Samenvatting · Aardrijkskunde · vwo 5 Hydrologie: kringloop, waterbalans en rivierregimes

Water is overal en toch is zoet water schaars: het gaat in een kringloop rond, loopt over land naar zee en overstroomt of valt droog. Na deze samenvatting kun je de hydrologische kringloop en de waterbalans toepassen, een hydrograaf en een rivierregime interpreteren, en uitleggen hoe ingrepen en klimaat de waterhuishouding veranderen.

Water op aarde

Ongeveer 97 procent van al het water op aarde is zout (oceanen). Van het zoete water zit meer dan twee derde vast in ijskappen en gletsjers, het meeste van de rest is grondwater en slechts een klein deel is oppervlaktewater in rivieren en meren. Het beschikbare zoete water is dus maar een klein deel van het totaal en is bovendien ongelijk verdeeld over de wereld.

De hydrologische kringloop

De zon drijft de kringloop aan. De onderdelen:

• Neerslag (N): regen, hagel, sneeuw.
• Interceptie: neerslag die op bladeren blijft hangen en weer verdampt.
• Verdamping (V): water gaat vanuit oceanen, meren en bodem over in waterdamp. Planten verdampen ook water via hun bladeren: transpiratie. Samen heet dat evapotranspiratie.
• Infiltratie: water zakt de bodem in. Percolatie is de beweging door de bodem naar het grondwater.
• Afvoer (A): water dat het gebied verlaat, via de rivier. Dat bestaat uit oppervlakkige afvoer (over het land, bij een volle of verharde bodem) en grondwaterafvoer (via de bodem, langzaam).
• Berging (B): water dat tijdelijk in het gebied blijft, zoals in grondwater, meren, sneeuw, ijs of bodemvocht.

De waterbalans

Voor een stroomgebied geldt dat wat erin gaat, ook ergens blijft of eruit gaat:

Hierbij is $\Delta B$ de verandering in de berging. Over een lange periode (bijvoorbeeld jaren) is $\Delta B$ ongeveer 0, dus N = V + A.

Afvoer en de hydrograaf

Een hydrograaf is een grafiek van de afvoer (in m³/s) in de tijd, na een bui of over een jaar. Een hydrograaf bestaat uit een basisafvoer (grondwater), een stijgende tak, een piek en een dalende tak. De tijd tussen de piek van de neerslag en de piek van de afvoer is de vertraging (lag time).

Rivierregimes

Het regime van een rivier is het patroon van de afvoer door het jaar. Dat hangt af van waar het water vandaan komt.

De regimecoëfficiënt is de gemiddelde afvoer van een maand gedeeld door de gemiddelde afvoer over het hele jaar. Een waarde boven 1 betekent dat de rivier die maand meer water voert dan gemiddeld.

Grondwater

• De grondwaterspiegel is de bovenkant van de verzadigde zone. Een watervoerend pakket (aquifer) is een laag zand of grind die water doorlaat en bergt. Klei laat water slecht door.
• Kwel is grondwater dat omhoogkomt, bijvoorbeeld in lage polders. Wegzijging is water dat naar beneden zakt, bijvoorbeeld op hoge zandgronden.
• In Nederland dienen de duinen als zuiveringsfilter en voorraad: regenwater en ingelaten rivierwater infiltreren en worden later opgepompt voor drinkwater.
• Als we meer grondwater oppompen dan er bijkomt, zakt de grondwaterstand. Gevolgen zijn verdroging, verzilting (zout water dringt binnen) en bodemdaling, bijvoorbeeld in Jakarta en Mexico-Stad.

Menselijke ingrepen

• Verharding: asfalt en daken laten water niet de grond in. Dat geeft snellere en hogere pieken in de afvoer.
• Dammen en stuwmeren bergen water en regelen de afvoer, maar veranderen het regime en houden sediment tegen.
• Kanalisatie, rechttrekken en dijken versnellen de afvoer. Een rivier die geen ruimte heeft, geeft bij hoogwater een hogere golf benedenstrooms.
• Irrigatie en onttrekking: de Amu Darya en Syr Darya werden grotendeels afgeleid voor katoenirrigatie, waardoor het Aralmeer grotendeels verdween.
• Ontbossing vermindert interceptie en infiltratie.

Watertekort en watergebruik

De Falkenmark-indicator geeft aan hoeveel hernieuwbaar zoet water er per persoon per jaar beschikbaar is:

Een groot deel van het gebruikte water gaat naar landbouw. Het begrip virtueel water of waterfootprint laat zien hoeveel water in de productie van een product zit. Wie producten importeert, importeert dus ook het water dat voor de productie nodig was.

Klimaatverandering en de waterkringloop

Een warmere atmosfeer kan meer waterdamp bevatten. Daardoor komen hevige buien vaker voor en nemen de verdamping en droogte toe. In het stroomgebied van de Rijn valt meer regen in plaats van sneeuw en smelten gletsjers. Dat betekent hogere afvoeren in de winter en lagere afvoeren in de zomer.

Veelgemaakte fouten

• Je denkt dat alle neerslag als afvoer in de rivier terechtkomt. Een groot deel verdampt of wordt geborgen.
• Je rekent de afvoer in mm en vergeet om te rekenen naar m³/s. Let op eenheden: mm × oppervlak geeft volume.
• Je noemt bij een regime alleen de maand van de piek. Beschrijf ook waar het water vandaan komt.
• Je denkt dat bos altijd water vasthoudt zodat er geen overstroming kan zijn. Het verlaagt de piek, maar bij extreem veel regen kan het water toch stromen.

In het kort

• Zout water is ongeveer 97 procent van het water op aarde; van het zoete water zit het grootste deel vast in ijs.
• De waterbalans is N = V + A + ΔB. Over een lange periode is de verandering in berging ongeveer nul.
• Een hydrograaf laat afvoer in de tijd zien. Verharding en steile hellingen geven hogere pieken en een kortere vertraging.
• Het regime van een rivier is pluviaal, nivaal, glaciaal of gemengd, afhankelijk van de bron van het water. De Rijn is gemengd, de Maas pluviaal.
• De regimecoëfficiënt is de maandafvoer gedeeld door de gemiddelde jaarafvoer.
• Menselijke ingrepen en klimaatverandering veranderen de afvoer en kunnen overstroming, droogte en waterschaarste vergroten.