Doorlatendheid bodemlagen

De natuurlijke bodemlagen in Nederland bestaan vooral uit zand, grind, klei, leem en veen. Naast de natuurlijke afzettingen komen in Nederland ook kunstmatig met zand opgehoogde gebieden voor, met name in de bebouwde omgeving.

Zand, grind, klei, leem en veen

Klei, leem en veen beschouwen we in het algemeen als slecht waterdoorlatende lagen. Grind is juist uiterst doorlatend en ook zand laat water goed door. Bodemlagen die uit zand en grind bestaan, noemen we

Hoe grover, hoe doorlatender

In het algemeen geldt dat de doorlatendheid groter wordt naarmate het bodemmateriaal grover wordt. Maar ook de gradatie of de sortering van het bodemmateriaal speelt een belangrijke rol. Vooral het slibgehalte in een zand- of grindlaag is bepalend voor de doorlatendheid.

Informatie over de ontstaansgeschiedenis van de bodem en over watervoerende pakketten en slecht doorlatende lagen vindt u in het kennisbankonderdeel Basiskennis grondwater.

Heterogeniteit

De variatie van de grondeigenschappen in horizontale en verticale zin noemen we heterogeniteit. De mate van heterogeniteit van de bodem blijkt sterk samen te hangen met de omstandigheden waaronder de bodem is ontstaan. In een sterk heterogene bodem zijn meer doorlatendheidsmetingen nodig dan in een relatief homogene bodem om een representatief beeld van de doorlatendheid te verkrijgen.

Bepalende factoren voor de doorlatendheid

Er zijn verschillende factoren die de doorlatendheid van de bodem beïnvloeden. De (gemiddelde) korrelgrootte is een van de belangrijkste. Hoe fijner het materiaal, hoe kleiner de doorlatendheid. Daarom is klei minder goed doorlatend dan grind. Daarnaast heeft een homogeen zandmengsel een betere doorlatendheid dan een mengsel van silt, fijn zand en grof zand. Uit verschillende onderzoeken blijkt dat de doorlatendheid afhankelijk is van:

de hoeveelheid fijne deeltjes in het mengsel;
de mate van homogeniteit van het mengsel;
de gemiddelde korrelgrootte van het materiaal;
de hoeveelheid grind;
de vorm (hoekig, rond/langwerpig, glad/ruw) van de gronddeeltjes;
de pakking van de bodem;
de hoeveelheid organische delen, schelpmateriaal of glauconiet in de bodem;
de gelaagdheid van de bodem;
de porositeit van het bodemmateriaal;
secundaire mineraalgroei (kalkaccumulatie, ijzeroxidatie, mangaanoxidatie, sideriet- of – zeker in Nederlandse bodems – pyrietgroei);
en tot slot, als enige geen bodemeigenschap: de viscositeit (stroperigheid) van de vloeistof die door de grond stroomt.

Korrelgrootte

Elke grondsoort heeft een eigen verzadigde doorlatendheid. In tabel A ziet u per grondsoort de richtwaarden.

Tabel A Richtwaarden verzadigde horizontale doorlatendheid (Bron: NEN-EN-ISO 14688 en Physical and Chemical Hydrogeology, tabel 3.2 Domenico & Schwartz)
Grondsoort	Gemiddelde korreldiameter	K_hor [m/s]	K_hor[m/d]
Grind	2 - 63 mm	0,0003 - 0,03	26 - 2.592
Grof zand	210 µm - 2 mm	9 x 10^-7 - 0,006	0,08 - 518
Fijn zand	63 µm - 210 µm	2 x 10^-7 - 0,0002	0,02 - 17
Silt	2 µm - 63 µm	1 x 10^-9- 2 x 10^-5	9 x 10^-5 - 1,7
Leem		1 x 10^-12 - 2 x 10^-6	1 x 10^-7 - 0,17
Klei		1 x 10^-11-4,7 x 10^-9	9 x 10^-7 - 0,0004

De doorlatendheid heeft een kwadratisch verband met de korreldiameter (Kozeny-Carman). Een afname van de minimale diameter met een factor 1.000 (bijvoorbeeld van grind naar silt) verkleint de minimale doorlatendheid ongeveer met een factor 10⁶. Dit is ook te zien in tabel A.

Fijne deeltjes

De waarden in tabel A zijn richtwaarden. Door menselijke ingrepen (zoals vergraven, dichtrijden en ophogen) en bodemprocessen (zoals inspoeling) kunnen er fijne deeltjes in de bodem terechtkomen. Een toename van fijne deeltjes heeft grote invloed op de doorlatendheid. In figuur A is de invloed hiervan te zien op de doorlatendheid van een zandmonster. De toename van fijne deeltjes verkleint de doorlatendheid van het matig grove zand (14 m/d) tot een doorlatendheid van zeer fijn zand (0,06 m/d).

Figuur A Invloed deeltjes op doorlatendheid (Bron: Kezdi, 1976)

Vooral bij grondsoorten met een hogere doorlatendheid (k-waarde > 1 m/d) heeft een toename van fijne deeltjes grote gevolgen. Hanteer daarom de richtwaarden in tabel A met grote zorgvuldigheid. Om erachter te komen hoeveel fijne deeltjes er in een bepaald monster aanwezig zijn, moet u de korrelverdeling van het hele monster (laten) bepalen (zie Indirecte bepaling doorlatendheid).

Kinematische viscositeit

De doorlatendheid hangt af van de viscositeit van water. Viscositeit is de stroperigheid van een vloeistof. De kinematische viscositeit van water is afhankelijk van de temperatuur. Bij 10 graden Celsius is de kinematische viscositeit 1,300 * 10^-6 m²/s. Hoe kouder het grondwater, hoe groter de viscositeit en hoe lager de doorlatendheid. Het effect van de temperatuur op de doorlatendheid vindt u in tabel B. Aangezien de temperatuur van het grondwater niet veel varieert (circa 10 ºC), varieert de kinematische viscositeit (en dus de doorlatendheid onder het grondwaterniveau) ook niet veel.

Tabel B Richtwaarden kinematische viscositeit
(Bron: Grondwaterzakboekje Bram Bot, 2011)
Temperatuur [ºC]	Doorlatendheid in relatie tot temperatuur
0	73%
10	100%
20	118%
30	163%

Bodemopbouw