in management of irrigation in cracking soils, under the occurrence of bypass fluxes, alternating a low salinity/sodicity water with a high salinity/sodicity solution can be effective for preventing salinization and sodification: 2 greater efficiency of removal of sodium/soluble salts can be obtained if application of the leaching solution is performed when the soil is at a considerable degree of cracking.

In een OBN studie heeft Alterra onderzoek gedaan naar succesvolle maatregelen en kennisvragen van belang voor het behoud van biodiversiteit in binnendijkse graslanden en moerassen. De volgende primaire standplaatsen (PS) vielen binnen de onderzoeksvraag naar graslanden en moerassen op zeeklei: Brak verlandingsveen (PS025), Binnendijkse zilte kleigronden (PS041), Zoet en brak verlandingsveen (PS026), Eutrofe, matig basenrijke veengronden (PS019), Kalkrijke, of kalkarme vochtig tot natte zeekleigronden (PS042A, PS042C), en kalkrijke, of kalkarme afgesloten strandvlakten en kreekruggen (PS043A, PS043C)

Het veiligstellen van de toekomstige zoetwatervoorziening in de Zuidwestelijke Delta en Rijnmond-Drechtsteden (ZWD-RD) kan op verschillende manieren worden geëffectueerd. Elke maatregel, die hiertoe wordt overwogen, beïnvloedt het chloridegehalte van het polderwater en daarmee de kwaliteit van het beregeningswater voor de landbouw en de ecologische kwaliteit. De huidige zoetwatervoorziening en een reeks maatregelen zijn voor de ZWD-RD gekwantificeerd met behulp van €ureyeopener 2.1, een beleidsondersteunend model dat is ontwikkeld voor beantwoording van vragen over de zoetwatervoorziening door Alterra, Deltares, het LEI en De Bakelse Stroom. €ureyeopener 2.1 is toegespitst op de situatie in de ZWD-RD. Gebruikers kunnen tijdens overleggen met stakeholders (interactief) beoogde maatregelen invoeren; het model berekent dan per omgaande de effecten (waterbehoeften, zoutgehalten regionale wateren, fysieke opbrengstveranderingen landbouw) en ook de directe kosten van de maatregelen. In deze rapportage wordt het model beschreven, en de manier waarop, aan de hand van werksessies met actoren in de regio, de uitkomsten van het model zijn getoetst en het model op onderdelen is verbeterd.

Long term drainage water salinity of pipe drains is modeled with the advection-dispersion equation for the zone above drain level and stream functions for the zone below drain level. Steady-state water flow is assumed. The model is applied to two experimental pipe drainage sites in Haryana State, India. Calculations are conducted for different values of leaching fraction and drain spacing. On average, comparison between measured and predicted drainage water salinity is satisfactory for both the Sampla site and the Hisar site. Calculations show that it may take 15-50 years before drainage water salinity has reduced to equilibrium levels. Leaching fraction has considerable influence on the drainage water salinity. An increase in the leaching fraction from 0.2 to 0.4 will reduce the time to reach equilibrium drainage water salinity levels by about 50%. Drain spacing has little influence on drainage water salinity, provided the hydraulic properties below drain level are uniform (Sampla). Some influence of drain spacing might be expected if the zone below drain level consists of a less conductive layer underlain by a more conductive layer (Hisar). In the latter case, the larger the drain spacing, the longer the time to achieve equilibrium drainage water salinity levels. (C) 2000 Elsevier Science B.V.