Focus : Modellering van de ondergrondse waterlagen van de Brusseliaanzanden en het Landeniaan

Focus - Actualisering : januari 2018

De grondwaterlagen van het Brusseliaanzand en het Landeniaan zijn twee strategische waterreserves in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest. Modelleringen hebben aangetoond dat hun huidige exploitatie voor de drinkwaterbevoorrading en industrieel en tertiair gebruik redelijk en duurzaam lijkt. Hoewel de grondwaterlaag van het Brusseliaanzand goed stand houdt, is het waterniveau gevoelig voor de toevoer van regenwater en dus voor de klimaatverandering. De Landeniaanse grondwaterlaag wordt gekenmerkt door een minder bestendige instandhouding en een grotere gevoeligheid voor onttrekking.

Het bereiken van de “goede kwantitatieve toestand”: een uitdaging voor de beheerder

Het grondwater van het Brussels Gewest moet in 2015 en tegen 2021 voldoen aan de doelstellingen die zijn vastgelegd in de Europese richtlijnen (zie focus van het VSL 2011-2014). Een van deze doelstellingen is het bereiken van een “goede kwantitatieve toestand” van de grondwaterlichamen, namelijk een duurzaam beheer van de watervoorraden.

Om te voorspellen of de kwantitatieve toestand van het grondwater ook in de komende jaren zal worden bereikt, moeten we het voortbestaan van de beschikbare watervoorraden ramen. We moeten met andere woorden beoordelen of de watervoorraad duurzaam wordt en zal worden beheerd en of de watertoevoer (aanvulling van de grondwaterlaag) zal volstaan om aan de vraag (onttrekking) te voldoen. Hydrogeologische modellering is hiervoor een zeer nuttig hulpmiddel.

Hydrogeologische modellering: een instrument om de watervoorraden te beoordelen

Daarom heeft Leefmilieu Brussel als beheerder van de grondwaterlichamen een beroep gedaan op de Belgische Geologische Dienst en Aquale om twee van de vijf Brusselse grondwaterlichamen te modelleren: die van het Brusseliaanzand (model Hydrobrux) en die van het Landeniaan (model Hydroland).

Hydrobrux (2012 – 2015) focust op het grondwaterlichaam van het Brusseliaanzand. Deze voorraad bevindt zich op de oostelijke helling van de vallei van de Zenne en is van het grootste belang, want 80% van het onttrokken water in het BHG, voor elk gebruik, is afkomstig van deze laag en de grote meerderheid ervan is bestemd voor de drinkwaterbevoorrading (zie de indicator  “Waterbevoorrading en verbruik van het leidingwater”).

Hydroland (2014 – 2016) focust op het grondwaterlichaam van het Landeniaan, een watervoerende laag die dieper is dan die van het Brusseliaanzand en afgesloten (ze bevindt zich namelijk onder een onderdoordringbare laag die onder druk staat). Hoewel aan deze laag minder water wordt onttrokken dan aan het Brusseliaanse grondwaterlichaam, kan ze toch als de tweede strategische grondwaterreserve in het BHG worden beschouwd.

Het doel van deze modellen is het voortbestaan van de watervoorraden te ramen en dus de gevoeligheid van de watervoerende lagen voor de druk waaraan ze zijn onderworpen te beoordelen (variaties in de aanvulling en/of onttrekking), meer bepaald in de context van de klimaatverandering. Ze moeten ook de waterstromen die tussen het Brussels en het Vlaams Gewest stromen kwantificeren. Voor Hydrobrux was het in kaart brengen van de interacties tussen de grondwaterlaag van het Brusseliaanzand en de Woluwe-waterloop een bijkomende doelstelling.

Stap 1: ontwikkeling van 3D-modellen van de geologische formaties

De eerste stap was de “bouw” van de 3D-architectuur van de Brusselse ondergrond met het geheel van gekende geologische formaties in het BHG, van aan de oppervlakte tot aan de top van de paleozoïsche sokkel (de oudste en diepste (> 100m) gekende laag in Brussel).

Eerst werden de hoogten van de toppen van formaties afkomstig van 3250 boringen/peilingen in een databank ingevoerd (Microsoft Access). Met behulp van een geografisch informatiesysteem (GIS) werden deze verschillende gegevens vervolgens geïnterpoleerd om de toppen van de verschillende geologische lagen in kaart te brengen. Ten slotte werd de 3D-architectuur opgebouwd door de verschillende oppervlakken die in de vorige stap in 2D werden gemodelleerd op elkaar te plaatsen. Zo werd een 3D-weergave, een zogenoemde “layer cake” verkregen.

Stap 2: hydrogeologische modellering

De tweede grote stap was het modelleren van de bestaande stromen binnen elk van de onderzochte hydrogeologische systemen (Brusseliaanzand of Landeniaan) onder FEFLOW 6.0. Na implementatie van de geologische, hydrogeologische, hydrologische en klimaatgegevens werd het model zodanig gekalibreerd dat het, onder andere, de tussen 2009 en 2013 gemeten piëzometrie weergaf.

Beoordeling van het voortbestaan van de beschikbare voorraden

Het voortbestaan van de beschikbare watervoorraden in het Brusseliaanzand en het Landeniaan werd geraamd via de studie van twee invloedrijke parameters: de infiltratie en de onttrekkingen van water. Door de waarden van deze parameters te wijzigen, werden verschillende scenario’s verkregen.

Voor het Brusseliaanzand blijkt duidelijk dat de infiltratie – of het bijvullen van water van het systeem via de neerslag, de belangrijkste parameter is die de piëzometrie van de laag (nl. het waterniveau) beïnvloedt. De sterke of minder sterke aanvulling van de laag lijkt een meerjarige seizoenscyclus te volgen en hoewel ze vandaag eerder laag is, zou ze in de komende jaren geleidelijk moeten stijgen. Een redelijke stijging van de onttrokken debieten zou de beschikbare voorraden niet mogen bedreigen.

Voor het Landeniaan stijgt de piëzometrie al sinds verschillende jaren, vooral in het noorden van het BHG. Dit wijst erop dat de huidige exploitatie een beperkte invloed lijkt te hebben op de - a priori voldoende - watervoorraden maar geen te sterke stijging van de onttrekkingen zou rechtvaardigen. Dit grondwaterlichaam lijkt inderdaad vrij gevoelig voor de onttrokken debieten.

In de huidige toestand lijkt de exploitatie van deze twee watervoerende lagen dus redelijk en hun beheer duurzaam. De modellen tonen ook aan dat de twee waterlichamen gevoelig kunnen zijn voor de klimaatverandering, via een variabiliteit van de hoeveelheid neerslag.

Kwantificering van de uitwisselingen van grondwater met het Vlaams Gewest

De interregionale uitwisselingen binnen het Brusseliaanzand en Landeniaan werden gekwantificeerd en in kaart gebracht en dit toont een positieve balans aan voor het BHG. De belangrijkste ingangspunten van deze stromen bevinden zich langs de zuidgrens en de oostgrens voor de twee onderzochte watervoerende lagen. Voor het Landeniaan bevinden de belangrijkste ingangspunten zich langs de noord- en westgrens en voor het Brusselliaan uitsluitend langs de noordgrens.

Weergave van de interacties tussen het grondwaterlichaam van het Brusseliaanzand en de Woluwe-waterloop

De laag lijkt voornamelijk te worden gedraineerd door de rivier, vooral in het stroomopwaartse gedeelte van de waterloop, een hoofdzakelijk bebost gebied. Meer stroomafwaarts, in de stedelijke omgeving, zouden de regenwatercollectoren de laag sterker draineren dan de Woluwe, wat dit systeem overigens bijzonder complex maakt voor een nauwkeurige modellering. Door de vele onzekerheden als gevolg van de bijzondere omgeving van de Woluwe (nabijheid van de collector en moeilijk te kwantificeren interacties met de grondwaterlaag), zijn de resultaten die met het model worden verkregen onvolledig en voorlopig.

Naar een derde hydrogeologisch model

De hydrogeologische modellen die in de huidige projecten (Hydrobrux en Hydroland) werden ontwikkeld blijven zeer belangrijke instrumenten, die we kunnen blijven gebruiken, meer bepaald om voorspellingen te maken en beslissingen te nemen in het kader van het duurzaam grondwaterbeheer in het BHG.

We zullen deze instrumenten continu kunnen verbeteren dankzij nieuwe gegevens waarmee we de kalibrering kunnen verfijnen en dankzij een meer diepgaande kennis van het Brussels hydrogeologisch systeem.

Het Hydrobrux-model heeft echter een aantal zwakheden. Eerst en vooral is het moeilijk om de invloed van de collectoren en van het gehele hydrografische netwerk op de onderzochte grondwaterlichamen te integreren. Ten tweede bemoeilijken de sterk verstedelijkte omgeving van het Gewest en de talrijke antropogene wijzigingen die in de loop van honderden jaren aan het hydrografisch systeem werden aangebracht het onderzoek.

Er wordt dus een derde model van het geheel van het Brusselse hydrogeologisch systeem ontwikkeld om de vastgestelde zwakheden op te lossen. Het zou vollediger en nauwkeuriger moeten zijn dan het Hydrobrux-model. De horizontale uitbreiding ervan zal het mogelijk maken om heel het BHG erin op te nemen. De verschillende doorboorde geologische lagen zullen nauwkeuriger worden gedefinieerd en er zal beter rekening worden gehouden met de riolerings- en hydrografische netten.