De ideale vorm van een estuarium

De Westerschelde en Eems-Dollard zijn Nederlands enige estuaria in werking sinds de Oosterschelde in 1987 verzand is. Algemene processen in estuaria zijn hetzelfde, maar deze estuaria zijn heel verschillend van vorm en inhoud. Toch zullen ze uiteindelijk de ideale vorm krijgen met een natuurlijk evenwicht.

De Westerschelde en Eems-Dollard en de Oosterschelde zijn drie bijzondere natuurgebieden in Nederland. De eerste twee zijn estuaria, waar zowel getijdenprocessen als rivierprocessen invloed op hebben. De Oosterschelde had ooit ook een rivieraanvoer, maar deze is verzand en rond 1987 afgedamd. De Oosterschelde is daardoor eerder een getijdenbassin dan een estuarium in functie, maar in dit artikel nemen we de Oosterschelde ook mee in de zoektocht naar verschillen.

De omstandigheden zijn ontzettend divers in deze natuurgebieden: er is variatie tussen zoet en zout water, diepe en ondiepe delen, hoge en lage stroomsnelheden. Er groeien bijzondere brakwaterplanten en bodemdieren. Deze gebieden verzorgen daarmee een groot deel van de dagelijkse kost (bv. kokkels en pieren) voor steltlopers en andere vogels. Estuaria fungeren als kraamkamer voor veel dieren: er is veel voedsel beschikbaar en er zijn weinig belagers. Zo groeien er onder andere jonge garnalen, tong en schol op. Ook leeft er paling en sprot en zijn er kokkelgebieden. Dankzij de voedselvoorziening verblijven er zelfs bruinvissen en zeehonden.

Verschillende kenmerken

Ondanks dat deze Nederlandse estuaria dicht bij elkaar liggen, hebben ze verschillende uiterlijke kenmerken. Zo zijn bijvoorbeeld de korrelgrootte en de vorm heel anders, maar ook hun breedte binnen de dijken verschilt sterk. Hierdoor zijn ze heel anders opgebouwd qua platen, oevers en begroeiing. De Eems-Dollard heeft weinig losliggende eilanden, maar juist relatief veel intergetijdenoppervlakte. Dit oppervlak bestaat daar vooral uit laag-energetische plaat (die weinig omgewoeld wordt door het water) en weinig uit begroeiing en hoog-energetische vlaktes. Dit is heel anders in de Westerschelde, waar juist veel eilanden zijn en door het hele estuarium heen allemaal verschillende bodemtypes voorkomen. Zo vormt het Land van Saeftinghe een uitgestrekt vegetatiegebied op de oever, het grootste brakwaterschor van Europa.  Ook zijn er kwelders te vinden op de twee grote platen. In de Oosterschelde is de ondergrond ongeveer even eenzijdig als in de Eems-Dollard: er is voornamelijk laag-energetische oppervlakte en de andere bodemtypes zijn sterk in de minderheid. In de hoofdtak is vegetatie zelfs vrijwel afwezig.

Het verschil in uiterlijke kenmerken is te verklaren door verschillende omstandigheden in de estuaria. Een van de grote invloeden op estuaria is het getijdenvolume. Dit is de hoeveelheid water die per getijdencyclus het estuarium in en uit stroomt. Als dit groter is, worden de geulen ook groter en is er daarbij een groter getijdenverschil. Getijdenverschil is belangrijk voor de opbouw van platen: bij hoogtij krijgen de platen de kans om meer sediment te verzamelen en zich op te bouwen. Hierdoor wordt het steeds droger, en kan pioniervegetatie zich vestigen. Dit geeft een positieve feedbackreactie, doordat vegetatie de stroomsnelheden remt en daardoor sediment invangt. Zo kunnen dus steeds meer planten vestigen in een steeds drogere omgeving.

Het getijdenvolume is afhankelijk van de natuurlijke vorm van het estuarium, maar kan bijvoorbeeld ook worden verlaagd door het bouwen van een dam of kering, wat gebeurd is bij de Oosterschelde. De Oosterscheldekering is een half open kering, die alleen bij stormvloed helemaal wordt gesloten. Tijdens de normale, half open stand, stroomt er minder water heen en weer dan vroeger, voor de kering er lag. De Oosterscheldekering houdt een groot deel van het getij tegen, waardoor er minder water maar ook minder sediment binnenkomt. Daardoor komen de platen in de Oosterschelde elk jaar lager te liggen en is er weinig kans voor vegetatie om zich te vestigen. De totale plaatoppervlakte is hierdoor ook aan het afnemen, wat niet gunstig is voor bodemleven en steltlopers.

De Westerschelde daarentegen, heeft een vrij groot getijdenvolume. Hier worden de plaatoppervlaktes dan ook regelmatig opgehoogd en is er veel afwisseling in bodemtypes en veel vegetatie. Dit effect wordt overigens versterkt door het baggeren van de geulen en het weer dumpen van de grond bovenop de platen. De Eems-Dollard heeft, net als de Oosterschelde, een vrij klein getijdenvolume, wat eveneens resulteert in een vrij laag liggende, homogene morfologie.

Trompetvorm

Een theorie waarmee je kan berekenen wat de breedte van het estuarium in evenwichtssituatie is, gaat over de ‘ideale breedte’. Met evenwicht wordt bedoeld dat er een balans is die niet meer verandert. Vaak is de vorm van het estuarium zich constant aan het aanpassen aan de nieuwe omstandigheden. In een evenwichtssituatie is de vorm al zo ver aangepast dat hij niet meer hoeft te veranderen. Een estuarium dat in evenwicht is, zou volgens de theorie over de hele lengte dezelfde energie hebben: een constant getijdeverschil, een constante diepte en een constante stroomsnelheid. Deze evenwichtssituatie gaat gepaard met een trompetvorm van de geul: van de monding naar de rivier neemt de breedte van de geul exponentieel af (afbeelding onder).

Nu zijn er weinig estuaria die precíes aan deze trompetvorm voldoen, maar door middel van sedimenttransport veranderen estuaria wel degelijk in de richting van een evenwichtssituatie. Als er teveel getijden- en rivierenergie van het water is, erodeert dit de oevers, waardoor de geul breder wordt. Is er minder energie dan waar de geul voor is gevormd, dan zal er extra sediment worden neergelegd op plekken waar het water langzaam stroomt. Deze trompetvorm hoeft niet per se één enkele geul te zijn, maar kan ook verdeeld zijn over meerdere vertakkingen. Het overschot aan ruimte kan bijvoorbeeld worden opgevuld met platen en oevers in het estuarium. De theorie kan dus gebruikt worden om totale geulbreedte, maar ook plaatbreedte te voorspellen. De Universiteit Utrecht heeft dit afgelopen jaar al laten zien voor verschillende estuaria, waaronder de Westerschelde, waar de totale plaatbreedte erg goed overeenkwam met het overschot aan breedte. Ook voor de Eems-Dollard lijkt de theorie te kloppen. Dit komt erop neer dat de totale breedte van het water zich relatief onafhankelijk van de dijken aanpast. De intergetijdenoppervlakte is echter erg afhankelijk van de ruimte die verder overblijft tussen de dijken.

Veiligheid, ecologische én economische waarde

Waarom willen we die ideale vorm eigenlijk weten? Om de natuur te behouden, is het nuttig om goed in het oog te houden wat de morfologie (bodemtype) in het estuarium is en hoe dat verandert. Dit gebeurt door handmatig kaarten te maken, maar ook met nieuwe technologie die de verschillende typen ondergrond automatisch kan classificeren vanaf een luchtfoto. Zo worden de totale plaatoppervlaktes van eilanden en oevers, maar ook vegetatie, hoog-energetische plaat en laag-energetische plaat gekarteerd. Vooral de vegetatie en laag-energetische bodems zijn goede leefgebieden voor bodemleven en steunen daarmee ook de rest van de voedselketen.

Daarnaast is het belangrijk om te begrijpen welke processen een rol spelen bij het vormen van de verschillende typen bodem, zodat we er rekening mee kunnen houden bij projectbesluiten. Daar komen namelijk heel wat belangen bij kijken: zowel voor de veiligheid als voor economie en natuur proberen er mensen een vinger in de pap te houden, waarbij er vaak niet één oplossing voor iedereen de beste is. Omdat de morfologische processen zo veel invloed op de economische en ecologische waarden, is het belangrijk de processen goed te kennen voordat ingrepen worden gedaan. Als we ze goed blijven monitoren en in de gaten houden wat voor invloed onze dammen en dijken hebben op de waterhuishouding en sedimentvoorziening in deze bijzondere Nederlandse natuurgebieden, dan kunnen we de natuur ondersteunen en behouden.

BRONNEN

• Leuven, J. R. F. W., Selakovic, S., & Kleinhans, M. G. (2018). Morphology of bar-built estuaries: empirical relation between planform shape and depth distribution. Earth Surface Dynamics 6(3), 763-778.
• Van den Berg, J. H., Jeuken, C. J., & Van der Spek, A. J. (1996). Hydraulic processes affecting the morphology and evolution of the Westerschelde estuary. Estuarine Shores: Evolution, Environments and Human Alterations. John Wiley, London, 157-184.
• Nationaal Park Oosterschelde
• Waddenzeeschool.nl