De kwetsbaarheid van delta’s: Zeven plagen in een geologisch perspectief
De overstromingen in de Birmese Irrawaddy-delta afgelopen mei en de ontruiming van New Orleans in verband met de orkaan Gustav in september maken ons nog een keer duidelijk hoe riskant bewoning van een deltagebied is. Delta’s zijn zeer aantrekkelijk vanwege hun natuurlijke hulpbronnen, maar ook uitermate kwetsbaar. Hoe duurzaam gaan we ermee om?
Veel delta’s zijn dichtbevolkt en kennen een lange bewoningsgeschiedenis. De combinatie van vruchtbare landbouwgronden en goede verbindingen via zee en
rivier werd al vroeg aantrekkelijk gevonden. Later ging winning van fossiele brandstoffen een belangrijke rol spelen in de ontwikkeling van veel delta’s. De aanlokkelijke natuurlijke hulpbronnen stellen ons voor een dilemma: exploitatie betekent namelijk ingrijpen in een geologisch systeem dat in een delicaat evenwicht verkeert. Verstoring van geologische processen leidt per defi nitie tot milieuproblemen. Toch zijn we het natuurlijke milieu steeds meer naar onze hand gaan zetten. Maar hoe duurzaam zijn alle ingrepen? Lange tijd hebben we deze vraag voor ons uit geschoven. De verwachtingen rond klimaatverandering gecombineerd met recente rampen in deltagebieden (New Orleans, Birma) plaatsen de vraag nu echter hoog op de agenda. Tijd voor een rondgang langs zeven plagen die de moderne deltabewoner moet zien te overwinnen, en een doorkijkje in drie oplossingsrichtingen.
1 Bodemdaling en zeespiegelstijging
Vrijwel alle grote bewoonde delta’s zijn onderhevig aan bodemdaling. Door de ligging nabij zeeniveau kan geringe bodemdaling tot grote problemen leiden, zeker wanneer klimaatverandering de zeespiegel doet stijgen. Op basis van klimaatscenario’s verwacht het Intergovernmental Panel on Climate Change
(IPCC) een wereldwijde zeespiegelstijging van circa 20 tot 60 cm in de 21ste eeuw. Bodemdaling in delta’s heeft diverse oorzaken. Ten eerste ontstaan delta’s meestal in tektonische dalingsgebieden, vaak begrensd door breuken in de aardkorst. Daarnaast drukt het gewicht van de deltasedimenten de aardkorst ter plaatse enigszins omlaag. Ook treedt compactie op van slappe kleiige en venige lagen onder bovenliggende afzettingen (kader De ondergrond van een delta, pag. 53). In de Mississippi-delta leidt compactie van (geo logisch) recente lagen tot een bodemdaling van 5 tot 10 mm per jaar. West-Nederland
heeft ook nog te maken met inklinking van oppervlakkig veen door ontwatering. Tot slot kan de winning van olie en gas, waaraan veel delta’s rijk zijn, het fundament onder de delta doen wegzakken.
2 Kusterosie
Al bouwen delta’s zich in principe zeewaarts uit, toch is kusterosie in veel
deltagebieden een probleem. Vaak gaat het om delen van de deltakust: terwijl een actieve deltalob groeit door sedimentatie nabij de riviermonding, vallen verlaten deltalobben ten prooi aan golferosie. Die kusterosie gaat vaak hand in hand met bodemdaling. Beide processen worden in de verlaten delen van de delta niet langer gecompenseerd door sedimentatie. En dan kan het hard gaan: bij de oude riviermonding in de Rhône-delta bedroeg de kustafslag tot 7 meter per jaar; dat was vóór 1990, toen er een harde kustverdediging werd opgetrokken. Wanneer de aanvoer van riviersediment naar de delta volledig wordt stilgelegd door stroomopwaarts gelegen stuwdammen, kan erosie langs de hele deltakust optreden. Zo loopt de Nijl-delta jaarlijks ruim 120 miljoen
ton vers sediment mis vanwege de Aswan-dam.
3 Verzilting
Bodem en grondwater in delta’s zijn gevoelig voor verzilting. Het diepere
grondwater is er meestal brak of zout. Hierop ligt een laag zoet, door de rivieren aangevuld, grondwater. Als er onvoldoende aanvoer van rivierwater is, bijvoorbeeld door onttrekking voor irrigatie, stijgt het zoute water tot dicht onder de oppervlakte, met enorme gevolgen voor landbouw en natuurlijke ecosystemen. Zeespiegelstijging vergroot de opwaartse druk van het diepere zoute grondwater. Bij onvoldoende tegendruk van rivierwater kan zout water via riviermonden ook landinwaarts dringen. In de droge zomer van 2003 werd in West-Nederland brak water binnengelaten om het grondwater op peil te houden. In delta’s in droge gebieden, zoals de Nijl-delta, leidt verdamping tot verzilting van de bodem. Als door bedijking of stuwdammen periodieke overstroming van de deltavlakte uitblijft, worden zouten niet meer uitgespoeld.
4 Bodem- en waterverontreiniging
Veel delta’s hebben ernstig te lijden onder verontreiniging van bodem en
water. Voor een deel komt dit door de dichte bevolking, waarbij ongezuiverd stedelijk afvalwater in moerasgebieden en lagunes geloosd wordt. Daarnaast neemt rivierslib verontreiniging uit het stroomgebied mee, dat zich door sedimentatie ophoopt in de deltabodem. Zo zit de bodem van Nederlandse uiterwaarden vol zware metalen. Vooral in de eerste helft van de 20ste eeuw bevatte het Rijn-slib veel koper, lood en zink door industriële activiteiten in het stroomgebied. Andere milieuproblemen hangen samen met de winning van olie en gas in delta’s. In de olierijke Niger-delta lekten tussen 1976 en 2001 in bijna 7000 incidenten zo’n 3 miljoen vaten olie weg, waarvan 31 procent op land
en in moerassen. Ook intensieve landbouwactiviteiten verstoren het milieu. Van nature zijn deltavlakten vruchtbaar door de regelmatige overstroming die de bodem telkens verrijkt met nieuwe nutriënten. Hierdoor is intensieve landbouw in delta’s al vroeg tot ontwikkeling gekomen. Bedijking maakt een einde aan de natuurlijke nutriëntenstroom en noodzaakt tot kunstmestgebruik, met een veel grotere belasting voor het milieu.
5 Rivierdynamiek
Vanwege hun omvang zijn deltarivieren vaak moeilijk te beteugelen in hun
natuurlijke dynamiek. Een bekend probleem is oevererosie langs een zich langzaam verplaatsende rivierbedding. Dit proces is technisch beheersbaar, bijvoorbeeld door aanleg van kribben. Maar bij zeer grote rivieren vergt dat een enorme investering, die arme landen vaak niet kunnen opbrengen. De afweging
van kosten en baten zal ook per land en situatie verschillen. In Bangladesh kan het goedkoper zijn een hele stadswijk te verplaatsen, dan te proberen de enorme geul van de Brahmaputra (ongeveer 10 km breed en 20 m diep) tegen te houden. Deze rivier kan in een piekjaar de oever bijna 800 m afkalven. Een andere vorm van rivierdynamiek is avulsie, waarbij de rivierbedding zich volledig
verlegt. Rivierwater is geneigd de steilste, en dus kortste, weg naar zee te nemen. Hoe verder een deltalob in zee reikt, des te langer de route wordt, terwijl er na verloop van tijd kortere alternatieve routes op de deltavlakte
zijn. Avulsie wordt ook veroorzaakt door snelle sedimentatie in en nabij de rivierbedding, die ertoe leidt dat de rivier op den duur op een rug boven de riviervlakte komt te liggen. Een natuurlijke deltarivier zal dus periodiek een
nieuwe route kiezen. In de afgelopen achtduizend jaar was de gemiddelde levensduur van een rivierloop in de Nederlandse delta, van vorming tot verlegging, circa 1300 jaar. Bedijking belemmert avulsie, terwijl de
sedimentatie in en nabij de rivierbedding sterk toeneemt. Sediment dat zich voorheen over de hele riviervlakte verspreidde hoopt zich na bedijking deels op tussen de dijken, die steeds moeten worden verhoogd om de veiligheid te garanderen. Zo komt de rivier met uiterwaarden steeds hoger boven de deltavlakte te liggen en ontstaat een steeds risicovollere situatie. Vooral bij rivieren waar sterke bodemerosie in het ontgonnen achterland optreedt, kan dit probleem dramatische vormen aannemen. In de delta van de Hoangho (Gele Rivier) in China bijvoorbeeld bedraagt de sedimentatie van stroomopwaarts
geërodeerde löss decimeters per jaar, zodat eens per twaalf jaar (gecontroleerde) avulsie optreedt.
6 Overstromingen vanuit zee
Alle delta’s zijn kwetsbaar voor overstromingen vanuit zee, maar er zijn
grote verschillen, afhankelijk van het type delta en de geografi sche ligging. Zo hebben golfgedomineerde delta’s (fi guur 5 pag. 55) strandwallen die werken als een natuurlijke kustverdediging. Deze delta’s zijn minder kwetsbaar dan getij-gedomineerde delta’s. In de trechtervormige riviermonden van dit
type delta kan het water bij storm sterk opgestuwd worden, zeker wanneer de water-bewegingen door storm en getij elkaar versterken. Delta’s in Zuidoost-Azië en het Caribisch gebied liggen in de baan van tropische cyclonen, zoals Nargis die onlangs in de Irrawaddy-delta huishield (fi guur 3 pag. 54). In november 1970 werd de Ganges-Brahmaputra- delta geteisterd door de tropische cycloon Bhola, die in sommige gebieden het waterniveau 10 meter opstuwde. De overstroming eiste 300.000 tot 500.000 slachtoffers, en geldt tot op heden als de grootste ramp die ooit door een cycloon is veroorzaakt. Voor delta’s die grenzen aan diepe zeeën in actieve breukzones zijn ook tsunami’s een bedreiging.
7 Overstromingen vanuit de rivier
Vergeleken met overstromingen vanuit zee zijn rivieroverstromingen in
delta’s beter voorspelbaar, geleilelijker en daardoor minder catastrofaal. De grootste problemen ontstaan in landen die de kosten van bedijking niet kunnen opbrengen. Toch heeft bedijking ook een keerzijde. Periodieke overstroming van de deltavlakte is een natuurlijk proces dat door sedimentatie bijdraagt aan deltavorming en dat hard nodig is om tegenwicht te bieden aan de natuurlijke afbraakkrachten, zoals bodemdaling en kusterosie. De gemiddelde sedimentatiesnelheden op natuurlijke deltavlaktes bedragen 1 tot 3 mm per jaar. Veranderingen in het stroomgebied zijn van grote invloed op de frequentie en omvang van overstromingen. Door de bedijking en kanalisatie van waterlopen worden de piekafvoeren hoger en bereikt het water sneller de delta. Bodemerosie door ontginning van het achterland kan leiden tot het dichtslibben van rivierlopen in de delta en meer overstromingen. Voor de Rijn wordt verwacht dat klimaatverandering zal resulteren in hogere piekafvoeren door een hogere neerslagintensiteit.Hoe nu verder? Verreweg de belangrijkste oorzaak voor de geschetste problemen in deltagebieden is het verstoren van de natuurlijke dynamiek vandelta’s. Iedere delta met vastgelegde, bedijkte
rivierarmen zal op lange termijn onbewoonbaar worden omdat bodemdaling en zeespiegelstijging niet gecompenseerd worden door sedimentatie. In de 21ste eeuw zullen deltagebieden wereldwijd dan ook zwaar op de proef gesteld worden. De explosief groeiende wereldbevolking en sterke economische ontwikkeling in Azië betekenen een steeds grotere druk op de natuurlijke rijkdommen van delta’s. Stijgende voedsel- en energieprijzen zullen leiden tot uitbreiding en intensivering van de landbouw, toenemende olie- en gaswinning en industrialisatie en urbanisatie in delta’s. Koppel dit aan de verwachte effecten van klimaatverandering (zeespiegelstijging en toename van weerextremen) en voortgaande geologische processen zoals bodemdaling, en er ontstaat een weinig rooskleurig toekomstbeeld. Er zijn grofweg drie strategieën om delta’s in de toekomst leefbaar te houden. De eerste is het kunstmatig ophogen van vitale delen van de delta, in combinatie met harde kustverdedigingswerken en rivierdijken. Deze strategie omvat ook zandsuppleties op het strand en het opspuiten van nieuw land in zee. Nederland heeft een lange traditie en veel kennis op dit gebied. Vaak wordt gezegd dat deze kennis deltabewoners elders in de wereld voor rampen zou kunnen behoeden, en dus een belangrijk exportproduct zou moeten zijn. Toch past ook enige bescheidenheid. Onze oplossingen zijn specifi ek voor de Nederlandse delta. Het is bijvoorbeeld maar de vraag of de Nederlandse dijken bestand zijn tegen een tropische cycloon. Daarbij zijn de Nederlandse oplossingen erg duur. De rijke oliestad New Orleans kan ze nog wel betalen, maar het straatarme Bangladesh zal het zonder moeten doen. Verder moeten we erkennen dat onze technologische oplossingen maar een beperkte houdbaarheid hebben en soms onomkeerbare processen in gang zetten. De bedijking en drainage van de West-Nederlandse veengebieden heeft geleid
tot een vicieuze cirkel van steeds verdere maaivelddaling en steeds harder pompen om niet te verzuipen. Export van de Nederlandse expertise op het gebied van deltabeheer moet dus zeker vergezeld gaan van een waarschuwende bijsluiter! De tweede strategie is het gericht gebruiken van deelprocessen in de natuurlijke deltadynamiek. Voorbeelden zijn het invangen van sediment op kwelders en duinen door beplanting en schermen, en zandsuppleties op strategische plaatsen langs de kust waarna het zand door natuurlijke processen bijdraagt aan de opbouw van de kustverdediging. Ook
het herstel van begroeide kustmoerassen (bijvoorbeeld mangroven) als buffer tegen stormvloeden past in dit denken. Aan de rivierzijde zou men bij toerbeurt beperkteomdijkte gebieden tijdelijk kunnen openstellen voor overstroming en sedimentatie.Na verloop van tijd kan het opgehoogde maaiveld weer in gebruik worden genomen. Periodiek zouden er ook gecontroleerde rivierverleggingen kunnen worden toegestaan, zoals gebeurt in de Chinese Hoanghodelta. oorwaarde is wel dat de rivier voldoende sediment meevoert, en dit niet achterblijft in reservoirs in het stroomgebied. De derde strategie is volledig herstel van de natuurlijke deltadynamiek, met extensief gebruik van de deltavlakte. In feite is dit de enige werkelijk duurzame manier om delta’s te bewonen en te gebruiken. Bewoning kan dan alleen nog plaatsvinden op terpen en strandwallen, in paalwoningen of op drijvende constructies. Investeringen in de overstromingsvlakte worden tot een minimum beperkt. Goede waarschuwingssystemen moeten voorkomen dat mensen worden overvallen door overstromingen, zoals gebeurde in de Birmese Irrawaddy-delta. In ons Nederlandse perspectief is deze derde strategie op korte termijn sociaal, economisch en maatschappelijk volkomen onhaalbaar. Daarom wordt hier voorlopig ingezet op de eerste strategie, gecombineerd met een klein beetje
van de tweede. Geologisch gezien betekent dit dat we nog even doormodderen!
Bronnen
• Berendsen, H.J.A. 2005. Avulsies; verlegging van de Rijn naar het noordwesten onafwendbaar. Geografi e, 8: 30-33.
• Berendsen, H.J.A. 2005. New Orleans: gone with the wind and the water. Geografi e, 9:44-48.
• Galloway, W.E. 1975. Process framework for describing the morphologic and stratigraphic evolution of deltaic depositional systems. In: M.L. Broussard
(ed.). Deltas: Models for Exploration. Geological Society,Houston.
• Makaske, B. 1998. Anastomosing rivers; forms, processes and sediments. Nederlandse Geografi sche Studies 249, KNAG/Faculteit Ruimtelijke Wetenschappen Universiteit Utrecht.
• Törnqvist, T.E. e.a. 1996. A revised chronology for Mississippi River subdeltas. Science, 273: 1693-1696.
Zie voor een volledig bronnenoverzicht: www.geografie.nl