Daarnaast vind je in dit stroomgebied oude mesozoïsche gesteenten uit het Krijt. Dit zijn zachtere kalkstenen en zandstenen. Hiertoe behoren de Maastrichtse mergelkalk langs en onder het beneden-Geuldal, en de hardere Gulpense kalk en het Aker Groenzand in de benedenloop van de Gulp, een zijrivier van de Geul. Dit tweede type gesteente heeft een hoog water-bufferend vermogen. In de bovenloop van de zijrivieren is dat veel minder het geval vanwege de ondergrond (eerste type gesteente), de vele maisakkers dan wel de ‘verstening’. In regenperioden stroomt het water daarom vrijwel rechtstreeks in de richting van de benedenloop nabij het stadje Gulpen, waar de infiltratiecapaciteit dus heel hoog is.
Tot slot zijn er jongere afzettingen uit het Tertiair en Pleistoceen, onder andere de löss die de wind heeft aangevoerd op de plateaus en in de flanken van de benedenloop van de Geuldal. Het waterbergend vermogen daarvan is matig.
De omzetting van bossen en venen in cultuurlandschap heeft de erosie aanzienlijk versneld. Op veel plaatsen in de dalvlaktes vind je dat ook metersdikke bodems, bestaand uit losse stenen, grind, zand en leem of een mengsel daarvan met weinig absorptievermogen. De Geul heeft zich diep in deze bodems ‘ingeslepen’. De dalvlaktes overstromen daarom pas nadat de rivier al grote hoeveelheden water heeft afgevoerd.
Al met al hangt in de bovenloop van zowel de Geul als de zijriviertjes de waterafvoer sterk samen met de neerslag, terwijl de afvoer in de benedenloop meer gelijkmatig is, omdat een aanzienlijk deel van het water in bodem en ondergrond wordt gebufferd. Maar als geheel is het waterbergend vermogen van het stroomgebied van de Geul aanzienlijk groter dan dat van de Ahr en de Vesdre, waarvan de ondergrond vooral uit paleozoïsche gesteenten bestaat.
Valkenburg overstroomd
Volkomen terecht stelt de Duitse hoogleraar waterbouwkunde Holger Schüttrumpf: ‘Das Hochwasserereignis ist ein natürliches Ereignis. Und die Hochwasserkatastrophe ist durch den Menschen gemacht.’
Op 13 en 14 juli 2021 stroomde er tot 130 m3 water/seconde door Valkenburg. Als de neerslag niet grotendeels in het stroomgebied van de Geul was gebufferd, had zich in Valkenburg een catastrofe voltrokken zoals die veroorzaakt door de Ahr en de Vesdre. Daar perste zich meer dan 600 m3 water/seconde door tientallen dorpen, waarvan Altenahr en Pepinster de grootste schade leden. Grote delen van Gulpen, Schin op Geul, Valkenburg in Nederland zouden bij een vergelijkbare hoeveelheid water aanzienlijk meer schade hebben opgelopen dan nu.
Het is dus zaak het water-bufferend vermogen zorgvuldig te monitoren. Langs de Geul en de diverse zijrivieren staat meetapparatuur opgesteld, maar deze ging tijdens het hoge water deels verloren, waardoor gegevens over de omvang en de snelheid van de waterstroom in de deelstroomgebieden grote hiaten vertoonden. Angela Klein, medewerker Civil Engineering and Geosciences aan de Technische Universiteit Delft, reconstrueerde een deel van de ontbrekende gegevens met hydrologische modellen. Deze modellen zijn later door Deltares aangevuld en verfijnd. Zij zijn gebaseerd op aannames over de invloed van een aantal variabelen op de hoeveelheid water in de rivier, waaronder de totale hoeveelheid neerslag, het bufferend vermogen van het gesteente, de doordringbaarheid van de bodem, de verzadiging van de bodem en de steilheid van de hellingen. De berekeningen wordt vergeleken met de beschikbare meetresultaten, waarna de modellen zo lang worden aangepast dat de waarde die zij voorspellen ongeveer overeenkomt met de gemeten waarden.
Een eerste conclusie was dat van de totale hoeveelheid water die Valkenburg tijdens de overstroming bereikte (ruim 12 miljoen m3), 70% afkomstig was uit het Waalse deel (dat is 42% van het oppervlak) van het stroomgebied van de Geul, en 30% van het Nederlandse deel (55% van het oppervlak).
De overstroming in Valkenburg kende drie pieken. Het water van de eerste piek kwam uit de directe omgeving en uit de bebouwde delen van het bovenstroomse gebied in Wallonië. De tweede piek bevatte veel water uit de bebouwde gebieden en de maisakkers in het Nederlandse deel van het stroomgebied. De derde piek werd veroorzaakt door de toegenomen neerslag in de bovenloop van de Geul.
Inmiddels waren op een aantal plaatsen ook de dalvlaktes van de Geul en zijrivieren vanaf het bovenstroomse gebied rond Kelmis tot aan Meersen (850 hectare) overstroomd. Samen borgen deze ongeveer 5,5 miljoen m3 water. Dat lijkt heel wat, maar is weinig als je bedenkt dat vegetatie, bodem en ondergrond samen 37,5 miljoen m3 vasthielden twee derde van de totale hoeveelheid neerslag.
De grootste waarde van modellen is de mogelijkheid scenario’s door te rekenen, bijvoorbeeld door te variëren met het landgebruik (figuur 3). Stel dat het hele stroomgebied volgebouwd was geweest (scenario ‘bebouwd’), dan zou vrijwel alle neerslag in enkele dagen naar de monding van de Geul gestroomd zijn. Met een piekstroom van 400 m3/seconde tot gevolg. Was het hele stroomgebied bebost (scenario ‘bos’), dan zou er gedurende langere tijd veel minder, namelijk 75 m3 per seconde langs hetzelfde punt zijn gestroomd (in dit scenario bestaat Valkenburg niet).
