Veencompactie in delta’s Een nieuw numeriek compactiemodel Sanneke van Asselen, Esther Stouthamer & Derek Karssenberg Departement Fysische Geografie Universiteit Utrecht

Doel onderzoek Kwalitatief en kwantitatief bepalen hoe compactie van veen de ontwikkeling van deltagebieden op tijdschalen van enkele tot duizenden jaren beïnvloedt. Onderwerpen Sedimentatiepatronen overstromingsvlakte Deformatie bovenliggende lagen en oppervlaktetopografie (architectuur) Extra accommodatieruimte door bodemdaling

Voorbeeld invloed op sedimentatie en deltavorming (Rajchl and Uličný; 2005) Concept geldig voor Holocene tijdschaal?

Aanpak Ontwikkelen methoden om veencompactie in holocene successies te kwantificeren. Op basis van: dichtheid, grondwaterverhanglijnen, model. Ontwikkelen apparaat voor nemen compactievrije monsters. Verzamelen veldgegevens. 4) Kwantificeren veencompactie in moderne overstromingsvlakte en in holocene successie. 5) Bepalen invloed veencompactie op ontwikkeling delta’s.

Onderzoeksgebieden Overstromingsvlakte Saskatchewan rivier, Canada Holocene Rijn-Maas delta, Nederland Overstromingsvlakte Biebrza rivier, Polen

Nodig: dichtheid ongecompacteerd veen van zelfde type. How use this data to calculate the amount of compaction? This is explained in this figure. The dry bulk density of peat increases by compaction, while the LOI remains the same. The compacted dry bulk density and LOI of 5 cc samples are measured in the field. The decompacted height of these samples can be calculated by this equation, for which we need the initial dry bulk density of the peat. Nodig: dichtheid ongecompacteerd veen van zelfde type.

Een nieuwe boor voor het nemen van ongecompacteerde monsters

Grondwaterverhanglijnen voor holocene sequentie The second method to determine subsidence due to peat compaction is based on reconstruction of the initial level of peat formation, assuming this is equal to groundwater table. This can be done by radiocarbon dating basal peat samples (not subsided), and assume this to be the initial level of peat formation of a subsided peat sample of similar age. The difference in elevation is equal to the amount of subsidence. This method could especially be applied in the Rhine-Meuse delta, where based on about 350 basal peat samples Holocene groundwater table rise in the whole delta was reconstructed and used the determine subsidence of about 100 dated peat samples. RM-delta ~350 14C monsters gebruikt voor 3D grondwaterinterpolatie-model. Bodemdaling berekend voor ~100 monsters.

Modellering compactie holocene sequentie Een Holocene sequentie bouwt zich stapsgewijs op. Per tijdstap: Wordt een laag veen, klei of zand afgezet (5-10 cm dik). Compacteren alle veenlagen in een sequentie. De hoeveelheid compactie van een veenlaag hangt af van: Belasting (door bovenliggend gewicht – waterdruk). Tijd sinds afzetting. Organisch stof gehalte van het veen.

Modelresultaat: aggradatiesnelheid en bodembeweging Veel klei, veen reeds gecomp. geen compactie wel compactie veel compactie hoge aggr. compenseert compactie Aggradatiesnelheid vs. bodemdalingssnelheid of opheffing na 100 jaar constante aggradatie in een 8 meter dikke veenlaag met LOI=0.8 bedekt met klei afgezet op verschillende momenten in de tijd (Tc=duur kleidepositie). Aggradatieruimte (=zeespiegel+compactie) wordt opgevuld door klei. Vergelijking blauwe lijn. Groene lijn aggr.snelheid 0,02, dan surface rise ook 0,02, geen compactie. Paars aggr.snelheid 0,02, dan surface rise lager, dus compactie. Hoe meer veen, dan compactie heel groot. Compactie groter dan aggr. Pas bij hele hoge aggr. Snelheid begint het te compenseren. Goed bekijken relevantie zeesp.stijging en relevantie compactie. Delta netto rel omhoog of naar beneden? Surface rise kan net zo veel verschillen als curves laten zien. Blauwe lijn zeesp. Stijging ook onzeker, situatie dikker veenpakket kan heel anders zijn dan situatie dunner veenpakket. Groen 5000 jr kleiaggr. 8m klei op? Veel klei er op al het veen gecompacteerd, nu geen compactie meer. Oranje curve veel veen en nog veel compactie. Surface rise in m over 100 jr. Uitgangspunten: - dikte veenlaag 8 m - LOI=0.8 - 100 jr constante aggr. - kleibedekking > veen

Modellering compactie holocene sequentie Voorbeeld resultaat Bodemdaling door compactie van Holocene veenlagen, na grondwaterpeilverlaging: Cint= percentage dunne kleilaagjes Hc= dikte kleipakket Initiele veendikt je varieert pakket dikte pakket er bovenop.

Conclusies onderzoek (1) Veencompactie zeer variabel in ruimte en tijd. Compactie bepaald door: Dikte bovenliggende sedimentlaag Dikte veenlaag Veentype (organisch stofgehalte) Tijd sinds belasting

Resultaten compactie holocene sequentie RM-delta

Conclusies onderzoek (2) Compactie tot 50% in eerste decaden na afzetting (aanbrengen belasting). Middelen over langere tijdsintervallen leidt tot overschatting! Maximale compactiepotentiaal bepaalt snelheid bodemdaling. Compactie genereert extra accommodatieruimte en leidt tot dikkere oeverafzettingen. Compactie leidt tot een grotere hoeveelheid sediment die in de delta wordt opgeslagen. Compactie leidt op kortere tijdschaal tot vertraging delta-uitbouw en op langere termijn tot versnelling.

Wat hebben we er maatschappelijk gezien aan? Verbeterd inzicht in compactieproces: compactie en bodemdalingssnelheid moeten niet gemiddeld worden over langere tijdsintervallen sterke overschatting! Nieuw model voor berekenen bodemdaling a.g.v. compactie dat gebruik maakt van: natuurlijke rek i.p.v. lineaire rek compactiehistorie van opbouw sequentie validatie met velddata van fluviatiel gedomineerde laaglandgebieden Model stelt ons in staat compactie hele sequentie door te rekenen op deltaschaal o.i.v. bijvoorbeeld GW-verlaging of tijd. Koppeling met GeoTop (TNO) biedt veel mogelijkheden.

Mississippi delta, USA Rijn-Maas delta, Nederland