Drainage, 1940

Rubriek: onderzoek
Door: Reinder Feddes

Drainage van landbouwgronden door middel van greppels, drainbuizen en sloten dient om overmatig water af te voeren. Deze overmaat kan het gevolg zijn van te veel neerslag, irrigatie, beregening of van kwel uit de ondergrond. Daardoor kan het vochtgehalte van de bodem in het voorjaar te hoog zijn voor grondbewerking, waardoor het tijdstip van zaaien, kiemen of planten wordt vertraagd met als gevolg een lagere gewasopbrengst. Daarnaast kan tijdens het groeiseizoen door een te hoog vochtgehalte in de wortelzone zuurstoftekort optreden, waardoor opname van water en nutriënten door de wortels niet meer mogelijk is. In het najaar dient de bodem droog genoeg te zijn om gewassen als aardappels en bieten tijdig te kunnen oogsten.

De pionier in de theorie en praktijk van drainage in Nederland was Sijmen Barend Hooghoudt (1901-1953) die in 1940 de stationaire stroming v van overtollige neerslag naar evenwijdige drains met afstand L koppelde aan de daarbij optredende opbolling m0 van de grondwaterspiegel, zie schema:

Hooghoudt’s ingenieuze oplossing voor de stationaire drainage in een homogeen bodemprofiel naar parallele open drains, waarbij de radiale weerstand bij de drains verdisconteerd wordt door de dikte van de watervoerende laag te reduceren tot de ‘dikte van de equivalent laag d’. Op basis van afvoermetingen van drainageproefvelden kwam Hooghoudt tot één drainagecriterium voor àlle bodemtypen en gewassen: een afvoer van 5 mm per dag bij een grondwaterdiepte van 50 cm beneden maaiveld. Later werd dit drainagecriterium door andere onderzoekers aangepast aan het bodemgebruik, zoals grasland, bouwland, sportvelden en dergelijke.

Afname in relatieve opbrengst van aardappelen als gevolg van het geintegreerde effect van ‘te laat’ in het voorjaar, vochttekorten in het groeiseizoen, verschillen in vroegheid tussen de bodemtypen onderling, en van extra stikstofleverantie door de bodem in afhankelijkheid van de ontwateringsdiepten bij de hoogste drainage-intensiteit voor de 8 bodemprofielen. Op de vertikale as rechts is het absolute droge stof opbrengstniveau aangegeven.

In 1988 is door een groep onderzoekers van het Instituut voor Cultuurtechniek en Waterhuishouding het effect van ontwatering op de opbrengst van aardappelen en zomergranen berekend met de computermodellen FLOWEX en SWATRE op 8 verschillende bodemprofielen voor een periode van 30 jaar (1952-1981). De ontwateringsituaties bestonden uit 15 combinaties van ontwateringsdiepten en -intensiteit. De fysische eigenschappen (i.e. doorlatendheids- en vochtkarakteristieken) van de 8 bodemprofielen werden in het laboratorium gemeten. De resultaten verschilden per bodem. Het blijkt dat het startpunt in het voorjaar afhangt van de drainagediepte en dat de drainagediepte verschilt per bodemtype. De uitkomsten van dit onderzoek worden op het ogenblik gebruikt als basis voor een landsdekkende evaluatie van de effecten van bodem en drainage op gewasopbrengsten. Bovengenoemde modelbenadering leent zich ook voor bredere toepassingen zoals voor de berekening van effecten van irrigatie, bodemverbetering en -verdichting en voor toepassing in de landevaluatie. Bovengenoemde aanpak heeft ook internationaal de nodige aandacht getrokken. Zie hiervoor de onderstaande Engelstalige literatuurreferenties.

Hooghoudt, S.B., 1940. Bijdragen tot de kennis van eenige natuurkundige grootheden van den grond, 7. Alge- meene beschouwing van het probleem van de detailontwatering en de infiltratie door middel van parallel loopende drains, greppels, slooten en kanalen. Verslagen Landbouwkundige Onderzoekingen 46B, 515-707.
Wijk van, A.L.M., R.A. Feddes, J.G. Wesseling en J. Buitendijk, 1988. Effecten van grondsoort en ontwatering op de opbrengst van akkerbouwgewassen. Rapport 31, 130 pp, Instituut voor Cultuurtechniek en Water- huishouding (ICW)
R. A. Feddes and A.L.M. van Wijk, 1990. Dynamic land capability model: a case history Phil. Trans. R. Society Lond. B (1990), 329. 411-419
J.G. Wesseling and R.A. Feddes, 2006. Assessing crop water productivity from field to regional scale. In: Special issue on Responsible Management of Water in Agriculture’, caption ‘Drainage in agriculture: from theory to practice’, Agr.Water Manage, 86:30-39
R.A. Feddes, 2007. Water and Agriculture’ Water productivity of crops-from field to regional scale’ Kungl. Skogs-Och Landtbruksakademiens Tidskrift, Number 1.