Wadi’s in Nijmegen

Introductie

Op diverse locaties in Nijmegen zijn wadi’s aangelegd. Wadi’s zijn klimaatadaptieve voorzieningen die helpen tegen wateroverlast en droogte. Wadi’s zuiveren regenwater voordat het water afgevoerd wordt naar grond- of oppervlaktewater. Vervuiling blijft achter in de bodem waar het afgebroken, gebonden of over langere tijd geleidelijk afgevoerd wordt.

Maar over het functioneren van wadi’s bestaan nog allerlei vragen. Zo kan de ophoping van vervuiling in wadibodems flink verschillen. In dit onderzoek ligt de focus op de hydraulische werking en op de zuiverende functie van wadi’s: hoe veranderen de concentraties aan metalen in de bodem gedurende langere tijd? En welke omgevingsfactoren hebben invloed op de hydraulische werking?

Voorbeelden van omgevingsfactoren die van invloed kunnen zijn op de hydraulische werking zijn het gebruik van de wadi door inwoners, het beheer, de bodemsamenstelling en de invloed van bomen en andere vegetatie. Het onderzoek naar vervuiling in de bodem richt zich op metalen, omdat deze gemakkelijk te meten zijn met de nieuwe draagbare XRF-scanner. XRF is de Engelse afkorting voor röntgenfluorescentiespectrometrie. Naast de XRF-metingen wordt er ook klassiek bodemonderzoek uitgevoerd. 

Proces en samenwerking

Binnen dit project werkt de gemeente Nijmegen samen met Tauw, Sweco en de Hogeschool Van Hall Larenstein. Studenten van Van Hall Larenstein onderzoeken het hydraulisch functioneren van diverse wadi’s in Nijmegen en het gedrag van metalen in de bodems. Tauw en Sweco ondersteunen het hydraulisch onderzoek van de studenten. Verder voert Tauw de XRF-metingen uit en visualiseert Sweco de data.

Beschrijving van onderzoeksvragen

Het onderzoek naar het gedrag van metalen in wadibodems en het hydraulisch functioneren van wadi’s is opgebouwd uit verschillende onderzoeksvragen.

1. Onderzoeken of bodemnormen worden overschreden en of sanering nodig is. Daarvoor zijn de volgende vragen beantwoord:

• Hoe groot is de oplading van de bodem met zware metalen?​
• Tot op welke diepte vindt dit plaats?​
• Wat is dan een passende beheersmaatregel? Bovenste grondlagen saneren of pas na 10-15 jaar vervuiling?​

2. Exploratief verbanden zoeken tussen factoren (leeftijd, vegetatie, gebruik, afstromend oppervlak, bodemsamenstelling, omgevingskenmerken) en het gedrag van metalen (en andere vervuiling). Met behulp van een emissieschattingsmodel is onderzocht of bronnen en omgeving (afstroomroute, verhardingstype en daken) overeenkomen met de emissie. Het onderzoek is afgerond maar nog niet uitgewerkt.
3. Onderzoek naar het hydraulisch functioneren van wadi’s: voldoen ze aan de norm? Water moet binnen 48 uur zijn weggezakt en mag maximaal 30/40 cm boven bodemniveau van de wadi staan​.
4. Exploratief verbanden zoeken tussen het hydraulisch functioneren van de wadi en factoren in de wadi zelf, zoals vegetatie, betreding en beheer van de wadi. Daarvoor zijn de volgende vragen beantwoord:

• Wat is de relatie tussen infiltratiesnelheid enerzijds en onderhoud en betreding van de wadi anderzijds?​
• Wat is de effectiviteit van waterberging en infiltratiecapaciteit in relatie tot vegetatie,  materiaalgebruik omliggende verharding en bebouwing, en betreding?

Resultaten

Bodemkwaliteit​

In 2021 is de eerste meetronde uitgevoerd waarin de bodemkwaliteit van de wadi’s werd bepaald met behulp van grondmonsters en XRF-metingen. Dit heeft tot de volgende uitkomsten en inzichten geleid:​

Uitkomsten​

• In 5 van de 15 wadi’s is in de toplaag (0 – 0,1 meter beneden maaiveld) bij puntlocaties een matige tot sterke verontreiniging met koper en zink aangetroffen die te verklaren is door de zuiverende werking. (Lood is ook aangetroffen maar dat was bij grond van 50 jaar geleden.)
• Bij deze wadi’s is de bodemlaag van 0,1 – 0,5 meter beneden maaiveld licht verontreinigd met zware metalen en in mindere mate met minerale olie en PAK.
• De overige wadi’s hebben geen verontreinigingen boven de achtergrondwaarde.​

Inzichten​

• De verontreiniging neemt af naar diepte.​
• Er is na de eerste onderzoeksronde een eenduidige relatie zichtbaar tussen mogelijke verontreinigingsbronnen van instromend hemelwater en de verontreinigingsgraad in de wadi.
• Er is geen relatie zichtbaar tussen het aanlegjaar en de verontreinigingsgraad. Wadi’s die langer in gebruik zijn lijken niet per definitie meer verontreinigd te zijn.
• Er is een sterke mate van heterogeniteit wat ruimte en tijd betreft. Daarom is het nodig om vaker te meten dan voorheen werd gedacht.

Bovenstaande resultaten laten zien wat de ‘basissituatie’ op dit moment is. Er is een volgende meetronde nodig om meer te weten te komen over de ophoping van zware metalen in de wadi’s.

Vegetatie en infiltratiesnelheid​

Bij het onderzoek naar de relatie tussen vegetatie en infiltratiesnelheid is er onderscheid gemaakt tussen 7 typen vegetatie. Uit het onderzoek kwamen de volgende resultaten naar voren:​

• Meetpunten waar bomen staan hebben bijna altijd een hogere infiltratiesnelheid dan meetpunten zonder bomen.
• Bomen hebben vooral een (te) positieve invloed op de infiltratiesnelheid van wadi’s met kleiige bodems.​
• Meetpunten waar haakmos is aangetroffen hebben een goed doorlatende bodem. Mogelijk is haakmos hier een indicator voor.

Onderhoud, bodemsamenstelling en infiltratiesnelheid​

Bij het onderzoek naar de relatie tussen onderhoud en bodemsamenstelling enerzijds en infiltratiesnelheid anderzijds is er onderscheid gemaakt tussen intensief en extensief onderhoud, en tussen klei- en zandgronden.​ Uit dit onderzoek kwamen de volgende resultaten naar voren:

• De minimale en maximale infiltratiesnelheid van meetpunten verschilt sterker bij zandgronden dan bij kleigrond​.
• Er is geen relatie aangetoond tussen maaionderhoud en de infiltratiesnelheid. Intensief of extensief beheer heeft geen duidelijke invloed gehad op het functioneren van de wadi’s.

Bodemsamenstelling, gebruik en infiltratiesnelheid

De bodems van de wadi’s in Nijmegen bestaan grotendeels uit zand en klei. Uit onderzoek naar de relatie tussen bodemsamenstelling en gebruik van de wadi’s enerzijds en infiltratiesnelheid anderzijds kwamen de volgende resultaten naar voren:

• De infiltratiesnelheid van wadi’s met een kleiige bodem is lager dan bij een zandige bodem​.
• Wadi’s waar vaak op gespeeld wordt of waar veel olifantenpaden doorheen lopen, zijn minder waterdoorlatend dan de delen die minder vaak worden betreden. Dit effect is slechts zeer plaatselijk in de wadi. Deze wadi’s functioneren ruim boven de norm.
• Door het verschil in bodemsamenstelling per wadi is moeilijk te bepalen wat het effect van betreding is op de infiltratiesnelheid.

Vervolgacties

Op basis van de resultaten van de verschillende onderzoeken komen de partijen tot de volgende vervolgacties:

• Saneren lijkt bij meeste wadi’s niet nodig. Mogelijk is saneren bij één wadi toch nodig op basis van resultaten uit 2023. Er moet nog gekeken worden of het hier nodig is om direct te saneren of dat het beter is om eerst vervolgonderzoek te doen. Verder wordt er bij alle wadi’s gekeken of het mogelijk is om ze zo in te richten dat instroompunten niet meer goed te betreden zijn. Bij sommige wadi’s is dat mogelijk al het geval.
• Als vervolgonderzoek wordt er nu met Hogeschool Van Hall Larenstein gekeken naar het effluent dat uit de wadi’s komt die een drainageafvoer hebben naar het oppervlaktewater.

Onderhoud en beheer

Uit dit onderzoek blijkt ook weer dat het voor de hydraulische werking van de wadi’s belangrijk is dat het groen in de wadi’s goed intact gehouden wordt. Elke wadi heeft zijn eigen onderhouds- en groenbeheer. Hiervoor bestaat nog geen plan. Met de resultaten van dit onderzoek kan een monitoringsplan en een operationeel beheerplan voor alle wadi’s gemaakt worden.

Kosten

De kosten voor het onderzoek zelf bedragen in totaal iets meer dan € 100.000. Dit bedrag is gebruikt voor het volgende:

• Drie keer metingen met de XRF-scan, inclusief boormonsters met labanalyse en voorafgaand OOO-onderzoek (OOO staat voor Opsporen Ontplofbare Oorlogsresten). Dit wordt elk meetjaar gedaan op 15 meetlocaties.
• Vier keer metingen met Van Hall Larenstein, Sweco of Tauw voor hydraulisch onderzoek van enkele wadi’s met ringinfiltrometers en full-scale testen.
• Ondersteuning vanuit Van Hall Larenstein voor de opzet van het onderzoek naar effluent.

Indien het budget het de aankomende jaren toelaat, komt er een effluent- en waterkwaliteitsonderzoek.

Leerpunten

Het onderzoek naar het functioneren van wadi’s in Nijmegen heeft de volgende leerpunten opgeleverd:

Wat ging goed?​

• De indicatoren infiltratiesnelheid,  groenbeheertype, betreding en bodemsamenstelling kunnen goed gemeten worden. ​
• XRF-metingen en labanalyses zijn goed toepasbaar.​

Wat kan beter?​

• Een aantal indicatoren zijn moeilijker te onderzoeken, zoals: effect van onderhoud, vegetatieopname en plant-bodem biochemie, bodemfauna in kaart brengen en microbiële bodemmetingen​.
• De grondverbetering lijkt bij enkele wadi’s niet goed te zijn. Dit wordt nader onderzocht.​
• Hoe betreding de infiltratiesnelheid beïnvloedt is moeilijk te bepalen door wisselende bodemsamenstelling. ​
• De resultaten van de full-scale infiltratieproef en de dubbele ringinfiltrometingen wijken van elkaar af. Dit wordt nader bekeken: er zullen meer meetpunten (dubbele ringinfiltrometingen) geplaatst worden.
• Bij het XRF-onderzoek kon de communicatie met de uitvoerders van de scans beter. Zo kan er bij het aantreffen van verrassende waarden besloten worden om er nieuwe meetpunten bij te zetten. Dit was bij dit onderzoek niet gebeurd omdat de resultaten pas ver na de uitvoering geleverd werden aan de onderzoekers. In het laatste meetjaar kan dat wel goed opgepakt worden.

Aanbevelingen voor verder onderzoek

Er zijn veel verschillende bodemeigenschappen onderzocht en de samenstelling van de bodem is bepaald in het lab. Alleen zijn niet alle factoren meegenomen, zoals de Cation Exchange Capacity (CEC beïnvloedt het vermogen van de bodem om essentiële voedingsstoffen vast te houden en vormt een buffer tegen bodemverzuring), bodem flora en fauna, en bodemvochtigheid over de tijd. In een vervolgonderzoek is het goed om dat wel te doen. Daarnaast kan er meer onderzoek gedaan worden naar de exacte afstroomroutes van vervuilingsbronnen naar de wadi’s toe. Ook kan het effluent onderzocht worden op vervuiling. Op die manier kan er een gevalideerd en gekalibreerd model gemaakt worden.