Nederland telt ongeveer 4.000 polders: laaggelegen stukken land, rondom omgeven door dijken of kaden, waarvan de waterstand kunstmatig wordt geregeld. Regen en grondwater dat onder druk omhoogkomt, blijven zich er verzamelen. Dat water moet eruit: bij laag buitenwater door een sluis, anders met een pomp. Vroeger deden windmolens dat werk, vanaf ongeveer 1850 stoomgemalen en na 1900 gemalen op diesel of elektriciteit. Hoe hoog het water in een polder mag staan, bepaalt het waterschap per gebied.
Land dat zelf naar beneden kwam
Veel mensen denken bij een polder aan land dat op de zee is veroverd. Voor het grootste deel van West-Nederland klopt dat niet. Het gebied tussen Den Helder en de Nieuwe Waterweg was ooit veenland dat enkele meters boven zeeniveau lag.
Vanaf ongeveer 800 tot 1000 na Christus begonnen boeren het veen te ontginnen. Ze groeven sloten om het te ontwateren. Levend veen bestaat voor zo'n 90% uit water, dus het kromp. Wat boven het grondwater kwam te liggen, kwam in contact met lucht en verteerde. Tussen 1000 en 1200 was het land zo ver gezakt dat het op het niveau van hoogwater op de Zuiderzee lag. Er moesten dijken komen, en achter die dijken ging de daling door.
Daardoor ligt een groot deel van West-Nederland nu enkele meters onder zeeniveau. Het water loopt er niet meer vanzelf weg. Naast zulke laagveenpolders bestaan er polders van ingedijkte kwelders en uiterwaarden, en droogmakerijen: meren die zijn leeggepompt.
Regen, kwel en een trap van water
In een polder komt op twee manieren water binnen. Het grootste deel valt als regen. Daarnaast is er kwel: grondwater dat van buiten de polder onder druk omhoogkomt, omdat het water daarbuiten hoger staat. Hoeveel dat is, hangt af van het hoogteverschil en van de bodem. Door zand stroomt het makkelijk, door klei nauwelijks. Daarom zijn polderdijken meestal van klei gemaakt of met klei bekleed.
Het water verzamelt zich in sloten en tochten en stroomt naar het laagste punt van de polder. Daar staat het gemaal. Dat pompt het water omhoog naar een boezem: een stelsel van hoger gelegen vaarten en meren dat het water verder afvoert naar rivier of zee. Op de boezem staat weer een groter gemaal, of een sluis die bij laag buitenwater wordt opengezet. Diepe polders hebben soms een getrapte bemaling, met een tussenboezem en twee gemalen boven elkaar.
Het principe was al honderden jaren oud toen de eerste pomp op stoom draaide. Een windmolen kon het water maar een beperkte hoogte opvoeren. Waar de polder dieper lag, zetten molenbouwers er meerdere achter elkaar, in een molengang.
De Beemster: vijftig molens voor één meer
De bekendste droogmakerij uit de molentijd is de Beemster, ten noorden van Amsterdam. In 1607 kregen enkele Amsterdamse burgemeesters en kooplieden toestemming om het meer droog te maken. Molenbouwer Jan Adriaanszoon Leeghwater uit De Rijp werkte mee als adviseur en opzichter. Het beeld dat hij de hele drooglegging leidde, klopt niet.
Het werk mislukte eerst. Op 23 januari 1610, toen het meer bijna leeg was, brak de Waterlandse Zeedijk door en liep alles weer vol. De ringdijk werd daarna zo hoog gemaakt dat hij een meter boven het omringende land uitstak. Op 19 mei 1612 viel de Beemster droog. Er stonden toen 43 poldermolens; uiteindelijk waren er 50 nodig om het land droog te houden.
Driehonderd jaar lang deden die molens het werk. Eind negentiende eeuw werden ze vervangen door drie stoomgemalen, en in de twintigste eeuw door twee elektrische. Van de molens is niets over, maar de rechthoekige verkaveling uit 1612 wel. Sinds 1999 staat de Beemster op de UNESCO-Werelderfgoedlijst.
De Haarlemmermeer: leeggepompt met stoom
Leeghwater had ook plannen voor de Haarlemmermeer, een meer van bijna 17.000 hectare dat door afkalvende oevers steeds groter werd en de bijnaam Waterwolf kreeg. Zijn boek erover verscheen in 1641. Er zouden zo'n 200 molens voor nodig zijn geweest. Leiden wilde zijn visrechten niet kwijt, Haarlem vreesde voor zijn scheepvaart, en het plan bleef liggen.
Twee stormen in 1836 joegen het water tot aan de poorten van Amsterdam en Leiden. Koning Willem I besloot in 1837 dat het meer moest verdwijnen. Vanaf 1840 werd een ringvaart gegraven en een ringdijk van 59,5 kilometer aangelegd. Voor het droogmalen werd gekozen voor stoom, toen een unicum: tot dan toe deden vooral windmolens dit werk. Gemaal De Leeghwater begon in 1848, De Cruquius en De Lynden volgden in 1849. Op 1 juli 1852 lag de bodem droog.
De polder laat ook zien hoe waterbeheer meebeweegt met wat er op het land gebeurt. Er liggen nu 42 peilgebieden en vijf gemalen. Het oude gemaal De Lynden werd in 2005 vervangen door een groter exemplaar, onder meer omdat woonwijken en Schiphol veel extra verhard oppervlak opleverden. Regen die niet meer wegzakt, moet worden weggepompt; hoe u dat op kleine schaal in uw eigen tuin voorkomt, staat in de tuin als spons.
Het Woudagemaal: stoom als reserve
Het gebouw op de foto bovenaan staat bij Lemmer. Het Ir. D.F. Woudagemaal werd op 7 oktober 1920 geopend door koningin Wilhelmina en is volgens de beheerders het grootste nog werkende stoomgemaal ter wereld. Het pompt water uit de Friese boezem naar het IJsselmeer.
Vier stoommachines van elk 500 pk drijven acht pompen aan, die elk 500 kubieke meter per minuut verzetten. Samen is dat 4.000 kubieke meter per minuut. De ketels werden in 1955 vernieuwd en in 1967 omgebouwd van steenkool naar stookolie. De schoorsteen is 60 meter hoog.
Sinds 1966 doet het J.L. Hooglandgemaal bij Stavoren het gewone werk. Het Woudagemaal wordt gemiddeld eens per jaar bijgezet, als het in Friesland lang en hevig regent en de boezem te hoog dreigt te komen. Daarnaast gaat het twee keer per jaar onder stoom om het personeel te oefenen. Het is eigendom van Wetterskip Fryslân en staat sinds 1998 op de UNESCO-Werelderfgoedlijst.
Ter vergelijking: het nieuwe gemaal in de Afsluitdijk verzet 275 kubieke meter per seconde, ruim vier keer zoveel. Waarom dat nodig is, staat in de Afsluitdijk en de Zuiderzeewerken.
Het peil: een keuze met gevolgen
Hoe hoog het water in sloten en vaarten staat, legt het waterschap per peilgebied vast. Dat is een afweging tussen belangen die elkaar tegenspreken. Een lager peil is gunstig voor de landbouw, die last heeft van te natte grond. Maar in veengebieden versnelt het de bodemdaling: veen dat boven het grondwater komt, krimpt en verteert. Daarna moet het peil weer omlaag, en zo gaat het verder.
In bebouwd gebied speelt nog iets. Een te laag peil laat houten funderingspalen droogvallen, met paalrot als gevolg. Een te hoog peil geeft natte kruipruimtes en kelders. Hoe die twee risico's in dezelfde wijk tegen elkaar in kunnen werken, staat in grondwater en funderingen.
Ook de gemalen zelf hebben met de dalende bodem te maken. Een gemaal dat op palen staat, zakt niet mee met de klinkende grond eromheen. Langs de wanden kan dan een naad ontstaan waardoor kwelwater makkelijker de polder in stroomt. Waterbeheerders brengen daarom soms kwelschermen aan, om de weg van het water onder de grond te verlengen.