Inleiding.

Het verhaal over de ontstaansgeschiedenis van de sprengen kan eigenlijk niet los gezien worden van een ander belangwekkend geologisch fenomeen op de Veluwe, namelijk de ijzerkuilen, die in de vroege middeleeuwen zo'n belangrijke rol hebben gespeeld bij de ijzerindustrie op de Veluwe.

Zowel de verticale kleischotten, die in dit artikel aan bod zullen komen als ook de ijzerkuilen zijn ontstaan tijdens de ijstijd het Saalien. Beide fenomenen hebben hun orientatie te danken aan de ijslobben die zowel de kleilagen als ook lagen klapperstenen, plooiden. In dit artikel beperken we ons echter tot de sprengen en de kleilagen. Voor informatie over de ijzerkuilen zie het betreffende artikel op mijn website.

Op de oostelijke flank van de Veluwe bevinden zich een groot aantal sprengen. Dat zijn bronnen die op soms wel 45 meter boven NAP een constante waterstroom leveren. Dat water wordt via de sprengenbeken afgevoerd.


Figuur 1. De spreng van de Orderbeek Foto Henk Weltje.

Er is weinig bekend over de ontstaansgeschiedenis van die sprengen. Zijn het natuurlijke bronnen die hun water leverden aan natuurlijke beken of was het allemaal mensenwerk en zijn zowel de sprengen als de sprengenbeken gegraven. Indien ze gegraven zijn hoe is men dan in staat geweest om die bronnen te vinden. Er is voor zover mij bekend niets over geschreven. Ook is het niet goed bekend hoe de ijstijden van invloed zijn geweest op hun ontstaansgeschiedenis. Waarom kunnen die bronnen op een dergelijke hoogte eigenlijk water leveren? En wat is er zo speciaal aan de Veluwe dat we die sprengen hier hebben?

Indien men iets wil begrijpen van de geschiedenis van de sprengen op de Veluwe, dan moet men terugkijken naar de ijstijden, want daar ligt de oorsprong van ons verhaal.


Figuur 2. Zo zou de Veluwe er tijdens het Saalien uitgezien kunnen hebben Bron ZDF.

Eerst is het misschien een goed idee om op te merken wat we onder een ijstijd verstaan, want daar is eigenlijk altijd misverstand en verwarring over. Een ijstijd is per definitie een periode waarin er langdurig ijs ergens op land voorkomt. Dat betekent dus dat we op dit moment nog steeds in een ijstijd leven, want op grote delen van de aarde, zoals bijvoorbeeld op Groenland en Antartica ligt er nog steeds ijs.
Binnen onze huidige ijstijd, die al enkele miljoenen jaren duurt, zijn er natuurlijk ook warmere en koudere perioden. Deze koudere perioden heten glacialen.
Vaak wordt een dergelijke koudere, glaciale, periode tegenwoordig ook ijstijd genoemd en daarom zullen we dat vanaf hier ook maar doen al is het eigenlijk fout.

Er zijn twee van die "ijstijden" voor de Veluwe van belang geweest, namelijk het Saalien, die duurde van ca. 240.000 tot 130.000 jaar geleden en het latere Weichselien van ca. 120.000 tot 11.800 jaar geleden.

Daartussen was er een relatief warmere periode en die heette het Eemien.

In het Saalien is het ijs tot aan de huidige loop van de Rijn gekomen en deze ijstijd is het meest bepalend geweest voor de ontstaansgeschiedenis van de sprengen.


Figuur 3. De ijstijd het Saalien en de ijskap boven Europa Bron ZDF.

Westelijk en oostelijk van de Veluwe waren er enorme ijslobben van honderden meters hoog, die het landschap in de latere Veluwe, Gelderse- en IJssel-vallei zouden bepalen.
Die ijslobben waren er waarschijnlijk niet tegelijkertijd zoals we straks nog zullen zien.


Figuur 4. Ijslobben ten tijde van het Saalien oostelijk en westelijk van de veluwe Naar een schets van Berendsen.

Die ijslobben hadden zo’n enorm gewicht dat ze tijdens het schuiven alles onder zich naar de zijkanten en voor zich uit duwden.
Het opgestuwde puin dat er zo ontstond noemen we stuwwallen.

Verder zijn er ook leemlagen afkomstig uit de ijstijden. Leemlagen zijn vrij dunne lagen die bestaan uit totaal verpulverd materiaal door de enorme druk die er door het ijs op de onderliggende stenen werd uitgevoerd. Kleischotten worden vaak verward met leemlagen maar hebben een andere ontstaansgeschiedenis. Kleischotten zijn namelijk al eerder ontstaan uit afzettingen van rivierklei van rivieren die voor de ijstijd in ons gebied stroomden.

De onderliggende kleilagen uit vroegere rivierafzettingen werden door het ijs naar opzij geschoven. Dat resulteerde in zgn. verticale kleischotten zoals in het onderstaande plaatje geillustreerd wordt.

Figuur 5. Het ontstaan van vericale kleischotten.

Het ijs schoof in eerste instantie zonder gevolgen over de oude kleilaag heen maar met het toenemen van de hoeveelheid ijs tot uiteindelijk honderden meters dikte werd de kleilaag zijdelings in de stuwwal weggeduwd en vormde daar de verticale kleischotten.

Het effect van die kleischotten voor ons gebied is enorm! Tussen de kleischotten wordt veel regenwater opgevangen. Dat water kan tussen de verticale kleilagen hoog in de stuwwal opgespaard blijven. Dat verklaart onder andere dat er zo hoog (ca. 46 meter) boven NAP nog waterbronnen te vinden zijn die een constante watertoevoer naar de sprengenbeken garanderen.

De aanwezigheid van die kleischotten kan alleen maar worden aangetoond door grondwatermetingen aan beide zijden van zo'n schot te doen. Soms is er op enkele meters verschil al een behoorlijk verschil in de grondwaterstand te bemerken. Als zo’n kleischot door bouwwerkzaamheden beschadigd wordt dan kan de grondwaterstand daar ongewild enorm mee worden verlaagd en dat zou onder andere tot gevolg kunnen hebben dat sprengen droogvallen en gebieden op de Veluwe verdrogen. Dat is in het verleden bij het Heerderstrand gebeurt waardoor een deel van de noordelijke sprengen van de Middelste Heerderbeek droog is gevallen.

Bij de Willem III kazerne zijn er in de jaren 80 van de 20ste eeuw werkzaamheden geweest en is er per ongeluk een kleischot beschadigd waardoor er veel water wegstroomde. Omdat de waterstroom maar niet afnam is toen de bouw stopgezet en het schot gerepareerd. In het begin van de 21ste eeuw is er in dat gebied wederom gewerkt en is er een parkeergarage gebouwd. Gelukkig wist men op tijd van het probleem af en is verdere schade gelukkig voorkomen.


Figuur 6. Verticaal kleischot bij de Willem III kazerne Foto Wiebe Kiel, Bekenstichting.

Voor wat betreft de Veluwe is het van belang te weten dat er twee keer een ijslob in onze omgeving moet zijn geweest. De eerste ijslob kwam uit noord-oostelijke richting en vormde de IJsselvallei. Deze ijslob was verantwoordelijk voor de stuwwallen aan de oost en de zuid kant van de veluwe.


Figuur 7a. De eerste ijslob in het Saalien die de oostelijke en zuidelijke stuwwal van de Veluwe vormde Bron: Actueel Hoogte Bestand (ahn.nl) aangevuld door Henk Weltje.

De tweede ijslob kwam waarschijnlijk pas toen de eerste ijslob voor een groot gedeelte was gesmolten. Men zegt ook weleens dat het ijs zich teruggetrokken had maar dat is een onmogelijkheid want ijs kan wel oprukken maar zich niet terugtrekken. Het kan alleen maar smelten, maar dat terzijde.

Deze tweede ijslob was verantwoordelijk voor het ontstaan van de Gelderse vallei.


Figuur 7b. De tweede ijslob in het Saalien die de westelijke stuwwal van de Veluwe vormde Bron: Actueel Hoogte Bestand (ahn.nl) aangevuld door Henk Weltje

Aan het einde van de ijstijd kwamen er warmere perioden aan. Overdag smolt de bovenlaag van het ijs en in de nachten vroor het weer op. Het water dat zo vrijkwam vormde zogenaamde smeltwaterdalen in de stuwwallen.

Onder aan die smeltwaterdalen ontstonden puinwaaiers of uitspoelingwaaiers.
Omdat het nog erg koud was en er niet of nauwelijks plantengroei was kon de erosie hard toeslaan.


Figuur 8. De vorming van smeltwaterdalen en puinwaaiers. Bron: Artikel Mookerheide KNNV Nijmegen 2012

Tijdens een wandeling langs de onlangs hernieuwde sprengkoppen van de Eendrachtspreng in Ugchelen zag ik een zandwal langs een wadi in het recent aangelegde Goudvinkpark. Het had net hard geregend en de puinwaaier die ik in de zandwal ontdekte geeft een mooi idee hoe het er in het groot ooit moet hebben uitgezien.


Figuur 9. Impressie van een "smelwaterdal" en een puinwaaier in het klein Foto Henk Weltje.

In het gebied van de Veluwe zijn er nogal wat smeltwaterdalen bekend. Een van de grootste is het dal waarin de spoorlijn Amersfoort-Apeldoorn is aangelegd. Een natuurlijk dal dat erg geschikt was om deze spoorlijn aan te leggen zoals in de hoogtekaart hieronder goed te zien is. Wat verder nogal opvalt op deze hoogtekaart is het grote aantal smeltwaterdalen aan de oostelijke kant van de Veluwe. Hoe zouden die zijn ontstaan?



Figuur 10. Hoogte kaart (Actueel Hoogtebestand Nederland (ahn.nl) van de Veluwe.

Een close-up van de hoogtekaart zoals hieronder weergegeven geeft meer duidelijkheid. We zien dat het grote smeltwaterdal de Leesten bij Ugchelen uiteindelijk uitmondt in de sprengkoppen van de Steenbeek. Ook is er een groot smeltwaterdal ten zuiden van de Koppelsprengen te vinden.


Figuur 11. Close up Actueel Hoogte Bestand (ahn.nl) van het Leesten bij Ugchelen. Bron: Hans van Eekelen (KNNV Apeldoorn werkgroep Sprengen en Beken)

Een aanschouwelijk plaatje van een stuwwal met het smelwater van de ijslob is hieronder gegeven. Fraai is te zien hoe de puinwaaier aan het einde van het smeltwaterdal wordt gevorm.


Figuur 12. Algemene impressie over het onstaan van smelwaterdalen.

We kunnen concluderen dat de Gelderse vallei later ontstaan is dan de IJsselvallei omdat het smeltwater van de ijslob van de Gelderse vallei over de stuwwal van de IJsselvallei via het daardoor ontstane smelwaterdal  Leesten en de andere oostelijk gelegen smelwaterdalen richting de IJsselvallei stroomde.
Wel is het van belang om te onderzoeken of de ijslob vanuit de Gelderse vallei sedimenten in het Leesten heeft achtergelaten.
Pas dan weten we met meer zekerheid dat de ontstaangeschiedenis echt zo heeft plaatsgevonden.

Figuur 13. Smeltwater van de Ijslob van de Gelderse vallei verantwoordelijk voor oostelijke smelwaterdalen Bron: bewerkt door Henk Weltje .

Na deze voor ons land zo belangrijke ijstijd kwam er een relatief korte warmere periode van ongeveer 10.000 jaar; het Eemien genaamd. Er was toen opeens wel vegetatie mogelijk en daarom was er ook veel minder erosie. Daarna volgde uiteindelijk de laatste ijstijd; het Weichselien van ca.120.000 tot 11.800 jaar geleden. In deze ijstijd bereikte het ijs ons land niet meer. Wel was er veel zand aanwezig. Waar dat zand vandaan kwam is niet helemaal duidelijk. De bekendste hypothese is dat het vanuit de toen droge Noordzee onze richting uitgekomen is door langdurige westenwinden. Er zijn tegenwoordig ook wel andere hypotheses die gebaseerd zijn op het onderzoek van het zand. Dat zou erop wijzen dat het fijne zand in onze eigen regio is ontstaan. Hoe het ook zij; ons gebied zag er in die tijd uit als een toendra.


Figuur 14. Toendra tijdens het Weichselien Bron ZDF.

In deze ijstijd waren er ook weer warmere en koudere perioden. De koude perioden noemt men stadialen en de warme perioden interstadialen. Deze perioden wisselden elkaar ruwweg elke 1500 jaar af. De al aanwezige smelwaterdalen hadden een bevroren bodem en overdag smolt de bovenlaag. De blubber die zo ontstond schoof verder het dal in. Hierdoor en ook doordat er scheuren in de bodem gevormd waren door uitzettend ijs werden de smelwaterdalen nog verder gevormd en kwamen er in de hogere delen van het dal ook kleinere zijdalen bij. Deze zijn op de kaarten van het Actueel Hoogte Bestand (zie figuur 11)  in dit artikel duidelijk zichtbaar.

Na deze laatste ijstijd komen we terecht in het Holoceen. In deze periode wordt ons land afgemaakt tot wat het nu is. De temperaturen stijgen en dalen maar zijn al met al steeds beter geschikt voor mens, dier en planten.

Nog steeds zijn er geen sprengen te vinden maar wel ontstaan er grote veengebieden in de overgangsgebieden van de smelwaterdalen en de puinwaaiers.
Het regenwater dat tussen de verticale kleischoten wordt opgevangen kan in eerste instantie via de smelwaterdalen richting de IJssel stromen. Doordat de beekjes echter met vegetatie begroeid worden wordt de afvoer van het water door blad en plantengroei bemoeilijkt. De plekken waar het water opkwelt konden hun water daarom steeds minder kwijt. De waterstand in de kwelgebieden steeg in eerste instantie wel maar gaf tegendruk aan het opkwellende water. Daardoor stopte de waterstroom uiteindelijk en verveenden deze gebieden.
Er zijn vele plaatsen die door hun naam aan dit veen herinneren: Het Orderveen, de Veentjes (bij Hoog Soeren), Wisselse Veen etc. ook zijn er akten uit de 17de eeuw waarbij sprake is van turfwinning zoals bij de Kraaiefles (Willemsbos aan de Hoog Buurloseweg).


Figuur 15. De Veentjes bij Hoog Soeren Foto Henk Weltje.

Als bijvangst van het winnen van turf kwamen de kwelgebieden vrij. Men heeft waarschijnlijk gepoogd om dit water af te voeren en de oorspronkelijke dichtgegroeide beken weer vrijgemaakt. Een bekend fenomeen van dit afvoeren van het kwelwater is, dat de bron harder gaat stromen als het waterpeil in de bron (de sprengkop) verlaagd wordt. Hierdoor neemt namelijk de bovendruk op de bron af en wordt de sprengkop beter watervoerend.

Er kunnen verschillende redenen geweest zijn om het kwelwater uit sprengkoppen te "oogsten". Het was uitstekend drinkwater waar in de vroege middeleeuwen veel behoefte aan was en uiteindelijk besefte men dat men de beek langs de oostelijke stuwwal kon opleiden om zo uiteindelijk watermolens met een bovenslagrad aan te kunnen leggen. Dat opleiden gebeurde door het aanleggen van dijkjes zodat er zo min mogelijk hoogteverlies plaatsvond. Als er een hoogteverschil van ca. 4 meter met de hoogte van de oorspronkelijk beek was, kon men op die plek een watermolen met bovenslagrad plaatsen. Dat trucje kon men een aantal malen herhalen. De kaart van Christiaan Sgrooten uit 1570 laat de situatie zien net voordat men de molens in grote getale begon aan te leggen en er toch al een aantal beken aanwezig waren.


Figuur 16. Kaart van Christiaan Sgrooten uit 1570.

Dat opleiden van de oude beek tegen de helling van het Veluwemassief was een enorme prestatie. Wat het wel eenvoudiger maakte was dat er vroeger hoegenaamd geen bos en struikgewas in deze omgeving was. Er waren veel zandverstuivingen en heidegebieden en dat maakte het "lezen" van het landschap eenvoudiger.

Figuur 17. Opleiden van een beek tot een sprengenbeek. Bron: IJzerman

Een mooie tekening die de aanleg van de sprengenbeken nog duidelijker illustreert is te vinden in het boek " Ontdek de Veluwe" van Dijkhuizen, Schimmel en Westra.


Figuur 18. Opleiden van een beek tot een sprengenbeek. Bron: Ontdek de Veluwe 1976 door Dijkhuizen, Schimmel en Westra

Over de aanleg van de sprengenbeken en de watermolens is er uiteraard meer te berichten maar dat gaat buiten dit artikel om.

Ik werd nieuwsgierig naar de huidige situatie van het smelwaterdal in het verlengde van de Koppelsprengen en heb daar op 30 oktober 2016 een bezoek gebracht.


Figuur 19. Overzicht smeltwaterdal Koppelsprengen. Bron Henk Weltje

De hoogte verschillen waren aanzienlijk. Het haaks gelegen hoogste gedeelte van het dal waar ik gelopen heb was 60 meter boven NAP. Het dal zelf op die plek was 14 meter lager en de afstand was slechts 300 meter.


Figuur 20. Smeltwaterdal. Foto Henk Weltje

Los van het feit dat het een erg interessant onderwerp is, was het ook een prachtige herfstwandeling in een rustig gebied oostelijk van het wat drukkere wandelgebied Het Leesten.


Figuur 21. Lager gelegen smeltwaterdal met links en rechts wallen. Foto Henk Weltje