DIFFER
DIFFER NEWS

Fusiewetenschappers stuwen grondwateronderzoek vooruit

Published on June 02, 2022

Fusiewetenschappers van DIFFER hebben samen met een internationaal team van grondwateronderzoekers een publicatie geschreven over nieuwe manieren om te bepalen hoe snel grondwater de rivier instroomt of uitstroomt. Dit hangt direct samen met hoe de temperatuur in het rivierbed verandert. Door de temperatuur op verschillende bodemdieptes te meten kunnen ze de relevante warmtetransportparameters bepalen. En dat is iets wat in fusieonderzoek ook veel gebeurt. Een interview met Ricky van Kampen en Matthijs van Berkel.

Read this interview in English

Matthijs van Berkel

Matthijs van Berkel. 
Foto: DIFFER

Matthijs van Berkel, jij bent groepsleider Energy Systems and Control bij DIFFER. Hoe kom je erbij om je met grondwater bezig te houden? 
“Ik kwam tijdens een sabbatical aan de Vrije Universiteit Brussel in contact met Gerd Vandersteen. Die werkte aan een schattingsmethode voor warmtetransport samen met hydrologen. Ik werkte aan iets soortgelijks, maar dan voor fusie. Dankzij Gerd kreeg ik inspiratie voor twee verbeterde methodes. Eentje voor fusieplasma’s en eentje voor waterstromen.”

Waarom moeten hydrologen inschatten of grondwater de rivier in stroomt? Kun je dat niet gewoon zien? 
“Nee, je kunt niet even kijken wat er in de grond gebeurt. Daarom moet je dit dus meten. Thermometers zijn een gemakkelijke, goedkope en betrouwbare manier van meten. Hydrologen plaatsen een stok met thermometers in de rivierbodem. Na een maand of langer halen ze die eruit en analyseren ze de data.”

Waarom is het zo belangrijk om grondwater in de gaten te houden? 
“Vanuit grondwater kan bijvoorbeeld vervuiling de rivier in sijpelen. Daardoor kunnen er stroomafwaarts problemen ontstaan bij zuiveringsinstallaties. Of vissen en andere flora en fauna kunnen sterven. Dus als je weet hoe het met het grondwater zit, dan kun je hot-spots of hot-moments in kaart brengen. Vervolgens kun je met waterbeheer de grondwaterstroming regelen.”

Oké, klinkt goed, maar hoe werkt de temperatuurmethode dan? 
“Wij meten op meerdere dieptes de temperatuur van de grond en het grondwater. Dat doen we elke paar minuten. Dan krijg je een enorme hoeveelheid gegevens. Maar dat zijn we wel gewend in het fusieonderzoek. Die gegevens gieten we in een model. Met het model kunnen we voorspellen hoe het grondwater stroomt.”

Ricky van Kampen. 
Foto: Shari Bruijstens

Ricky van Kampen, jij bent PhD-student in de groep van Matthijs, wat is jouw inbreng? 
“Ik heb de methodes van Matthijs en Gerd verder uitgewerkt zodat we nu de schattingen op basis van twee verschillende modellen beter kunnen vergelijken. Daarnaast hebben we de methode ook direct toegepast op meetdata uit een zijtak van het Belgische riviertje de Aa. Dat is een gebied waar hydrologen al veel gegevens van hebben.”

En, werkt het? 
“Ja. Aan de hand van simulaties tonen we aan dat de methode en de modellen kloppen. De modellen zijn nu gevalideerd, zoals dat heet. Ook laten we zien waar de grenzen van het oude model liggen en dat ons nieuwe model die grens verlegt. De experimentele resultaten uit het veld zijn veelbelovend. Het is nu aan de hydrologen om de geschatte grondwaterstroming te verklaren aan de hand van externe factoren, zoals regenval en waterpeil.”

Wat ga jij nu doen? Ga je verder met water? 
“Nee, ik duik dieper in het fusieonderzoek. Ik ga verder met het schatten van plaatsafhankelijke transportcoëfficiënten binnen fusie. Dan kijk je dus of de plek in een plasma van invloed is op het warmtetransport. Overigens kan dat natuurlijk later ook weer gebruikt worden in de hydrologie. Want verschillende grondlagen kunnen verschillende transportparameters hebben. En dan heb je het dus over plaatsafhankelijkheid.”

Tot slot, Matthijs, wat is de wijze les, de moraal van het verhaal? 
“Onze samenwerking met de hydrologen stuwde beide velden vooruit. En fusieonderzoek heeft dus ook buiten fusie een toegevoegde waarde voor de maatschappij.”

Wetenschappelijke publicatie 
R.J.R. van Kampen, U. Schneidewind, C. Anibas, A. Bertagnoli, D. Tonina, G. Vandersteen, C.H. Luce, S. Krause, M. van Berkel, LPMLEn - A frequency domain method to estimate vertical streambed fluxes and sediment thermal properties in semi-infinite and bounded domains, Water Resources Research 58 (2022) e2021WR030886, DOI (open access)

Meer informatie 
DIFFER-groep Energy Systems and Control

Go to the News page.