Veencompactie in delta’sEen nieuw numeriek compactiemodel

Sanneke van Asselen, Esther Stouthamer & Derek KarssenbergDepartement 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 overstromingsvlakteDeformatie 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

1) Ontwikkelen methoden om veencompactie in holocene successies te kwantificeren.Op basis van: dichtheid, grondwaterverhanglijnen, model.

2) Ontwikkelen apparaat voor nemen compactievrije monsters.

3) 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

Dichtheid

Nodig: dichtheid ongecompacteerd veen van zelfde type.

Een nieuwe boor voor het nemen van ongecompacteerde monsters

Grondwaterverhanglijnen voor holocene sequentie

RM-delta ~350 14C monsters gebruikt voor 3D grondwaterinterpolatie-model. Bodemdaling berekend voor ~100 monsters.

Modellering compactie holocene sequentie

Per tijdstap:

1. Wordt een laag veen, klei of zand afgezet (5-10 cm dik).

2. Compacteren alle veenlagen in een sequentie.

De hoeveelheid compactie van eenveenlaag hangt af van:

1. Belasting (door bovenliggend gewicht – waterdruk).

2. Tijd sinds afzetting.

3. Organisch stof gehalte van het veen.

Een Holocene sequentie bouwt zich stapsgewijs op.

Modelresultaat: aggradatiesnelheid en bodembeweging

Uitgangspunten:

- dikte veenlaag 8 m

- LOI=0.8

- 100 jr constante aggr.

- kleibedekking

> veen

geen compactie

wel compactie

veel compactiehoge aggr. compenseert compactie

Veel klei, veen reeds gecomp.

Modellering compactie holocene sequentie

Voorbeeld resultaat

Bodemdaling door compactie van Holocene veenlagen, na grondwaterpeilverlaging:

Conclusies onderzoek (1)

• Veencompactie zeer variabel in ruimte en tijd.

• Compactie bepaald door:Dikte bovenliggende sedimentlaagDikte veenlaagVeentype (organisch stofgehalte)Tijd sinds belasting

Resultaten compactie holocene sequentie RM-delta

CB-I

0 20 40 60 80 100

0

1

2

3

4

5

6

percentage [%]

OR-I

0 20 40 60 80 100

0

1

2

3

4

5

6

Legendfloodbasin deposits

levee/crevasse splay depositsreed/sedge or wood peatr/w

eolian sand (Pleistocene)compactionLOI

percentage (%)

dep

th (

m b

elo

w s

urf

ace)

OR-II

0 20 40 60 80 100

0

1

2

3

4

5

6

percentage (%)

w

r

r

r

r

r

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.

•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 rekcompactiehistorie 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.

Wat hebben we er maatschappelijk gezien aan?

Mississippi delta, USA Rijn-Maas delta, Nederland