infiltratie

Infiltratie is o.m. het langzaam binnendringen van een vloeistof in een andere stof, waarbij de vloeistof daar enige tijd kan verblijven. De aarde is een voorbeeld van een medium waarin een vloeistof kan doorsijpelen. We beperken ons hier vooralsnog tot de vloeistof "hemelwater" (regenwater) en het medium "bodem" (aarde, grond, aardlaag). 
Infiltratie is hier de langzame aanvulling van water in de bodem, dus onder het grondoppervlak.

Infiltratiegebied is het gebied waarbij hemelwater in de bodem kan dringen.
Buffervolume is de hoeveelheid water die geborgen kan worden.
Infiltratiesnelheid is de snelheid waarmee het water verticaal infiltreert, helaas vaak infiltratiecapaciteit of infiltratievermogen genoemd, bijvoorbeeld [mm/h] of [liter/h/m2].

Infiltratie heeft drie pagina's:

• Infiltratie algemeen en openbaar (deze pagina)

• Infiltratie eigen tuin en onder de straat incl. Excel-sheet (andere pagina)

• Infiltratie berekeningen incl. Excel-sheet (andere pagina)

Pagina's in dit kader zie bij waterbergingen.

Infiltratie algemeen en openbaar

Voordelen van infiltratie, o.m. bij een wadi
Voor de natuur (planten, dieren, mensen) is infiltratie van water in de bodem belangrijk, omdat geďnfiltreerd water:
- onmiddellijk of op korte termijn gebruikt kan worden door begroeiing (plantenwortels e.d.) en dieren (insecten e.d. in de grond)
- een aanvulling is op grondwater
- later nuttig kan zijn, in drogere tijden (voor drinkwater e.d.)
- verdroging van de bodem kan tegengaan
- wateroverlast vermijdt (door het buffervolume (de bergingscapaciteit) van het infiltratiegebied)
- overbelasting van het riool vermindert
- wellicht verzilting kan tegengaan
- bij niet-gebruiken toch een deel van dat water voor later gebruik beschikbaar is.

voorbeeld van een vorm van infiltratie gecombineerd met afvoer (de gemengde wadi):  wadi bij een doorlatende bodem van 1-20 mm/u kan geschikt zijn voor infiltratie maar bij langdurige of hevige  regen is de aanvulling van een speciaal infiltratiepakket én een te regelen afvoer wenselijk (architecture & climat, université catholique de louvain):

Voor infiltratie belangrijke aspecten
- veel hemelwater en water van rivieren verdampt voordat het geďnfiltreerd kan worden
- in de bodem geďnfiltreerd water verdampt niet snel
- de grondwaterstand (het grondwaterpeil) moet niet te hoog liggen (een hoge grondwaterstand vermindert het te bufferen volume aan water; doorsijpelen van hemelwater verhoogt het peil van het grondwater, maar door peilbeheer waarschijnlijk weer afnemen)
- de bodem waar het water indringt moet een bepaalde mate van openheid hebben; de capaciteit om dat water op te nemen, de doorlaatbaarheid van de bodem, hangt o.m. af van het materiaal zelf (de grondsoort), aanwezigheid van wortels, puin e.d.
- de snelheid waarmee het water in de bodem dringt, is de infiltratiesnelheid (een steen neemt misschien veel water op, maar dat duurt lang en laat dat zeer langzaam los; zand neemt veel water op maar kan dat ook weer vrij snel loslaten; zie eventueel k-waarde)
- de infiltratiesnelheid is meestal geen constante, maar bijvoorbeeld mede afhankelijk van al aanwezig water in de bodem (als er al water aanwezig is, is de infiltratiesnelheid kleiner)
- het medium (de grond) en het infiltratiegebied (oppervlakte, diepte) bepalen het maximale (theoretische) buffervolume, dat wat aan kubieke meters water geborgen kan worden in de voor infiltratie meest ideale situatie
- het beschikbare buffervolume is het maximale buffervolume min de aanwezige verminderaars zoals verhoogde grondwaterspiegel, al aanwezig vocht door eerdere regenval e.d. (het op een bepaald moment beschikbare buffervolume wordt ook genoemd effectieve buffervolume).

De infiltratiesnelheid (doorlaatbaarheid van de bodem, infiltratiecapaciteit, infiltratievermogen) en het buffervolume zijn daarom afhankelijk van: 
- de grondsoort (grof zand laat zeer snel door; zie tabel onder; korrelgrootte en poreusheid spelen een rol, het buffervolume is bijvoorbeeld bij grof zand veel groter dan bij fijn zand; bedenk adt grof zand goed water doorlaat, maar dat de toplaag van een infiltratiegebied bij voorkeur een minder windgevoelig materiaal is: aarde, in ieder geval geen zand)
- de gelaagdheid van de bodem (een laag van zware klei sluit bijna volledig af; zie tabel onder)
- materialen in de grond (rulle grond infiltreert sneller, wortels leiden water eerder naar diepere grond; grote boomwortels, grote stenen, kleibonken, puin, afval e.d. verminderen het buffervolume)
- de helling van het aardoppervlak ter plaatse (bij een grote helling stroomt veel hemelwater weg naar een lager gebied wat daarom niet op de gewenste plaats kan infiltreren)
- aanwezig vocht (droge bodem infiltreert ongeveer 40% beter dan vochtige bodem; het beschikbare buffervolume op een bepaald moment (het effectieve buffervolume op dat moment) is uiteraard afhankelijk van hoeveel vocht er al in de bodem is)
- de grondwaterstand (effectief buffervolume is kleiner wanneer de grondwaterstand hoger is dan het onderste punt van de infiltratievoorziening; waar water is kan geen water bij zonder de waterspiegel te verhogen)
- sedimenten (bodemmateriaal als slib, humus, schelpen), vuil e.d. in infiltratie-water vullen de openingen en verminderen daarmee het beschikbare buffervolume (dit maakt filters e.d. nodig) 
- vorst in de bodem (ijs houdt water tegen)
- plaatwerk op de grond (asfalt, beton, nauwsluitende tegels, zeilen blokkeren de lokale infiltratie).

*) dag is etmaal
**) dit is de k-waarde; voor gedetailleerder gegevens, zie de tabellen bij k-waarde

Bodem geschikt voor infiltratie?
Een bodem is geschikt voor infiltraties van hemelwater als dus aan alle voorwaarden voldaan wordt (zie de beslisboom verderop):
- doorlatende bodem (infiltratiecapaciteit > 20 mm/u, dus vrijwel uitsluitend met grof of fijn zand zand als grondsoort te realiseren)
- waterdoorlatende oppervlaktebedekking (beplanting of poreuze, infiltrerende materialen, met eenzelfde infiltratiecapaciteit als grof of fijn zand);
- het terrein moet liggen buiten een waterwinningsgebied of beschermd gebied (Natura 2000)
- het gaat om niet-verontreinigde grond (anders verspreidt de verontreiniging zich)
- de grondwaterstand moet > 1 m onder de bodem van het bouwwerk staan (anders kan er te weinig water gebufferd worden)

Infiltratie en drainage
Waar infiltratie ervoor zorgt dat water in de bodem wordt opgenomen, geeft drainage dat water juist vrij.
In verband met verstedelijking (van zeer grote delen van de aarde) en klimaatverandering (een natuurlijk, historisch proces in de geologie, we naderen een ijstijd en dan is het klimaat van slag, en inderdaad wellicht ook door menselijk gedrag) is een goede, verstandige combinatie van infiltratie én drainage gewenst. 
Bij een teveel aan hemelwater (direct uit de hemel of indirect via de rivieren) is gewenst:
- infiltratie en berging (buffervolume) van water in de bodem om wateroverlast te voorkómen en om het water te gebruiken bij een latere, droge periode
- drainage om het water snel af te voeren als dat water nodig is of  als er teveel is om te infiltreren.

Infiltratie, buffers (bergingscapaciteit) en gevoeligheid voor verdroging van een streek
Waterbekkens (meren, plassen) en watergangen kunnen hemelwater opvangen en bufferen (retentie door regenbuien en drainage), maar de bodem kan ook water opnemen (door infiltratie).
Hoe meer water we kunnen infiltreren, des te minder drainage is er nodig en des te meer water is er in de bodem om een droge periode te overbruggen.

Voor stedelijk gebied is nagegaan wat de infiltratiekansen zijn, waarbij de infiltratiekans afhankelijk is van:
- infiltratiesnelheid
- buffervolume
- bergingscapaciteit
- helling maaiveld.
Vooral de buffervolume en bergingscapaciteit zijn in Nederland belangrijk; in Zuid-Limburg zal de helling en rol kunnen spelen.

Opvallend en wonderlijk is dat de kaart van Nederland met de gebieden die het meest gevoelig zijn voor verdroging (Zuid- en Oost-Nederland, linkerkaartje met gevoeligheid geel is matig, oranje is hoog) ook veel mogelijkheden hebben tot infiltratie (rechterkaartje met infiltratiekansen geel is groot, groen is zeer groot). Daar kunnen we toch iets mee doen.

klik op een afbeelding voor groter!
gevoeligheid droogte	kansen infiltratie

Drinkwaterleiding: infiltratie zorgt voor balans met de natuur
Drinkwatergebieden zijn vaak infiltratiegebieden (de duinen). "Onder de duinen bevindt zich een zoetwaterbel. Vroeger (tot 1957) werd alleen natuurlijk duinwater uit de bel opgepompt om drinkwater te maken. Hierdoor raakte het zoete duinwater op en verdroogde de natuur. Tegenwoordig wordt evenveel water in de bodem geďnfiltreerd als dat eruit wordt gepompt. Hierdoor zijn water en natuur weer in balans." (PWN) 
Als we een grote hoeveelheid water willen infiltreren en dat geďnfiltreerde water later weer willen gebruiken (oppompen):
- de bodem moet het water een langere tijd vast kunnen houden, bijvoorbeeld door plaatselijke verhoging van de grondwaterstand en afscheiding van dat gebied door ondoordringbare klei-lagen (dan kunnen we een langere periode overbruggen tot we het water nodig hebben)
- de bodem moet het water op een eenvoudige manier weer los kunnen laten (op het moment dat het nodig is).

Nadelen van infiltratie (grote gebieden)
- kosten van aanschaf, aanleg en onderhoud
- het infiltratiegebied is niet meer bruikbaar voor woningbouw of bedrijven
- toch nog moeilijk te kwantificeren (ondanks de tabel met infiltratiesnelheid per grondsoort; hoeveel verdamping is er na volledige infiltratie? hoeveel water is al ingefiltreerd? hoeveel slib komt er met het water mee? wanneer vindt overloop plaats op het riool of overstort naar open water? de watertemperatuur is ook een variabele i.v.m. de viscositeit?)
- teveel infiltreren kan wellicht de bodemgestel`dheid veranderen en een risico vormen voor gebouwen e.d. (hoewel droogte een groter risico lijkt)
- er kunnen spontaan wellen ontstaan bij graafwerkzaamheden voor infiltratiekratten e.d. (het opbarstrisico)
- het "doorschieten" van infiltratie is de kwel, waar een teveel aan water naar boven komt
- waar de grondwaterstand vrij hoog is (westen van Nederland), heeft infiltratie van de bodem slechts beperkt nut; lokale grondwaterstand die kansen bieden voor het aanbrengen van extra waterbergende maatregelen eigenlijk minimaal 1,0 m onder maaiveld.

Een binnenstedelijke toepassing van infiltratie van hemelwater in de bodem is de wadi.

Excel-sheet met een indicatie-berekening groot gebied (wadi e.d.) (andere pagina)

Voor infiltratie in kratten e.d. 
Ook voor infiltratiekratten e.d. bij openbaar gebied (onder de straat e.d.), zie:
- Factsheet Infiltratie-steenwol - "Rockflow bufferen infiltratiesystemen - Hoge wateropnamecapaciteit" (van Rockwool)

- Factsheet / Handboek Water in ruimtelijke plannen (van Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden)

- Infiltratie eigen tuin en onder de straat incl. Excel-sheet (andere pagina)

beslisboom soort wadi  geen wadi, infiltratie-wadi, buffer-wadi, gemengde wadi (aangepast, architecture & climat, université catholique de louvain):

drainage en infiltratie in het regionaal hydrologisch systeem simgro; klik voor groter!:

infiltratiekisten; rockflow, blokken steenwol die voor 95% gevuld kunnen zijn met regenwater; klik voor documentatie (rockflow van rockwool):

Zie eventueel wadi, retentie, wateroverlast, bergbezinkbassin, aquifer, drainage, hemelwaterafvoer, k-waarde, wegzijging.