Waterwegzijging

In een hoogveen bevindt zich de waterstand op een hoger niveau dan in zijn directe omgeving. Dat geldt meestal, maar niet noodzakelijkerwijs, ook voor de hoogteligging van het maaiveld. Voor de stijghoogte van het grondwater in de minerale ondergrond onder een hoogveen zijn zowel de stijghoogte in het veen bepalend, als de stijghoogte in de omgeving van het veen. Welke van beiden de stijghoogte in de ondergrond het meeste beïnvloedt, hangt af van de geohydrologische situatie en van de verticale stromingsweerstand in de catotelm. Deze stromingsweerstand is afhankelijk van de veendikte en de verticale doorlatendheid in de catotelm. Zeer lokale en tijdelijke uitzonderingen daargelaten, ligt de stijghoogte van het (regionale) grondwater in de minerale ondergrond onder een hoogveen beneden het niveau van de waterstand in het veen. Daardoor is in een min of meer natuurlijk hoogveen de gemiddelde verticale stromingscomponent neerwaarts en treedt wegzijging op.

Wegzijging uit intacte hoogvenen in Europa ligt meestal rond 10-35 mm per jaar (Van der Schaaf 1999). Dergelijke verliezen (2-5% van de jaarneerslag) zijn van beperkt belang voor waterstandschommelingen in een hoogveen, omdat alleen al de verdamping zeker 10 maal hoger ligt. Wegzijging uit een hoogveen is afhankelijk van de dikte en doorlatendheid van het veenpakket en van de stijghoogte van het water in de minerale ondergrond direct onder het veen (‘tegendruk’ tegen wegzijging). De verticale weerstand is mede afhankelijk van de veendikte, maar een eenvoudig verband is er niet. Dit feit hangt in belangrijke mate samen met de mate van zetting (samendrukking) die het veen heeft ondergaan en de relatie tussen veendichtheid en doorlatendheid. In ieder natuurlijk hoogveen treedt vooral onderin het veenpakket een zekere mate van zetting op, wat de hiervoor genoemde betrekkelijk geringe wegzijging uit hoogvenen verklaart.

Waterbalans en terugkoppelingsmechanismen

In een levend hoogveen zijn neerslag, verdamping, horizontale afstroming en berging van water vrijwel altijd de belangrijkste componenten van de waterbalans. Een hoogveen kan als neerslaggevoed, nat en veenvormend ecosysteem alleen bestaan bij de gratie van een jaarlijks neerslagoverschot. Gedurende een gemiddeld groeiseizoen is in Nederland sprake van een verdampingsoverschot (=neerslagtekort). Dit periodieke tekort moet worden gecompenseerd door water van het neerslagoverschot in het voorafgaande winterseizoen. Voor die compensatie moet een levend hoogveen dus een voldoende groot deel van dat neerslagwater kunnen vasthouden.

Het mechanisme achter het vasthouden van water is vooral gebaseerd op de van boven naar beneden sterk afnemende doorlatendheid van de acrotelm. De afvoercapaciteit van de acrotelm (horizontale afstroming) wordt bepaald door het doorlaatvermogen van de laag onder de waterspiegel. Naarmate de waterspiegel stijgt, wordt het doorlaatvermogen groter; niet alleen doordat de doorstroomde veenlaag dikker wordt, maar vooral doordat de stroming dichter bij de veenoppervlakte in steeds beter doorlatend materiaal kan plaatsvinden. Omgekeerd zal de horizontale afstroming bij dalende waterstand steeds trager verlopen. Dit leidt tot een kenmerkend stromingsbeeld van de afvoer van water uit hoogvenen: relatief hoge afvoerpieken bij veel neerslag, die na het ophouden van de neerslag snel tot onbeduidende hoeveelheden afnemen (Uhden 1967, Bay 1969, Verry & Boelter 1975, Verry et al. 1988, Nicholson et al. 1989, Burt et al. 1990). Daardoor loopt een hoogveen, ondanks zijn hoge ligging ten opzichte van de grondwaterstand in zijn omgeving, niet leeg. Overigens is het daarbij ook van belang dat de helling (of hellingshoek) van de hoogveenkern klein is, zodat de afvoersnelheid van water niet te hoog is en niet alleen drogere plekken met vegetatietypen aanwezig zijn die kenmerkend zijn voor hoogveenbulten, maar ook natte slenken (zie ook Van der Schaaf & Streefkerk 2002).

De veenmosplanten zelf spelen door hun bijzondere eigenschappen ook een cruciale rol in de hydrologie. Door hun holle ‘hyaliene’ cellen en opeengepakte groeiwijze zijn veenmossen in staat veel water op te nemen en als een spons vast te houden. Een veenmostapijt kan voor meer dan 95 % uit water bestaan. Door deze sponswerking kunnen intacte hoogvenen boven het niveau van grond- en oppervlaktewater uitgroeien en daarbij toch nat blijven. Daarnaast heeft een levend veenmosdek een regulerende invloed op de verdamping, doordat de capillaire nalevering van water naar de verdampende veenmoskopjes aanzienlijk vermindert wanneer het waterniveau in de acrotelm daalt. In zeer droge perioden drogen de veenmoskopjes uit en worden ze wit waardoor de verdamping verder vermindert (hogere reflectie van licht). Bij de eerstvolgende regenbui nemen de veenmoskopjes meteen weer water op. Bij grotere neerslaghoeveelheden worden ook de grotere poriën en ruimte tussen veenmosplanten weer gevuld en zwelt de acrotelm.

Het hoge aandeel van grote poriën in de acrotelm heeft ook invloed op de waterberging van een hoogveen. De bergingscoëfficiënt (de verhouding tussen de verandering in de hoeveelheid opgeslagen water en de bijbehorende verandering in grondwaterstand is hoog en daardoor zijn de schommelingen van de waterstand beperkt. Door de afname van poriënvolume en poriëngrootte met de diepte zijn de bergingseigenschappen van veen diepteafhankelijk. Naarmate poriën kleiner zijn, houden ze water sterker vast. Daardoor neemt bij een lagere waterstand in het veenpakket de bergingscoëfficiënt af: hoe dieper in het veenpakket, hoe sterker de stijging of daling van het waterpeil bij toe- of afvoer van 1 mm water. Er is een verband tussen bergingscoëfficiënt en diepte, zoals in de onderstaande grafiek voor het veen Lamminsuo op de Karelische landengte (Vorobiev 1963). Vergelijkbare verbanden zijn gevonden voor goed ontwikkelde acrotelms in Ierse hoogvenen (Van der Schaaf 1999). In een gemiddelde zomer blijft in intacte Atlantische hoogvenen de waterstand in de zone met relatief hoge bergingscoëfficiënten, de bovenste ±30 cm. 

Door het grote volume van water in het poreuze veenpakket en de elasticiteit van het materiaal leidt onttrekking van water tot het enigszins in elkaar zakken van het veenpakket. Dit uit zich in daling van het veenoppervlak in droge perioden. Bij variaties in het watervolume in het veenpakket in de loop van de seizoenen is de daling van het veenoppervlak meestal beperkt tot enkele centimeters tot circa een decimeter. Door de betrekkelijk korte duur van droge perioden is de daling van het veenoppervlak grotendeels omkeerbaar in het natte seizoen. Het verschijnsel wordt internationaal aangeduid met de Duitse term Mooratmung (‘veenademhaling’). Mooratmung draagt op deze manier in droge perioden bij aan het beperken van de afstand tussen de vegetatielaag en de waterspiegel in het veen. In natte perioden draagt Mooratmung enigszins bij aan het boven de waterspiegel houden van veenmoskopjes.

Meer informatie over de hydrologie en terugkoppelingsmechanismen van hoogvenen is o.a. te vinden in hoofdstuk 4 en de bijlagen van het OBN-rapport "Duurzaam herstel van hoogveenlandschappen".