project

Klimaatadaptatie in de praktijk (KLIMAP)

Van 2020 tot halverwege 2024 werkte een consortium van 24 partijen binnen het programma KLIMAP samen aan hoe Nederlandse zandgebieden klimaatadaptief kunnen worden ingericht voor landbouw en natuur. Het project KLIMAP, medegefinancierd door de Topsectoren Agri&Food en Water&Maritiem, heeft als eindproduct procesbeschrijvingen, instrumenten en tools opgeleverd die de overheden en actoren uit de regio helpen om de methodiek van zogenoemde ‘Ontwikkelpaden’ (IPCC: climate resilient pathways) toe te passen. KWR heeft bijgedragen aan diverse stappen van ‘de routekaart’ door middel van het uitwerken en bijdragen aan verschillende werkpakketten; proeftuinen en toekomstverkenningen. Binnen deze werkpakketten zijn de onderwerpen subirrigatie, paludicultuur, hoogveenherstel en toepassingen van Waterwijzer Natuur en Waterwijzer Landbouw op regionale schaal aan bod gekomen.

Bekijk de infographic onderaan deze pagina voor een schematische weergave van de verschillende thema’s.

Technologische maatregelen op de hoge zandgronden

Op de Nederlandse zandgronden zorgt klimaatverandering voor veranderingen in het bodem- en watersysteem. Dit heeft gevolgen voor landbouw en natuur. De toenemende verschillen tussen (extreme) droogte en piekbuien met wateroverlast, maakt de enorme opgave die dit met zich meebrengt overduidelijk. Gebieden blijken niet goed te zijn ingericht om de effecten van klimaatverandering op te vangen. Dit zien we bijvoorbeeld terug in droogteschades bij landbouwgewassen, een toenemende verdroging in natuurgebieden en lokale wateroverlast op landbouwpercelen tijdens piekbuien.

Als kapstok werd een routekaart ontwikkeld die structuur geeft aan het gehele proces en die de verschillende KLIMAP-producten met elkaar verbind. De routekaart onderscheidde zeven stappen die partners uit de regio met elkaar hebben doorlopen. Gaandeweg zorgden de partners voor het toetsen en verfijnen van de producten in diverse projectgebieden, onder meer in de Noordelijke IJsselvallei (Gelderland) en rondom de Mariapeel en de Groote Molenbeek (Limburg). Ontbrekende kennis over de effectiviteit van kansrijke (technologische) maatregelen werd aangevuld door veldproeven in zogenoemde ‘Living Labs’.

Uitdaging op de hoge zandgronden

In een overkoepelende aanpak van het project werden Ontwikkelpaden ontworpen, nodig voor de transitie naar een klimaatbestendige inrichting en beheer van het bodem-watersysteem. Deze Ontwikkelpaden voedden zich met proceskennis over de effectiviteit van (technologische) maatregelen uit het werkpakket Proeftuinen en Living Labs, gecombineerd met informatie uit het werkpakket Toekomstverkenningen.

Ontwikkelpaden vormden een continu proces om samen met de actoren in gebiedsprocessen snel en flexibel (stapsgewijs) te kunnen aanpassen aan effecten van klimaatverandering. In plaats van een routebeschrijving van A (niet-klimaatbestendig) naar B (klimaatbestendig), is een Ontwikkelpad een methode die de besluitvorming ‘onderweg’ ondersteunt. Zodoende worden de veerkracht en het adaptieve vermogen van actoren en systemen structureel versterkt, wat helpt bij het realiseren van de langere termijn doelen.

Proeftuinen en Living Labs fungeerden als ontwikkel- en demonstratie-omgeving op verschillende schaalniveaus. Onderzoek vond plaats naar de effectiviteit van maatregelen. Nieuwe verdienmodellen en het handelingsperspectief voor de actoren in het gebied werden verkend. In Living Labs verzamelden we data die hielpen de maatregelen te begrijpen zodat deze geëxtrapoleerd konden worden naar effecten en toepasbaarheid in proeftuinen en daarbuiten. De resulterende data, proceskennis en inzicht in het effect van maatregelen waren input voor modellen en Toekomstverkenningen en voor het vormgeven van de stappen in de Ontwikkelpaden.

Toekomstverkenningen waren bijvoorbeeld scenariostudies en beleidsverkenningen. Met lokale informatie uit de Proeftuinen en Living Labs werden in regionale modelstudies extrapolaties gemaakt naar de effecten op grotere schaal. Aan de hand van dit instrumentarium konden de gevolgen van klimaat- en landgebruik-scenario’s en effecten van plannen worden verkend. In dit project werd daartoe het instrumentarium op orde gebracht om in stroomgebieden samen met belanghebbenden de geschiktheid en effectiviteit van maatregelen op regionale schaal te evalueren.

Voor het inbedden van klimaatadaptatie in gebiedsprocessen zochten we verbinding met omgevingsvisies en legden we een link met andere actuele maatschappelijke opgaven, zoals biodiversiteit, energietransitie en de circulaire economie.

Resultaten binnen KLIMAP

Het gehele consortium achter KLIMAP heeft bijgedragen aan de volgende oplossingen die bijdragen aan klimaatadaptatie van de Nederlandse zandgronden:

  • Handvatten voor transitie op basis van Ontwikkelpaden (procesbenadering) en instrumenten voor het maken van afwegingen.
  • Antwoorden op kennisvragen, zoals effecten van beoogde maatregelen voor waterschappen en alle betrokken actoren in een gebied en voor verschillende vormen van landgebruik, inclusief nieuwe (circulaire) verdienmodellen.
  • Inzicht in ruimtelijke, economische en ecologische consequenties van maatregelen.
  • Inzetbaarheid van instrumenten (zoals modellen, afwegingskader, procesaanpak lerende omgeving).

Bekijk hieronder de interactieve infographic voor meer informatie over de bijdrage van KWR aan dit project. 

Infographic

Overzichts afbeelding: 3D schematische dwarsdoorsnede van beekdalvallei in hogere zandgronden landschap met daarin de werkpakketten (proeftuinen en toekomstverkenningen) op locaties.

Infographic
1
2
3
4
5
6

1. Percelen met subirrigatie

Regelbare drainage met subirrigatie (RDS) is een technische hydrologische maatregel om i) water vast te houden en ii) grondwater aan te vullen als het kan, en iii) water af te voeren als het moet. Dit systeem maakt het enerzijds mogelijk om piekafvoeren te verminderen, waardoor wateroverlast stroomafwaarts kan worden voorkomen of verminderd. Anderzijds maakt het systeem het mogelijk om actiever het grondwaterniveau en bodemvochtcondities te reguleren. Een samenvatting van de kennis tot nu toe over regelbare drainage met subirrigatie is te lezen in de deltafact. Verspreid over de hoge zandgronden werkte KWR binnen KLIMAP mee aan verschillende veldproeven, “proeftuinen”, waarin de werking en effecten van regelbare drainage met subirrigatie werden onderzocht.

 

 

 

1. 1. Veldproeven

In 2015 begon wetenschappelijk onderzoek naar subirrigatie op de hoge zandgronden in Haaksbergen. Vervolgens werden veldproeven uitgevoerd in Lieshout (2016), America (2017) en Stegeren (2018) als onderdeel van projecten zoals Boer-Bier-Water en Programma Lumbricus. Vanaf 2019 zijn deze proeven voortgezet als in het project KLIMAP.

Terug

1. 2. Belangrijkste resultaten

  • Waterbeschikbaarheid verhogen: Regelbare drainage met subirrigatie heeft als doel de grondwaterstand tijdens het groeiseizoen te verhogen, waardoor de waterbeschikbaarheid voor gewassen wordt verhoogd.
  • Geohydrologische verschillen: Kleine verschillen in geohydrologische karakteristieken tussen de veldproeven beïnvloeden het effect van subirrigatie op het gewas en de benodigde waterhoeveelheid. Geohydrologische karakteristieken zijn het voorkomen van kleine weerstandslagen in de bodem (zoals dunne lagen leem of veen), het oppervlaktewaterbeheer in de regio, de hoeveelheid water dat aangevoerd kan worden in een gebied, of het type gewas (diep of ondiep wortelend gewas). Lees hierover meer in de Technische rapportage veldproeven met watermaatregelen Stegeren en Hydrological consequences of ontrolled drainage with subirrigation. 
  • Waterverlies beperken: Slechts een klein deel van het aangevoerde water bereikt het gewas; een deel van het aangevoerde water verlaat het perceel via wegzijging naar dieper grondwater of via afvoer naar een sloot. Enige weerstand in de bodem kan de hoeveelheid wegzijging verminderen. Een verhoogd slootpeil, waarbij het verschil tussen het slootpeil en het grondwaterniveau verlaagd wordt, vermindert het afgevoerde water naar de sloot.
  • Automatisering en sturing: Binnen KLIMAP is gewerkt aan het automatiseren van de wateraanvoer. In de automatisering wordt rekening gehouden met de watervraag van het gewas, actuele vochtcondities in het veld en de weersverwachtingen. Hierdoor neemt de gemiddelde wateraanvoer af.
  • Efficiënt watergebruik: Ondanks positieve effecten op het gewas vereist subirrigatie aanzienlijke waterhoeveelheden, variërend van 500 mm tot 1000 mm per jaar in de veldproeven. Geautomatiseerde regelingen die rekening houden met vochtcondities in het veld en de weersverwachting kunnen de benodigde watervraag aanzienlijk verminderen, zeker als in de sturing op dagbasis soms suboptimale vochtbeschikbaarheid voor een gewas wordt geaccepteerd. Opgemerkt moet worden dat in (zeer) droge jaren met subirrigatie sowieso veelal niet volledig aan de watervraag van een gewas kan worden voldaan. Het vochttekort voor een gewas kan wel worden verminderd
Terug

1. 3. RDS systemen op regionale schaal

De watervraag op regionale schaal stijgt als meerdere percelen RDS systemen tegelijkertijd gebruiken. In een regionale analyse voor Stegeren is dit door KnowH2O in beeld gebracht met het waterallocatiemodel WEAP. De watervraag per perceel kan dalen als in aangrenzende percelen ook subirrigatie plaatsvindt. Verdere analyse van de regionale watervraag in relatie tot waterbeschikbaarheid wordt momenteel uitgevoerd met een dynamisch watersysteem model. Daarnaast volgt uit een korte verkennende analyse dat in veel regio’s op de hoge zandgronden de beschikbaarheid van oppervlaktewater onvoldoende zal zijn om percelen van voldoende water te voorzien, als subirrigatie grootschalig op landbouwgronden wordt uitgerold.

 

Terug

1. 4. Beheer en management van het systeem is cruciaal

De laatste belangrijke factor is het beheer en onderhoud van buisdrainage-systemen. Subirrigatie kan plaatsvinden als er water wordt aangevoerd, zoals oppervlakte- of grondwater of gezuiverd restwater. In het ontwerp, de aanleg en het beheer van de drainagesystemen voor subirrigatie moet rekening worden gehouden met de watersamenstelling van de bron van water om verstopping van het drainagesysteem te voorkomen. Naar verstopping van de systemen is tevens onderzoek gedaan.

Terug

2. Droogtemonitoring met behulp van bodemsensoren

In 2018 is het onderzoeksproject ‘Droogte Zandgronden Nederland’ opgestart waarin de droogte in 2018 en 2019 in het zandgebied werd gemonitord om inzicht in en begrip van de relatie tussen de verschillende droogtecomponenten (meteorologisch, bodemvocht en hydrologische droogte) te verkrijgen. Daarvoor werd een bodemvocht-monitoringnetwerk opgezet, om de bodemvochtvoorraad in de wortelzone van landbouwgewassen en natuurlijke vegetatie te meten. In totaal worden op elf locaties in het zandgebied van Nederland op twee dieptes bodemvochtgehaltes gemeten en continu gemonitord  en Van Dam en Gooren, 2021. Vanuit KLIMAP zijn de bodemvochtmetingen in 2021 en 2022 voortgezet. Bij deze meetlocaties liggen peilbuizen voor het meten van de grondwaterstand in de buurt, waarin reeds langjarig de freatische grondwaterstand wordt gemeten. KWR heeft bijgedragen aan verkennende kalibraties, die op basis van deze grondwaterstanden zijn uitgevoerd.

In het kader van KLIMAP zijn voor enkele van deze locaties aanvullende modelsimulaties en kalibraties uitgevoerd. Hierbij is gebruik gemaakt van het model SWAP-WOFOST en zijn basis-invoergegevens (bodem, gewas, meteorologie) gebruikt uit  Waterwijzer Landbouw.

3. Percelen met Paludicultuur

Bij paludicultuur of natte landbouw wordt de teelt afgestemd op de van nature vochtige condities van de bodem in plaats van het aanpassen van de bodem door middel van drooglegging aan de teelt. Paludicultuur wordt gezien als kansrijke adaptatiemaatregel met name in de directe omgeving (bufferzones) van natte natuurgebieden en langs waterlopen. In paludicultuur staan biomassaproductie, veenbehoud en ecosysteemdiensten centraal. Paludicultuur heeft de potentie om meerdere diensten te leveren: zuivering van oppervlaktewater, vasthouden van water, tijdelijke berging van oppervlaktewater ter voorkoming van overstromingen, vergroten van de biodiversiteit, productie van grondstoffen voor de biobased economy en verminderen van bodemdaling en CO2-uitstoot in veengebieden. Natte landbouw is zowel in veengebieden als in bufferzones in zandgebieden toepasbaar. Een korte samenvatting over Paludicultuur is beschreven in de Deltafact.

 

3. 1. Experimenten Paludicultuur

Binnen KLIMAP zijn op meerdere locaties in Noord-Brabant experimenten uitgevoerd op het gebied van paludicultuur, KWR heeft bijgedragen o.a. aan de proeftuin Landgoed Groot Overbrugge bij Helmond.

Tussen Helmond en Aarle-Rixtel is in 2020 op een voormalig grasland 0,7 ha lisdodde aangeplant binnen het Interreg project Carbon Connects. Deze proef is opgenomen als proeftuin binnen KLIMAP om te onderzoeken welke gewassen geschikt zijn voor gebieden met toenemende waterstand of kunstmatige waterretentie. Er is gekeken naar de mogelijkheid om meerdere functies te combineren, zoals de productie van grote lisdodde, waterretentie tegen droogte, koolstofopslag voor klimaatmitigatie, het bevorderen van biodiversiteit en de waterzuivering t.b.v. de KRW-opgave. Het gebied op zandgrond met veen werd vernat door middel van subirrigatie, waarbij met water uit de Goorloop werd bevloeid. In de herfst/winter van 2021/2022, 2022/2023 en 2023/2024 is de lisdodde gemaaid met een soft-track rupsvoertuig. In de herfst van 2023 zijn handmatig lisdoddesigaren geknipt om dienst te doen als voering van winterjassen. Zie ook: Landgoed Groot Overbrugge paludicultuur (youtube.com)

Belangrijkste resultaten

Tijdens het eerste groeiseizoen bereikten de lisdoddeplanten hoogtes van 2-3 meter en werden opbrengsten tot omgerekend 10 ton droge stof per ha gemeten. Daarna varieerde de opbrengst jaarlijks tussen de 10 en 23,5 ton droge stof per ha. Ook liet de waterkwaliteitsmeting lagere stikstofconcentraties zien in het afvoerwater vergeleken met het aanvoerwater.

Terug

4. Hoogveenherstel: Verbeterd grondwatermodel voor hoogveensysteem

Hoogvenen zijn natte ecosystemen met een belangrijke socio-ecologische waarde en kwamen vroeger in grote oppervlakten voor op de hoge zandgronden. De vegetatie van hoogvenen neemt CO2 op uit de atmosfeer. De natte omstandigheden zorgen ervoor dat het organisch materiaal nauwelijks afbreekt, waardoor zich gedurende duizenden jaren een meters dik veenpakket heeft gevormd en daarmee CO2 is opgeslagen. Met deze kennis is gewerkt aan het optimaliseren van grondwatermodellen voor hoogveensystemen.

Door het vasthouden van water en CO2 spelen hoogvenen in potentie een belangrijke rol in klimaatadaptatie en waterbeschikbaarheid op de hoge zandgronden. Daarnaast vervullen hoogvenen andere ecosysteemdiensten en herbergen unieke biodiversiteit.

In natuurlijke hoogvenen zorgen specifieke hydrologische processen ervoor dat hoogveen water vasthoudt en extremen gebufferd worden. De veenbodem kan bijvoorbeeld zwellen en krimpen. Bij neerslagpieken zwelt de veenbodem op en houdt water vast, terwijl tijdens droogte de bodem krimpt en het water vertraagd afvoert naar de omgeving. In potentie profiteert de omgeving van dit in hoogveen vastgehouden water.

Veranderingen in de waterhuishouding van hoogvenen, bijvoorbeeld door ontwatering of klimaatverandering, kunnen desastreuze gevolgen hebben voor de ecosysteemdiensten die hoogvenen leveren. Om veensystemen te kunnen behouden of herstellen bij een ander waterbeheer en klimaatverandering zijn hydrologische modellen een nuttig hulpmiddel.

In dit onderdeel van KLIMAP is onderzoek gedaan naar welke hydrologische processen moeten worden meegenomen in dergelijke modellen. De hydrologische processen zijn complex en werken op elkaar in via terugkoppelingen. Eerder werden deze hydrologische processen in veengebieden vaak vereenvoudigd, waardoor belangrijke terugkoppelingen tussen veengebieden en de omgeving ontbreken. Hierdoor wordt het hydrologisch functioneren van hoogveen niet goed gemodelleerd, en kunnen effecten van klimaat en waterbeheer niet goed voorspeld worden.

4. 1. Belangrijkste resultaten

Een 3D-grondwatermodel werd gecreëerd in MODFLOW6 voor een intact hoogveensysteem, waarin de invloed van zwel en krimp, en reductie van verdamping bij een diepe grondwaterstand bij natuurlijke veenvegetatie werd getoetst. Met dit model kon afgeleid worden dat het zwel-krimpvermogen van natuurlijke hoogvenen bijdraagt aan het handhaven van ondiepe grondwaterstanden en aan de veerkracht van het veensysteem tijdens droogte. Herstel van natuurlijke vegetatie zorgt ervoor dat er minder water verdampt tijdens droogte, waardoor er meer water wordt vastgehouden op de hoge zandgronden. Ook laat het model zien dat de hoge waterbergingscapaciteit van een hoogveensysteem het wegzakken van grondwaterstanden vertraagt in het onder het veen gelegen zandpakket.

Uit dit modelonderzoek blijkt dat ecohydrologische processen in natuurlijke hoogvenen zorgen voor meer water op de hoge zandgronden. Een natuurlijk hoogvenen werkt zo als spons op landschapsschaal. De hydrologische processen zijn momenteel niet standaard goed ingebouwd in grondwatermodellen. Om beter te voorspellen hoe verandering in waterbeheer, klimaat, en hoogveenherstel doorwerken op de waterhuishouding van hoogvenen en hun omgeving, zou dus rekening gehouden moeten worden met deze processen.

Terug

5. Waterwijzer Natuur toegepast in de Chaamse Beken

In dit werkpakket werd gewerkt aan het toepassen van de ecohydrologische tool Waterwijzer Natuur. Met de Waterwijzer Natuur kan onderbouwd met kennis worden bepaald hoe klimaatverandering en/of waterbeheer doorwerken op terrestrische natuur.

Het doel van deze studie was om een methodiek te ontwikkelen waarin de WWN werd toegepast in een toekomstverkenning, en zowel potenties van de tool als beperkingen inzichtelijk te maken. In een voorgaand onderzoek van Deltares is verkend hoe het stroomgebied Chaamse Beken klimaatbestendig in de toekomst zou kunnen worden ingericht met twee inrichtingsvarianten: (1) maximaal vasthouden van water in het hele stroomgebied en (2) natuur versterken. Bij de laatste variant zijn maatregelen gericht op gebieden rondom natuur, terwijl het watersysteem in de rest van het stroomgebied gelijk blijft aan de huidige situatie. In deze toekomstverkenning werd de invloed van deze inrichtingsvarianten en klimaatverandering op de natuurbeheertypen en natuurwaarden met behulp van de Waterwijzer Natuur (onderdeel PROBE) bepaald. Daarnaast is met WWN onderdeel Waternood getoetst of de natuurdoelstellingen gerealiseerd kunnen worden met de huidige waterhuishouding.

5. 1. Belangrijkste resultaten

Dit onderzoek gebruikte het Waternood-instrumentarium van de Waterwijzer Natuur om te evalueren of natuurdoelen worden behaald bij de huidige waterhuishouding in de Chaamse Beken. De resultaten tonen dat op veel plaatsen meer dan 80% van de natuurambities kunnen worden gerealiseerd. Dit betreft doeltypen met een lagere natuurwaarde die weinig eisen stellen aan hun standplaats. Juist voor de typen met hogere natuurwaarde zijn grondwaterstanden te diep om natuurdoelen te realiseren.

 

Toekomstscenario’s voor 2050 tonen een vernatting van het gebied bij zowel de inrichtingsvarianten ‘Maximaal vasthouden’ als ‘Natuur versterken’. Klimaatverandering resulteert in ondiepere gemiddeld hoogste grondwaterstanden. Deze vernatting wordt gereflecteerd in de WWN resultaten als een toename van natte beheertypen en een toename van de natuurwaarde in grote delen van het gebied. De sterkere vernatting bij de inrichtingsvariant ‘Maximaal vasthouden’ leidt tot een grotere toename van natuurwaarde dan scenario ‘Natuur versterken’. Dit voorbeeld illustreert hoe de Waterwijzer Natuur beleidsmakers kan ondersteunen bij het onderbouwen van besluiten aan de hand van een op kennis gebaseerde objectieve methodiek.

Deze methodiek kan worden toegepast in andere natuurgebieden om de effecten van stikstofdepositie, waterbeheer en klimaat op natuurpotenties te verkennen en besluitvorming te ondersteunen.

Lees meer over klimaatadaptatie in de praktijk.

Terug

6. Waterwijzer Landbouw toegepast in de Noordelijke IJssellvalei.

In de casus Noordelijke IJsselvallei is gewerkt aan methodiekontwikkeling voor toekomstverkenningen en werden concepten getoetst. Daarbij werden de mogelijkheden en beperkingen van de inzet van bestaande informatie uit algemene studies en de inzet van relatief eenvoudig toe te passen instrumenten in kaart gebracht. KWR heeft bijgedragen aan de contextbepaling voor de Noordelijke IJsselvallei in de vorm van Sankey-diagrammen om meer inzicht te krijgen in hoe waterstromen zich tot elkaar verhouden, en aan de rapportage “Bruikbaarheid bestaande grofstoffelijke scenario’s” door de toepassing van Waterwijzer Landbouw.

6. 1. Belangrijkste resultaten

Sankey-stroomdiagrammen zijn waardevolle tools om snel inzicht te krijgen in waterstromen en watervragende sectoren in een bepaald gebied. Voor de Noordelijke IJsselvallei zijn dergelijke diagrammen gemaakt voor zowel normale als droge omstandigheden, gebaseerd op meetdata van het waterschap en LHM-data van Deltares. Ze bieden inzicht in de druk op het watersysteem en tonen effecten van klimaatverandering of maatregelen.

Voordelen zijn onder meer het gebruik als communicatietool, het snel begrijpen van mogelijke effecten van toekomstscenario’s en flexibiliteit in data en schaalniveaus. Kanttekeningen omvatten de vereenvoudiging van diagrammen en de noodzaak van een consistente referentieperiode. Lees hier meer.

Waterwijzer Landbouw is een tool voor het bepalen van het effect van veranderingen in hydrologische condities op gewasopbrengsten. In de Noordelijke IJsselvallei is bekeken welke gewasopbrengsten er in de huidige situatie zijn, en welke gewasopbrengsten er mogelijk optreden als het gebied natter wordt door toepassing van maatregelen. De resultaten lieten zien dat de meeste opbrengstderving voorkomt in drogere jaren, vervolgens in gemiddelde jaren en het minste in nattere jaren. Door het toepassen van vernattingsmaatregelen neemt de opbrengstderving, logischerwijs, af ten opzichte van de uitgangssituatie.

 

Terug

6. 2. Conclusie

Waterwijzer Landbouw is een tool voor het bepalen van het effect van veranderingen in hydrologische condities op gewasopbrengsten. In de Noordelijke IJsselvallei is bekeken welke gewasopbrengsten er in de huidige situatie zijn, en welke gewasopbrengsten er mogelijk optreden als het gebied natter wordt door toepassing van maatregelen. De resultaten lieten zien dat de meeste opbrengstderving voorkomt in drogere jaren, vervolgens in gemiddelde jaren en het minste in nattere jaren. Door het toepassen van vernattingsmaatregelen neemt de opbrengstderving, logischerwijs, af ten opzichte van de uitgangssituatie.

Terug