Infiltratieproef in een uiterwaard

Opgesteld

door i r . P. Aanen.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Situatie ìrîfiltratieproef

Hoogteligging bodem t . p . v . infiltratievak Overzicht meetpunten

Mee t p u n t en i

n

f i 1

tra

t

i eva k

IJ kresu 1 t a ten waterspann i ngsmeters Metingen t . p . v . meetpunt 3

Metingen

t , p , v ,

meetring 2 Metingen t . p . v . meetring 1

Waterverbrui k ìnf i 1 trat i

eva k

Waterverbruik meetringen Stijghoogten in boorgaten Overzicht waterspanningen

Verhang1 i jnen horizontal e afstroming Inf i 1 tratieproef

t

. p ,

v.

meetring 2 Infiltratieproef t . p . v . meetring 1 Labo

r

a tor i

um-me t

i

n gen

Overzicht k-waarden Fotobijlage i n f i l tratieproef 2Z/76.302 A4/76.303 32/76.304 3Z/76.305 B3/76.306 A2/76.307 A2/76,308 A2/76.309 A3/76.31O A3/76.311 A3/76.312 B3/76.313 A4/76.314 A3/76.315 A3/76.316 B3/76.317 A4/76.318 A4/76.319

2. Infiltratieproef op grote schaal 2.1. Plaats en tijd

2.2. Inrichting van de proef 2.3. Beschrijving van de proef

2.4. Beschouwing meetgegevens waterspanningen 2.5. Enkele globale berekeningen

2.6. Samenvatting resultaten

3. De "normale" infiltratieproef 3.1. Beschrijving van de proef 3.2. De meetresul taten

3.3 Concl usies resultaten

4. Doorlatendheidsmetingen aan grondmonsters

5. Vergel ijking resultaten infi 1 tratieproeven/laboratorjummetingen

2 2 3 4 6

a

13 14 14 15 16 17 18.

I n f i l tratieproef i n een uiterwaard

1. I nl ei d i n g

De weerstand van doorstromen

v a n water

door d e kleilagen van een ui terwaard

naar

de eronder gel egen zandondergrond i s mede bepalend voor de grondwaterpotentialen b i j de d i j k . Aangezien de grond- waterspanning a l s het

ware

de"be1asting" van de d i j k is,zal de

z i j n op de eventueel u i t t e voeren dijkverbeteringen.

Het

is dus van belang de

doorlatendheid

en

de d i k t e van deze lagen,vast t e s t e l l e n . weerstand tegen doorstromen

vEin deze

kleilagen van invloed

weerstand, of met andere woorden de

Doorgaans worden voor de bepaling van de door-

latendheid van kl ei ongeroerde grondmonsters in het

laboratorium beproefd. Deze methode zal echter voor sommige kleilagen geen goede recul taten kunnen opleveren. De afmetingen

van

de

monsters

z i j n

zo

klein, d a t b i j verweerde of door or- ganismen "geperforeerde" klei 1 agen d e toeval 1 ige

invloed

van

scheuren, gaten e.d. i n de klei een overheersende rol zull en spel en. Dit kan gedeel t e l i j k worden ondervangen door monsters

van

grotere afmetingen t e beproeven i n het la- boratorium. Ook i s het mogelijk de doorlatendheid van de klei- lagen i n het t e r r e i n t e bepalen. Onder somnige omstandigheden kan d i t met een

vrij

eenvoudige proefopstell ing,

waarbij water vanaf het maaiveld

wordt

geqnfiltreerd. Deze methode is op

een

aantal plaatsen met succes toegepast.

Bij één van de projecten werd het echter om verschillende re-

denen wensel i j k geacht

een

i n f i l tratieproef op aanmerkel i j k grotere schaal u i t t e voeren, mede t e r controle

van

de met de "nor-

maTe" i n f i l tratieproeven verkregen resultaten.

In d i t verslag zullen de proef op grote schaal

met

de daarbij verkregen resultaten

en

de op deze1 fde plaats verrichte "normal e" infiltratieproeven

worden

besproken. Tevens zal t e r vergel ijking

het r e s u l t a a t van een aantal i n het laboratorium uitgevoerde door- 1 atendheidsproeven worden gepresenteerd.

2. Inf i 1 t r a t i eproef op grote schaal

2.1. Plaats

en

t i j d

De i n f i l tratieproef op grote schaal heeft plaatsgevonden i n de uiterwaard

“De

Rijswaard”.

Deze uiterwaard b e v i n d t zich

voor

de b a n d i j k van het polder- d i s t r i c t Tielerwaard

t e

Waardenburg.

De proef

werd

i n april 1976 uitgevoerd.

Voor

de juiste

situering

wordt verwezen

naar

bijlage 1.

De

plaats

van

het i n f i l t r a t i e v a k in de uiterwaard werd mede bepaald door de v e r e i s t e vlakheid v a n het t e r r e i n .

Het

verschil i n hoogteligging

van

het gedeelte dat uitein- d e l i j k a l s beste

werd

gekozen i s echter nog aanzienlijk.

De

hoogteligging

van

het t e r r e i n i s aangegeven op bijlage 2.

2.2. Inrichting van de proef

De proef werd uitgevoerd i n

een

v a k

van

20,lO

m

x 20,lO

m.

De wanden

bestonden u i t stalen strippen d i e over ca. 0,lO

m

i n de grond waren gedreven.

Binnen d i t i n f i l t r a t i e v a k werden twee meetringen diameter 1,00 m aangebracht: één i n het h a r t en één op ca. 3,50

m

afstand v a n de westel i j ke ba kwand

.

Binnen beide meetringen z i j n d r i e T.P. D.-electrische water- spanningsmeters geplaatst, waarmee de waterspanningen i n de klei werden gemeten. Naast de ringen werd een open peilbuis geplaatst,

waarvan het

f i l t e r

t o t

in de zandondergrond reikte. Tevens werd een s e r i e van drie waterspanningsmeters en een open peilbuis op ca. 2,OO

m

afstand

van

d e oostelijke bakwand aangebracht.

Bovendien z i j n nabij meetring I twee peilbuizen geplaatst met het f i l t e r in de k l e i .

Voor

de s i t u a t i e , f i l t e r d i e p t e n e.d. van de waterspanningsmeters en peilbuizen wordt verwezen naar bijlagen 3 en 4 .

De waterspanningsmeters

en

peilbuizen z i j n geplaatst door het L . G . M . .

De

meters en peilbuizen z i j n weggedrukt vanuit een auto,

z o d a t geen veran.kering van de a p p a r a t u u r behoefde t e worden toegepast.

De

waterspanningsmeters z i j n voor het plaatsen en na

het

trekken in

het

laboratorium g e i j k t , De ijkresultaten z i j n

aangegeven op b i j l a g e 5.

Het benodigde water is

met

pompen u i t de nabij gelegen strang

"De

K i 1 I' aangevoerd. De hoeveel heden z i j n met t e l werken vas t-

gelegd. Het gebruikte water was helder en schoon.

Tijdens de uitvoering

v a n

de proef z i j n buiten het i n f i l t r a t i e - vak op verschillende plaatsen gaten i n d e klei geboord, waarin de stijghoogte kon worden opgemeten.

De

plaats van deze boor- gaten is eveneens op bijlage 3 aangegeven.

2.3. Beschrijving van de proef

Enige t i j d

voor

het plaatsen van de waterspanningsmeters werd begonnen met het infiltreren van water om t e voorkomen d a t de meters na h e t plaatsen in een niet voldoende verzadigde grond- laag zouden terecht komen;het binnendringen van lucht in de meter kan bezwaarlijk zijn voor de nauwkeurigheid van de waar- nemingen. Op 21 april

t e

15.00

uur

werden de eerste metingen verricht. Daarna werden elk

uur

de waterspanningen en s t i j g - hoogte afgelezen, teneinde het verloop

van

de water-

spanning t e kennen

.

Hierdoor kon een indruk worden verkregen v a n de mate

van

aanpassing, .die de meters op een bepaald t i j d s t i p hadden

bereikt. Steeds werd voldoende water toegevoerd

om

hetl'droog- v a l l e n " van de meters

t e

voorkomen. Een enkele maal werd t i j d e l i j k de watertoevoer gestopt

om

de reactiesnelheid van de waterspan- ningsmeters

en

de peilbuizen t e testen.

Op 23 april t e 7.30

uur

werd een aanvang gemaakt met de ei- genlijke infiltratieproef.

Vanaf d a t t i j d s t i p werd het waterniveau in de bak zo constant mogel i j k gehouden

.

Zowel de t o t a l e hoeveelheid toegevoerd water, a l s de hoeveel heden die benodigd

waren voor

de beide meetringen, werden gemeten.

Tevens werden de aanwijzingen

van

de waterspanningsmeters en de

s t i j g h o o g t e i n d e peilbuizen frequent opgenomen.

Om ca. 10.45

uur

werd de toevoer van water gestopt en t e ca. 11.30

uur werd het water u i t het infiltratievak afgevoerd.

Dereactie

van

de waterspanningsmeters en de wijziging van de stijghoogte in de open peilbuizen i s gevolgd t o t ca. 14.30

uur.

De volgende d a g , 24 a p r i l , zijn t e ca 10 uur nog enkele metingen verricht evenals op 26 a p r i l .

De verkregen af1 ezingen van de waterspanningsmeters en peil buizen zijn verzameld op bijlagen 6 t / m 8. De hoeveelheden toege-

voerd water zijn op de bijlagen 9

en

10 aangegeven.

Zoals in de vorige paragraaf werd vermeld zijn tijdens de

uitvoering

van

de proef een a a n t a l boorgaten gemaakt buiten het i n f i l tratievak.

Het

was namel i j k gebl eken d a t de aan de noordel i j ke en oostelijke zijde

van

het infiltratievak gelegen greppels water

afvoerden. Dit moest het gevolg zijn van een min o f meer horizontale afstroming op een zeker niveau in de kleilaag; de bodem van de greppels

l a g duidelijk hoger dan het niveau waarop het diepe zand werd aange- troffen

Teneinde

n u

enig inzicht t e verkrijgen in deze horizontale afstroming zijn genoemde boorgaten aangebracht en i s de stijghoogte v a n het water daarin opgemeten.

De

meetgegevens zijn verzameld op bijlage 11.

Tijdens het

boren van

de gaten deed zich de volgende bijzonderheid voor. Het boorgat bleef aanvankelijk b i j het boren droog t o t een zeker niveau. Was d i t echter bereikt dan vulde het boorgat zich zeer snel (doorgaans binnen 1 minuut) over soms meer dan een halve meter hoogte. Het niveau, waarop het boorgat zich vulde, i s aangegeven OP bijlage 13.

2.4. Beschouwing meetgegevens waterspanningen

Op bijlage 1 2 z i j n de waterdrukken in de "vertikalen" t e r plaatse

van

de meetringen 1 en 2

en ter

plaatse

van

de 3

waterspanningsmeters

no.

1

t / m

3 (meetpunt 3) aangegeven '),

Op het niveau van het hart van het f i l t e r z i j n de gemeten waterspan- ningen uitgezet. Hierbij z i j n n i e t de u i t de ijkingen

voort-

vloeiende correcties toegepast op de aflezingen van de water- spanningsmeters.

De

stapgrootte

van de ijking van 0,íO m water-

kolom en verschillen in de ijkingen voor het plaatsen en na het trekken, waarin de tendens van een meetpuntsverschuiving i s t e onderkennen, bemoei1 ijkten het vaststellen van de j u i s t e waar- den zeer. Op bijlage 12 i s wel het t r a j e c t aangegeven waartussen

b i j toepassing van de ijkingen de werkelijke stijghoogte

zou

moeten 1 i ggen.

Uit het verloop van de gemeten stijghoogten kunnen de volgende globale conclusies worden afgeleid:

a ) De weerstand van het bovenste deel van het kleipakket i s veel geringer dan

van

het onderste deel. De r e l a t i e f zeer slecht doorlatende laag l i g t waarschijnlijk beneden het niveau N.A.P. t 2,5û à 2,60

m.

b ) Van het r e l a t i e f goed doorlatende bovenste deel van het klei- pakket b l i j k t t e r plaatse v a n de beide meetringen het bovenste gedeel

t e

weer

minder door1 atend dan het daaronder gel egen gedeelte. Ter plaatse

van

meetpunt 3 is d i t n i e t het geval; daar l i j k t de doorlatendheid

van

het bovenste deel ongeveer even g r o o t a l s van het middelste.

c ) Zowel

ter

plaatse

van

meetring 1 als b i j meetring 2 geven de aflezingen

van

de waterspanningsmeters de i n d r u k d a t in het middelste gedeelte van het kleipakket een meer dan hydro-

statische toename

van

de waterspanning aanwezig i s .

Dit

zou

betekenen d a t t e r plaatse in de klei een grondwater- stroming optreedt d i e

een naar

boven gerichte component heeft. K ) De getrokken lijnen vormen de verbindingslijnen van de ge-

meten waterspanningen. Z i j geven dus n i e t het werkelijke wa- terspanningsverloop aan.

d)

De waarnemingen aan waterspanningsmeter 9 geven een nagenoeg ge-

lijke stijghoogte te zien als

in

peilbuis

12.

Dit wijst erop dat

beneden het niveau van het filter van waterspanningsmeter 9 zich

geen weerstand van enige betekenis bevindt. Dit is in overeen-

stemming met de gegevens van de boring ter plaatse.

e) Er is een duidelijk verschil

in

de waarnemingen aan de water-

spanningsmeters 7 en

8

en de

op

ca

1,50

m

afstand daarvan ge-

plaatste open peilbuizen 13 en

14.

Dit verschil kan slechts wor-

den verklaard

door

inhomogeniteiten

in

de kleilaag.

f) Het waterspanningsverloop, zoals dat volgt uit de metingen

in

de peilbuizen 13 en 14 is nagenoeg hydrostatisch.

g)

De

gemeten stijghoogten in de peilbuizen

10 t / m

13 duiden

op

een vrij homogeen doorlatende zandondergrond.

Tijdens de infiltratieproef is de stijghoogte tot ca.

N.A.P.

+

2,06

m

opgelopen.

Bij

het begin van de proef was deze ca

N.A.P. f

1,80

m.

2.5. Enkele globale berekeningen

Een aantal berekeningen z i j n uitgevoerd om d e . 7

orde

van

grootte van d e doorlatendheid van de klei t e bepalen.

Er

i s volstaan met globale berekeningen omdat de nauwkeurigheid van en de spreiding in de meetwaarden en de onbekendheid van het stromingspatroon

een

nauwkeurige berekening weinig zinvol maken. De vertikale doorlatendheid van de klei kon a l s volgt worden ge- schat:

-

het

bovenste

gedeelte van d e kleilaag.

Zoals eerder opgemerkt bestaat de indruk d a t het bovenste deel van d e kleilaag wat minder doorlatend i s dan

het eronder gelegen deel. Als de dikte van deze l a a g wordt ge- schat o p ca 0,50

m kunnen voor

de vertikale doorlatendheids- coëff icienten de volgende waarden worden berekend,

Meetring 1:

Diameter meetring, d = 1,OO m. Oppervlak F = 0,785 m 2

.

I n f i l t r a t i e debiet q = 2,57.10 -6

m

3 / s Gemeten verhang i, = 0,27 e_ 0,51 Doorlatendheid

kl

= g = 2,57.10-6 0,51 = 6,2.10m6 m/s F i v 0,785

.

0,27 Meetring 2: I n f i l t r a t i e debiet q = 2,31.10-6 m3/s

Diameter meetring D = 1,OO m Oppervlak F = 0,785 m 2 Gemeten verhang i, = 0,39

0,48

-

Doorlatendheid

k2

= 3,7.ln-6 m/s. Gehel e inf i1 tratievak:

Oppervlak vlak = 404

m

2

I n f i l t r a t i e debiet = 5,5.10 -3

m

3 / s

Gemeten gemiddeld verhang

iV

= 0,27

+

0,39 t O , i 2

I_

-

- - -

0,53 (geschat)

-

3

Bij een gemiddeld verhang i, = 1

doorlatendheid k3 = 1,3.10-5 m/s bedragen. zou de

Concluderend kan worden gesteld dat de orde van grootte van de doorlatend- heidscoëfficiënt

van

het gehele i n f i l t r a t i e v a k op kleiner dan ca

k = 1 à 5.1Ow5

m/s

kan worden gesteld.

-

het middelste gedeelte van de kleilaag

Berekening

van

de vertikale doorlatendheid

van

het zeer goed door- latende middelste deel van het kleipakket u i t de waarnemingen aan de waterspanningsmeters

i s

n i e t mogelijk.

I n d i t gebied zal de stroming ten gevolge van inhomogeniteitenmin of meer willekeurig gericht z i j n , zoals wordt geillustreerd door het water-

spanningsverloop ter plaat,se van de beide meetringen.

-

Het onderste deel van de kleilaag

De vertikale doorlatendheid van het onderste deel van de kleilaag i s t e schatten u i t een globale berekening van d e kwelhoeveelheid d i e naar de zandondergrond afstroomt. Deze kwel hoeveelheid kan worden geschat u i t de verhoging van de potentiaal i n het diepe z a n d 9 d i e tijdens de uitvoering van de proef werd gemeten.

De minimale hoeveelheid water d i e i n de zandondergrond indringt kan worden bepaald onder de aanname d a t e r i n de zandondergrond geen z i j - del ingse afstroming plaats vindt. De gemeten potentdaal verhoging be- draagt gemiddeld 0,25 in 40 uren.

Het

h i e r u i t t e berekenen kweldebiet i s s t e r k afhankelijk van de bergingscapaciteit i n de zandondergrond. B i j

7 3 2

10% bgrging kan het kweldebiet op ca. 1,7.10-

m

/ s per

m

worden ge- 2 steld. Bij 1% berging bedraagt d i t nog slechts ca. 1,7.10m8 m3/s per m

.

Het e f f e c t van de zijdelings afvoer kan worden geschat door een axiaal- symmetrische afstroming in het zand t e veronderstellen.

Blijkens de gemeten zijdelingse verhangen i n de boven het onderste deel van de kleilaag gelegen beter doorlatende klei ( z i e bijlage 13) kan het gebied waarover de zandondergrond wordt gevuld een straal van ongeveer 60

m

hebben. De hoeveelheden d i e naar de zandondergrond i n -

f i l t r e r e n , zullen vanzelfsprekend afnemen naarmate het potentiaalver- schil over de onderste kleilaag geringer wordt.

Voor

de berekening van het kweldebiet naar het zand i s niettemin toch gebruik gemaakt

van

de formule h 2 = I_N

(R2

-

r 2 )

Deze formule i s j u i s t voor de berekening

van

de verhoging van de freatische 1 i j n

door

''neerslag" op een cirkelvormig eiland met straal R. De "neerslag" op de zandondergrond kan

nu

worden berekend

u i t N = ( h 2

-

H2) 2kz.

kZ = 2.10-4 m/s v o l g t N = 3.10' 6

m /s.per

3 in2. De t o t a l e hoeveelheid "neerslag" o p het"ei1and" met R = 60 m i s dan echter ca 3.10m2 m3/s.

Dit i s aanmerkelijk meer dan de t o t a l e hoeveelheid in het vak gein- fil-treerde, water.0ok b i j andere schattingen

van

R komt men t o t een-

ze1 fde resul t a a t .

Blijkbaar i s de keuze

van

H en/of kz, die werd gebaseerd o p onderzoek aan het nabijgelegen dijkvak, niet representatief voor de toestand t e r plaatse

van

het i n f i l t r a t i e v a k .

Een voldoend betrouwbare schatting

van

de doorlatendheid van de siecht doorlatende kleilaag i s in f e i t e u i t deze beschouwing nie t t e ver-

krijgen.

Onder invoering van R = 60

m,

H = 50

m

en

R2

Een

andere benadering i s de volgende.

In de boorgaten op 10 à 20

m

afstand van het i nf il t r at i e va k werd nog een duidel i j k verhang, dus een horizontale afstroming geconstateerd. Dit betekent d a t op die afstand nog een deel van het geinfiltreerde water niet

naar

de zandondergrond i s afgestroomd.

Stel

nu

d a t de horizontale afvoer t e verwaarlozen i s op een afstand van 60

m

(Deze a f s t a n d i s zeer waarschijnlijk nog groter).

De doorlatendheid is dan b i j i v = 1 à 3 t e schatten ( b i j het t o t a l e geinfiltreerde debiet Q = 5,5 10-3 m3/s) op k = 2 2 5.10'7 m/s.

Concluderend kan dus worden gesteld d a t de doorlatendheidscoëfficient

van

het onderste gedeelte van de kleilaag minder i s dan rond

Ook kan

n u

b i j zeer globale benadering de horizontale door

van

het middelste deel

van

de kleilaag worden bepaald. Ter de boorgaten kan

nu

het horizontale debiet worden geschat.

. - A

atendhe plaatse

Bij een schatte "lek"

door

de onderliggende klei

van

5.10'7

m'/s

per

m2

is

d

van ge- het t o t a l e debiet

van

5,5.10'3 m3/s op een 15

m

afstand van het i n f i l t r a t i e - vak ongeveer verminderd met 10m3 m3/s.

Onder de veronderstelling d a t de gemiddelde k-waarden in de vier meetraaien aan elkaar g e l i j k z i j n , kan b i j een geschatte d i k t e van 0,50 m de hori- zontale

doorlatendheidccoëfficient

worden bepaald op kh = 5.10'3 m/s.

Wel

moet

h i e r b i j

worden

opgemerkt d a t een vergroting

van

de doorlatend- heid van de s l e c h t doorlatende klei een r e l a t i e f grote invloed heeft op de berekende k h waarde. B i j een vervi jfvoudiging

van

de doorlatend heid Gezien de ligging

van

de gemeten stijghoogten van de raaien I t / m 111

( r a a i IV wordt beinvloed door de n a b i j gelegen greppel) i s het echter niet aannemel i j k dat het grootste deel van het horizontaal afstromende water binnen 15

m

vanaf het i n f i l t r a t i e v a k door de s l e c h t doorlatende kleilaag naar de zandondergrond i s afgestroomd.

Een

kleinere doorlatendheid van de onderste kleilaag dan 2 4 5 . N 7 m/s heeft weinig e f f e c t op de kh-waarde van de goed doorlatende kleilaag; de doorlatendheidscoëfficient kan maximaal nog slechts 20% ,groter worden dan

5.1û'3 m/c.

wordt k h = 5.10m4 m / S .

Een i n d r u k van de doorlatendheid van deze laag kan ook worden verkregen

u i t de snelheid

waarmee

het boorgat z i c h vuPde.

Doorgaans

steeg het water- niveau, na "aanprikken" v a n de goed doorlatende kleilaag ruim binnen

de minuut

over

een hoogte van ca. 0,50 m.

De doorlatendheld van de bodem i s geschat door gebruik t e maken van de formule q = 2~

k

H

A$

Deze formule geeft de r e l a t i e tussen de waterafvoer in het hart

van

een cirkelvormig zandpakket met s t r a a l R d a t tussen twee ondoorlatende lagen i s opgesloten.

De

s t r a a l van het boorgat i s

rb

genoemd. I n R/rb

Bij een geschatte dikte

van

het goed doorlatend midden gedeelte van

d e kleilaag H = 0,50 m en een stijgsnelheid van het water in het boorgat

tussen

de grenzen

v

= 0,Ol

en

0 , l m/s, wat overeen komt met heidscoëfficient t e berekenen op k h = Z.10-4 à Z.10'3 m/s. Deze

waarden 1 iggen enigszins lager dan de hiervoor berekende kh-waarde. Dit kan mogel i j k

voor

een deel worden veroorzaakt door een ver-

smering van de wand

van

het boorgat

en

de beperkte lengte, waarover het boorgat in de goed doorlatende laag was aangebracht.

Resumerend kan

worden

gesteld d a t het middelste deel van het klei- pakket een horizontale doorlatendheid heeft

van

kh = 5.1Om3 à 5.1Om4

m/s.

2 . 6 , Samenvatting resultaten

De u i t de infiltratieproef op grote schaal verkregen resultaten kun-

nen

a l s v o l g t

worden

samengevat.

De kleilaag i n de uiterwaard kan g l o b a a l in drie lagen met een ver- schil lende doorlatendheid worden onderverdeeld.

De vertikale doorlatendheid van het bovenste gedeelte t e r dikte van ca 0,50

m

l i g t rond kv = 1 ä 5.10m5 m/s.

De middelste laag

van

eveneens ongeveer

een

0,50

m

dikte heeft een grote verti ka1 e doorlatendheid.

De

horizontal e door1 atendheid be- d r a a g t ongeveer kh = 5.10m3 à 5.iOm4 m/s.

Het

onderste gedeelte van de kleilaag heeft een geringere vertikale doorlatendheid dan

k, < 5.10’7

m/s.

De

geconstateerde lagenopbouw in de klei i s waarschijnlijk het gevolg

van

de werking van organismen en van invloeden vanaf het maaiveld. Het onderste gedeel t e van het kleigakket 1 i g t waarschijnlijk een g r o o t gedeelte van de t i j d beneden de freatische l i j n .

De gemeten l i j n lag b i j d e relatief lage rivierstand tijdens de uitvoering van de proef ongeveer op de overgang tussen klei en zand.

In de zone daarboven

wordt

door de werking

van

organismen de klei geperforeerd. Vooral in het onderste gedeelte van die

zone

zullen de eenmaal gevormde gangen voor een groot deel kunnen blijven bestaan. In het bovenste gedeelte daarentegen zullen de

gaten

door invloeden

vanaf het maaiveld (neerslag, uitdroging, verdichting, vegetatie) veel snel 1 er worden verstoord.

3. De "normale" infiltratieproef

V66r het uitvoeren van de infiltratieproef op

grote

schaal i s op de p l a a t s van de meetringen 1 en 2 een "normale infiltratieproef uitge- voerd. De uitkomsten van deze aroeven zul1 en hieronder worden gegeven-

Eerst zal echter de uitgevoerde proef beknopt worden beschreven. 3.1. Beschrijving v a n de proef

De

"normale" infiltratieproef wordt uitgevoerd in een stalen ring met een diameter

van

D = 1,OO m. In het

hart van

deze ring i s een

kleinere meetring geplaatst, waarvan de diameter d = 0,15

m

bedraagt. Het waterniveau in de grote ring wordt b i j h e t infiltreren gelijk

gehouden aan het niveau in de kleine ring. Hiermee wordt getracht de invloed

van

randeffecten o p de waarnemingen aan de meetring

zoveel mogelijk

t e

beperken. De infiltratieproef bestaat u i t het me- ten

van

de hoeveelheid geinfiltreerd water b i j twee of meer water- niveaus in de ringen. Doorgaans worden daarbij geen waterspanningen gemeten. Soms wordt een peilbuis op enige afstand van de grote ring geplaatst. Uit de voor de meetring bepaalde infiltratiedebieten kun- nen onder aanname van een homogeen doorlatende kleilaag, de door-

latendheid k en de dikte d daarvan worden bepaald.

Bij een waterhoogte boven maaiveld h l i s hetverval over de klej-

laag iv = h l t d . Hierbij wordtdus verondersteld d a t de freatische l i j n beneden de overgang tussen de kleilaag en het zand l i g t , hetgeen

met b.v. een boring kan worden vastgesteld, Als het bijbehorende infiltratiedebiet gelijk i s aan v l m3/s per eenheid van ppper- v l a k , gelat de vergelijking: v l = k . ( h l t d ) .

-a--

Bij een waterhoogte h 2 geldt:

v2

= k ( h z t d ) .

7

Uit deze twee vergelijkingen zijn de doorlatendheidscoefficient k en de dikte d op t e lossen.

Doorgaans

wordt

ook d e doorlatendheid

van

de bodem g l o b a a l berekend

u i t de hoeveelheid door de grote ring geinfiltreerde water.

Hierbij wordt dan verondersteld d a t het vertikale verhang b i j ge- ringe h 1 gelijk gesteld kan worden aan i, = 1.

3.2.

De meetresul taten

Op bijlage 14

zijn

de meetresultaten van de infiltratieproef ter

plaatse van meetring

2

gegeven. Bijlage 15 geeft de meetresul-

taten ter plaatse van meetring 1 aan.

Ter plaatse van meetring

2

worden uit de gegevens van de kleine

meetring (d

= 0,15

m) worden de doorlatendheid van de kleilaag

en de dikte berekend op

kv

=

1,2. 10m6 m/s en d

= 0,37

m.

Uit dit infiltratiedebiet van de grote ring

( D = 1,00

m) wordt

onder aanname i,=

1 de

doorlatendheidscoefficient

berekend

op

k

=

5,3

m/s.

Ter plaatse van meetring

1

wordt voor de kleine meetring berekend:

kv

= 5,3

.

10-5

m/s

en d

0,21

m.

Voor de grote meetring wordt aevonden

3 . 3 . Conclusies resultaten

Bij vergelijking van de resultaten van de "normale" i n f i l t r a t i e - proef

met

de u i t de i n f i l t r a t i e p r o e f op grote schaal berekende door- latendheidscoëfficienten kunnen de volgende conclusies worden ge- trokken.

-

de b i j de kleine i n f i l t r a t i e p r o e f gevonden doorlatendheid heeft alleen betrekking op het bovenste gedeel t e

van

het kleipakket. Ook de geringe dikte v a n de kleilaag, d i e u i t de waarnemingen be- rekend werd w i j s t daarop.

-

de v a r i a t i e i n de doorlatendheidscoëfficient, die met de kleine meetring wordt gevonden, i s r e l a t i e f groot.

Blijkbaar i s een meetring met een diameter

van

0,15 m t e klein om de inhomogeniteiten i n de kleilaag voldoende t e overbruggen.

-

de u i t de kleine meetring bepaalde doorlatendheidscoëfficienten liggen echter wel zodanig t . o . v . de k-waarden u i t de meetringen 1 en 2 ( b i j de proef op grote schaal) d a t verwacht mag worden d a t

de gemiddelden van een grotere proevenserie rede1 i j k met el kaar overeenstemmen.

-

de "doorlatendheid" van de bodem,zoals berekend voor de grote ring b i j de normale i n f i l t r a t i e p r o e f , i s aanmerkelijk hoger dan u i t

de metingen tijdens de proef op grote schaal volgt.

Dit betekent i n f e i t e d a t de randeffecten aanzienlijk z i j n . Voor een enigszins betrouwbare meting zal het nodig z i j n rond de eigen- l i j k e meetring een bufferzone t e hebben, waarin de randeffecten goeddeel s worden opgevangen.

-

De overeenstemming

tussen

d e "k-waarde" van de grote ringen b i j de kleine proef en d i e van de gehele bak b i j de proef o p grote schaal i s groot.

x) In januari ' 7 6 z i j n in de uiterwaard een zestal "normale i n f i l - tratieproeven uitgevoerd. De gemiddelde doorlatendscoëfficient bleek kv = 1.10-5 m/s t e bedragen.

4. Doorlatendheids metingen aan grondmonsters

Op enige a f s t a n d (ruim 100

m )

van het i n f i l t r a t i e v a k z i j n door het L.G.M. een d r i e t a l continueboringen uitgevoerd.

Uit deze boringen z i j n een aantal monsters genomen waarvan de door- latendheid i n het laboratorium i s bepaald.

De resultaten

van

deze proeven z i j n opgenomen i n tabel 1 ( z i e

bl z 19 )

.

De

doorl atendhei ds-coëff i c i

enten,

behorend b i j de middel s t e belasting waaronder de doorlatendheid werdlbepaald.,zijn uitgezet op bijlage 16.

Op die bijlage z i j n ook de boorstaten ingetekend.

Bij het open leggen van de boringen bleek d a t de grond op enige decimeters beneden het maaiveld een zodanige "cake"-struktuur had d a t

het onmogel i j k was doorl atendheidsproeven u i t t e voeren op monsters u i t d a t gedeelte. Dit i s de reden waarom over dat gedeelte

van

de boringen geen of nagenoeg geen doorl atendheidsgegevens z i j n vermeld op bijlage 16. Op ruim een meter beneden het maaiveld werd de

kl e i veel homogener.

De tendenten i n het verloop van de doorlatendheid over de hoogte, z o a l s d i e volgt u i t de doorlatendheidsproeven was i n f e i t e t e voorspellen u i t het geconstateerde verloop i n de struktuur van de klei.

5. Vergel ijking resultaten i n f i l tratieproeven/laborator.jummetingen

_-

Voor een vergel ijking van de doorlatendheidscoëfficienten, die be- paald z i j n met de infiltratieproeven en met doorlatend-

heidsproeven op

grondmonsters,

z i jn de diverse gegevens op bijlage 17 verzameld. Er b l i j k t een duidelijk verschil t e bestaan

tussen

de i n het laboratorium bepaalde waarden

en

die uit het terrein; de u i t de doorlatendheidsproeven bepaalde door1 atendheidscoëff icienten z i j n een orde kleiner.

Dit i s verklaarbaar voor de proeven die z i j n uitgevoerd op mon- s t e r s u i t het bovenste deel van het kleipakket; hiervoor worden de gaafste monsters (zonder scheuren, gaten, e.d.) gekozen. Het l i g t dus voor de hand d a t de gemiddelde k-waarde

van

deze monsters kleiner bl i j k t t e z i j n dan de doorlatendheidscoëff icient van het to t al e pakket.

Waardoor

de grote verschillen in de k-waarde

o n t s t a a n ,

d i e gecon- stateerd

worden

voor het onderste

deel

van

de kleilaag, i s niet geheel duidelijk. Mogelijk spelen zowel de onzekerheden .in de i n f i l t r a t i e - proef (.Met name het i n f i l t r a t i e d e b i e t ) , a l s afwijkingen ten aanzien van het verhang over

deze

laag b i j d e i nfi l t ra t i e pr oe f en over de mon- s t e r s in het laboratorium een rol.

boring monster P 1

K

P2 K P3 K

nr. nr. kg/cm2 cm/ sec kg/cm2 cm/sec kg/cm2 cm/s ec

1 110A

o,

O20 5,O74.1Oe6 0,040 2,873. 10-6 O, 060 3,988. 10-6

l l O B O, 037 1,799.10-4 0,051 1

,

382. 10m4 O, 088 4,438. 10-5 l l 0 C '0,132 4,732. 10-6 0,198 2,520. 10-6 O , 264 3,286.10e6 3,819. 10-8 0,336 3,281. 10-8 l l O D O, 168 5,352. 10e8 0,252 1 1 1 A O , 223 2,430. 10-6 0,335 5,323. 10-7 0,446 1,310. 10-6 2 112A O ,035 2,324.1C1-~ 0,070 6,792.10-6 0,105 3,988. 10m6 2,793.10-7 0,228 9,126. 10e8 112B O. 076 3,197.10m7 0,152 112c O ,085 5,000.10-8 0,170 5,922. 10m8 O , 255 4,923. 10-8 112D 0,142 2,424. 10-8 0,213 2,245.1 Om8 O

,

284 113B O, 262 6,437. 10-8 0,393 5,629. 10-8 O , 524 5,173.10-8 3 114A 0,037 1,823. lO-' 0,072 8,294.10 O, 107 4,919.10 u 114B 0,062 1,851.10-5 0,122 3,480. 10e6 O , 182 5,475.10-6 114C O ,167 1,070.10-7 0,247 6,000. 10-8 0,327 4,034. 10-8 115A O, 194 1,627.10-7 0,294 1,236.10-7 0,394 9,829. 10m8 115B O ,268 2,655. 1Ö7 0,398 2,273. 1Ö7 O, 528 1,919. 1Ö7 1 P 2,045. 10-8 W

113A O ,206 1 ,3 29

.

1 O- O , 309 7

,

222. 10e6 0,412 2,203. 10e6 1

28 2€ 3 Z 4 I C 1B 1lA I I b.075 - t0.056 - 0.051 -10.006 _ _ - - 0.114 0.1 75 ,~ - - - 0.211

i \

i / I

+-

0.176

/A

I I I _.~ - 0.05( l i

\

I A74

-

0.165 1-0.204 -0.198 3 A 31 B 3 c I , -1 /N.o. 21 m 0.000 tC- a l l e hoogten

t.o.v. punt 1 (N.O.) 0.1 36

\.O,

C E X T R U M K D R ONDERZOEK

OVERZICHT

k-

WAARDEN

WAAL

-

WAARDENBURG 4 g e m g e t g e z V. D. L. . ____ CENTRUM VOOR ONDERZOEK -

W A T E R K ER1 N G E N 6 - 7 6

BIJLAGE

17

S C H A A L

-