Indicatief onderzoek naar de mogelijke effecten van drijvende bebouwing op de waterkwaliteit Versie 1.0 18 juni 2014 Status: definitief Merijn de Buck - 500627926 Kevin van der Linden - 500624174 Begeleidend docent: ir. R. Loeve Bedrijfsbegeleider: ir. F.C. Boogaard Hogeschool van Amsterdam Domein Techniek Civiele techniek Watermanagement Weesperzijde 190 1097 DZ Amsterdam
DIT DOCUME NT BE VAT M OGELIJK GE VOELIGE I NFO RMATIE. E R WO R DT V ANUIT GEGAA N DAT VERTRO UWELIJ K MET D I T RAPPORT WORDT OMG EGAAN EN NIET Z ONDER TOE STEMM I NG V AN DE AU TEURS WORDT GEDIST R IBUEERD. VOOR MEER INFORMATIE : FL OR IS.BOOGAARD@TAUW.NL (PROJECTLE IDE R). 18 juni 2014 Versie 1.0 I
Voorwoord Door de verwachte zeespiegelstijging, vergrote rivierafvoer en extremere neerslag zal de kans op wateroverlast in de toekomst toenemen. De kans op economische en maatschappelijke schade als gevolg van overstromingen of hoogwater groeit. We dienen ons tegen deze ontwikkelingen te wapenen: klimaatadaptief bouwen. Drijvend bouwen is een ver gaande vorm van klimaatadaptief bouwen en flexibele verstedelijking. Drijvende constructies zijn aanpasbaar, verplaatsbaar en flexibel. Er ligt echter een belangrijk vraagstuk op het gebied van bouwen op water, namelijk het mogelijke effect op de waterkwaliteit. Dit vraagstuk heeft in ons afstudeerproject centraal gestaan en is door middel van een indicatief effectenonderzoek benaderd. Wij zijn twee studenten civiele techniek, specialisatierichting watermanagement, aan de Hogeschool van Amsterdam. In de periode van februari 2014 tot en met juni 2014 hebben we ons bezig gehouden met het analyseren van verschillende kwalitatieve water parameters en de effecten op deze parameters door drijvende bebouwing. Het afstudeeronderzoek valt onder het project ''Drijvend bouwen'', een initiatief van advies- en ingenieursbureau Tauw, DeltaSync en Deltares. Dit is een eenjarig project dat van begin 2014 tot begin 2015 zal lopen. Bij het tot stand komen van deze afstudeerscriptie willen we graag verschillende instanties en personen bedanken voor hun hulp, tijd en inzet. Ten eerste bedanken we advies- en ingenieursbureau Tauw Amsterdam, voor de kans die ons is gegeven om dit afstudeerproject uit te voeren. Onze dank gaat in het bijzonder naar Floris Boogaard en Martin Kroes, beide werkzaam bij Tauw, voor hun begeleiding en het delen van hun vakinhoudelijke kennis. Daarnaast bedanken we Ronald Loeve, begeleidend docent namens de Hogeschool van Amsterdam, voor zijn kritische blik, advies en feedback gedurende de afstudeerperiode. Verder een bedankje naar alle personen die ons hebben geholpen bij het uitvoeren van de metingen en het vergaren van meetresultaten: Bert Staal namens Best Instruments, Tim Pelsma namens Waternet, en Marcel Brinks en Willem van der Tempel (beide bewoner van IJburg, Amsterdam). Ten slotte namens ons beide, een bedankje naar onze ouders. Zonder jullie was studeren überhaupt niet mogelijk! Amsterdam, 18 juni 2014 Merijn de Buck Kevin van der Linden 18 juni 2014 Versie 1.0 II
Samenvatting De klimaatverandering zorgt voor belangrijke (inter-)nationale ontwikkelingen op het gebied van ruimtelijke ordening en waterveiligheid. De kans op wateroverlast en overstromingen in zowel binnen- als buitendijkse gebieden is de afgelopen jaren toegenomen en zal de in de toekomst verder toenemen. Een strategie om deze kans op wateroverlast en overstromingen tegen te gaan is klimaatadaptief bouwen. Een vergaande vorm hiervan is drijvend bouwen, oftewel het bouwen van drijvende constructies op water. Deze constructies zijn aanpasbaar, verplaatsbaar en flexibel en kunnen met een juist ontwerp meebewegen met een fluctuerend waterpeil. De ontwikkeling van drijvende projecten wordt echter belemmerd door enerzijds een gebrek aan beleid bij waterschappen en gemeenten en anderzijds een gebrek aan kennis. Met name de mogelijke effecten van drijvende bebouwing op de waterkwaliteit is een belangrijk aspect waar weinig over bekend is. De kennisontwikkeling, betreffende de effecten van drijvend bouwen op de waterkwaliteit, is het onderwerp van dit afstudeeronderzoek. Waterkwaliteit is echter een ruim begrip en de vraag wat de effecten van drijvende objecten op de waterkwaliteit zijn, is moeilijk te onderzoeken. Daarnaast geeft het consortium ''Drijvend bouwen'' aan nog geen behoefte te hebben om de waterkwaliteit in zijn geheel in kaart te brengen. Daarom zijn in dit afstudeeronderzoek drie parameters onderzocht die de waterkwaliteit (deels) bepalen: het zuurstofgehalte, de temperatuur en de ecologische toestand van het water. Door middel van literatuuronderzoek en veldmetingen is onderzocht wat de mogelijke effecten zijn van drijvende constructies op de genoemde parameters. Aan de hand van een portfolio met drijvende projecten in Nederland zijn verschillende onderzoekslocaties geselecteerd voor de veldmetingen. Voor het meten van zuurstof en temperatuur werd apparatuur geplaatst onder de drijvende bebouwing: dit betreft een meting bij aanwezigheid van drijvende bebouwing, het zogenaamde meetpunt. Gelijktijdig werd ook meetapparatuur geplaatst op een punt buiten de drijvende bebouwing: de meting bij afwezigheid van drijvende bebouwing, het zogenaamde referentiemeetpunt. Door deze twee metingen met elkaar te vergelijken zijn eventuele verschillen in kaart gebracht. De ecologie is volgens dezelfde methodiek in kaart gebracht. Met visuele opnamen (camerabeelden) onder en boven water kon de ecologische toestand op de verschillende punten in worden bekeken. De eventuele verschillen in het zuurstofgehalte, de temperatuur en de ecologie tussen het meetpunt en referentiemeetpunt konden (in sommige gevallen) worden verklaard en wijzen op de mogelijke effecten van drijvende bebouwing. Uit de onderzoeksresultaten is gebleken dat effecten waarneembaar zijn van drijvende bebouwing op de eerder genoemde parameters. Zowel positieve als negatieve effecten zijn waargenomen. Eén van deze positieve effecten is bijvoorbeeld de aangroei van mosselen aan de drijflichamen van drijvende bebouwing. Deze mosselen voeden zich met algen, filteren het water en bevorderen de waterkwaliteit. Een mogelijk negatief gevolg is een afname van het zuurstofgehalte onder de drijvende bebouwing. Lage zuurstofconcentraties verminderen de waterkwaliteit en kunnen het leefmilieu van flora en fauna aantasten. De afname van het zuurstofgehalte nabij drijvende bebouwing wordt met name veroorzaakt door een gebrek aan zonlicht. Ondanks dergelijke negatieve verschijnselen heeft de drijvende bebouwing in dit onderzoek, niet geleid tot overschrijding van de kwaliteitsnormen voor het minimale zuurstofgehalte en de maximale temperatuur van het water. 18 juni 2014 Versie 1.0 III
INHOUDSOPGAVE 1 Inleiding... Error! Bookmark not defined. 2 Projectbeschrijving... Error! Bookmark not defined. 2.1 Achtergrond... Error! Bookmark not defined. 2.1.1 Drijvend bouwen... Error! Bookmark not defined. 2.1.2 Drijvende projecten in binnen- en buitenland... Error! Bookmark not defined. 2.1.3 Type waterwoningen... Error! Bookmark not defined. 2.2 Probleemstelling... Error! Bookmark not defined. 2.3 Aanleiding voor het project en het onderzoek... Error! Bookmark not defined. 3 Beschrijving van het onderzoek... Error! Bookmark not defined. 3.1 Relevantie... Error! Bookmark not defined. 3.2 Doel en kader... Error! Bookmark not defined. 3.3 Hypothese... Error! Bookmark not defined. 3.4 Vraagstelling... Error! Bookmark not defined. 3.5 Scope... Error! Bookmark not defined. 4 Methodiek... Error! Bookmark not defined. 5 Achtergrondinformatie... Error! Bookmark not defined. 5.1 Waterkwaliteit... Error! Bookmark not defined. 5.2 Zuurstofgehalte en waterkwaliteit... Error! Bookmark not defined. 5.2.1 Absoluut en relatief zuurstofgehalte... Error! Bookmark not defined. 5.2.2 Richtlijnen voor zuurstofconcentratie... Error! Bookmark not defined. 5.3 Temperatuur en waterkwaliteit... Error! Bookmark not defined. 5.4 Ecologie en waterkwaliteit... Error! Bookmark not defined. 5.4.1 Flora... Error! Bookmark not defined. 5.4.2 Fauna... Error! Bookmark not defined. 6 Onderzoeksresultaten... Error! Bookmark not defined. 6.1 Onderzoekslocaties... Error! Bookmark not defined. 6.2 Meetresultaten... Error! Bookmark not defined. 6.2.1 Steigereiland, Amsterdam... Error! Bookmark not defined. 6.2.2 Terwijde, Utrecht... Error! Bookmark not defined. 6.2.3 Drijvende kas, Naaldwijk... Error! Bookmark not defined. 6.3 Evaluatie meetresultaten... Error! Bookmark not defined. 6.3.1 Steigereiland, Amsterdam... Error! Bookmark not defined. 18 juni 2014 Versie 1.0 IV
6.3.2 Terwijde, Utrecht... Error! Bookmark not defined. 6.3.3 Drijvende kas, Naaldwijk... Error! Bookmark not defined. 7 Discussie... Error! Bookmark not defined. 7.1 Zuurstofgehalte... Error! Bookmark not defined. 7.2 Watertemperatuur... Error! Bookmark not defined. 7.3 Ecologie... Error! Bookmark not defined. 7.4 Vergelijking locaties onderling... Error! Bookmark not defined. 7.5 Factoren in de grootte van de effecten... Error! Bookmark not defined. 7.6 Onderzoeksopzet... Error! Bookmark not defined. 7.7 Reflectie op de meetresultaten... Error! Bookmark not defined. 8 Conclusie... Error! Bookmark not defined. 9 Aanbevelingen... Error! Bookmark not defined. 10 Bronvermelding... Error! Bookmark not defined. 11 Bijlagen... Error! Bookmark not defined. 11.1 Meetplan... Error! Bookmark not defined. 11.2 Portfolio... Error! Bookmark not defined. 11.3 Oplosbaarheid van zuurstof... Error! Bookmark not defined. 11.4 Overzicht databestanden... Error! Bookmark not defined. 12 Figuren... Error! Bookmark not defined. 18 juni 2014 Versie 1.0 V
1 INLEIDING Advies- en ingenieursbureau Tauw doet, in een consortium, onderzoek naar de mogelijkheden van drijvend bouwen. Dit consortium, Projectgroep Drijvend Bouwen, bestaat onder andere uit waterschappen, gemeenten, kennisinstituten en bedrijven. Er is veel kennis in Nederland op het gebied van water en er is potentie om wereldwijd marktleider te worden in advisering en realisering op het gebied van amfibisch en drijvend bouwen. De ontwikkeling van drijvend bouwen wordt echter belemmerd door een gebrek aan gebundelde kennis en de toepassing hiervan op nieuwe projecten. Met name één aspect ligt de optimalisatie van drijvend bouwen in de weg: de mogelijke effecten van drijvend bouwen op de waterkwaliteit. Het onderzoeken van de eventuele effecten van drijvende bebouwing op de waterkwaliteit staat in dit afstudeerwerk centraal. Het werk bestaat hoofdzakelijk uit het vergaren en analyseren van informatie en het schrijven van aanbevelingen. Drie belangrijke onderdelen van de waterkwaliteit zijn onderzocht: het zuurstofgehalte, de temperatuur en de ecologische toestand van het water. Door deze drie onderdelen bij aanen afwezigheid van drijvende bebouwing met elkaar te vergelijken, kan men inzicht krijgen in de eventuele effecten op de waterkwaliteit. De resultaten hebben geleid tot een advies met aanbevelingen voor het ontwerp van drijvende projecten op het gebied van waterkwaliteit. Dit advies dient vervolgens als input voor een ontwerptool, die het consortium wilt gaan ontwikkelen. Het streven van het consortium is om de tool te vermarkten om zo projectontwikkelaars van drijvende projecten informatie te bieden over bestaande (vergelijkbare) projecten en te adviseren over de bouw van drijvende objecten (met de focus op waterkwaliteit). Dit rapport beschrijft het doel, de hoofdvraag, de verwachtingen en de resultaten van het afstudeeronderzoek. De gebruikte methodiek en de gekozen onderzoekslocaties zijn toegelicht. In de discussie worden de resultaten, de onderzoeksmethodiek en de ervaringen tijdens het onderzoek gereflecteerd. Na de discussie volgt de conclusie, waarin de belangrijkste bevindingen staan en waarin wordt teruggeblikt op de vraagstelling en de hypothese. Aan de hand van alle bevindingen zijn aanbevelingen gedaan om, bij het ontwikkelen van drijvende projecten, verslechtering van de waterkwaliteit te voorkomen en verbetering juist te stimuleren. 18 juni 2014 Versie 1.0 1
2 PROJECTBESCHRIJVING 2.1 ACHTERGROND De klimaatverandering zorgt in Nederland voor belangrijke ontwikkelingen op het gebied van ruimtelijke ordening en waterveiligheid. Een stijgende zeespiegel, een vergrote rivierafvoer en frequentere neerslagextremen zijn enkele gevolgen van deze klimaatverandering (KNMI, 2014). De kans op wateroverlast en overstromingen in zowel binnen- als buitendijkse gebieden is daardoor de afgelopen jaren toegenomen en zal in de toekomst verder toenemen. Schade als gevolg van wateroverlast lijkt daarmee vaker voor te gaan komen. Tegelijkertijd zorgt de voortdurende verstedelijking ervoor dat het kapitaal en de bevolkingsdichtheid in gebieden steeds groter wordt. Dit betekent een groei van de economische en maatschappelijke waarde van het gebied. Al deze ontwikkelingen dragen bij aan een toename van de overstromingsrisico s in Nederland. Er spelen duidelijk financiële en maatschappelijke belangen om ons tegen de gevolgen van klimaatverandering te beschermen. Klimaatadaptief bouwen is een strategie om hiermee om te gaan. Deze manier omschrijft het realiseren van een stedelijke omgeving die bestemd is tegen klimaatveranderingen in de toekomst. (Boogaard, 2014) Vanuit verschillende benaderingen kan hier invulling aan worden gegeven. Zo kunnen de gevolgen van klimaatverandering worden voorkomen door middel van waterkerende en waterbergende maatregelen. Denk aan meer oppervlaktewater of aan gecontroleerde waterberging op straat in geval van extreme neerslag. Wanneer er vervolgens toch overstroming plaatsvindt, is het van belang de gevolgen te beperken en hier tijdig van te herstellen. Een stap verder is het zodanig inrichten van een stedelijk gebied, dat deze zich kan aanpassen aan veranderende klimaatomstandigheden, om zo eventuele gevolgen uit te sluiten. (Boogaard, 2014) 2.1.1 DRI JV EN D BO UW EN Een vergaande vorm van klimaatadaptief bouwen is drijvend bouwen, oftewel het bouwen van drijvende constructies op water. Deze constructies zijn aanpasbaar, verplaatsbaar en flexibel en kunnen met een juist ontwerp meebewegen met een fluctuerend waterpeil. Zo zijn drijvende woningen in buitendijkse gebieden bijvoorbeeld beschermd tegen eventuele overstromingen vanuit zee of rivieren. In binnendijkse gebieden kunnen drijvende woningen zich aanpassen aan peilstijgingen als gevolg van intensieve regenafvoer. In stedelijke gebieden groeit over het algemeen de hoeveelheid verhard oppervlak, waardoor regenwater slechter via de bodem kan infiltreren. Om eventuele wateroverlast te voorkomen dient daarom (bewust) ruimte gereserveerd te worden voor water. Tegelijkertijd is er, vooral in het westen en midden van het land, een toenemend tekort aan woningbouwlocaties (Singelenberg, 2008). De ruimte in deze stedelijke gebieden is schaars en daarom kan drijvend bouwen in de vorm van meervoudig ruimtegebruik een oplossing bieden. Door waterberging en gebiedsontwikkeling op water te combineren kan enerzijds de stijgende vraag naar woningen worden vervuld en tegelijkertijd meer waterberging worden gerealiseerd. Hiermee heeft drijvend bouwen een positief effect op het stedelijk leefklimaat. (Boogaard, 2014) Het bovenstaande geeft aan om welke functionele redenen men toekomst ziet in het bouwen op water. Wat verder een belangrijke rol speelt is het feit dat, in de bestaande markt van drijvende woningen, een voortdurende prijsstijging is te zien. Er is een groeiende belangstelling bij mensen om op of aan het water te wonen, wat een toenemende vraag naar waterwoningen als gevolg heeft. (Singelenberg, 2008) 2.1.2 DRI JV EN DE P RO JECTEN I N BINN EN- EN BUITEN LAND Drijvend bouwen is geen nieuw begrip, zo werden in 1993 al drijvende recreatiewoningen gerealiseerd in Roermond (zie Figuur 3). Drijvend bouwen is wel een fenomeen dat in Nederland nog in ontwikkeling is. Zo is de traditionele woonboot (zie 2.1.3 voor een definiëring) waar duizenden Nederlanders in wonen 18 juni 2014 Versie 1.0 2
(Singelenberg, 2008), geëvolueerd tot volwaardige watervilla met de dimensies en vorm van een normale woning. Steeds meer projectontwikkelaars zien dergelijke waterwoningen graag gebouwd worden. Er zijn in Nederland tot op heden tientallen drijvende projecten gerealiseerd en er zijn meerdere in plan- of studiefase. Nederland is daarin niet uniek, want ook in het buitenland zijn er voorbeelden van drijvende projecten te vinden. Onder andere in Amerika, Japan, Duitsland en Engeland zijn al klimaatbestendige woningen gebouwd. Zo zijn er aan de westkust van Canada en de Verenigde Staten tientallen Marinas (drijvende woonbuurten) aangelegd, elk met honderden drijvende woningen. (Singelenberg, 2008) In de onderstaande figuur staan twee voorbeelden van de zogeheten ''floating homes''. FIGUUR 1. LINKS ''FLOATING HOMES'' IN SEATTLE, VERENIGDE STATEN; RECHTS "FLOATING HOMES" IN NORTHWEST TERRITORIES, CANADA (BRON: INSPIRATION GREEN, 2011) In Nederland zijn de drijvende projecten vooral bestemd voor woningbouw. In enkele gevallen worden drijvende constructies ook gebruikt voor werken en recreëren. Figuur 2 geeft een overzicht van circa 50 drijvende projecten in Nederland, waarvan enkele zijn gerealiseerd maar waarvan een groot deel in planfase zit. De meeste projecten zitten zelfs nog in een studiestadium en zijn daarom nog niet meer dan een idee. Zoals Figuur 2 laat zien waren er bij het maken van de kaart ongeveer 180 drijvende woningen, waarvan de meeste binnendijks of op een vertakking van de grote rivieren is gebouwd (in dit geval de Maas). 18 juni 2014 Versie 1.0 3
FIGUUR 2.WATERWOONLOCATIES IN NEDERLAND 2008 (BRON: SEV-ADVIES INZAKE WATERWONEN, 2008) In de voorstudie van dit afstudeeronderzoek is tevens een eigen inventarisatie gedaan van huidige drijvende projecten in Nederland. Hieruit blijkt dat er meerdere (gerealiseerde) waterwoonlocaties dan wel drijvende projecten aan het lijstje uit Figuur 2 kan worden toegevoegd. Daarnaast zijn er een aantal projecten die destijds in planvorming waren maar ondertussen zijn gerealiseerd. Voorbeelden hiervan zijn Waterbuurt Oost en West in Amsterdam (ofwel Steigereiland) en de Maasvilla s in Ohé en Laak. Deze projecten zijn in respectievelijk 2011 en 2012 opgeleverd. Hieronder staan de locaties van gerealiseerde projecten in Nederland die bij de inventarisatie naar voren zijn gekomen. Per project is het aantal drijvende bouwwerken en de gebruiksfunctie tussen haakjes gezet. De 18 juni 2014 Versie 1.0 4
locaties zijn genummerd en weergegeven in Figuur 3. Zoals eerder vermeld komen een aantal locaties overeen met die in Figuur 2. 1. Het Blauwe Hart, Leeuwarden (7 wonen) oplevering 2008 2. Waterwoningen Warande, Lelystad (8 wonen) oplevering 2012 3. Expo Floatinglife, Almere (1 wonen/werken/expositieruimte) oplevering 2002 in ontwikkeling 4. Steigereiland, IJburg, Amsterdam (92 wonen) oplevering 2011 mogelijke uitbreiding 5. Waterwoningen Terwijde, Utrecht (33 wonen) oplevering 2008 6. Harnaschpolder, Delft (6 wonen) oplevering 2013 in uitvoering 7. Drijvende Kas, Naaldwijk (1 vergader/expositieruimte) oplevering 2011 8. De Limonadefabriek, Streefkerk (1 horeca) oplevering 2011 9. Drijvend Paviljoen, Rotterdam (1 vergader/expositieruimte) oplevering 2012 10. De Gouden kust, Maasbommel (14 wonen) oplevering 2005 11. Regenboogkade, Den Bosch (10 wonen) oplevering 2009 12. Waterwoning Middelburg, Middelburg (1 wonen) oplevering 2002 13. Marina Oolderhuuske, Roermond (80 recreatiewoningen) oplevering 1993 14. Maasvilla s Ohé en Laak, Ohé en Laak (16 recreatiewoningen) oplevering 2012 FIGUUR 3. GEREALISEERDE DRIJVENDE PROJECTEN IN NEDERLAND (BRON: 4UMI, 2014) 2.1.3 TYP E W AT ERWONINGEN 18 juni 2014 Versie 1.0 5
Zoals uit de vorige paragraaf blijkt zijn drijvende projecten in Nederland op dit moment gericht op woningen. Verschillende type waterwoningen zijn naar voren gekomen. De typisch Hollandse woonboot is over het algemeen de meest bekende vorm van waterwonen. Dit type waterwoning is echter niet meegenomen in de inventarisatie van de drijvende projecten. In de scope van het onderzoek ( 3.5) is dit verder toegelicht. In onderstaande definiëring van de begrippen "woonboot" en "waterwoning" wordt het onderlinge verschil toegelicht. Een woonboot is van oorsprong een schip dat is ingericht of opgebouwd als woning en waarvan varen niet langer de primaire functie is. De latere woonboten bestonden enkel uit pontons (betonnen bakken) met een houten of kunststof skeletopbouw. Dit zijn de bekende woonboten (ook wel woonarken genoemd) die men kent als de eenvoudige, gelijkvloerse en meestal rechthoekige huizen op het water. Deze hebben hun ligplaats tegen de kade of oever en liggen eventueel in serie met andere woonarken. In de afgelopen jaren is er echter een nieuwe "generatie" waterwoningen ontwikkeld en gerealiseerd, die ten opzichte van zijn voorganger aanzienlijk is veranderd. Zo zijn hedendaagse waterwoningen geen eenvoudige huizen op water, maar volwaardige woningen met de vorm en uitstraling van normale woningen. Ze kunnen van meerdere verdiepingen worden voorzien en lijken qua uiterlijk vaak op echte watervilla s. Ze liggen niet meer alleen langs de kant maar vormen vaak een groepje of zelfs een hele wijk op het water. Deze nieuwe generatie waterwoningen ziet men terug in de moderne drijvende projecten in Nederland (Figuur 2 en Figuur 3). Dit is het type woning dat in het vervolg van dit rapport is aangeduid met de term "drijvende woning". 2.2 PROBLEEMSTELLING Het nut en de noodzaak van bouwen op water is in de vorige paragraaf naar voren gekomen. Verschillende vormen van drijvend bouwen lijken duidelijk potentie te hebben binnen de huidige stedelijke ontwikkeling, zowel in het binnen- als buitenland. Door de rijke hoeveelheid aan kennis en ervaring in Nederland op het gebied van water liggen er kansen om wereldwijd marktleider te worden in advisering en realisering van drijvend bouwen. Er is echter weinig (inter-)nationale kennis gebundeld en toegepast om deze constructies te optimaliseren en te vermarkten. Vooral één aspect ligt de ontwikkeling van drijvend bouwen in de weg: de mogelijke effecten van drijvende bebouwing op de waterkwaliteit. Waterschappen en gemeenten verwachten negatieve gevolgen en zijn daarom terughoudend (met name in het verlenen van vergunningen). Ondanks het feit dat nog niet is aangetoond of drijvend bouwen tot slechtere waterkwaliteit leidt, worden projecten belemmerd of zelfs tegengehouden. Initiatiefnemers hebben vaak niet de kennis of de middelen om aan te tonen dat er al dan niet een verslechtering plaatsvindt van de waterkwaliteit en kunnen dit vraagstuk daarom niet met zekerheid beantwoorden. 2.3 AANLEIDING VOOR HET PROJECT EN HET ONDERZOEK Bovenstaande probleemstelling is aanleiding geweest voor Floris Boogaard (Tauw), Rutger de Graaf (DeltaSync) en Miguel Dionisio Pires (Deltares) om het project ''Drijvend bouwen'' te starten. Dit project richt zich, in de vorm een consortium, op het bundelen en ontwikkelen van kennis op het gebied van drijvend bouwen. Het consortium (Projectgroep ''Drijvend Bouwen'') bestaat uit de volgende partijen: advies- en ingenieursbureau Tauw, DeltaSync, Deltares, Waternet, Hoogheemraadschap Stichtse Rijnlanden, Hoogheemraadschap Delfland, Gemeente Utrecht, Gemeente Groningen, Gemeente Rotterdam, Aquademia, FlexBase, VP Delta, Technische Universiteit Delft, Hogeschool van Amsterdam, Hanzehogeschool Groningen en Hogeschool Rotterdam. Het uiteindelijke doel van de projectgroep is de gebundelde kennis, aangevuld met nieuw verkregen kennis, toe te passen en te vermarkten in een ontwerp- en beheerrichtlijn- tool. De tool zal initiatiefnemers van drijvende projecten informatie kunnen bieden over al bestaande (vergelijkbare) projecten en adviseren op het gebied 18 juni 2014 Versie 1.0 6
van drijvend bouwen en waterkwaliteit. Op die manier kunnen de waterkwaliteitsaspecten bewust worden meegenomen in het ontwerp waardoor een ontwikkelaar zijn project beter kan onderbouwen. Het vraagstuk waar het afstudeeronderzoek op ingaat is belicht. Het is een vraagstuk dat naar voren komt in literatuurbronnen, in praktijkervaringen en in verhalen uit het beroepsveld: er is onvoldoende kennis over de eventuele negatieve effecten van drijvende bebouwing op de waterkwaliteit. Tijdens de eerste bijeenkomst met het consortium (Boogaard, de Graaf en Dionisio Pires, 2014) wordt dit ook door verschillende partijen geconstateerd. Hierin kwam naar voren dat partijen het eens zijn over het feit dat er, bij waterschappen en gemeenten, onduidelijkheid heerst en er vaak een gebrek is wat betreft beleid voor drijvende bebouwing en waterkwaliteit. Dit creëert vraagtekens in de planfase van nieuwe drijvende projecten. In het bijzonder roept de onduidelijkheid over de toegestane bedekkingsgraad vragen op. Dit is een maat voor het bedekte oppervlak ten opzichte van het totale wateroppervlak. De meeste waterschappen hebben hier geen beleid voor. De partijen die dit wel hebben kunnen hun beleid niet gegrond onderbouwen. De percentages van de bedekkingsgraad zijn enkel gebaseerd op vuistregels en vermoedens. Het bedekken van een wateroppervlak zou namelijk zonlicht tegen houden en consequenties kunnen hebben voor de waterkwaliteit. In hoeverre dit gebeurt en in welke mate de waterkwaliteit hier daadwerkelijk door wordt beïnvloed, is niet bekend. 18 juni 2014 Versie 1.0 7
3 BESCHRIJVING VAN HET ONDERZOEK 3.1 RELEVANTIE Meerdere voorbeelden laten zien dat er vraag is naar kennisontwikkeling en inzicht in de effecten van drijvende bebouwing op de waterkwaliteit. Er zijn tot dusver geen onderzoeksrapporten gevonden die ingaan op deze vraag. Wel wijzen verschillende rapporten erop dat er behoefte is aan nader onderzoek. Naar aanleiding van een onderzoek naar vijf case studies met waterwoningen (Schuwer, 2007) komt het volgende vraagstuk naar voren: Wat zijn de effecten van waterwoningen op de waterkwaliteit en wat zijn de gevolgen voor het ecosysteem?. Door onvoldoende beschikking over kennis en informatie wordt deze als volgt beantwoord: Er zou meer onderzoek moeten worden gedaan in bestaande projecten naar de effecten van waterwoningen op doorstroming, lichtinval, algengroei etc. Ook het rapport Drijvend wonen in het Markermeer (De Greef, 2007) wijst op de onduidelijkheid van deze effecten. Vooral de gevolgen voor de zuurstofconcentratie als gevolg van verminderde lichtinval zijn een aandachtspunt: Het is nog onduidelijk hoe schadelijk het afdekken van het wateroppervlak is en bij welk percentage afgedekt oppervlak er geen problemen optreden. ( ) De gevolgen van de verminderde lichttoetreding voor de waterkwaliteit onder de drijvende woningen moeten nader worden onderzocht, voordat tot grootschalig wonen wordt besloten''. Er blijkt behoefte te zijn aan onderzoek, dat tot op heden nog niet is gedaan. Dit afstudeeronderzoek gaat hierop in. 3.2 DOEL EN KADER Het kerndoel van het afstudeeronderzoek is het geven van inzicht in de mogelijke, waterkwaliteit gerelateerde, effecten van drijvende bebouwing. De focus ligt daarbij op het zuurstofgehalte, de temperatuur en de ecologische toestand van het water (zie 3.5 Scope voor een toelichting). Het doel is om over de samenhang tussen deze aspecten en drijvende bebouwing, gegronde uitspraken te kunnen doen. Het onderzoek maakt deel uit van het overkoepelende project ''Drijvend bouwen''. De resultaten van het onderzoek zullen door het consortium worden gebruikt als eerste aanzet en als input voor hun uiteindelijke doel: het opstellen van een ontwerp- en beheertool. In Figuur 4 staat een schematische weergave van hoe deze tool is opgebouwd en hoe deze tot stand zal komen. Het schema laat zien welke bronnen voor input zorgen en wat de gewenste uitkomst (output) is. Het afstudeeronderzoek kan beschouwd worden als onderdeel (input) van dit schema. Zo valt de verkenningsfase van het onderzoek onder het onderdeel Literatuur en de inventarisatie- en veldwerkfase onder Case studies. Het advies met aanbevelingen, dat het eindresultaat van het afstudeeronderzoek vormt, is belangrijke input voor de ontwerptool en valt in het schema onder Workshops experts. Het wilt niet zeggen dat de resultaten van dit onderzoek de enige bron van input is voor het maken van de ontwerptool. Het onderzoek draagt (mede) bij aan de ontwikkeling van de ontwerptool. Het onderzoek draagt op die manier ook bij aan de algemene (markt- en kennis-)ontwikkeling van bouwen op water. 18 juni 2014 Versie 1.0 8
FIGUUR 4. SCHEMATISCH OVERZICHT ONTWERPTOOL ''DRIJVEND BOUWEN EN WATERKWALITEIT '' (BRON: BOOGAARD, 2014) 3.3 HYPOTHESE De hypothese is de voorspelling van de uitkomst van het onderzoek. Door het opstellen van de hypothese kan een goede opzet worden gemaakt voor het te verrichten onderzoek. De mogelijke effecten van drijvende bebouwing op het zuurstofgehalte, de temperatuur en de ecologie in een waterlichaam, staan hierin centraal. Aan de hand van een literatuurstudie is bepaald wat deze mogelijke effecten in theorie zouden kunnen zijn. Hieruit volgt onderstaande hypothese: A. het zuurstofgehalte onder en rondom de bebouwing is lager ten opzichte van een nader te bepalen referentiemeetpunt; B. de watertemperatuur onder en rondom de bebouwing is lager ten opzichte van een nader te bepalen referentiemeetpunt; C. vissen bevinden zich overwegend onder en rondom de bebouwing en nieuwe flora en fauna hecht zich aan de constructie van het drijflichaam. De theoretische onderbouwing voor deze stellingen staan hieronder toegelicht. De vraagstelling van het onderzoek (zie 0) is een middel om de stellingen op juistheid te testen. DE MOGELIJKE E FFEC TE N OP HE T ZU URSTOFGE H ALTE Waterplanten vervullen een belangrijke taak als het gaat om zuurstofproductie in een waterlichaam. Onder invloed van zonlicht en met behulp van koolstofdioxide worden nutriënten door de planten opgenomen en omgezet in biomassa. Bij dit proces komt zuurstof vrij. (Buedts en Koi, 2014) Drijvende bebouwing zal invloed kunnen hebben op dit assimilatieproces door verschillende redenen. Ten eerste wordt een deel van het waterlichaam bedekt door de constructie. Er kan vanuit worden gegaan dat de waterpartij direct onder de constructie geen direct zonlicht ontvangt en de planten, indien die er überhaupt zijn, geen zuurstof kunnen produceren. Daarnaast zorgt de bebouwing ook voor schaduw rondom de woning waardoor er op bepaalde dagdelen minder zonlicht beschikbaar is. Naast belemmering van de productie van zuurstof door planten kan er ook minder zuurstof in het water oplossen vanuit de lucht. Waar lucht in contact komt met water zal er zuurstof vanuit de lucht in het water 18 juni 2014 Versie 1.0 9
oplossen. (De Laender, 2003) Omdat de drijvende bebouwing een deel van het wateroppervlak bedekt, zal er op dat betreffende wateroppervlak geen directe zuurstofuitwisseling met de lucht kunnen plaatsvinden. Ook zuurstofconsumptie kan een rol spelen bij de effecten van drijvende bebouwing. Voor de ontbinding van het aanwezige minerale afval en organisch materiaal is zuurstof nodig (One Cue Systems, 2014). Zo ook voor de ontbinding van eventueel slib op de bodem. Onder de bebouwing is het bijna niet mogelijk om te baggeren. De sliblaag zal hier door de tijd heen steeds dikker kunnen worden en dus ook steeds meer zuurstof gaan consumeren. DE MOGELIJKE E FFECTE N OP DE WATERTEMPERATU UR Schaduwwerking van de bebouwing zal niet alleen effect kunnen hebben op het zuurstofgehalte in het waterlichaam. Ook de watertemperatuur kan worden beïnvloed. Zowel onder als rondom de bebouwing kan schaduw zorgen voor koeler water. Daarnaast zou ook directe warmte-koude afgifte van de constructie kunnen zorgen voor temperatuurveranderingen in het water. De temperatuur van de constructie zou het omliggende water kunnen beïnvloeden. Met name in de winter, wanneer de buitentemperatuur (van de lucht en het water) vaak lager is dan de binnentemperatuur (van een woning of gebouw), zou dit een rol kunnen spelen. Omdat dit onderzoek niet in de wintermaanden plaatsvindt, wordt niet verwacht dat dit in de meetresultaten naar voren zal komen. DE MOGELIJKE E FFECTE N OP DE AANWEZI GE ECOL O GIE Vissen zoeken over het algemeen een beschut plekje met schaduw op, denk hierbij bijvoorbeeld aan vis onder steigers of andere overkappingen (Dionisio Pires, 2014). Drijvende bebouwing zou een dergelijke beschutte plek kunnen bieden. Daarnaast zullen de temperatuurverschillen, zoals beschreven in de vorige paragraaf, ook een reden kunnen zijn voor vis om nabij de bebouwing te blijven zwemmen. In tegenstelling tot fauna rondom de bebouwing is de aanwezigheid van flora minder aannemelijk. Waterplanten hebben zonlicht nodig om te kunnen groeien. Drijvende bebouwing kan (een groot deel van) het zonlicht belemmeren waardoor er geen planten kunnen groeien rondom de bebouwing. De constructie zelf schept echter wel perspectieven voor overige flora en fauna. Het drijflichaam biedt namelijk extra oppervlak voor mogelijke aangroei van planten en dieren. Onlangs zijn er sponsen ontdekt aan de onderkant van drijvende tuinen. Naast het scheppen van een grotere biodiversiteit zouden deze sponsen ook een water zuiverende werking kunnen hebben. (Alexander, 2012) DE MOGELIJK EFFECTE N V AN DRIJ VE ND E BEBO UWI NG Uit bovenstaande paragrafen blijkt dat er verschillende stellingen ingenomen kunnen worden voor wat betreft drijvende bebouwing en de effecten ervan op de waterkwaliteit. Door de mogelijke scenario's naast elkaar te zetten zijn de volgende algemene voorspellingen gedaan: Het lijkt aannemelijk dat waterplanten zich niet kunnen ontwikkelen in de schaduwval van drijvende constructies. Van zuurstofproductie zal hier dus weinig tot geen sprake zijn. Daarnaast kan zuurstof vanuit de lucht niet direct oplossen in het water waar de constructie zich bevindt. Temperatuurverschillen in het waterlichaam door de bebouwing lijken ook aannemelijk. In de onderzoeksperiode, de periode april-mei, worden hogere buitentemperaturen verwacht met overwegend meer zon. De schaduwwerking van de constructies zal in dit geval leiden tot verkoeling van het water eromheen. Ten slotte zal de bebouwing een beschutte plek kunnen bieden voor vis en andere macrofauna. Vissen zijn vaak te vinden onder steigers en andere overkappingen. De drijvende bebouwing biedt een dergelijke beschutting. Verder zorgt een drijflichaam voor extra oppervlak in het water, waaraan mogelijk planten of dieren zich kunnen hechten. 18 juni 2014 Versie 1.0 10
3.4 VRAAGSTELLING De vraagstelling van dit afstudeeronderzoek is aan de hand van de probleemstelling en de hypothese geformuleerd. Het geeft de opzet van het onderzoek weer en laat zien op welke manier de probleemstelling en de hypothese van het onderzoek zijn benaderd. De vraagstelling wordt gevormd door één hoofdvraag. Om antwoord te geven op deze hoofdvraag zijn drie overkoepelende onderzoeksvragen geformuleerd. Deze zijn opgedeeld in concrete deelvragen. Met het beantwoorden van de hoofdvraag kan de opgestelde hypothese aanvaard dan wel verworpen worden. PROBLEEM STELL ING : Er is een kennisgebrek omtrent de mogelijke effecten van drijvende bebouwing op de waterkwaliteit, waardoor de ontwikkeling van drijvende projecten wordt belemmerd. HOOFDV R AAG: Wat zijn de effecten van drijvende bebouwing op het zuurstofgehalte, de temperatuur en de ecologie van een waterlichaam [1]? ONDERZOE KSVRAGEN: A. Hoe verhoudt het zuurstofgehalte van het water bij aanwezigheid van drijvende bebouwing zich tot het water bij afwezigheid van drijvende bebouwing? [2] B. Hoe verhoudt de temperatuur van het water bij aanwezigheid van drijvende bebouwing zich tot het water bij afwezigheid van drijvende bebouwing? C. Wat is het eventuele verschil tussen de ecologische toestand van het water bij aan- en afwezigheid van drijvende bebouwing? DEELVR AGE N PE R O NDERZ OEKSVR AAG : A1. Wat is het verband tussen het zuurstofgehalte en de kwaliteit van een waterlichaam? A2. Wat is het zuurstofgehalte van het waterlichaam bij aanwezigheid van drijvende bebouwing? A3. Wat is het zuurstofgehalte van het waterlichaam bij afwezigheid van drijvende bebouwing? B1. Wat is het verband tussen de watertemperatuur en de kwaliteit van een waterlichaam? B2. Wat is de temperatuur van het waterlichaam bij aanwezigheid van drijvende bebouwing? B3. Wat is de temperatuur van het waterlichaam bij afwezigheid van drijvende bebouwing? C1. Hoe wordt de ecologie van een waterlichaam gedefinieerd? C2. Wat is het verband tussen de ecologische toestand en de kwaliteit van een waterlichaam? C3. Wat is de ecologische toestand van een waterlichaam bij aanwezigheid van drijvende bebouwing? C4. Wat is de ecologische toestand van een waterlichaam bij afwezigheid van drijvende bebouwing? 3.5 SCOPE In eerste instantie waren de mogelijke effecten van drijvende bebouwing op de waterkwaliteit in zijn geheel het uitgangspunt van dit onderzoek. Vanuit het consortium kwam echter al snel naar voren dat men in dit [1] Onder het begrip "waterlichaam" wordt niet het begrip bedoeld zoals deze is gedefinieerd in de Kaderrichtlijn Water. In dit rapport wordt onder het begrip ''waterlichaam'' verstaan: iedere vorm van een al dan niet afgesloten oppervlaktewater, zoals een poldersloot, een plas, meer, kanaal of rivier. [2] Voor de definitie van aan- en afwezigheid van drijvende bebouwing zie hoofdstuk 4 Methodiek. 18 juni 2014 Versie 1.0 11
stadium nog geen behoefte heeft om de waterkwaliteit in zijn geheel in kaart te brengen. Het onderzoek richt zich daarom op het zuurstofgehalte, de temperatuur en de ecologische toestand van het water. Deze aspecten kunnen bij elkaar al een goede indicatie geven van de algemene kwaliteit van het water. Overige kenmerken van waterkwaliteit zoals het doorzicht, ph en nutriënten zijn in dit onderzoek buiten beschouwing gelaten. Bij het selecteren van de onderzoekslocaties speelt het type oppervlaktewater (denk aan een poldersloot, boezemwater, rivieren) geen rol. Het type drijvende constructie daarentegen wel. Zo vallen woonbootlocaties (zoals die in 2.1.3 staan gedefinieerd) buiten dit onderzoek. Dit is met name omdat er in het ontwerp en de realisatie van ouderwetse woonboten vrijwel geen ontwikkelingen meer plaatsvinden. De woningen ligger er al jaren en in een enkel geval zal slechts de woonboot vervangen worden of plaats maken voor een nieuwe. Het aantal boten zal daarmee niet groeien. Een andere belangrijke factor is het feit dat "het vraagstuk waterkwaliteit" bij woonboten nauwelijks een rol lijkt te spelen. Waterbeheerders maken zich vaak alleen zorgen over eventuele vuilwater lozingen bij het ontbreken van een juiste aansluiting op het riool. Het afstudeeronderzoek loopt van februari tot en met mei 2014. Metingen kunnen slechts in deze periode uitgevoerd worden. De metingen en bijbehorende resultaten zijn dan ook slechts representatief voor het betreffende seizoen en de bijbehorende weersomstandigheden waarin gemeten wordt. Om een goed gestaafd beeld te krijgen van de effecten zouden de metingen zowel in de zomer- en wintermaanden herhaald dienen te worden. 18 juni 2014 Versie 1.0 12
4 METHODIEK Om antwoord te kunnen geven op de onderzoeksvraag is een effectenonderzoek uitgevoerd. Dit hoofdstuk beschrijft beknopt welke methode is aangehouden om te bepalen of drijvende bebouwing invloed heeft op de waterkwaliteit. Een uitgebreid meetplan is te vinden in bijlage A. Hierin staan onder andere de gekozen onderzoekslocaties nader beschreven en staat vermeld welke meetapparatuur, met toegepaste meetintervallen, precies is gebruikt. Om een representatief beeld te krijgen van de aspecten zuurstof, temperatuur en ecologie is er op drie locaties in Nederland gemeten. Deze locaties zijn bepaald met behulp van een vooraf opgesteld portfolio (bijlage 11.2) en verschillend in doorstroming, bedekkingsgraad en drijvend oppervlak. Ook is geprobeerd oudere projecten te bezoeken omdat aannemelijk is dat een langer liggend project meer invloed heeft uitgeoefend op het water dan een relatief nieuw project. De locaties zijn aan de hand van deze aspecten gekozen omdat werd verwacht dat deze de grootste invloed hebben op de eventuele effecten van drijvende bebouwing op de waterkwaliteit. Op de gekozen onderzoekslocaties zijn vervolgens verschillende metingen uitgevoerd. Een meting buiten het, per locatie nader bepaalde, invloedsgebied van de drijvende bebouwing geeft de toestand bij afwezigheid van drijvende bebouwing weer. Dit is de referentiemeting. Een meting direct onder of naast de bebouwing geeft de toestand bij aanwezigheid van drijvende bebouwing weer. De metingen bij aan- en afwezigheid zijn met elkaar vergeleken. De eventuele verschillen kunnen wijzen op effecten van drijvende bebouwing op de waterkwaliteit. De waarde van het zuurstofgehalte en watertemperatuur wordt door verschillende factoren beïnvloed en is mede daardoor tijd- en plaatsgebonden. Om inzicht te krijgen in het zuurstofgehalte, de temperatuur en de ecologie van een waterlichaam is het van belang dat rekening wordt gehouden met het fluctuerende gedrag van deze parameters. In dit onderzoek zijn daarom twee soorten metingen onderscheiden: de tijdsafhankelijke meting (door middel van dataloggers) de plaatsafhankelijke- of dieptemeting (door middel van sondes) [3] Door middel van dataloggers zijn metingen uitgevoerd die het zuurstofgehalte en de temperatuur over een bepaalde tijd continu meten. Om per meting een goed beeld te krijgen van dit verloop dient de datalogger op een vast punt (en daarmee een vaste diepte) te meten (voor de meetopstelling zie Figuur 5). Een nadeel hiervan is dat het verloop in de verticaal (over de waterdiepte) niet wordt meegenomen. Het is belangrijk dat dit wel gebeurt aangezien ook het verticale profiel van zuurstof varieert. Om dit te bepalen zijn naast dataloggers ook zogeheten sondes gebruikt om op verschillende diepten handmatig momentopnamen (sondemetingen) te doen. Om het fluctuerende gedrag van het opgeloste zuurstofgehalte te elimineren is op het referentiemeetpunt en meetpunt gelijktijdig gemeten. [3] Als gevolg van het ontbreken van geschikte apparatuur is een dergelijke meting niet toegepast in dit onderzoek. Voor een verdere toelichting zie 7.6. 18 juni 2014 Versie 1.0 13
FIGUUR 5. SCHEMATISCHE SCHETS VAN DE MEETOPSTELLING BIJ AANWEZIGHEID VAN DRIJVENDE BEBOUWING Naast het loggen van het zuurstofgehalte en de temperatuur zijn, met behulp van een radiografisch bestuurbare onderzeeër (zie Figuur 6), onderwater opnamen gemaakt. Deze opnamen brengen de ecologische toestand van het water in beeld. Hier is voor gekozen omdat de ecologie van een waterlichaam een snel visueel beeld geeft van de waterkwaliteit van een waterlichaam. Bij een goede ecologische waterkwaliteit kunnen de gewenste dieren en planten in het water (voort)leven. Afwezigheid van vis en waterplanten duidt al snel op een tekort aan voedingstoffen in het water. De methode waarop bepaald is of drijvende bebouwing invloed heeft op de ecologie is hetzelfde als de manier waarop het zuurstofgehalte en de temperatuur wordt gemeten. Met behulp van de onderzeeër is de ecologie onder en rondom de drijvende bebouwing in kaart gebracht. Dit beeldmateriaal is vergeleken met beeldmateriaal welke is verkregen op een referentievlak buiten de invloed van de drijvende bebouwing. FIGUUR 6. RADIOGRAFISCH BESTUURBARE ONDERZEEËR THUNDER TIGER NEPTUNE (BRON: DE BUCK EN VAN DER LINDEN, 2014) 18 juni 2014 Versie 1.0 14
5 ACHTERGRONDINFORMATIE De kwaliteit van het oppervlaktewater wordt beoordeeld op basis van enerzijds de meting van fysischchemische en chemische parameters en anderzijds de aan- of afwezigheid van in het water levende organismen en micro-organismen die indicatoren zijn voor een goede of minder goede waterkwaliteit. De Villers, 2004. Voorgaand citaat geeft aan dat waterkwaliteit een begrip is dat afhangt van een groot aantal variabelen. Om zin- en waardevolle uitlatingen te doen over de invloed van drijvende bebouwing op de waterkwaliteit dient dus eerst dieper ingegaan te worden op de vraag wanneer water van goede of slechte kwaliteit is. 5.1 WATERKWALITEIT De waterkwaliteit kan worden omschreven als de samenstelling van oppervlakte- en grondwater en heeft betrekking op de chemische, fysische en biologische eigenschappen van water (Wikipedia, 2014). De waterkwaliteit wordt beïnvloed door verschillende natuurlijke processen in het water, maar ook door invloeden van buitenaf: in dit afstudeeronderzoek bijvoorbeeld de bedekking door drijvende bebouwing. Waterkwaliteit kan worden onderverdeeld in chemische waterkwaliteit en ecologische waterkwaliteit. Chemische waterkwaliteit gaat hierbij in op de stoffen welke zich in het water bevinden. Denk hierbij aan het zout en zuurstofgehalte, maar ook opgeloste metalen behoren tot de chemische waterkwaliteit. De ecologische waterkwaliteit heeft op zijn beurt betrekking op de behoeften van de aanwezige flora en fauna in het betreffende waterlichaam. (Wikipedia, 2014) Chemische- en ecologische waterkwaliteit hangen sterk samen. Een zoetwatervis zal bijvoorbeeld nooit kunnen leven in een zoutwatermilieu. Vanwege het grote aantal variabelen die invloed hebben op de waterkwaliteit vergt relatief veel tijd om antwoord te kunnen geven op de vraag wat de invloed is van drijvende constructies op de waterkwaliteit in het algeheel. Wel kunnen enkele parameters een indicatie geven van de waterkwaliteit. Drie van zulke parameters zijn het opgeloste zuurstofgehalte in het water, de temperatuur en de ecologische toestand van het water. De volgende paragrafen gaan dieper in op deze drie parameters en hun invloed op en samenhang met de waterkwaliteit. (Boogaard, De Graaf en Dionisio Pires, 2014) 5.2 ZUURSTOFGEHALTE EN WATERKWALITEIT De concentratie opgeloste zuurstof vormt een van de belangrijkste kwaliteitsparameters voor de ecologie in een waterlichaam. Zuurstof is essentieel voor het aquatisch leven en speelt een grote rol in verschillende chemische reacties die plaatsvinden in het water. Het meten van het zuurstofgehalte en het in kaart brengen van de factoren die dit beïnvloeden kan daarom inzicht geven in de ecologische status (en daarmee ook een deel van de waterkwaliteit) van een waterlichaam. Zuurstof kan op verschillende manieren in water terechtkomen. Daarbij wordt een onderscheid gemaakt tussen zuurstofproductie, -consumptie en externe invloeden. (De Villers et al, 2005) Waterplanten, en dan vooral zuurstofplanten, vervullen een belangrijke taak als het gaat om zuurstofproductie in een waterlichaam. Onder invloed van zonlicht en met behulp van koolstofdioxide worden nutriënten door de planten opgenomen en omgezet in biomassa. Bij dit proces komt zuurstof vrij. Door dit zogenoemde assimilatieproces zorgt meer zonlicht dus ook voor een hoger zuurstofgehalte in het water. Verder zorgen de planten in het water er aan de ene kant voor dat het water helder blijft: ze nemen (een groot deel van) de aanwezige nutriënten op. Hierdoor blijven er weinig tot geen nutriënten over voor algen. Daarnaast zorgt de zuurstofproductie ervoor dat vissen en andere dieren kunnen leven in het waterlichaam. (Buedts en Koi, 2014) 18 juni 2014 Versie 1.0 15
Zoals in bovenstaande alinea staat vermeld hebben vissen en andere dieren in een waterlichaam zuurstof nodig om te kunnen leven. Niet alleen fauna consumeert zuurstof. Ook voor de ontbinding van het aanwezige minerale afval en organisch materiaal is zuurstof nodig. Dit is één van de redenen waarom op de bodem van een waterlichaam vaak een aanzienlijk lagere zuurstofconcentratie is dan aan het wateroppervlak. De ontbinding van het slib op de bodem verbruikt zuurstof. Daarnaast is zuurstofgehalte in een waterlichaam niet alleen afhankelijk van de zuurstofproductie en consumptie door planten en dieren. Het is namelijk ook mogelijk dat er zuurstof in het water terecht komt vanuit de lucht boven het water. Lucht bevat een constant percentage van ongeveer 21% zuurstof. (De Laender, 2003) Waar lucht in contact komt met water zal er zuurstof vanuit de lucht in het water oplossen. De hoeveelheid wind speelt hier een rol: hoe harder het waait, hoe meer zuurstof uit de lucht in het water wordt geslagen. De hoeveelheid zuurstof die op kan lossen in het waterlichaam is verder afhankelijk van een paar overige factoren (One Cue Systems, 2014): TIJD. Tijd is nodig om de zuurstof door het water te mengen tot het in evenwicht is met de buitenlucht. De snelheid waarmee zuurstof in water oplost is groter wanneer het wateroppervlak sterk in beweging is, bijvoorbeeld door sterke stroming (bergbeken) of door windwerking (golven). LUCHTD RU K. Bij lage luchtdruk lost er minder zuurstof op dan bij hoge. ZOUTGE H ALTE. Hoe zouter het water, hoe minder zuurstof er oplost. De oplosbaarheid van zuurstof in zeewater is hierdoor ongeveer 20% lager dan in zoet water. TEMPERATUU R. Hoe hoger de watertemperatuur, hoe minder zuurstof in het water kan oplossen, terwijl vissen bij hogere temperaturen juist meer zuurstof nodig hebben. Bij hogere temperaturen zijn viswateren met betrekking tot het zuurstofgehalte dus kwetsbaarder dan bij lagere temperaturen. Voor een tabel met daarin de oplosbaarheid van zuurstof zie bijlage 11.3. Omdat het zuurstofgehalte onder andere afhankelijk is van de luchtdruk, de watertemperatuur, de beweging van het water en de lichtinval varieert deze concentratie dagelijks, maar ook volgens de seizoenen. Dit is mede de reden dat dit onderzoek herhaald zou moeten worden in de wintermaanden. 5.2.1 ABSO LUUT EN RELATI EF ZUUR STO FGEHALT E Aan de hand van het (absolute) zuurstofgehalte in water kan bepaald worden of flora en fauna genoeg zuurstof ter beschikking hebben voor hun lichaamsprocessen. Het absolute zuurstofgehalte is echter afhankelijk van verschillende factoren zoals luchtdruk, temperatuur en dergelijke (zoals hierboven beschreven). Om deze reden kunnen verschillende waterlichamen niet met elkaar worden vergeleken op basis van hun zuurstofgehalte. In dit geval kan het best gekeken worden naar het relatieve zuurstofgehalte of zuurstofverzadigingspercentage. (One Cue Systems, 2014) Met deze eenheid geeft men het gemeten zuurstofgehalte aan in procenten van de verzadigingswaarde bij de betreffende watertemperatuur. Wanneer men bijvoorbeeld bij een temperatuur van 11 C een zuurstofgehalte van 5,5 mg/l meet, is dit precies de helft van wat het water maximaal aan zuurstof zou kunnen bevatten (zuurstofverzadiging bij 11 C en een luchtdruk van 1012,5 hpa is 11,0 mg/l). Het water is dan dus slechts voor 50% met zuurstof verzadigd. Een dergelijk zuurstofverzadiging van 50% noemen we een onder verzadiging (beneden 100%). One Cue Systems, 2014 Ook oververzadiging (boven 100%) kan voor komen. In dat geval is er meer zuurstof in het water opgelost dan mogelijk is bij evenwicht met de buitenlucht. Dit wordt veroorzaakt door een hoge zuurstofproductie van planten en algen. Er wordt in dit geval zoveel meer zuurstof geproduceerd in plaats van geconsumeerd, dat zuurstof in de vorm van zuurstofbelletjes naar de lucht ontwijkt. Echter worden ook andere gassen met deze zuurstofbellen meegenomen zoals stikstof en koolzuurgas. De ruimte die zo ontstaat wordt vervolgens weer door zuurstof ingenomen wat kan leiden tot eutrofiëring. (One Cue Systems, 2014) 18 juni 2014 Versie 1.0 16