Bouwen aan groenexpertise

Kwel

Opstijgend bodemwater

Definitie:

Water dat onder druk uit de grond komt en ter beschikking is van de vegetatie, wordt aangeduid als kwel. In lagere delen van het landschap kan water, dat hogerop in de bodem is gedrongen, terug aan het oppervlak komen. Die natte zones worden kwelzones genoemd. Dikwijls zijn er sloten of een greppelstructuur te zien, omdat dergelijke zones bijna altijd werden gedraineerd. Ook ijzer- of kalkafzettingen kunnen wijzen op kwel.

Sommige plantensoorten zijn gebonden aan grondwater, we noemen dit freatofyten. Maar grondwater kan ook in de wortelzone van planten aanwezig zijn zonder dat er kwel is. Plantensoorten die geboden zijn aan mineraalrijk grondwater worden vaak kwelindicatoren genoemd. Maar kwel kan ook mineraalarm zijn. Het is dus niet altijd aan plantensoorten te zien dat er kwel aanwezig is.

Voorbeelden van soorten die geboden zijn aan mineraalrijk grondwater zijn Dotterbloem, Holpijp en Bosbies. In stilstaand of zeer straag stromend water is Waterviolier een kwelindicator. In bronbossen zijn dit Bittere veldkers, Verspreidbladig goudveil en Paarbladig goudveil.

Gerelateerd onderwerp

Waterviolier

Gerelateerd onderwerp

Dotterbloem

Gerelateerd onderwerp

Holpijp

Gerelateerd onderwerp

Verspreidbladig goudveil

Gerelateerd onderwerp

Paarbladig goudveil

Gerelateerd onderwerp

Bosbies

Gerelateerd onderwerp

Bittere veldkers

Het behoud van kwelstromen in een natuurgebied is belangrijk omdat dit bovenkomende water vaak voedselarm maar wel mineralenrijk is. De samenstelling van het kwelwater is afhankelijk van de aard van de bodemlagen waarmee het water in contact komt en van de tijd dat het in de ondergrond verblijft. Wanneer het water door de bodem stroomt kan het in contact komen met bodemlagen die mineralen bevatten zoals ijzer of kalk. Deze stoffen worden dan opgelost, meegevoerd, omgezet of achtergelaten door het water. Zodoende krijgt het water zijn specifieke samenstelling. Afhankelijk van deze samenstelling krijgen we een bepaalde vegetatie.

Waterviolier bijvoorbeeld is een plant die afhankelijk is van kwel of stromend water. Indien men in stilstaand water deze plant aantreft is dit een indicatie van kwel. Bovendien is in een kwelgebied de invloed van het regenwater beperkt zodat de vegetatie sterk bepaald wordt door het uittredende grondwater. Het vaak voedselarme karakter van kwel wordt verder versterkt doordat het water vaak ijzer- of kalkhoudend is. IJzer en kalk binden met fosfaat waardoor deze minder beschikbaar wordt voor de planten en bijgevolg een voedselarmere situatie gecreëerd wordt. 

Kwellocaties met calcium- en ijzerrijk grondwater, bevatten bovendien zeer lage concentraties ammonium, omdat calcium ammonium verdrijft van het bodemadsorptiecomplex.  Hierdoor worden ze gedomineerd door een soortenrijke vegetatie, bestaande uit soorten met een relatief lage biomassa die bovendien bestand zijn tegen extreem hoge ijzerconcentraties, waaronder de reeds genoemde  Dotterbloem (Caltha palustris), Hoge cyperzegge (Carex pseudocyperus), Holpijp (Equisetum fluviatile), Grote boterbloem (Ranunculus lingua) en Scherpe zegge (Carex acuta).
Terzijde, locaties die (gedeeltelijk) gevoed worden door afstromend oppervlaktewater kunnen ook hoge ijzerconcentraties bevatten in de bodem. De ammoniumconcentratie in het bodemvocht is door de lagere aanvoer van calciumrijk grondwater echter vele malen hoger dan op kwellocaties. Deze locaties worden daarom met name gedomineerd door plantensoorten die meer energie investeren in biomassa, waaronder Pluimzegge (Carex paniculata), Bitterzoet (Solanum dulcamara), Hennegras (Calamogrostis conescens) en Wolfspoot (Lycapus europaeus). 
Locaties met stagnerend oppervlaktewater worden slechts in zeer geringe mate gevoed door grondwater en bevatten daarom de hoogste ammoniumconcentratie. Deze locaties bevatten tevens hoge fosfaatconcentraties in de bodem en de waterlaag, in combinatie meteen relatief laag ijzergehalte in de bodem. In een opgestuwde stagnerende waterlaag treedt zuurstofloosheid op in de bodem, waardoor sulfaatreductie in de bodem gestimuleerd wordt. Hierbij wordt sulfide gevormd dat sterk aan ijzer bindt, waardoor aan ijzergebonden fosfaat vrijkomt (interne eutrofiëring). Voedselrijke locaties met stagnerend oppervlaktewater worden daarom gedomineerd door soorten als Klein kroos (Lemna minor), Pitrus (Juncus effusus) en snelgroeiende grassen waaronder Liesgras (Glyceria maxima) en Mannagras (Glyceria fluitans). Deze grassen zijn niet opgewassen tegen hoge ijzerconcentraties in de bodem en komen daarom niet voor op de relatief voedselrijke locaties gevoed door oppervlakkig afstromend water waar de bodem wel hoge ijzergehalten bevat.


Ijzerrijke kwel kan worden herkend aan de roestbruine kleur van de afzettingen van ijzerbacteriën. Kwel kan zich afspelen over afstanden van enkele meters tot vele kilometers. Het is de situering van kwelgebieden in het omliggende landschap die zeer belangrijk is voor hun ecologische verscheidenheid. Zo bepalen het reliëf en de ondergrond (vb. zand, leem, klei,…) de vochttoestand van het kwelgebied en dus ook welke plantengroei er voorkomt. Hoe heuvelachtiger, hoe meer water er immers afstroomt en hoe zanderiger de grond, hoe vlugger het water in de bodemlagen infiltreert. De diversiteit aan plantensoorten tussen kwelgebieden wordt grotendeels bepaald door de chemische elementen die in het kwelwater aanwezig zijn (vb. ijzer) omdat deze stoffen planten aantrekken die deze specifieke elementen nodig hebben om te groeien (vb. Holpijp).

Voorbeelden van natuurgebieden die gebonden zijn aan kwellend grondwater zijn de Doode Bemde in de Dijlevallei en de Vallei van de Zwarte Beek. Beide zijn, naast grondwaterafhankelijk, redelijk groot zodat er ook interne abiotische gradiënten aanwezig zijn. Soms wordt kwel ook weggevangen. Door drainagebuizen of diepe sloten raakt de kwel niet meer tot aan het grondoppervlak, maar komt direct in het oppervlaktewater terecht.

Uitgebreid:

De afbakening van een kwelzone is evenwel geen eenvoudige zaak, gezien kwel niet rechtstreeks kan worden gemeten, maar onrechtstreeks moet worden afgeleid. Hiervoor kan men verschillende indicatoren gebruiken, elk met zijn voor- en nadelen. Indien de kwelstroom voldoende groot is, kan men daar op het terrein indicaties voor vinden, zoals zeer vochtige omstandigheden waardoor greppels het grootste gedeelte van het jaar met water gevuld staan, of de weelderige aanwezigheid van ijzeroxiderende bacteriën. Dergelijke waarnemingen vormen echter geen doorslaggevend argument.

Kwel kan eveneens worden afgeleid uit metingen van stijghoogten in piëzometers, in de eerste plaats op basis van stijghoogteverschillen. In piëzometernesten, met piëzometers op verschillende diepten, kan de verticale component van de grondwaterstroming worden geëvalueerd. Het 'positieve’ stijghoogteverschil is een indicatie voor kwel, daarmee wordt bedoeld dat de diepere piëzometer een hogere stijghoogte heeft (dus een opwaartse verticale stroming zich voordoet in het grondwater op die plaats). Een ‘negatief’ stijghoogteverschil wijst op neerwaartse grondwaterstroming, en een ‘neutrale’ situatie betekent dat beide stijghoogten gelijk zijn en geen uitspraken mogelijk zijn met betrekking tot eventuele verticale grondwaterstroming. De benadering heeft echter twee beperkingen naar kwel toe.

(1) Het stijghoogteverschil wordt wel bepaald door de verticale component van de grondwaterstroming, maar is anderzijds ook afhankelijk van de hydraulische conductiviteit van de sedimenten tussen de filters (Wet van Darcy). De afwezigheid van meetbare stijghoogteverschillen kan wijzen op het ontbreken van een verticale stromingscomponent, maar kan tevens het gevolg zijn van grote hydraulische conductiviteiten. Bij gebrek aan informatie over de hydraulische conductiviteit geven de gemeten stijghoogteverschillen enkel een indicatie voor de richting van de kwelstroom, niet over zijn grootte.

(2) De aanwezigheid van een verticale opwaartse component in het grondwater, betekent niet noodzakelijk dat het grondwater de oppervlakte of de wortelzone bereikt, en ter beschikking staat van de vegetatie. De kwelstromen kunnen bijvoorbeeld door rivieren worden afgevangen. Stijghoogteverschillen kunnen een seizoenale karakter hebben. De grootte kan wijzigen in functie van het seizoen maar ook de richting van de verticale component. In sommige delen van het landschap is de kwel dus slechts in een bepaalde perioden van het jaar aanwezig, waarvan de lengte kan variëren.

Geringe seizoenale waterpeilschommelingen wijzen op de aanwezigheid van een kwelstroom. Het neerslagtekort in de zomer wordt in kwelgebieden in mindere of meerdere mate gecompenseerd door de aanvoer van grondwater, zodat de peilen niet zo ver wegzakken.