Het onttrekken van grondwater leidt niet alleen tot het verlagen van het grondwater in de een sleuf of in een bouwput, maar ook tot verlagingen van de grondwaterstand in de omgeving. Deze verlagingen in de omgeving kunnen in sommige gevallen ongewenst zijn. Hierbij valt te denken aan het negatief beïnvloeden van:

  • Door grondwater verplaatsbare verontreinigingen
  • Zettingen, verlagingen beneden de historisch laagste grondwaterstand in zettingsgevoelige bodem
  • Archeologische vindplaatsen
  • De grondwaterstand in een “nat” natuurgebied
  • Grondwateronttrekking van derden
  • Landbouwopbrengsten
  • Verdroging parken en groenstroken
  • Zoet-zoutwatergrens

Tevens kan retourbemaling worden toegepast als er geen lozingsmogelijkheden voor handen zijn. Dit punt is actueel door het inwerking treden van de nieuwe Waterwet.

De traditionele verticale retourbemaling

Deze vorm is de meest gebruikelijke vorm van retourbemaling. Deze methode gaat uit van het plaatsen van retourputten of retourfilters. De variaties in opbouw van een retourput of filter kan sterk verschillen per bronbemalingbedrijf. Dit is voornamelijk te verklaren door de verschillende locale ervaringen die bedrijven hebben opgedaan. Globaal gezien bestaat een retourput uit een geboorde bron met daarin een persleiding. Deze persleiding is verbonden met de bronkopconstructie. Daarnaast zijn er een ontluchtingsleiding, peilbuis en een afsluiter aanwezig.

Afb.01
Figuur 1: globale opbouw van een verticale retourbron

Het terugbrengen van water in de bodem is een totaal andere materie dan het oppompen van water. Bij het retourneren/infiltreren komen een aantal zaken kijken die bij het onttrekken minder van belang kunnen zijn. Een belangrijk put is de samenstelling van het water. Hierbij moet niet direct gedacht worden aan factoren die bij het lozen van invloed kunnen zijn, maar eerder aan omstandigheden die de leidingsystemen en de bronnen kunnen verstoppen. Het is altijd van belang om meer te weten te komen over:

  • Hoeveelheid zuurstof in het grondwater
  • IJzergehalte in het grondwater
  • Hardheid (kalk) van het water (zeker in combinatie met het ijzergehalte)
  • Bacteriologische samenstelling (moeilijker om vast te stellen)

Van belang is om de risico’s die gepaard gaan met de samenstelling van het water te identificeren, zodat bij het ontwerpen van retourvelden daarmee gerekend kan worden. De samenstelling bepaalt met name de frequentie van het schoonmaken van de putten.  Retourbemalingen worden ook steeds meer gebruikt om de grondwaterbelasting te vermijden (tarief 2010 € 0,20/m³). Voorwaarde is wel dat het water 100% terug gebracht wordt in de bodem. Daarnaast dient er sprake te zijn van een gesloten systeem en dient het water in hetzelfde watervoerende pakket, als waar uit onttrokken wordt, te worden teruggezet. Het toepassen van retourbemaling is aan regels gebonden. Deze regels worden opgesteld door de verschillende Waterschappen. Criteria om retourbemaling aan te toetsen zijn:

  • Wateroverlast
  • Kwaliteit van het water (De kwaliteit mag niet verslechteren)
  • Effecten op de omgeving 

De belastingdienst gaat echter pas over tot het verstrekken van de belastingreductie, als het bevoegd gezag ( Waterschap) het belang van een retourbemaling erkent en deze daadwerkelijk in een vergunning voorschrijft. Het is raadzaam hierover voorafgaand aan het project overleg te plegen en e.e.a. vast te leggen.

Nieuwe ontdekkingen (DSI®)

De traditionele systemen proberen water te infiltreren door het water in het watervoerende pakket te persen, vaak met wisselende successen. Een belangrijke reden hiervoor is dat water zich niet laat verdichten. Water kan alleen dan in de grond geïnfiltreerd worden als er ergens in een watervoerend pakket voldoende ruimte is om dat water in te stoppen. De Duitse geohydroloog Werner Wils heeft intensief onderzoek gedaan naar de processen in een watervoerend pakket tijdens een retourbemaling. Hij kwam tot de ontdekking dat de heterogeniteit en de hydraulische weerstand van een watervoerend pakket een nog grotere invloed op het infiltreren van water heeft dan aanvankelijk werd/wordt aangenomen. Een watervoerend pakket bestaat, met een infiltratie blik, uit verschillende infiltratiepunten. Deze punten zijn niet alleen afhankelijk van de plaatselijke doorlatendheid, maar ook van de te verplaatsen watermassa. Zowel Einstein als Newton beschrijven de “impuls.” Een impuls wordt gedefinieerd als snelheid maal massa. Voor grondwater betekent dit de onderstaande formule:

Grondwaterimpuls = Stroming (doorlatendheid) (m/s) x Massa (kg)

Door water moleculen in een hoge snelheid te laten botsen met de al aanwezige watermoleculen in een watervoerend pakket, ontstaat een pulserende beweging. Dit effect is ook wel bekend als een golfbeweging. In feite vindt er een verplaatsing van energie plaats. Dit betekent dat het infiltreren van water alleen mogelijk is wanneer de overdracht van energie kan slagen. Volgens de theorieën van Wils kan dit uitsluitend in de zogenaamde infiltratiepunten van een watervoerend pakket. In deze infiltratiepunten is de situatie ideaal voor de overdracht van energie. Dit betekent dat niet het gehele watervoerende pakket geschikt is voor infiltratie.  Wil men een hoeveelheid water terug brengen in de bodem dan zal eerst het infiltratiepunt voor deze massa water gevonden dienen te worden. Het transport van het grondwater vindt alleen in de natuurlijke stroomrichting van het grondwater plaats.
Hierdoor wordt ook verklaard waarom traditionele retourbemalingsystemen met wisselend succes worden toegepast. Soms wordt per toeval een infiltratiepunt gevonden, echter soms wordt hij ook gemist. Hierdoor kan de opname capaciteit van een traditionele retourbron nogal verschillen.

DSI®-Infiltratie

Het bepalen van het juiste infiltratiepunt en het op de juiste manier veroorzaken van de impuls is door Werner Wils wereldwijd gepatenteerd. P.J. de Vet en Zonen Mill b.v. heeft tezamen met enkele collegabedrijven een gebruiksrechtovereenkomst gesloten voor het Nederlandse grondgebied. De gepatenteerde technologie heet DSI® (Düsensauginfiltration ook wel Elementairwelleninfiltratie genoemd). Door filters in het juiste infiltratiepunt aan te brengen treden er gunstige omgevingseffecten op. Zo zal het grondwater niet ongecontroleerd stijgen, maar stijgt het grondwater juist stroom opwaarts ten opzichte van de natuurlijke stroomrichting. De reden hiervoor is dat door de pulswerking het natuurlijke grondwater een omweg, rondom het infiltratieveld moet maken.

Afb.03

Uit de proeven en inmiddels ook uit de praktijk, blijkt dat er door het toepassen van DSI® op korte afstand van de bouwput, minder water dient te moeten worden onttrokken. Deze constatering gaat geheel tegen de denkrichting van de huidige hydrologie in. Toch kunnen wij dit met praktische voorbeelden bewijzen.

Afb.04

In de hier boven gepresenteerde proefbemaling is een onttrekkingsysteem aangelegd met drains. Uit deze drains is een paar dagen water gepompt om te kijken welke verlaging mogelijk zou zijn. Dit water werd op de aanwezige riolering geloosd. Vervolgens is er een retourbemaling geïnstalleerd. Het onttrokken water werd 100% geretourneerd in de bodem. Opvallend was dat de onttrekking met circa 20% terug gelopen was, terwijl de verlaging significant toegenomen was. Stroomopwaarts steeg de grondwaterstand, dit terwijl deze stroomafwaarts daalde.

Afb.05

Afb.06