De grondwaterspiegel was horizontaal en lensvormig
In het Friese Terwisscha waren de sloten in het natuurgebied Oude Willem gedempt,
waardoor de grondwaterspiegel een lensvorm aanneemt
In de nul-toestand was de grondwaterspiegel in Terwisscha horizontaal en lensvormig. Dit komt doordat in het natuurgebied de Oude Willem alle sloten gedempt waren in de cilinder C(N), met N de radius van het natuurgebied, deze cilinder valt, in Terwisscha, samen met de cilinder C(R) van de effectieve winningsstraal R van het winveld A. Voor horizontaal en vlak, vloeit het deel van de neerslag Nonderstroom via sloten af. Omdat de weg via de sloten geblokkeerd is, moet dit deel van de neerslag via herverdeling van grondwater via de watervoerende laag afvloeien naar de drainage bodem in de omgeving, met als effect dat er in de nul-toestand bij het natuurgebied een Gaussverhoging ontstaat rond de cilinder C(N) waardoor de sloten in de omgeving gevoed werden met een debiet ½Q. Bij een neerslagbudget met een gelijke toedeling voor {assimilatie, winning, onderstroom of kwel} zal een gespreid winveld eerst met een debiet ½Q eerst 0.2m afbouwen afkomstig van de grondwaterlens, en daarna de andere helft van het debiet ½Q met een verlaging van 0.2m afbouwen als Gaussverlaging.
Hieruit volgt dat het geval horizontaal en lensvormig zeer veel kenmerken heeft die gelijk zijn aan horizontaal en vlak. Het opvallende verschil is dat de winningsverlaging nu 0.4m is. In Terwisscha is nog nooit een gespreid winveld gebruikt, waardoor voor de berekening van de verlaging ook nog de transportverlaging volgens Dupuit bijgeteld moet worden en de complementaire analyse doorgevoerd moet worden zodanig dat ¼Q wordt gewonnen uit de effective winningsstraal terwijl ¾Q wordt gewonnen uit een gebied met straal 2R.
Het geval horizontaal en lensvormig is slechts een kleine, praktische uitbreiding van horizontaal en vlak waarbij de winningsverlaging waarden tussen 0.2m en 0.4m aan kan nemen, afhankelijk van het actueel gewonnen debiet. Opvallend bij het werk van ir. H.L.R.M. Rolf en collega's is dat zij een doorgaande trend vinden indien de grondwaterspiegel in de nul-toestand hellend was.
Natuurgebieden herstellen
In stap1 van het synthese proces hebben we de bodemchemie onder controle gebracht met behulp van een specificatie voor de diepte ontwatering op te stellen. Het resultaat van stap1 was dat we ervoor moesten zorgen dat de grondwaterspiegel zo min mogelijk verlaagd wordt, 0.2m was altijd wel goed genoeg. Het was immers in dat geval mogelijk om in de aanwezige sloten een paar stuwen te plaatsen om helemaal op nul uit te komen, maar in een natuurgebied zijn sloten vaak ook helemaal niet erg functioneel, ja je ziet het wel eens, een bos doorsneden met sloten.
Vanaf het allereerste begin was Terwisscha opgebouwd als een zuivere puntwinning, met een winningsverlaging en een transportverlaging volgens Dupuit, waarbij de exacte waarde van de grondwaterspiegel berekend kan worden met behulp van de complementaire analyse.
Zo'n winveld zorgt er vanwege de zeer grote verlaging van de transporttrechter, voor dat er óók in bossen onnodig (veel) mest uitspoelt die is ontstaan door natuurlijke nitrificatie. Maar als de bebossing wordt vervangen door een ander natuurtype spoelt er nog meer mest uit omdat de assimilatie curve dan compacter is.
In positieve bewijzen mogen uitsluitend causale verbanden gebruikt worden van de vorm y=f(x, ..) die al dan niet voldaan worden, met x de causale oorzaak en y het het causale gevolg. Het heeft weinig zin om eisen te stellen aan een gemeten concentratie y van stikstof of van medicijnresten, als we niet weten hoe en door wie de relatie y=f(x, ..) voldaan moet worden. In de gebiedsdossiers die de provincies onder aanvoering van de drinkwatersector opstellen, wordt juist erg veel aandacht besteed aan de gemeten concentraties van verontreinigende stoffen, maar als er bij het uitwerken van de gebiedsdossiers geen conceptueel model van de bodem gebruikt wordt, waarin die causale verbanden en de voorwaarden die voldaan moeten worden, samengevat zijn, dan kan de meting, hoe belangrijk ook voor de bedrijfsvoering, door bedrijfsblindheid, bijdragen aan een groot en schier onoplosbaar bedrijfszekerheidsprobleem.
Omdat dit soort problemen een bedreiging zijn voor de continuïteit van de drinkwatervoorziening, is het belangrijk dat de drinkwatersector geholpen wordt om de problematiek van grootschalige drinkwaterwinning te beheersen. Op zich moet dat erg aantrekkelijk zijn, en vooral ook winstgevend. Het omgaan met noodzakelijke en voldoende voorwaarden was ook voor de studenten netwerksynthese niet altijd even eenvoudig. Daarom moest aan dit onderwerp altijd wat extra aandacht besteed worden. Bovendien is het belangrijk dat we begrijpen dat optimalisaties die je graag door wilt voeren om een effectief, betrouwbaar en goedkoop winveld te realiseren, pas achteraf toegepast mogen worden. Dat komt omdat het wiskundige randvoorwaarden systeem, gegeven de implicaties van het conceptuele model van de bodem, in hoge mate niet-lineair is. Stel dat een berekening de vorm heeft a + b * c, dan mag je dat niet vervangen door (a + b) * c.
Bij het constateren van 'milieudruk' en het toepassen van beleidsmaatregelen wordt zoiets ook gedaan. Als gevolg van diepte ontwatering veroorzaakt door het waterleidingbedrijf spoelt er mest uit. Dat wordt zonder verder na te denken gevoegd bij de N-rest waarde. Het uitspoelen van de mest wordt door de wetgevende overheid toegerekend aan de agrarische sector. Wie dat doet kan het probleem van de bedrijfsblindheid bij de waterleidingbedrijven niet oplossen en ook de doelen niet realiseren. Bovendien worden onvergeeflijke fouten in het proces van wetgeving gemaakt waardoor onschuldigen schuldig worden door de wet en regelgeving.
De natuur vraagt om klimaatbuffers
De vereniging Natuurmonumenten maakt reclame op TV met de slogan De natuur vraagt om klimaatbuffers. Natuurlijk vraagt de natuur daar niet om, maar waar het hier wel om gaat is goed onderzoek, want voor 25 miljard € moet iedere Nederlander, ongeacht of hij/zij krap bij kas zit, of geen woning kan krijgen, er op kunnen vertrouwen dat de doelen gehaald worden. Helaas is al gebleken dat geen enkel doel realiseerbaar is. Maar zonder adequaat onderzoek zullen de natuurgebieden ook niet herstellen. Daarom wil ik nu nog even een korte toelichting geven op de resultaten die nu al voor horizontaal zijn bereikt.
Om te beginnen wil ik nog even kijken naar de toepassing van klimaatbuffers op de plaatsen waar de meeste schade optreedt door de transportverlaging van de grondwaterspiegel, waardoor er bij zuivere puntwinningen mest uitspoelt als gevolg van diepte ontwatering. Wat zal zo'n klimaatbuffer doen met de transportverlaging die ontstaat bij een zuivere puntwinning? Het antwoordt is niets! Immers voor het transport van grondwater door de watervoerende laag is een gradient in de grondwaterspiegel nodig. Bij elke poging om de transportverlaging te verkleinen, neemt het transport van grondwater af, maar de pompput blijft evengoed om het debiet Q vragen, waardoor er bijna niets gebeurt, want de winningsverlaging kun je nog wel 'iets' beïnvloeden. Het effect is dat de hele klimaatbuffer in de grond verdwijnt! De klimaat buffer heeft ook geen enkel effect op de bistabiele relaxatie oscillatie die in het teeltseizoen als effect heeft dat het lage deel van een blokgolf zorgt voor een heel grote uitspoeling van mest optreedt. Dit komt er op neer dat de klimaatbuffers van Natuurmonumenten, niets oplossen.
De toepassing van gespreide winvelden is daarentegen zeer effectief, doordat de transporttrechter wordt vervangen door een klimaatbuffer.
Tenslotte nog iets over middeling tussen de seizoenen. Bij de herverdeling van grondwater hebben we gezien dat er een versterkingsfactor van ¼ ontstaat doordat neerslag die in een 2R cilinder valt, in een cilinder met radius
R door de gespreide winning wordt opgepompt. Er ontstaan zeer constante kwelstromen als we gaan werken met kleine winveldjes met zeg 3, of 6 a 7 pompputten. Hierbij is het doel om de pompputten zo te plaatsen dat elke pompput ook een goede toegang heeft tot de ring tussen
R en 2R. Hierdoor nemen de bruto afmetingen van het winveld niet toe, terwijl gelijktijdig de problemen die ontstaan door een onbalans tussen de neerslag N, en het debiet
Q
nog beter verdwijnen.
Waarde
Gegeven het schaal effect, waar prof. J.J. de Vries als eerste over sprak, blijkt dat zelfs iets eenvoudigs als een klimaatbuffer snel genoeg water moet kunnen aan en afvoeren. Dat lukt in de omgeving van een gebied met een zuivere puntwinning voor horizontaal en ook niet voor hellend. Bij een gebied waar een transportverlaging heerst, zal de klimaatbuffer van Natuurmonumenten, ondergronds verdwijnen. Omdat de drinkwatersector vooralsnog niet wil begrijpen wat er gedaan moet worden, is het hele project dat 25 miljard € moet kosten en niets van doen heeft met de agrarische sector, gedoemd om te mislukken. Maar de problemen met de bedrijfszekerheid van de zuiveringsinstallaties zullen ook niet verdwijnen. Dat is iets om goed over na te denken, want het ligt niet voor de hand dat er ooit nog een opvolger komt van zo'n project, waarvan je al vooraf kunt aangeven dat het zal mislukken. Ik vindt dat ook ernstig, want de 25 miljard € zal ook verdiend moeten door burgers, het ligt niet zomaar op de plank, bovendien komen rechters in grote verlegenheid als de resultaten van in hoge mate onvolledig wetenschappelijk onderzoek, in de vorm van dwalingen in de wetgeving terecht komen. Het kan zijn dat de aanvragers niet in staat zijn om het onderzoek op het eigen vakgebied goed te structureren of dat zij zelf ook wel weten wat er aan de hand is, maar dat ze met behulp van juridische procedures, proberen om politici en de rechtelijke macht voor hun verdienmodel te winnen.
Al eerder heb ik aangegeven dat ik bereid en in staat ben om behulpzaam te zijn om zowel de politiek alsook de betrokken projectaanvragers en de drinkwatersector te helpen.
Ik kom tot de conclusie dat de vraag of je iets abstracts als een hoogwaardig herstel van natuurgebieden met wetenschappelijk onderzoek kunt onderbouwen, positief beantwoordt moet worden. Dat geeft een belangrijk uitgangspunt om het grootste debacle uit de parlementaire geschiedenis te voorkomen en opent de weg naar zinvolle verhoudingen, want het mag niet zo zijn dat onschuldigen schuldig worden door de wet en regelgeving.
Gerelateerde projecten
Als er wordt gevraagd om aandacht, door te stellen dat: Vaak zijn theorie en praktijk verenigd niets klopt en niemand weet waarom!, dan is het belangrijk dat er naar fouten wordt gezocht, om het onderzoek weer op de rails te krijgen. Maar de gemeten afwijkingen van 1m en 0.5m waren helemaal geen meetfouten, het waren onwelgevallige metingen van een bistabiele relaxatie oscillatie, die niet pasten bij de grondwaterformules van de gebruikelijke theorie. Voor hellend en lensvormig zijn deze effecten vanwege de additionele doorgaande trend, nog prominenter aanwezig bij de drinkwaterwinning met een ongekend debiet, aan de voet van de Stippelberg.
Eén van de meest voorkomende fouten bij de medische toepassingen, betrof indertijd het omwisselen van de ruimtelijke reconstructie operatie, met de bepaling van de transparantie, waaronder ook begrepen de exacte plaats van het zichtbaar te maken object op de zichtlijn en de kleurnuance ter plaatse. De reconstructie operatie was lineair in (x), (y) en (z), maar niet lineair in de (x,y,z) ruimte. De exacte plaats (x,y,z) van het object lijkt, langs de zichtlijn, van ondergeschikt belang. Maar schijn bedriegt, als naast elkaar gelegen punten op het oppervlak van gelijke materiaaleigenschappen, op een ander punt op de zichtlijn liggen, heeft de oppervlakte normaal een andere richting waardoor er, gegeven de positie van de (kunstmatige) lichtbron, er ook een andere kleurnuance ontstaat. De gebruikelijke methode vond bovendien voor elke zichtlijn die een cel van het rechthoekige rooster doorsnijdt een kleurnuance, ook als de zichtlijn het oppervlak niet raakt. Door al deze effecten werd het menselijke oog met onjuiste informatie gevoed, waardoor de arts het 3D object niet goed kan waarnemen. Toen we zagen dat het probleem opgelost kon worden door de volgorde van de ruimtelijke interpolatie, gebruikt voor het vinden van het oppervlak van gelijke materiaaleigenschappen, eerst toe te passen en pas daarna de bepaling van de kleurnuance en de transparantie, was het duidelijk dat rekenkundige bewerkingen, ook als ze als operatoren, die niet op één getal werken, maar op een paar getallen uit de onmiddellijke omgeving van de zichtlijn, werden toegepast, niet zomaar in een andere volgorde uitgevoerd mogen worden, net zoals a+(b*c) niet gelijk is aan (a+b)*c. Toen de fout gevonden was, bleek dat dezelfde metingen ook heel heldere beelden, met veel detail, konden beschrijven, waarbij de interpolatie een 3D ruimtelijk veld reconstrueert, opgespannen door de meetpunten op het 3D rooster. We zien de hoge beeldkwaliteit bijvoorbeeld terug in de 4 schroefjes (blauw) die met een plaatje de schedelbasisfractuur bijeen houden, maar ook in het gladde (voor)hoofd met een heel natuurlijk detail, waardoor een arts kan zien dat er niet nog andere breuken in de schedel zitten. De afstand tussen de roosterpunten is ook niet meer herleidbaar uit deze 3D opname.
Dit 1onderzoek werd uitgevoerd in samenwerking met Philips Medical Systems die de onderzoeksresultaten direct gepatenteerd heeft. Om het patent te beschermen is er niet veel meer over gepubliceerd.
- M.K. Bosma, Iso Surface Volume Rendering, Speed and accuracy for Medical applications. ISBN 90-365-1397-5, i.s.m. Philips Medical Systems.
