Riolering - TU Delft OCWen de behandeling van afvalwater. 1.1.2 Functie van de riolering Heden ten...
Transcript of Riolering - TU Delft OCWen de behandeling van afvalwater. 1.1.2 Functie van de riolering Heden ten...
Riolering
CIVIELE GEZONDHEIDSTECHNIEK - CT3420
maaiveld
dekking > 0,8m
-0,19m
-0,45m
-0,70m
H=0,26m
druklijn
oppervlaktewater
2
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
Inhoudsopgave
1. Grondbeginselen 5 1.1 De riolering 5 1.1.1 Afvalwatersysteem 1.1.2 Functie van de riolering 1.2 Types rioolstelsels 5 1.2.1 Gemengde en gescheiden rioolstelsels 1.2.2 Verbeterde gemengde en verbeterde gescheiden rioolstelsels 1.2.3 Mechanische riolering 1.3 Onderdelen van rioolstelsels 9 1.4 Begrippen,definitiesenafkrotingen 112. Stelselkeuze 13 2.1 Stedenbouwkundigeaspecten 13 2.2 Milieu-aspecten 15 2.2.1ConculsiesvandeNationaleWerkgroepRioleringenWaterkwaliteit 2.2.2 Stelselkeuzeenemissies:nadereanalyse 2.2.3Reductievandeemissies 2.2.4 Effectenvanrandvoorzieningenopdeoppervlaktewaterkwaliteit 2.3 Invloedterreingesteldheidenaanweziginfrastructuuropstelselkeuze 22 2.4 Literatuur 223. Ontwerpgrondslagen 22 3.1 Hoeveelheden afvalwater 23 3.1.1Huishoudelijkafvalwater 3.1.2 Industrieel afvalwater 3.1.3 Lekwater 3.1.4 Drainagewater 3.1.5 ‘Vreemd’ water 3.2 Neerslag 26 3.2.1 Neerslaghoeveelheden en afvloeiingsgedrag 3.2.2Regenduurlijnen 3.2.3Hetgebruikvanregenduurlijnen 3.3 Literatuur 304. Hydraulische grondslagen 32 4.1 Basis formules 32 4.2 Permanente stroming 32 4.3 Hydraulische weerstanden in onderdelen van rioolstelsels 33 4.3.1 Overstorten 4.3.2 Zijdelingse overstorten 4.3.3 Openingen 4.3.4 Weerstand in geheel gevulde leidingen 4.3.5Weerstandingedeeltelijkgevuldeleidingen 4.3.6Uitstroomverliezen 4.3.7 Weerstand in putten 4.4 Berekeningvandetotaleverliezen 40 4.5 Literatuur 40
3
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
5. Dimensionering rioolstelstels 41 5.1 Leidingdimensionering 41 5.2 Dimensioneringvannetwerk 43 5.2.1 Typesnetwerken 5.2.2Dimensioneringvanvertaktenetwerken 5.2.3Dimensioneringvanvermaasdenetwerken 5.2.3.1 Algemeen 5.2.3.2 Methode Cross 5.3 Voorbeeld dimensionering riolering 49 5.3.1 Basisgegevens 5.3.2 Basisontwerp 5.3.3 Invloed uitgangspunten op afmetingen riolen 5.3.4 Invloed aanleg AWZI 5.3.5 Ligging riolen 5.4 Dimensionering riolering van tunnels en onderdoorgangen 60 5.4.1 Voorbeeld 5.5 Literatuur 626. Aanleg 62 6.1 Structuurplan 62 6.2 Schetsontwerp ont- en afwatering 63 6.2.1 Drainage 6.2.2 Open water 6.2.3 Structuur rioleringsplan 6.3 Definitiefrioleringsplan 64 6.4 Bestek 65 6.4.1 Functiesvanhetbestek 6.4.2RAW-systematiek 6.4.3Materiaalkeuzeenconstructieveaspecten 6.4.3.1 Materiaalkeuze 6.4.3.2 Constructieve aspecten 6.5 Aanbesteding 65 6.6 Uitvoeringentoezicht 66 6.6.1 Voorbereiden 6.6.2 Ontgraven 6.6.3 Funderen 6.6.3.1 Oplegging op staal 6.6.3.2 Oplegging op sloven of roosters 6.6.3.3 Fundering op palen 6.6.4 Leggen van de buis 6.6.5 Aanvullen en verdichten 6.6.6 Sleuflozetechnieken 6.6.7 Toezicht 6.7 Literatuur 71
4
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
5
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
1. Grondbeginselen
In dit hoofdstukworden demogelijke types ri-oolstelsels en de verschillende onderdelen van rioolstelsels belicht. Vervolgens worden de voor hetvakgebiedessentiële termenenafkortingenbehandeld. Tenslotte wordt een lijst gegeven van devaktermenzoalsdezeindeEngels,FransenDuitstaligeliteratuurwordengebezigd.
1.1 Deriolering
1.1.1 AfvalwatersysteemDe rioleringmaakt deel uit vanhet zogehetenafvalwatersysteem. Dit systeem bestaat uit de volgende onderdelen;· de binnenriolering,· de buitenriolering,· gemalen en persleidingen en de· afvalwaterzuiveringsinrichting.
De binnenriolering bestaat uit sanitaire toestel-len en overige toestellen diewater verbruiken(vaatwasmachines, wasmachines etc.), uit stand-leidingen, liggende leidingen, grondleidingen en in en uitpandige regenwater afvoerleidingen. De besprekingvandeafvalwaterzuiveringsinrichtingvaltbuitenhetbestekvandezehandleiding.Hetvervolg zal voornamelijk betrekking hebbenopdebuitenriolering. Ineenafzonderlijkhoofdstukzalinhetkortwordeningegaanopdebinnenrio-lering.Daarbijzullenvooraldieaspectenwordenbehandelddievaninvloedzijnopdewerkingvandebuitenrioleringendeafvalwaterzuiveringsin-richting.
De buitenriolering omvat het eigenlijke stelselwaarmee het afvalwater wordt afgevoerd. Dit stelsel bevat naast ondergrondse leidingen put-ten, huisaanluitingen waarmee het afvalwater en het regenwater naar de riolering wordt geleid, straatkolken en aansluitleidingen van deze opde riolering, overstorten, stuwputten, gemalen, bergbassins en bergbezinkbassins.Daarnaastkunnenmetnameinhellendegebiedenbekenofoverkluisdewatergangendeeluitmakenvanderi-
olering.InhetoostenenhetzuidenvanNederlandkomtdezesituatieopenkeleplaatsenvoor.Intropischegebiedenwordthetregenwaterdik-wijlsmetbehulpvanopenkanalenafgevoerd.Inveelgevallenwordtmetbehulpvandezekanalentevens het afvalwater, gewenst of ongewenst, ingezameldenafgevoerd.Deverstrengelingvanoppervlaktewaterafvoerenvanderioleringlevertindezegebiedengroteproblemenopwanneerhetgaatomdebeschermingvandevolksgezondheiden de behandeling van afvalwater.
1.1.2 FunctievanderioleringHeden ten dage heeft de riolering tot doel het afval-waterintezamelenentetransporterentotbuitendebebouwdekom.Daarnaastspeeltderioleringeenbelangrijkerolbijdeafvoervanneerslaguitde bebouwde omgeving. Zowel de afvoer van afvalwater als van neerslag uit de bebouwde omgeving is van vitaal belang met hetoogopdebevorderingvandevolksgezond-heid en de handhaving van een goed woon en werkklimaat.Bijafwezigheidvanrioleringiseenstad in de huidige samenleving onbewoonbaar en onleefbaar.
Het belang dat aan de riolering moet worden toe-gekend kanmedewordengeïllustreerd aandehandvanenkelecijfers.De lengte van de riolering in beheer bij gemeenten bedraagtca40.000km.Particulierenbeherennaarschatting15tot20.000kmriolering.Devervangingswaardevandegemeentelijkerio-lering bedraagt ca 30 miljard Euro. In 2002 werd ca0.8miljardEurogestokenindevervangingenaanpassing van de bestaande riolering.
1.2 Typesrioolstelsels
1.2.1 GemengdeengescheidenrioolstelselsHetafvalwaterenhetregenwaterkunnendooreenenhetzelfderioolstelselwordenafgevoerd.Eendergelijkstelselwordteengemengdrioolstelsel genoemd.(Ziefiguur1.1).
De oudste rioolstelsels waren alle van het ge-mengde type.Aan dit type stelsels kleeft een
6
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
bezwaar.Omeconomische redenenworden ingemengdestelselszogehetenoverstortenaan-gebracht, waardoor overdimensionering van de stelselswordtvoorkomen.Viadezeoverstortenwordt bij hevige neerslag verontreinigd regenwater ophetoppervlaktewatergeloosd.Dekwaliteitvanhetoppervlaktewaterkanhierdoor,veelaltijdelijk,ernstigverminderen.Vissterfte,stankenvisueleverontreinigingkanhetgevolgzijn.
Omhethoofdtekunnenbiedenaandenegatieveinvloed van gemengde rioolstelsels op de water-kwaliteitzijninhetbeginvandezeeeuwdeeerstegescheiden stelsels aangelegd. Een gescheidenrioolstelsel bestaat uit twee stelsels, een vuilwa-terriolering voor de afvoer van van regenwater. (Ziefiguur1.2).
In theorie wordt in dit stelseltype het regenwater niet met het afvalwater vermengd. Een geschei-
den stelsel kan slechts aan de verwachtingenvoldoen indien de beide afvalwaterstromen, de huishoudelijkeafvalwaterstroomrespectievelijkderegenwaterstroom,striktgescheidenblijven.Hetkomtechtervoordat indeloopvandetijd,bedoeld of onbedoeld, huisaansluitingen op het regenwaterriool worden aangesloten. Een con-tinuebelasting vanhet oppervlaktewater is hetgevolg.Ookhetomgekeerdekanplaatsvinden;deaan-sluiting van regenwater afvoerleidingen op het vuilwaterriool.Hierdoorkanoverbelastingvandeafvalwaterzuiveringsinrichtingenoptreden.Dezezijnimmersnietontworpenopdebehandelingvanafvalwaterstromendiegroterzijndandievolgenuitdehoeveelhedenverbruiktdrinkenproceswater.Ookindatgevalneemtdebelastingvanhetop-pervlaktewatermetverontreinigingentoe.In beide gevallen is sprake van zo genoemdefoute of illegale aansluitingen.
Figuur 1.1 - Principe gemengd stelsel
Figuur 1.2 - Principe gescheiden stelsel
7
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
Inderegenwaterrioleringkomeneveneensover-storten voor die meestal uitlaten worden genoemd. De veronderstelling was dat het regenwater dat via de uitlaten bij neerslag werd geloosd slechts ingeringemateverontreinigdzouzijn.Hetwerdimmerstijdensdelozingnietmethuishoudelijkenander afvalwater vermengd. Inmiddels is uit onderzoek gebleken dat dezeveronderstelling niet opgaat. Bij de afstroming over het aardoppervlak neemt het regenwaterallerhande vervuilende stoffen tot zich. Dezestoffenbelandenophetoppervlakalsgevolgvanverkeersactiviteiten,dooroverigemenselijkeac-tiviteiten en door toedoen van de wind. Bedacht moet bovendien worden dat vanuit het regenwa-terstelsel bij elkeneerslag vanenigebetekeniswaterwordtgeloosd,meerdan50keergemiddeldper jaar, terwijl dat vanuit een gemengd stelsel minder dan 10 maal gemiddeld per jaar het geval is.Het gevolg is dat de jaarlijksebelasting vanhetoppervlaktewatermetvervuilendestoffenbijbeidetypesrioolstelselongeveerevengrootkanzijn.(Zieparagraaf2.2).
Deaanlegenonderhoudskostenvangescheidenrioolstelselszijnindemeestegevallenhogerdandie van gemengde rioolstelsels.Slechts in die gevallen waarin reeds vóór de aan-leg van het gescheiden rioolstelsel in ruime mate oppervlaktewateraanwezigiswaarophetstelselkanlozen,kaneengescheidenstelselgoedkoperzijndaneengemengdstelselDaarstaatechtertegenoverdatdeafvalwaterzui-veringsinrichting waarop een gescheiden stelsel is aangesloteninhetalgemeenenigszinsgoedkoperuitvalt dan die waarop een gemengd stelsel is aangesloten.
1.2.2 Verbeterdegemengdeenverbeterde gescheidenrioolstelselsHet ligt voor de handdat pogingen zijn onder-nomenomde nadelen die verbonden zijn aanzowelhetgemengdealshetgescheidenstelselte ondervangen.
Van een verbeterd gemengd stelsel is sprakezodraachterdeoverstortenzogenaamdebergbezinkbassinszijnaangebracht.(Ziefiguur1.3).
Tijdens hevige neerslag wordt het overstortende water in het bassin geborgen. De hoeveelheid overstortend water neemt hierdoor af en daarmede eveneensdevervuilingvanhetoppervlaktewater.Zodrahetbassingevuldraaktwordthetaanko-mendewater ophet oppervlaktewater geloosd.Alvorenshetwaterde(externe)overstortbereikt,wordt het doorbezinkingdeels vanverontreini-gingen ontdaan.
Eenbergbezinkbassin zorgt aldus voor de ver-mindering van de overstortende hoeveelheden en bovendien is het overstortende water minder vuil. Een voorwaarde is echter dat de vormgeving vanhetbassinzodanigisdatbezinkinginderdaadkanoptreden.
In de vorige paragraaf is reeds vermeld dat foute aansluitingen de voordelen van een gescheiden rioolstelselinbelangrijkematetenietkunnendoen.Ditnadeelkantendelewordenopgehevendoorhetregenwateropeendaartoegeschikteplaatsteverbinden met het vuilwaterriool. Een stelsel dat opdezewijzeistoegerustwordteenverbeterdgescheidenstelselgenoemd.(Ziefiguur1.4).
De afvalwaterstroom die ongewild via het regen-waterriooltotafvoerkomtkanopdezewijzeinderichting van het rioolgemaal worden geleid. Daar waarhetregenwaterrioolinhetoppervlaktewateruitmondt wordt een stuw (overstort) aan gebracht. Bij neerslagen van geringe omvang verzameltzichhetregenwater inhetregenwaterstelselendeels in het vuilwaterstelsel.Na afloop van de
Figuur 1.3 - Verbeterd gemengd stelsel
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
neerslag worden de stelsels door middel van het rioolgemaal geledigd. Door het aanbrengen van de stuwwordt bewerkstelligd dat eendeel vanhet verontreinigde regenwater eveneens een behandeling indeafvalwaterzuiveringsinrichtingondergaat.Dooropdebovenomschrevenwijzetewerktegaanwordthetnadeligeeffectveroorzaaktdoorde aansluiting van regenwater leidingen op de vuilwaterriolering niet opgeheven. De gevolgen zijn echterminder ernstig dan in het geval vaneen gewoon gescheiden stelsel. Met de behande-lingvaneen(beperkte)hoeveelheidregenwaterindeafvalwaterzuiveringsinrichtingis immersinhet geval van de aansluiting op een verbeterd ge-scheidenstelsel,reedsrekeninggehouden.
De vuiluitworp vanuit gemengde stelsels kannaastdoorhettoevoegenvanbergbezinkbassinsookwordenverminderddoorhetaanbrengenvanwerveloverstortenofdoordeoverstortzelfaantepassen (‘verbeterde overstortput’). Een anderemogelijkheid is de vergroting vande capaciteit van het rioolgemaal. Dit brengt echtermogelijkeveneensdeaanpassingvandehydraulische capaciteit vandeafvalwaterzuive-ringsinrichtingmet zichmee in het geval dezereedsaanwezigis.Daarnaastkandevuiluitworpwordenverminderddoorhetnaarderioleringafwaterendeoppervlakte verminderen, het zogeheten afkoppelen vanverhardoppervlak.Uiteraardkanditafkoppelenniet plaats vinden wanneer in de afvoer van het regenwaternietopeenanderewijzedanviaderioleringkanwordenvoorzien.Dezeoplossingis
mogelijkindienhetregenwaterindeondergrondkanwordengeïnfiltreerdofrechtstreeksnaarop-pervlaktewaterkanwordenafgeleid.Welke vuiluitworp reducerendemaatregel hetmeest geschiktwordt bevonden is ondermeerafhankelijkvanhetrendementvandemaatregelinrelatietotdeverbeteringvandeoppervlaktewater-kwaliteitendekostenvanaanlegenonderhoud.
1.2.3 MechanischerioleringBij de conventionele rioleringswijzenwordt hetafvalwaterondervrijverval,doorgebruik tema-ken van de zwaartekracht, ingezameld. Zodrade afvoer niet geschiedt onder vrijverval hebben wij van doen met mechanische riolering. Tot de mechanische riolering worden de drukriolering en de vacuümrioleringgerekend.Mechanischeriolering wordt over het algemeen aangelegd in gebieden waarin een vrijvervalriolering te duur wordt,zoalsbijverspreidebebouwingenbijlint-bebouwing. Over het algemeen wordt het regenwater niet via demechanische rioleringafgevoerd,aangeziendit leidt tot een grotere benodigde leidingdia-me-terenpompcapaciteitendaarmeedefinanciëlevoordelen van mechanische riolering teniet wor-den gedaan.
DrukrioleringDrukrioleringbestaatuiteenaantal(kleine)gema-len en daarop aangesloten persleidingen.
Van een aantal verspreid staande woningen wordt het afvalwater onder vrijverval naar een pompput gevoerd. Van daaruit wordt het water naar een volgende pompput geperst.Op dezeput zijn wederom één ofmeerderewoningenaangesloten.Opdezewijzekanvaneenaantalverspreid staande woningen het afvalwater wor-deningezameld.Uiteindelijkwordthetwaterindereedsaanwezige vrijverval rioleringgeloosdenvervolgensnaardeafvalwaterzuiveringsinrichtinggevoerd.(Ziefiguur1.5).Drukrioleringwordt toegepastbijverspreidebe-bouwing waarvoor de aanleg van een vrijverval stelselteduuris.Ookdeaanlegvandrukrioleringis echter geengoedkopeaangelegenheid.Eengrootdeelvandeaangelegdedrukrioleringistot
Figuur 1.4 - Verbeterd gescheiden stelsel
9
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
standgebrachtmetbehulpvaneenRijkssubsi-die.Debedoelingachterhetverstrekkenvandesubsidie was de vergroting van het aantal op de riolering aangesloten panden. 5% van alle op de riolering aangesloten panden voeren het afval-waterdoormiddelvandrukrioleringafnaareenafvalwaterzuiveringsinrichting.
Aan drukriolering zijn nadelen verbonden.Demeestinhetoogspringendezijnde,invergelij-kingmetvrijvervalriolering,hogeonderhouds-envervangingskostenenhetoptredenvanstankenaantastingvanbetondaarwaardedrukrioleringaansluitopdevrijverval riolering.Opdeze laat-ste twee aspecten wordt in het college CT 5540 (InzamelingentransportvanafvalwaterII)naderin gegaan.
VacuümrioleringEvenalsbijdrukrioleringwordtbijvacuümrioleringhet afvalwater uit de woningen afgevoerd naar eennabijgelegenbufferput.Vanafdezebufferput
vindt het verdere transport vervolgens plaats met onderdruk.(ziefiguur1.6)
Vacuümriolering heeft inNederlandweinig toe-passinggevonden.Hoeweldebedrijfszekerheidvergelijkbaar ismet die vandrukrioleringweer-streefden de hogere aanlegkosten een ruimetoepassing.Eennadeelvanvacuümrioleringtenopzichtevandrukriolering isbovendiendatmetvacuümriole-ringslechtsverticaleobstakelsvangeringehoogtekunnenwordenoverwonnen.Ditiseengevolgvanhetgegevendatdeonderdrukinhetsysteemvannature is begrensd.
1.3 OnderdelenvanrioolstelselsEen rioolstelsel bestaat uit strengen die worden begrensd door putten. Een streng bestaat uit bui-zen.Dezebuizenkunnencirkelvormig,rechthoe-kig, eivormig zijn. Soms komen rechthoekigebuizenvoordieaandebovenzijdezijnafgedektmet een tongewelf.Debuizenkunnenzijnvervaardigduitbeton,giet-ijzer, kunststof, grèsofmetselwerk.DemeesterioolbuizeninNederlandzijnvervaardigduitbeton.Hetkomtvoordat inoudestelselsallehiervoorgenoemdematerialenzijntoegepast.
Puttenzijnnodigommeerdanéénrioolopelkaartekunnenaansluiten.Inverbandmetdemoge-lijkheiddestelsels tekunnen inspecterenen teonderhoudenmoetendezetoegankelijkzijn.Dithoudt in dat op afstanden langs de strengen van 40tot60mputtenaanwezigdienentezijn.Indien
Figuur 1.5 - Druktransportsysteem
Figuur 1.6 - Principeschema vacuümriolering in het geval van een woonboot
10
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
eendergelijkeputuitsluitendwordtaangebrachtomhet riool te kunnen inspecterenwordt dezeinspectieputgenoemd.Puttenwordenhoofdzakelijkuitgevoerdinbetonenmetselwerk,somsincombinatiemetelkaar.Deputtenwordenafgedektmeteenputdeksel. Dezebestaat indemeestegevallenuitgietijzerevenalsdezittingwaarinhetdekselisgevat.Indieneenstrengzodanigwordtbelastdatdaarinoverdrukkenkunnenoptredenzodatwaterviadeputnaarbuitenkantredenof,hetgeeninhetal-gemeeneengevaarlijkeverkeerssituatieoplevert,hetputdekselvandeputkanwordengelicht,kun-nen gekneveldedeksels worden toegepast. Dit wilzeggendathetdekseldoorhetinhorizontalezintedraaien,vastaandezittingwordtbevestigd.Het openen gebeurt in tegenstelde richting.
Stuwputten worden in gemengde rioolstelsels aangebracht met het doel, tijdens de afvoer van neerslag,hetaankomendewaterterugtestuwen.Hierdoorwordtbereiktdatoverstortingenmindervaakoptredenendeoverstortendehoeveelhedenwordenbeperktzodateenafnamevandebelas-tingmetvuilvanhetoppervlaktewateroptreedt.
Overstorten worden in gemengde rioolstelsels aangebracht met het doel het stelsel tijdens neer-slagtekunnenontlasten.Hetismogelijkrioolstel-selszodanigteontwerpendatelkeregenbui,hoelangenintensiefdezeookmagzijn,kanwordenverwerkt.Neerslagenmeteenextreemkarakterkomenechternaarverhoudingzeerweinigvoor.Stelsels die zijn ontworpen om deze extremeneerslagen tekunnenverwerkenzijnzeerduurin aanleg. Door het aanbrengen van overstorten wordtaanzienlijkbespaardopdeaanlegkosten.
Uitlaten worden aangetroffen in het regenwa-terstelsels van gescheiden riolering. Zij hebben dezelfdefunctiealsoverstorten.
Nooduitlaten worden ondermeer aangebracht indeontvangkeldersvangemalen.Nooduitlatenbehorenuitsluitendinwerkingtetredenzodrahetgemaal voor langere tijd in storing is gevallen.
Overstorten, uitlaten en nooduitlaten worden meestalinbetonuitgevoerd,eenenkelekeerinmetselwerk.
Kolk en huisaansluitingen voeren het inge-zamelde regenen afvalwater naar het riool af.De leiding worden overwegend vervaardigd uit kunststof.Oude leidingen zijn dikwijls in grèsuitgevoerd.Het is inNederland veelal gebruikelijk de aan-sluiting opde riolering langsde kortsteweg teverwezenlijken.Dithoudtindataansluitingenopdestrengenzowelalsdeputtenvoorkomen.Ditheeft tot nadeel dat bij insitu renoveren van de rioleringdeaansluitingenafgeslotenraken.(InsiturenoverenwordtbehandeldbijCT5540Inzame-ling en transport van afvalwater II). Het opnieuw aansluitenvandeleidingeniskostbaarenkanopdeduuraanleidingzijntothetoptredenvanlekka-ges.Hetverdientsterkeaanbevelingbijnieuwaanteleggenrioleringallekolkenhuisaansluitingenop de putten aan te sluiten.
GemalenzijninhetvlakkeNederlandonmisbareonderdelen van rioolstelsels.Gemalen komenvoormetcapaciteitenvanenkelem3/htotenkeleduizendenm3/h. Het ontwerpen, bouwen en in-richten van met name de grotere rioolgemalen, is een specialistische aangelegenheid.Tijdens het afslaan van pompen planten zichschokgolvenindepersleidingvoort.Bijgemalenmet een grote capaciteit waarop persleidingen van enkelekilometerslengtezijnaangeslotenkanhetnodigzijndeschokgolventedempendoorhetaan-brengenvanzogehetenwaterslagvoorzieningen.Dezebestaanindemeestegevallenuitbuffertorens of windketels.Ook de dimensioneringvanwaterslagvoorzieningeniseenspecialistischeaangelegenheid.
Persleidingenkomenvooralsonderdelenvandeeigenlijkeriolering,inhetbijzonderdedrukriole-ring,zowelalsleidingenmetbehulpwaarvanhetafvalwaternaardeafvalwaterzuiveringsinrichtingwordt getransporteerd. Persleidingen worden overwegendvervaardigduitkunststoffen.Debe-handelingvandegemalen,waterslagvoorzienin-
11
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
genpersleidingenvindtplaatsbijhetvakCT5550Ontwerp van gemalen en persleidingen.
Bergbezinkbassins vinden in toenemende mate toepassing.Mits zorgvuldig ontworpen kunnende bassins een goede bijdrage leveren tot de verbetering van de oppervlaktewaterkwaliteit.Bergbezinkbassinswordenzoweluitgevoerdalsopen en als gesloten bassins. De laatste indien zijdichtbijbebouwingmoetenwordenaangelegd.Een combinatie van gesloten en open bassins komteveneensvoor.Bassins worden meestal uitgevoerd in beton. De openbassins kennenverschillendeuitvoerings-vormen.Deze variëren van begroeide bassinstot bassinswaarvandewandenenbodemzijnbedektmetasfaltofkunststoffolie.Dezeafdich-tinggeschiedtominfiltratieindeondergrondvanverontreinigd water tegen te gaan en/of om het onderhoudtevergemakkelijken.
Bergbassinsofretentiebassins hebben uitslui-tend tot doel regelend op te treden bij de afvoer van hevige neerslagen. Zij hebben slechts een bergende functie. Deuitvoeringsvormenzijnnagenoegdezelfdealsdievanbergbezinkbassins.Deontwerpgrondsla-gen verschillen echter.Ophetontwerpvanbassinszal inHoofdstuk9nader worden ingegaan.
1.4 Begrippen,definitiesenafkortingenIn deze paragraaf is een lijst gegevenmet debelangrijkste begrippen en afkortingen uit hetvakgebiedvanderiolering.DevetgedruktetermenzijnweergegevenzoalszijinNEN3300:‘Buiten-riolering; termenendefinities’ zijn gedefinieerd.Daarnaastiseenlijstgegevenmetdevaktermenzoals deze in deEngels,Duits en Franstaligeliteratuurwordengebezigd.
AfkortingenAWZI afvalwaterzuiveringsinrichtingBZV BiochemischZuurstofVerbruik1
CZV ChemischZuurstofVerbruik1 dwa droogweerafvoerNKj Kjeldahlstikstof1
of overstortingsfrequentiepoc pompovercapaciteitrwa regenweerafvoerRWZI rioolwaterzuiveringsinrichting
1 voor een definitie van deze begrippenwordtverwezennaarhetvakCT4480Behandelingvanafvalwater
Termen en definitiesZoals al eerder is vermeld zijn devetgedruktetermenweergegeven zoals zij in NEN 3300:‘Buitenriolering; termenendefinities’ zijn gede-finieerd.Ineenaantalgevallenisdaarnaasteenmeer gangbare definitie van de bepaalde termweergegeven, die de lading van de desbetreffende termbeterdekt.
afvalwater: waterwaarin verontreinigingenworden aangetroffen, hieronder valtookregenwaterdatinaanra-kingisgekomenmethetaardop-pervlak
afvalwater: allewaterwaarvandehouderzichmet het oog op de verwijdering daarvan ontdoet, voornemens is zich te ontdoenof zichmoetontdoen
afvloeiingscoëfficiënt: coëfficiënt toegepast op het,
volgensdeberekeningaangeno-men, naar de riolering afvoerende oppervlak
berging: inhoudvanderioleringuitgedruktin m3of inmmtenopzichtevanhetverhardoppervlak(informu-levorm:
VsB =10 Fv⋅
B = onderdrempelberging in mm, Vs = inhoud stelsel in m3, Fv=afvoerendoppervlakinha)hoofdriool: rioolhoofdzakelijkbestemdvoor
hettransportvanafvalwater,(ookwel collecteurriool of transport-riool genoemd)
12
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
huisaansluiting:leidingmetbehulpwaarvanhetaf-valwater uit woningen en andere gebouwen naar het riool wordt afgevoerd
inspectieput: putwaaropmaximaaltweeriolenzijnaangesloten
knooppunt: begin of eindpunt van een of meer leidingen, meestal gevormd door eenfysiekeconstructie
kolk: ingegravenbakvoordeopvangvanneerslagafkomstigvaneropaangeslotenoppervlakken, voorhetlatenbezinkenvaninditwatermeegevoerdebezinkbarestoffenen voor de afvoer van dit water naar de riolering
kolkaansluiting: leidingdie de kolk verbindtmet
het rioolnooduitlaat: constructievoordelozingvanaf-
valwaterophetoppervlaktewaterbij calamiteiten
overstort: constructie waar uitstroming van afvalwater uit het gemengde riool-stelselnaarhetoppervlaktewatermogelijkis(metdrempel)
overstorting: lozing van afvalwater via eenoverstortdrempel
overstortingsfrequentie: totaal aantal overstortingsgebeur-
tenissen in de beschouwde peri-ode gedeeld door de beschouwde periode in jaren
persleiding: leidingwaardooronderoverdrukafvalwater wordt getranspor-teerd
pompovercapaciteit: het deel van de pompcapaciteit
datbeschikbaarisvoorderegen-waterafvoeruitgedruktinm3/h of inmm/htenopzichtevanhetver-hardoppervlak(informulevorm:
Q - Qp dw aq =poc 10 Fv⋅
qpoc = pompovercapaciteit in mm/h, Qp = pompcapaciteit in m3/h,
Qdwa = droogweerafvoer in m3/h, Fv=afvoerendoppervlakinha)
regenwaterriool: riool alleen bestemd voor de
inzamelingenhet transport vanregenwater
riolering: het geheel aan voorzieningenvoordeinzamelingenhettrans-port van afvalwatermet uitzon-deringvanzuiveringstechnischewerken
rioleringsnetwerk: Samenstel van riolen. (De term
wordt gebruikt zodragesprokenwordt over de berekening vanrioolstelsels.)
riool: samenstel van buizen tussentwee putten, bestemd voor de inzamelingen/ofhettransportvanafvalwater
rioolgemaal: een inrichting voor het verpompen van afvalwater
rioolput: constructie toegang gevend tot het rioolstelsel
rioolstelsel: samenhangend geheel van riolen, rioolputten en bijbehorende voor-zieningenvoordeinzamelingenhet transport van afvalwater
rioolstreng: riolering tussen het hart van een put en het hart van een volgende put(nietnoodzakelijkdeeerstvol-gende)
stamriool: riool waarop een aantal riolenuitmonden
straatkolk: kolkmethorizontaalboveninlaat-rooster,waarvan de bovenzjdegelijkligtmethetwegoppervlak
trottoirkolk: kolkmeteenverticaalvoorinlaat-rooster, waarvan de voorkantstrooktmetdetrottoirband
uitlaat: constructie waar uitstroming van afvalwater uit het regenwaterriool-stelselnaarhetoppervlaktewatermogelijkis(zonderdrempel)
vuilwaterriool: riool alleen bestemd voor de inzamelingenhet transport vanhuishoudelijkenbedrijfsafvalwa-ter,nietzijndeneerslag.
13
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
Internationale vaktermenOp dit moment wordt door de Europese Techni-scheCommissieCEN/TC165gewerktaaneendrietalige (Engels, Frans en Duits) Europese normmettermenendefinitiesophetgebiedvanriolering en afvalwaterzuivering.Behalve in denormbladen(zodradezevankrachtzijn)kunnendebuitenlandsevaktermenwordenopgezochtindeverschillendegezondheidstechnischenaslag-werkendieinomloopzijn.Eenhandignaslagwerkmet de Engelse /Franse /Duitse en Italiaanse vaktermenishet‘WorterbuchfürdasWasserundAbwasserfach’vanF.MeinckenH.Möhle.
2. Stelselkeuze
Omeenjuistekeuzetussendeverschillendety-pesrioolstelselsuitHoofdstuk1tekunnenmakenishetnodigrekeningtehoudenmeteenaantalverschillendeaspecten. Indithoofdstukwordende stedenbouwkundige en demilieukundigeaspecten behandeld. Tenslotte wordt de invloed vandeterreingesteldheidendereedsaanwezigeinfrastructuuropdestelselkeuzebelicht.
2.1 StedenbouwkundigeaspectenDe rioleringmaakt onderdeel uit vanhet afval-watersysteem,datopzijnbeurteenonderdeelis
vanhetstedelijkewatersysteem.Methetlaatstewordt het samenstel van ont- en afwateringsmid-delenbedoelddatmoetzorgenvoordeafvoervangrondwater,afvalwaterenoppervlaktewateruithetgebied waarbinnen de bebouwing is gelegen. In figuur2.1isdeplaatsvanhetafvalwatersysteeminhetstedelijkewatersysteemweergegeven.De aanleg van drainagemiddelen, riolering en openwaterpartijen veroorzaakt, somsaanzien-lijke,veranderingen indewaterhuishouding.Destedenbouwkundigevormgevingvaneenwijkisvanrechtstreekseinvloedopdestelselkeuzeendekostenvanaanlegvanhetafvalwatersysteem.Deze invloed is het sterkst in de laag gelegendelen van Nederland.Uitgangspunten bij de inrichting van de waterhuis-houdingindestadzijn(Ziefiguur2.2):· het grondwaterpeil moet 0,0 m beneden het
peilvandebeganegrondvloerzijngelegen.· het vloerpeil dient tenminste 0,30 m boven de
kruinvandewegtezijngelegen.
Hetverlangdegrondwaterpeilkanwordenbereiktdoor het terrein op te hogen, door het aanleggen vaneennetwerkvandrainsofdooreencombi-natie van beide. Het drainagewater moet òf on-der vrij verval naar open water (singels, vijvers) worden afgevoerd òf met behulp van gemaaltjes en persleidingen daar naar toe worden geleid. Het waterpeil in de singels is een gegeven. De
Nederlands Engels Duits Fransafvalwater wastewater Schmutzwasser eauxusées
afvloeiingscoëfficiënt runoffcoefficient Abflußbeiwert coefficientderuisselement
afvoerendoppervlak catchment area Einzugsgebiet bassin versant
droogweerafvoer dryweatherflow Trockenwetterabfluß débitdete,pssec
gemengd rioolstelsel combined system Mischsystem réseauunitaire
gescheiden rioolstelsel separate system Trennsystem réseau(detype)séparatif
grondwater groundwater Grundwasser eaux souterrain
huisaansluiting house sewer system Grundstückentwässerung drainage domestique
huishoudelijkafvalwater domestic sewage HäuslichesSchmutzwasser eauxuséesdomestiques
industrieel afvalwater tradeeffluent BetrieblichesSchmutzwasser effluentindustriel
lekwater infiltration/exfiltration Infiltration/Exfiltration infiltration
afstromend hemelwater stormwater Regenwasser eaux de ruissement
regenwaterafvoer rain discharge Regenabfluß écoulementdepluie
riolering sewer system Kanalisation réseaud’assainissement
riool sewer Abwasserkanal émissionaire
rioolwater sewage Abwasser effluent
14
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
afstand tussen de singels wordt bepaald door het verschil tussen de terreinhoogte minus 0,0 m en hetwaterpeilindesingelsenisafhankelijkvandedoorlaatbaarheid van de bodem. De afstand tus-sendesingelsopzijnbeurtbepaaltdehoeveelheiduit te geven grond en is daarmede van invloed op deexploitatie-opzetvandenieuwbouwwijk.Hetaantal singels en hun onderlinge afstand is bo-vendienvaninvloedopdekostenvandeaanlegvanriolering.Naarmatemeeropenwaterindewijkwordtaangelegddalendekostenvanaanlegvanderioleringenomgekeerd.
IndeNederlandsepraktijkwordthetopenwaterindestaddikwijlsopgevatalseenelementdathetwoonklimaateenverbeteringdoetondergaan.Stedenbouwkundigenhebbendikwijlsdeneiginghetopenwateruitsluitendvanuitditgezichtspuntte benaderen.Uit het voorgaande kanwordenafgeleiddatdeliggingbinnendewijkvanhetopenwatervangroteinvloedkanzijnopdekostenvanaanleg van ontwateringsmiddelen (drainage en ri-olering).Hetisomdieredenabsoluutnoodzakelijkdatstedenbouwkundigenbijhetopstellenvanhetstedenbouwkundigeplanineenvroegstadiuminoverlegtredenmetderioleringsdeskundigenomtekomentoteenoptimaalontwerp.Wordtditnage-latendanverkeerthetplandikwijlsineenzodanigstadiumvanrealisatiedatslechtsmetmoeitekanwordeningegrepen.Erzijnvoorbeeldenteoverdie aantonen dat daardoor de rentabiliteit van de nieuwbouwactiviteitenonverwacht lagerblijkt tezijndanaanvankelijkberekend.
Ten behoeve van de afvoer van regen- en afval-waterkanwordengekozentusseneengemengdeneengescheidenstelsel.Dekostenvanaanlegvaneengescheidenstelselwordeninbelangrijke
Figuur 2.1 - Stedelijk watersysteem
Figuur 2.2 - Woonrijp maken en de grondwaterstand
15
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
matebepaald door de aanwezigheid vanopenwaterwaarop het regenwaterstelsel kan lozen.In de laag gelegen delen van Nederland is dit openwaterdikwijlsinoorsprongreedsaanwezigof dient te worden aangelegd ter handhaving van het gewenste grondwaterpeil. In de hoger gelegen delen van het land is, ter handhaving van het ge-wenste grondwaterpeil, de aanleg van open water meestal geennoodzaak. In die gevallen is eengescheiden rioolstelsel qua aanleg en onderhoud duurder dan een gemengd stelsel. Het regenwater moet immers worden afgevoerd door riolen die, in benedenstroomse richting, in afmetingen toe-nemen.Hetkiezenvaneengemengdstelselligtdan voor de hand.
Hetgeengeldt tenaanzienvaneengescheidenstelselmetbetrekkingtotdebeschikbaarheidvanopenwatergeldttotopzekerehoogteeveneensvoor het gemengde stelsel. Dit stelsel wordt qua aanleg goedkoper naarmatemeer puntenaan-wezigzijnwaar,bijhevigeneerslag,hetstelselviaoverstortenkanwordenontlast.Eenaspectdat niet over het hoofdmoetwordengezien isdathetlozenvanwatervanuitderioleringtijdensoverstortingeneennadeligeinvloedkanhebbenopdekwaliteitvanhetstadswater.Bijhetopstel-lenvanhetstedenbouwkundigplanmoetmetditaspectrekeningwordengehouden.
Tenaanzien van de keuze voor een verbeterdgescheiden stelsel gelden geen andere overwe-gingendanhiervoormetbetrekkingtothetgeschei-denstelselzijnvermeld.Ditisniethetgevaltenaanzienvaneenverbeterdgemengdstelsel.Hetbergbezinkbassinofeensoortgelijkevoorziening,datonderdeeluitmaaktvaneendergelijkstelsel,moet op een plaats worden aangebracht waar het zichkanvullentijdenseenneerslagdieaanleidinggeeft tot een overstorting. In het algemeen zaldevoorzieningophetlaagstepuntinhetstelselworden aangebracht, bovenstrooms van dit punt is echterookmogelijk.Inallegevallenzal,vanwegehet ruimtebeslagdateendergelijkevoorzieningvergt,metdelokatietijdenshetopzettenvanhetstedenbouwkundigplanrekeningmoetenworden
gehouden.Ookinditgevalisvroegtijdigoverlegtussenstedenbouwkundigeenrioleringsdeskun-digenoodzakelijk.
2.2 Milieu-aspectenVan1983tot1990isdoordeNationaleWerkgroepRiolering enWaterkwaliteit (NWRW)uitgebreidonderzoek verricht naar de vuiluitworp vanuitrioolstelselsendeeffectendaarvanopdekwali-teitvanhetoppervlaktewater.IndezeparagraafwordeneerstdeconclusiesvandeNWRWzelfbeschreven, waarna een uitgebreide analyse wordtgegevenvandeinvloedvandestelselkeuzeop de emissies vanuit rioolstelsels. Tenslotte wordt besprokenwelke invloed randvoorzieningenopdeemissiesvanuitrioolstelselshebbenenwelkeinvloeddezeemissieshebbenopdeoppervlak-tewaterkwaliteit.
2.2.1 ConclusiesvandeNationale WerkgroepRioleringenWaterkwaliteitDeNWRWheefttenaanzienvaninvloedvandestelselkeuzeopdevuiluitworpenkeleconclusieskunnenverbindenaandeuitkomstenvandeon-derzoekingen.Eendeel vandeconclusieswasreedseerdergetrokken,echternietopgrondvanmetingendochopbasis vanberekeningen.Deuitkomsten vandeberekeningenwerdendeelsbevestigd door de resultaten van de metingen.
Methetoogopdestelselkeuzewordenhiernadebelangrijksteconclusiesweergegeven:• de vuiluitworp vanuit gemengde en gescheiden
stelsels liggenop jaarbasis indezelfdeordevan grootte.
(Dit houdt in dat indien de kwaliteit van het op-pervlaktewater wordt bepaald door de jaarlijkse belasting met zekere verontreinigingen, het type stelsel met de laagste aanlegkosten de voorkeur geniet.)
• het verbeterd gescheiden stelsel vertoont de laagste vuilemissie.1
(In het geval waarin op kwetsbaar water wordt geloosd en in het geval van een nieuw aan te leggen stelsel geniet het verbeterd gescheiden
1 DezedoordeNWRWgetrokkenconclusiewordtinparagraaf2.2.2.vannuancesvoorzien.
16
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
stelsel de voorkeur. Indien in een bestaande situatie een gescheiden stelsel aanwezig is, dient te worden nagegaan of ombouw tot een verbeterd gescheiden stelsel mogelijk is.)
• bijvoorkeurdienttewordengeloosdopgrotere,niet stagnante wateren.
(Lozingen op singels en vijverpartijen moeten worden vermeden.)
• uitsluitendhetregenwatervallendopverkeers-armewoonwijkenkanrechtstreeksophetop-pervlaktewaterwordengeloosd.
(Zonder meer afkoppelen van verhard opper-vlak wordt afgeraden.)
• indien de hoeveelheid overstortend water dient tewordenbeperktkandithetmeesteffectiefgeschiedendooreenbergbezinkbassintussenoverstortenoppervlaktewaterteplaatsen.
(Dit houdt de aanleg van een verbeterd ge-mengd stelsel in. Deze maatregel is vooral geschikt in het geval van reeds aanwezige gemengde stelsels.)
2.2.2 Stelselkeuzeenemissies:Nadere analyseDoordeNWRWzijnvanviergemengdestelsels(Bodegraven,Kerkrade,LoenenenOosterhout)en twee gescheiden stelsels (Amsterdam en Heerhugowaard) de emissies aan vervuilende stoffenbepaald.Vandegemengdestelselszijn
de resultaten van Bodegraven niet representatief omdat van de 33 bemeten buien de 11 hevigste buienzijnweggelaten.Deredenhiervoorwashetfeit dat voor die buien de overstort waaraan werd gemeten door een te hoge buitenwaterstand was verdronken, zodat geen betrouwbare overstor-tingsdebieten(endusookgeenbetrouwbarevuil-emissies)kondenwordenberekend.Deresultatenvan Bodegraven worden daarom niet vermeld. Het gescheiden stelsel in Heerhugowaard is halver-wegehetonderzoekomgebouwdtoteenverbeterdgescheiden stelsel. De resultaten van de metingen zijnindevolgendetabellensamengevat.
Jaarlijkse vuilemissieIntabel2.1isdeuitworpinkg/(ha.a)voordebe-langrijkste vervuilingsparametersweergegeven.DeeerstedriekolommenbetreffendeemissiesvanuitdegemengdestelselsvanKerkrade,Loe-nen en Oosterhout. De onderdrempelbergingen van deze stelsels bedroegen respectievelijk0,, 5,2 en 5,2 mm. (De onderdrempelberging komtovereenmetdeinhoudvanhetrioolstelselbeneden de laagste overstortdrempel gedeeld doorhettotaleafvoerendeverhardeoppervlak).Bestudering vande tabel laat ziendat de jaar-lijksevuilemissieperhasterkafneemtnaarmatedebergingtoeneemt.Ooklaatdetabelziendatdejaarlijksevuilemissievangescheidenstelsels
Kerkrade Loenen Oosterhout Amsterdam Heerhugowaardgemengde stelsels gescheiden stelsels verb. gescheiden stelsel
berging 0, mm 5,2 mm 5,3 mm 4,3 mm1 7,3 mm1 7,3 mm1
BZV 212 3 75 34 29 3
CZV 40 354 26 254 424 3
N-kj 40,4 11,2 13,5 14,6 2, 2,1
P 9,4 3, 4,1 2,3 3,7 0,5
droogrest 2140 419 16 10 596 94
lood 0,61 0,15 0,14 0,39 0,09 0,02
zink 1,6 0,33 0,43 1,31 1,02 0,34
chroom 0,13 0,013 0,02 0,127 0,094 0,00
koper 0,53 0,093 0,16 0,202 0,115 0,013
nikkel 0,07 0,013 0,01 0,094 0,05 0,005
kwik - 0,023 0,002 - 0,006 -
cadmium 0,01 0,005 0,002 0,010 - -1 berging in de regenwaterriolen
Tabel 2.1 - Jaarlijkse vuilvracht in kg/(ha.a)
17
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
dezelfdegrootte-ordeheeftalsdievangemengdestelsels met een berging van 5 à 6 mm. De cijfers latenverderziendatdejaarlijksevuilvrachtvanhetverbeterdgescheidenstelselaanzienlijklagerligt dan van de overige stelsels.De invloed van de pompovercapaciteit kan uitde gepresenteerde cijfers niet worden afgeleid. (De pompovercapaciteit is gelijk aan de totalecapaciteit van de pompen in het gemaal minus de droogweerafvoer).Duitseonderzoekingengevenaandatnaastdegroottevandebergingookdegrootte van de pompovercapaciteit van invloed kanzijnopdejaarlijksevuiluitworp.
StootbelastingBeargumenteerdkanwordendatnietdejaarlijkseuitworp doch de stootbelasting maatgevend is voor de oppervlaktewaterkwaliteit.Dat is vooral hetgevalvoorkortetermijneffecteninhetoppervlak-tewater,bijvoorbeelddeafbraakvanzuurstofbin-dendestoffenmetalsgevolgzuurstofloosheidenmogelijkvissterfte.Tabel2.2geefteenoverzichtvan de gemeten stootbelastingen.
Nublijktdatdegescheidenstelselseenaanzienlijklagerestootbelastingenteziengevendandege-mengdestelsels,metuitzonderingvanzink.Datiswaarschijnlijkhetgevolgvanregenwaterafvoeruitzinkendakgoten.Verderzijndestootbelastingen
van het verbeterd gescheiden stelsel nog een factor 2 lager dan van een gewoon gescheiden stelsel.Geconcludeerdmoet worden datmet betrek-king totstootbelastingenhetgescheidenstelseldevoorkeurgenietboveneengemengdstelsel,waarbij de uitvoering als verbeterd gescheiden stelsel de laagste vuilemissies geeft.
Gemiddelde concentratiesMetbetrekkingtotdezuurstofhuishoudingendetroebelheidvanhetoppervlaktewaterzijnvooralde concentraties aan BZV, CZV en droogrest van belang. In tabel 2.3 worden de gemiddelde con-centraties per overstorting weergegeven.
Eenvergelijkingvandegemengdestelselsonder-linglaatziendatgeenderstelselseensignificantlagere vuilemissie heeft. Voor het BZV scoort Loe-nenalslaagste,maarvoorhetCZVgeeftKerkradehetlaagstegemiddelde.Kijkendnaardedroogrestgeeft daarentegen Oosterhout het beste resultaat. Deresultatenzijndusnieteenduidig.Wordendegemengdevergelekenmetdegeschei-denstelselsdanblijkendeconcentratiesgemetenaandelaatstensubstantieellagertezijn.Verrassend is het feit dat de concentraties toe-nemenzodrahet gescheiden stelsel vanHeer-hugowaard tot een verbeterd gescheiden stelsel
Kerkrade Loenen Oosterhout Amsterdam Heerhugowaardgemengde stelsels gescheiden stelsels verb. gescheiden stelsel
berging 0, mm 5,2 mm 5,3 mm 4,3 mm1 7,3 mm1 7,3 mm1
BZV 23 14 26 4 2 1
CZV 146 223 100 29 40 16
N-kj 4,2 5, 4,9 1,3 1,5 0,7
P 1,2 2,3 1,0 0,3 0,3 0,2
droogrest 727 321 92 47 91 33
lood 0,102 0,066 0,057 0,065 0,011 0,006
zink 0,239 0,109 0,117 0,224 0,079 0,116
chroom 0,031 0,009 0,006 0,013 0,011 0,003
koper 0,353 0,042 0,06 0,013 0,006 0,002
nikkel 0,013 0,009 0,004 0,007 0,006 0,002
kwik - 0,12 0,004 - 0,003 -
cadmium 0,001 0,009 - - - -1 berging in de regenwaterriolen
Tabel 2.2 - Stootbelasting in kg/ha
1
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
wordtgemaakt,metuitzonderingvandeconcen-tratie aanN-Kj.Eenmogelijke verklaring is datdekoppelingvanhetregenwaterstelselmethetvuilwaterstelselervoorzorgtdatbijneerslagenvangeringeomvangnaafloopvuilinhetregenwa-terstelsel achter blijft. Dit vuil wordt bij neerslagen die aanleiding geven tot een overstorting vanuit het regenwaterstelsel opgewoeld en vermengd met het van de straat meegevoerde vuil. Een hogere concentratieisblijkbaarhetgeval.
Maximale concentratiesIndien de maximaal per overstorting opgetreden concentraties in beschouwing worden genomen ontstaateenzelfdebeeld.
Conclusies ten aanzien van milieubelasting en stelselkeuzeVeel vandeoverstorten lozenop stilstaand totbijna stilstaand water. Voor het optreden van eu-trofiëring is vooral de jaarlijkse fosfaatbelastingvanbelang.Uittabel2.1kanwordenafgeleiddateen gescheiden stelsels een iets gunstiger effect teweeg brengt dan een gemengde stelsel en dat een verbeterd gescheiden stelsel verreweg de voorkeurgeniet.Dekwaliteitvanonderwaterbodemsnabijoverstor-tenenlozingspuntenwordtinhoofdzaakbepaalddoor de jaarlijks geloosde hoeveelheden aandroogrestenzwaremetalen.Tabel2.1laatzien
datmetbetrekkingtotdeemissievandrogestofergeenduidelijkonderscheidistemakentussengemengde en gescheiden stelsels. Heel anders ligt datvoorzwaremetalen;daargevendegeschei-den stelsels over de hele linie hogere jaarvrachten. Alleeneenverbeterdgescheidenstelselzalzowelvoordedrogestofalsvoordezwaremetaleneenduidelijklagerejaarvrachtgeven.Op grond van de vergaarde meetgegevens moet worden vastgesteld dat een verbeterd gescheiden stelsel, met het oog op de bescherming van de oppervlaktewaterkwaliteit, duidelijke voordelenbiedt boven een traditioneel gemengd stelsel. Gelet op het gegeven dat gescheiden en verbe-terde gescheiden stelsels kostbaarder zijn dangemengdestelsels,zaldestelselkeuzemetzorgmoeten worden verricht.
2.2.3. ReductievandeemissiesDeemissiesvanuit rioolstelselskunnenwordenbeperktdoor zogeheten randvoorzieningenaantebrengen.Randvoorzieningendieinaanmerkingkomenzijnbergbezinkbassins,bergbezinkriolen,werveloverstortputten en putten met een hoge zijdelingseoverstort.InHoofdstuk6wordtnaderingegaanopdewerkingendeuitvoeringvandeverschillendetypesrandvoorzieningen.Het kenmerk van randvoorzieningen is dat zijten eerste een deel van het overstortende water bergenententweedeinstaatzijnuithetbinnen-
Kerkrade Loenen Oosterhout Amsterdam Heerhugowaardgemengde stelsels gescheiden stelsels verb. gescheiden stelsel
berging 0, mm 5,2 mm 5,3 mm 4,3 mm1 7,3 mm1 7,3 mm1
BZV 75 40 124 3 4
CZV 243 271 39 69 36 40
N-kj 13,4 10,4 15,2 4,2 2,2 1,9
P 3,0 2.9 4, 0,6 0,3 0,4
droogrest 320 303 10 29 37 134
lood 0,130 0,162 0,10 0,103 0,007 0,01
zink 0,472 0,35 0,359 0,319 0,0 0,459
chroom 0,021 0,190 0,010 0,031 0,007 0,012
koper 0,092 0,0 0,113 0,005 0,009 0,014
nikkel 0,013 0,019 0,009 0,024 0,005 0,005
kwik 0,001 0,043 0,002 - 0,001 -
cadmium 0,003 0,010 0,001 0,0002 - -1 berging in de regenwaterriolen
Tabel 2.3 - Gemiddelde concentratie per overstorting
19
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
stromende water vuil af te scheiden. Van groot be-langbijdekeuzeisderelatietussenafscheidendvermogen en investeringen.
InhetkadervandeNWRW-onderzoekingenzijndevuilemissiesvandegenoemdevoorzieningen,metuitzonderingvanhetbergbezinkriool,onder-zocht.Hetonderzoekaanhetbergbezinkrioolisverricht in opdracht van de Provincie Utrecht.
Intabel2.4zijndegemiddeldevuilvrachten,uitge-druktinprocentenvandebinnenstromendevuil-vracht,weergevenzoalsdieuitdeonderzoekingenzijnafteleiden.Detabelmoetalsvolgtwordengelezen: Inhetgevalvanhetbergbezinkbassinte Amersfoort is, tijdens overstortingen vanuit het bassin, gemiddeld over de gehele meetperiode 31% van de naar het bassin afgevoerde CZV ophet oppervlaktewater geloosd terwijl 69% istegengehouden.Vandeze69%is26%alsgevolgvanbezinkingnietovergestorten43%istegen-gehouden doordat een deel van het toegevoerde water,naafloopvandeoverstorting,inhetbassinisachtergebleven(berging).Indelaatstekolom(Amersfoort)zijndepercentagesvermeldvoorallebuiendiehetbassingeheel,maarookgedeeltelijkhebbengevuld.Wanneer ook de kleine buitjesworden meegenomen neemt de invloed van de berging toe omdat bij een gedeeltelijke vullingzonderoverstortingdereductievolledigistoeteschrijven aan de berging.
Debelangrijkstebijdragetotdereductievandeemissie wordt geleverd door de vergroting van de berging van het gehele systeem.
UitberekeningenverrichtaanhetstelselvanLoe-nen,diehiernietnaderwordentoegelicht,blijktdat vergroting van de berging naarmate de totale berging groter is, een afnemend rendement tot gevolgheeft,m.a.w.deafnamevandejaarlijksevuiluitworpisomgekeerdevenredigmetdetoe-name van de berging. Het voorgaande houdt in dat naarmate de onderdrempelberging groter is, heteffectvanhettoevoegenvaneenbergbezink-bassinmeteeninhoudvan2mmopdejaarlijksevuiluitworp afneemt.
Overigens is met het oog op de reductie van de concentratie aan vervuilende stoffen het bezin-krendementtijdensoverstortingenuithetbassinvan groot belang. Voor de eerder genoemde randvoorzieningen kunnen bezinkrendementenuitdevuilvrachtenwordenberekend:
bezink rendem en t =bezonkenv rach t x 100%
ingekom envrach t-geborgenv rach t
Debezinkrendementenzijnvermeldopdelaatsteregel van tabel 2.4.
Bergbezinkbassins zullen zeker een bijdrageleverenaandereductievandejaarlijksevuiluit-worpmaartijdenshevigeneerslagenzalinveelsituaties de Algemene Milieu Kwaliteit (AMK, waterkwaliteitsdoelstellingen volgens deDerdeNotaWaterhuishouding)nietwordenbereiktomdatvoordergelijkebuiendebergingscapaciteitvandebassinsverrevantoereikendis.
bergbezinkbassin1 verveloverstort2
bergbezinkriool
hogezijdelingseoverstort
bergbezinkbassin3
Amersfoort Kerkrade Goes Maartensdijk Rotterdam Amersfoort
geloosd 31% 3% 47% 45% 7% 20%
tegengehouden 69% 62% 53% 55% 22% 0%
bezinking 26% 40% 47% 26% 17%
berging 43% 22% 6% 29% 22% 63%
bezinkrendement 46% 51% 50% 37% 0% 63%
Tabel 2.4 - Gemiddelde CZV-vrachten van randvoorzieningen
1zonderinterneoverstortingen2debergingineenwerveloverstortputiszeergering;letterlijkebezinkingvindtnietplaats3 inclusief interne overstortingen
20
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
2.2.4 Effectenvanrandvoorzieningenopde oppervlaktewaterkwaliteitHet effect van de in de vorige paragraaf beschre-venlozingenopdekwaliteitvanhetoppervlakte-water ishelaasnietonderzocht.Wel isdoordeNWRWopanderelokatiesonderzoekverrichtnaarheteffectvanlozingenviariooloverstorten.DezeonderzoekingenzijnbeschrevenhetNWRW-rap-port, thema 9, ‘Effecten van emissies op opper-vlaktewater.Lokatierapporten’[VROM,1990].Intabel2.5staanenkelerelevantekenmerkenvanenkele onderzochte lokaties vermeld benevensenkelegegevensdiebetrekkinghebbenopneer-slag en overstortende hoeveelheden. De lokatieszijnzodaniggekozendat inglobalezin deeffecten vande zogehetenCUWVO-ba-sisinspanning [CUWVO, 1992] kunnenwordenbeschouwd.Dezeaanbevelingenzijnopgesteldvoorzowelbestaandealsnieuwtebouwenriool-stelsels.Hierbijzijndeopstellersuitgegaanvaneenzogenaamdebasisinspanningwaaraaneenstelseliniedergevalmoetvoldoen:
Voor bestaandegemengdestelsels geldt als basisinspanning een onderdrempelber-ging van 7 mm met een pompovercapaciteit van 0,7 mm per uur, aangevuld met 2 mm berging in de vorm van bergbezinktanksachter iedere overstort.Voor bestaande gescheiden stelsels wordtaanbevolendezeomtebouwennaarverbeterde gescheiden stelsels met een onderdrempelberging van minimaal 4 mm en een pompovercapaciteit van 0,3 mm/h.Voor nieuwe stelsels wordt aanbevolen om deze aan te leggen als verbeterdegescheiden stelsels met een onderdrem-pelberging van minimaal 4 mm en een pompovercapaciteit van 0,3 mm/h.
Bovenstaande richtlijnen zijn bedoeld om devuiluitworp tot een aanvaardbaar niveau terug tedringen.Erwordtuitdrukkelijkdemogelijkheidopen gehouden om via alternatieve wegen aan de hierboven genoemde basisinspanning te vol-doen, met dien verstande dat wordt aangetoond dat de vuiluitworp met het alternatieve stelsel niet hoger is dan die voor een stelsel volgens de basisinspanning.
Hetisinteressanttelezenwelkedebevindingenwarenvandeonderzoekersdie,nadateenover-stortingwas opgetreden, de oppervlaktewater-kwaliteit terplaatsehebbenbestudeerd.PuntAbevindtzichnabijdeoverstort,puntBbevindtzicheen eindweegs benedenstrooms en punt C is een referentiepuntopgroteafstandvanhetlozings-punt.Dedoorhengedaneletterlijkaangehaaldezintuiglijkewaarnemingenwarenalsvolgt:
Lokatie21.“De zintuiglijkewaarneembareeffecten zijn be-perktgebleventotdetwee(kleine)overstortingendiegevolgdzijn.TerhoogtevanhetA-puntisenigoverstortmateriaal aan de oevers gevonden (pa-pierresten), het water heeft een lichte rioollucht. OpA-enB-puntiseenlichtegrijskleuringvanhetwaterwaargenomen kort na de overstortingen.Tijdens de bemonstering in de ‘achtergrond’ is een lichte (riool- en) rottingsgeur waargenomen op A- en B-punt.”
Lokatie30.‘Vooral de grote overstorting van 16 juli 197 heefterggrotezintuiglijkewaarneembareeffectenveroorzaakt.ZowelopA-alsB-puntishetwatergrijs/wit/groengekleurden is relatief veel (grof)overstortmateriaal in het water langs de oevers aangetroffen.Ookheefthetwater,evenalsnadeoverigeoverstortingen,eenduidelijke rioollucht.Opdemiddellangetermijnisdezesituatiealaan-
Lokatie Berging
(mm)
Poc
(mm/h)
Neerslag
(mm)
Overstortende
hoeveelheden
(mm)21 7,0 1,2 32 5
25 3
30 9,0 0,64 17 3
20 5
25 10
33 11 1,4 40 15
32 15
42 ,0 0,72 20 3
19 1
11 2
Tabel 2.5 - Overstortende hoeveelheden op enkele lokaties
21
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
merkelijkverbeterd,alwordtsomsnogeenlichterioollucht waargenomen’.
Lokatie33.‘Inhetwaterenlangsdeoeversisnadezeerforseoverstorting van 17 juli 197 op A- en B-punt veel overstortmateriaal aangetroffen. Het water is na deoverstortingzeertroebelenwit/grijsgekleurdenheefteensterkerioollucht.OokisterhoogtevanA-enB-punteenaanzienlijkevissterfte(voor-namelijk jongesnoek)geconstateerdalsgevolgvanhetplotselingzeerlagezuurstofgehalte.Ookbovenstrooms (totenkelehonderdenmeters) ishetwaterzichtbaarbeïnvloed(troebel,grijs)t.g.v.de overstorting’.
Lokatie42.‘Na de overstortingen is het ontvangende water op A-enB-puntsterktroebelengrijsgekleurd.Hetwater heeft gedurendewekeneen sterke riool-lucht.OokhetstroomafwaartsgelegenC-puntiszichtbaardoordeoverstortingenbeïnvloed;hetwater isookhier troebel, lichtgrijsgekleurdenheeftopkorteenmiddellangetermijneenriool-lucht. Op alle drie punten is hoegenaamd geen (grof) overstortmateriaal aangetroffen’.Totzoverdecitaten.
Hoe groot de berging in de riolering ookwas,steeds werd na een overstorting een rioollucht waargenomen,somszelfopdemiddellangeter-mijn.Blijkbaarisheteffectvandeaanwezigheidvaneenbergbezinkbassin(lokatie42)datgeen(grof) materiaal met het overstor-tende water wordtmeegevoerd.Deoverigezintuiglijkewaar-nemingenonderscheidenzichechternietvandiegevallenwaarbijgeenbergbezinkbassinaanwezigwas. Zelfs wanneer de berging in het stelsel naar verhoudinggroot is(lokatie33meteenbergingvan11mm)kondaarmedenietwordenvoorkomen
dat tijdens een overstorting van grote omvang vissterfte optrad.
Uit een analyse van deNWRW-metingenblijktdat de reductie in de totale uitworp bij vergroting vandebergingvan7mmtot9respectievelijk10mm niet verwaarloosbaar is. Wat echter opvalt is de geringe reductie in de omvang van de grootste opgetredenvuiluitworp.Dezebedraagt,gaandevan 7 naar 9 mm slechts 7%. De bijdrage van dezegrootsteuitworpinhettotaalvandeuitworpbedraagt echter 16% bij een totaal van 27 emis-sies! Verondersteld mag worden dat de grootste uitworpenbepalendzullenzijnvoordekwaliteitvanhetoppervlaktewater.Indatgevalheeftver-grotingvandebergingvan7naar9mm,zoalsdoordeCUWVOwordtaanbevolen,weinigzin.Deber-ging,inofnaastderiolering,zalaanzienlijkgrotermoetenzijnomeenbelangrijkeverbeteringvandeoppervlaktewaterkwaliteittebewerkstelligen.Eenanderaspectheefttemakenmetdeveront-reiniging van onderwaterbodems ten gevolge van overstortingen. Het is in dit verband interessant de resultatenvanhetNWRW-onderzoek, thema9,aan een analyse te onderwerpen. Uit de analyse blijktdatgeenrelatiebestaattussendebergendeinhoud en de slibaangroei. De op een na hoogste aangroeiheeft zelfsplaatsgevondenachterdeoverstort van het stelsel met de op een na grootste berging.
Deanalyseheeftbetrekkingopgemengdestel-sels.DoordeNWRW iseendrietaloverstortenonderzochtdiezichinverbeterdegemengdestel-selsbevinden.Enkelevandebevindingenstaanin tabel 2.6 vermeld.
De aangroeisnelheid van de sliblagen onderscheidt zichnauwelijksvandieachterdeovertstortenvanniet verbeterde gemengde stelsels. Het stelsel waartoe lokatie46behoortvoldoet ruimschoots
lokatie jaarvanaanleg berginginmm diktevandesliblaagincmstelsel bbb A B C
42 1965 5,3 2,7 1 tot 3 9 tot 16 -
44 1965 7,0 2,0 5 tot 6 1 5 tot 6
46 1950 6,9 4,5 15 tot 20 5 tot 5 tot 10
Tabel 2.6 - Dikte sliblaag achter overstort
22
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
aan het door de CUWVO voorgestelde referentie stelsel.Desondankshebbendesliblagenachterdeoverstorteenaanzienlijkedikte.Enkelegrepenuithetbetreffendelokatierapport:‘Nadeoverstortingop17juli1987iseenzeergrotehoeveelheid overstortmateriaal op de oevers in de oevervegetatie aangetroffen, vooral in de directe nabijheidvanhetlozingspunt’.‘OphetA-enB-puntzijnzelfstotoplangetermijnnadeoverstortingzeerhogeaantallenthermotole-rantecoligemeten,diezelfsnoghogerliggendandeaantallenopkorteenmiddellangetermijn’.‘OphetA-enB-puntzijninhetsedimentzeerhogeconcentratieszinkenloodgemetendieveelhogerliggen dan de concentraties op het referentiepunt; de concentraties op A- en B-punt overschrijden de adviesgrenswaarden (opC-punt: overschrijdingadviesrichtwaarden)’.
Uithet voorgaandekanwordenopgemaaktdatvanhet toepassenvanrandvoorzieningengeenwonderen moet worden verwacht.
2.3 Invloedterreingesteldheidenaanwe- zigeinfrastructuuropstelselkeuzeInNederlandgeldenals belangrijkste aspectenvande terreingesteldheiddeaanwezigheidvanopen water en de helling van het terrein. Zoals reeds in paragraaf 3.1 is vermeld worden de kostenvaneengescheidenstelselinbelangrijkemate bepaald door de aanwezigheid vanopenwater.Wanneervoldoendeopenwateraanwezigis kunnen regenwaterriolenmet een beperkteafmeting en lengte worden aangelegd, waardoor dekostenbeperktkunnenblijven.Ingeaccidenteerdegebiedenkanheteconomischaantrekkelijk zijnom tendeleeengemengdenten dele een gescheiden stelsel aan te leggen. Wanneer in het hooggelegen deel een gemengd stelselwordtaangelegdbestaatdekansdatbijhevige regenval ernstige wateroverlast ontstaat in hetlaaggelegendeel.Eenoplossingkanzijnominhet hoog gelegen deel van het gebied een geschei-den stelsel aan te leggen. Hierdoor hoeft alleen het afvalwater naar het laaggelegen gemengde stelselafgevoerdtewordenenkanwateroverlastwordenvoorkomen.Eenandereoplossingishet
vergroten van het stamriool in het laaggelegen gemengde stelsel.
Metnamebijstadsuitbreidingenkandebestaandeinfrastructuurvaninvloedzijnopdestelselkeuze.Wanneer een stadsuitbreiding afwatert op een bestaandgemengdstelselkanhetnoodzakelijkzijnomeengescheidenstelselaanteleggenenslechts de DWA naar het bestaande gemengde stelsel af te voeren om overbelasting van het bestaande gemengde stelsel te voorkomen.Wanneer een stadsuitbreiding afwatert op een bestaand gescheiden stelsel is het vanwege de beperktehydraulischecapaciteitvanhetvuilwa-terstelselinveelgevallennietmogelijkomdeextrahoeveelheid afvalwater via het bestaande stelsel naardezuiveringteleiden.Ineendergelijkgevalzaldeaanlegvaneenpersleidingofeentrans-portleidinguitkomstkunnenbieden.
2.4 LiteratuurVROM
Effecten van emissies op oppervlaktewater.Lokatierapporten.Onderzoeknaardegevolgenvanvuiluitworpvanrioolstelselsvoordekwaliteitvanhetont-vangende water. December 1990
CoördinatiecommissieUitvoeringWetVerontrei-nigingOppervlaktewateren(CUWVO)
WerkgroepVIOverstortingen uit rioolstelsels en regenwater-lozingen,AanbevelingenvoorhetbeleidendevergunningverleningApril 1992
3. Ontwerpgrondslagen
De af te voeren hoeveelheden rioolwater gelden bij het ontwerp van rioolstelsels als ontwerpgrond-slagen.Rioolwater kan bestaan uit afvalwaterof regenwater of een mengsel van beide. Afval-waterwordt onderverdeeld in huishoudelijk enindustrieelafvalwater,lekwater,drainagewaterenvreemdwater.Deafvalwaterafvoerwordtookweldedroogweerafvoer,afgekortdwa, genoemd. De
23
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
regenweerafvoerwordtveelalafgekortmetrwa. Indithoofdstukwordendeverschillendeafvalwa-terstromenbehandelddievanbelangzijnbijhetontwerp van rioolstelsels.
3.1 Hoeveelhedenafvalwater
3.1.1 HuishoudelijkafvalwaterDedagelijksehoeveelheidhuishoudelijkafvalwa-ter isafhankelijkvanhetdrinkwaterverbruikperpersoon,deoptredendeverliezenenhetaantalpersonen. Bij het ontwerpen van rioolstelsels moetrekeningwordengehoudenmettoekomstigeontwikkelingen,zoalseenverwachtebevolkings-groeiofveranderingeninhetdrinkwaterverbruikper persoon.Daarnaastmoet rekeningwordengehouden met schommelingen van de hoeveel-heid afvalwater gedurende de dag.
Drinkwaterverbruik per persoon Hetdrinkwaterverbruikisafhankelijkvandewel-standendeklimatologischeomstandigheden.Bijeenlagewelstandzijnbijvoorbeeldtoiletspoelin-genafwezig.Bijeenhogewelstandwordtindetro-pen en vooral in de subtropen en aride gebieden, veeldrinkwatergebruiktomtuinentesproeienenzwembadentevullenterwijlbovendienveelwaterwordtgebruiktomtebaden.InNederland bedraagt het drinkwaterverbruikgemiddeld 135 liter per persoon per dag. Het drinkwaterverbruikperpersoonkanwordenon-derverdeeldnaardeverschillendehuishoudelijkeactiviteiten, zoalswassen, koken, baden, door-spoelen van toiletten en afwassen. In tabel 3.1 is deverdelingvanhettotaledrinkwaterverbruikoverdeverschillendedeelverbruikenweergegeven.Uitdezetabelblijktdatvanhettoegevoerdedrinkwa-terslechtsca40%wordtgebruikttenbehoevevandepersoonlijkehygiëne,hetlavenvandedorstenhetkoken.60%vanhetdrinkwaterwordtgebruiktvoordoeleindenwaartoeookwatervangeringerekwaliteitbenutzoukunnenworden.Ditheeftertoegeleid dat in de laatste jaren veel aandacht is be-steedaanmogelijkhedenomwatermeteenlagerekwaliteitdandrinkwaterintezettenvoordergelijkedoeleinden.Demilieuwinstvandergelijkesyste-menisechterdoorgaansbeperkt.
VerliezenEendeel vanhetaangevoerdedrinkwatergaatverlorenenkomtniettotafvoernaarderiolering.Dit betreft voornamelijkwater gebruikt voor hetbesproeien van de tuin of water dat verdampt, bijvoorbeeld uit wasgoed. In Nederland bedragen deverliezenongeveer10%vanhetdrinkwaterver-bruik,zodatdehoeveelheidafvalwaterongeveer120 liter per persoon bedraagt.
Bijeendrinkwatertoevoerkleinerdan20lperinwo-nerperdag(slechtséénaftappuntindewoning)vindt geen afvoer naar de riolering plaats. Bij een drinkwater toevoervanca80 lper inwonerperdagwordtvrijwelalhet toegevoerdedrinkwatervia de riolering afgevoerd. Daarboven wordt in toenemendematewatergebruiktdatderioleringnietbereikt.Ziefiguur3.1.
Hetverschiltussenafvalwaterafvoerendrinkwa-terproductie wordt niet uitsluitend bepaald door klimatologischeomstandighedenenhoogtevandewelstand. Lekverliezen die optreden in hetdistributienetwerkkunneneenbelangrijkdeelvanhetverschilverklaren.Dezeverliezenkunneninsommigelandentussen10en50%vandedrink-waterproductieuitmaken.InNederlandbedragendelekverliezenminderdan5%vandeproductie.Intabel3.2isvooreenaantalplaatsendedrink-watertoevoer(lees:drinkwaterproductie)endeafte voeren hoeveelheid afvalwater weergegeven.
Deekverbruik Gemiddelddrinkwaterverbruikinliterperpersoonperdag
Deelverbruikals%van
totaalverbruik
Bad 6
Douche 40 29
Wastafel 4 3
Toilet 43 32
Handwas 3 2
Wasmachine 23 17
Afwas hand 9 7
Afwas vaatwasmachine
1 1
Overig 6 4
Tabel 3.1 - Verdeling drinkwaterverbruik over deel- verbruiken (Achttienribbe, 1993)
24
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
Inveelplaatsenblijktdeafvoeraanzienlijkkleinertezijndandeaanvoer.InAmsterdamenGrandRapidsisdeafvoerechtergroterdandetoevoer.In het geval van Amsterdam moet dit worden toegeschrevenaan infiltratie vangrondwater inderiolering.VermoedelijkisinGrandRapidsietsvergelijkbaarsaandehand.Uit het voorgaande blijkt dat uitgaan van dedrinkwaterproductie bij het dimensioneren vangescheiden rioolstelsels aanleiding kan geventotzowelover-alsonderdimensioneringvandevuilwaterriolen!
Spreiding over de dagHet afvalwaterwordt niet gelijkmatig verdeeldover de dag afgevoerd. Gedurende de nacht is de afvoer gering. Het grootste deel van het afvalwater wordt gedurende ca 10 uur van de dag afgevoerd.
De afvoer vertoont echter een ochtend- en een avondpiek.Ziefiguur3.2.
HetisinNederlandgebruikelijkbijhetontwerpenvan rioolstelsels rekening te houdenmet eenafvoer van huishoudelijk afvalwater gelijk aan12 l/(inw.h). Hierbij wordt aangenomen dat de totale hoeveelheid huishoudelijk afvalwater van120 l/(inw.dag) in 10 h wordt afgevoerd. De in Nederland gehanteerde zogeheten piekfactorwordtdaarmede:• piekafvoeris: 120/10=12l/(inw.h)• gemiddeldeafvoeris: 120/24=5l/(inw.h)• piekfactoris: 12/5 =2,4.InFrankrijkwordtdevolgendepiekfactorgebe-zigd:
m
2 .5= 1 .5 +q
ρ
(3.1)
ρ =piekfactor(1,5<p<3) -qm = toevoer l/s
Bij een hoeveelheid afvalwater van 120 l/(inw.dag) levert dit voor qm:qm = inw*120*/(24*3600) = inw/720 l/s.
In de Verenigde Staten worden diverse formules gebruikt.VoorDesmoinesbijvoorbeeldgeldtdevolgendeformule:
18 + I=4 + I
ρ
(3.2)
waarinIhetinwonertalinduizendenbetekent.
In tabel 3.3 is de piekfactor bij eenwisselendinwonertal gegeven.
Figuur 3.1 - Relatie drinkwatertoevoer en afvalwater- afvoer
Figuur 3.2 - Dagelijkse dwa schommelingen
plaats toevoer(lpppd)
afvoer(lpppd)
Las Vegas (VS) 1.560 760
LittleRock(VS) 190 190
Wyoming (VS) 570 300
Boston (VS) 550 530
Caïro(Egypte) 00 150
Amsterdam (deel van de stad)
130 209
GrandRapids(VS) 670 720
Tabel 3.2 - Toevoer drinkwater en afvoer afvalwater
25
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
Uit het voorgaandeblijkt dat degrootte vandetoegepastepiekfactorenvanlandtotlandverschil-len,meestalomonduidelijkeredenen.
Van veel groter belang in verband met de goede werking van de riolering is de veiligheid tegenoverbelasting als gevolg van het aansluiten van regenwaterafvoerenopdevuilwaterriolering,zoalsblijktuitdevolgendetoelichting.
3.1.2 IndustrieelafvalwaterDe door de industrie afgenomen hoeveelheid drinkwater verschilt aanzienlijk per typebedrijf.Indien een rioolstelsels moet worden ontworpen vooreennieuwewijkisdikwijlsnietbekendwelkeindustriezichdaarzalvestigen.Bijhetontwerpwordt ineendergelijkgevaluitgegaanvaneenbelastingmet 2 l/(s.ha).Deze belastingwordtbetrokkenophetbrutoverhardoppervlak,aan-gezienhetnettoverhardoppervlakophetmomentdathetontwerpgemaaktdienttewordennognietbekendis.
Gaathetomeenbestaandewijkdankandehoe-veelheidafvalwaterwordenberekendaandehandvande gegevens van het drinkwaterbedrijf dathet water levert. Bedacht moet echter worden dat sommigeindustrieënindeeigenbehoeftevoorziendoordeonttrekkingvangrondwater.Indatgevalmoetdoorhetbevoegdegezag(deprovincie)eenonttrekkingsvergunningwordenafgegeven.Hetwaterverbruikvandebetreffendeindustriekanaandetekstvandevergunningwordenontleend.Hetkomtvoordatbepaaldeindustrieën(frisdran-ken industrie, brouwerijen) het gebruiktewaternietviaderioleringlozen.Bijhetvaststellenvande ontwerpgrondslagen voor het rioolstelsel moet hiermederekeningwordengehouden.
3.1.3 LekwaterRioolstelselsbehorenwaterdichttezijn.Ouderestelsels, met name in gebieden met een slechte bodemgesteldheid,zijnditechterinveelgevallenniet.Bij het ontwerpen van rioolstelsels wordt met een lekdebietvan0,2m3 /(km.h)rioolperuurrekeninggehouden. (In de Verenigde Staten tot 3 m3/(km.h).)
Hierbijmoethetvolgendewordenaangetekend:Het onverharde oppervlak van een gerioleerdgebied bedraagt gemiddeld 140 m2 per woning. Daarbij hoort een lengte van het riool van ca 7 m1 perwoning.Hiermee rekening houdendebete-kenteenlekdebietvan0,2m3/(km.h)datca87,6mmvan de jaarlijkse neerslag vallende op hetonverhardeoppervlakvia lekkende riolenwordtafgevoerd.Uitrecentonderzoekisgeblekendatbijrioleringgelegeningrondmetgeringedraagkracht
aantalinwoners Frankrijk USA Nederland100 3,0 4,2 2,4
1.000 3,0 3, 2,4
100.000 1,7 2,0 2,4
Tabel 3.3 - Piekfactoren. De piekfactor zoals deze met de formule voor Frankrijk wordt be- rekend, is begrensd tussen 1.5 en 3
ToelichtingDepiekafvoerperinwonerbedraagtinNeder-land12l/h.Bijeenverhardoppervlakvan60m2perpersoonkomtditneeropeenDWAvan0,2 mm. Vuilwaterriolen worden ontworpen op een vullingsgraad van 50 %. De vullingsgraad isgelijkaandewaterdiepteinhetrioolgedeelddoordediameter.Dewerkelijkecapaciteitvande riolen is bij volle vulling, uitgaande van een vullingsgraad van 50%, het dubbele van de ontwerpcapaciteit.Deze ruimemargewordtaangehouden om eventualiteiten het hoofd te kunnenbieden.Daarbijmoetwordengedachtaanaanvankelijknietvoorzieneuitbreidingvandewijkdienaarhetstelselafwaterteninhetbijzonder het opvangen van regenwater datdoor foute aansluitingen op het vuilwater stel-selwordtgeloosd.Eenaantalkerenper jaarkomen regenintensiteitenvoorvan20mm/h.Hieruit volgt dat indien 0,2/20 is 1/100ste deel vanhetverhardeoppervlaknaarhetvuilwaterstelsel afwatert de volle capaciteit van het stel-selreedsisbereikt.Bijeengroterdeeldatnaardevuilwaterrioleringafwatertbestaatzelfsdekans dat het afvalwater via schrobputjes dewoningenbinnenstroomt of via deputdekselopstraatkomttestaan.
26
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
lekdebietenindeordevangroottevan1m3/(km.h)kunnenvoorkomen.Ditbetekentdatca440mmvan de neerslag vallende op het onverharde op-pervlakviaderioleringwordtafgevoerd.440mmkomtongeveerovereenmetdeeffectieveneerslag,datwilzeggendeneerslag(vallendophetonverhardeoppervlak)dieaanhetgrondwaterwordt toegevoegd. Hieruit volgt dat de grond-waterstanden zullen stijgenwanneer lekkenderiolen worden gedicht. Dit houdt in dat het dichten van lekkende riolenmet omzichtigheid dient tegeschieden.Wordt dit niet gedaandan kunnenkeldersvanwoningenonderlopenenwoningenontoelaatbaar vochtig worden.
3.1.4 DrainagewaterDewaterkwaliteitsbeheerders hebben in het al-gemeenbezwaar tegendeafvoervanhetnaarverhouding schone drainagewater naar de afval-waterzuiveringsinrichting.Inbepaaldegevallenisechterafvoernaarwaterlopennietmogelijk.Bij het ontwerpen van stelsel en bij het uitvoeren een controleberekening naar dewerking vanstelsels wordt met de afvoer van drainagewater geenrekeninggehouden,tenzijdehoeveelhedenbekendzijn.Zonietdanwordtaangenomendatdehoeveelheiddrainagewaterzitverdisconteerdindehoeveelheidlekwater.
3.1.5 ‘Vreemd’waterMetnameinhetoostenenzuidenvanhetlandkunnenbekenofoverkluisdewatergangendeeluitmaken van de riolering.Onder ‘vreemd’wa-terwordt het debiet verstaandat doordebeekwordt aangevoerd in het rioleringssysteem. Bij het dimensioneren van een rioolstelsel of het uitvoerenvaneencontroleberekeningmoethierinvoorkomendegevallenterdegerekeningmeeworden gehouden.
3.2 NeerslagEen voorwaarde bij het ontwerpen van rioolstelsels is dat, tijdensneerslag vanwelke intensiteit enhoogtedanookwoningenengebouwennimmeronderwaterkomentestaan.Indepraktijkisimmeraandezevoorwaardetevoldoen.Vastgesteldkanwordendatindepersopgezettetijdenmelding
wordt gemaakt van schade aan have en goedalsgevolgvanoverstromingenveroorzaaktdoorhevige neerslag. Zonder uitzondering is dezeschade een gevolg van fouten in het ontwerp of deaanlegvanhetstelselenwijzigingenindeaf-voersituatie waaraan niet het hoofd is geboden of combinatiesvandeze.Hetiszodoendevangrootbelangomgoedinzichttehebbenindemogelijkte verwachten neerslaghoeveelheden en het af-vloeiingsgedrag.
3.2.1 Neerslaghoeveelhedenenafvloeiings gedragEendeelvandeneerslagkomtniettotafstromingen draagt daardoor niet bij aan de belasting van de riolering.Het nauwkeurig inschatten vandehoeveelheidneerslagdiedaadwerkelijktotafstro-mingkomtiszeerbelangrijk,aangezieneenfouteinschattingzoweleenonder-alsoverdimensione-ringvanhetrioolstelseltotgevolgkanhebben.Hetafvloeiingsgedrag isafhankelijkvandeomvangvandevolgendeverschijnselen:• interceptie• evapotranspiratie • infiltratie• berging door plasvorming
Onderinterceptie(=bevochtigingsverliezen)wordthetgedeeltevandeneerslagverstaandatzodanigaanhetoppervlakwordtgeadsorbeerddathetniettotafstromingkomt.De evapotranspiratie is het regenwater dat direct verdampt op de grond, op planten en op gebouwen en het water dat indirect via planten verdampt wordt.Onderinfiltratiewordtdehoeveelheidwaterver-staandiedoorhet(on)verhardeoppervlakheendebodeminzakt.De berging door plasvorming ontstaat doordat de eersteneerslagdieafstroomtlangshetoppervlakwordt geborgen in laagten. Bij het ontwerp van de riolering wordt het afvloei-ingsgedragdoorgaansinrekeninggebrachtmetbehulp van een afvloeiingscoëfficiënt. In tabel3.4 zijn enkele kenmerkendewaardenweerge-geven.
27
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
In Nederland wordt veelal bij het ontwerpen voor het verharde gebied (daken enwegen) de af-vloeiingscoëfficiëntC=1envoorhetonverhardegebied (parken, tuinen)C=0genomen.Bij dedimensionering van rioolstelsels in Nederland wordtdanookalleenhetverhardoppervlakmee-genomen. Wanneer alleen het verharde oppervlak bij hetontwerpenvanrioolstelselswordtbetrokkenzalhet duidelijk zijn dat de afvoer vanonverhardeterreinennietinrekeningwordtgebracht.Hetisdeontwerpersvan rioolstelselsbekenddatookinbepaaldesituatieshetonverhardeterreinkanbijdragen tot de belasting van rioolstelsels. In ons landwordthiermee,zoals reedsvermeld,geenrekening gehouden.Hetwaarom kan als volgtwordentoegelicht:Veelalbestaat50%vanhetbebouwdeoppervlakuit verhard oppervlak.Daarvan is 60%wegen,pleinenentrottoirsen40%daken.Vandewegenis 75% voorzien van een asfaltverharding en25%vaneenklinkerbestrating.Dedakenmoetenwordenonderverdeeldinplatteenschuinedaken.50%vandedakenzijnplat.Hetonverhardedeelbestaat uit tuinen en groenstroken.Gemiddeldishetzodatca.Dehelftvanditonverhardeop-pervlakbijhevigeneerslagdeelsviatrottoirsendestratenkanafwaterennaarderiolering.Wordthettotalebebouwdeoppervlakop100%gestelddan ontstaat het beeld uit tabel 3.5.
Deafvoercoëfficiëntgeeftaanwelkdeelvandeneerslagvanhetbetreffendeoppervlaktotafstro-mingnaarderioleringkomt.Uithetstaatjeblijktdatdeafvoercoëfficiëntvoorhettotalebebouwdeoppervlak48%bedraagt.Ditisslechts2%minder
danhetpercentageverhardoppervlakdatbinnenhetbebouwdegebiedaanwezigis.Ditisinvrijwelelkbebouwdgebiedhetgeval.Hetisomdieredendatbijhetbeoordelenvandewerkingvanrioolstel-sels wordt uitgegaan van de afvoer van uitsluitend hetverhardeoppervlak.Deafvoercoëfficiëntdieindatgevalwordtgebezigdheeftdanuiteraardde waarde 1!
Op grond van jarenlange ervaring worden Ne-derlandserioolstelselsontworpenophetkunnenverwerkenvaneencontinueregenintensiteitvan60 l/s/ha. Voor hellende gebieden wordt, ter be-vordering van de meerdere veiligheid, soms 90 l/s/hagekozen.Deinrekeningtebrengenhectaresbetreffendievanhettotaleverhardeoppervlak.De vermelde ontwerpregenintensiteiten houden in datdewerkelijkheidinzeerbelangrijkematewordtgeschematiseerd. Dit is niet toelaatbaar met be-trekkingtothetontwerpvanelkafvalwatersysteemofonderdelendaarvan.Voorbeeldenzijn:berg-enbergbezinkbassins, besturingsmiddelen, sterkhellende c.q. onregelmatig hellende rioolstelsels enveruitelkaargelegenbebouwdegebiedendiemiddelsriolenmetelkaarzijnverbonden.Om indiegevallen tekunnenontwerpen isge-detailleerdekennisvereistmetbetrekkingtotdeafvoer van neerslag. (Zie de handleiding bij het collegeCT5540, Inzameling en transport vanafvalwater II).
De benodigde neerslaggegevens worden slechts opeenbeperktaantalmeteorologischestationsverzameld.Ditgeschiedtmetbehulpvanzoge-naamde zelfregistrerende regenmeters. Dezegegevensmoetenaanstatistischebewerkingen
aardoppervlak afvloeiingscoëfficiëntleisteendaken 0,95
pannendaken 0,90
plattedaken 0,50 - 0,70
asfaltwegen 0,5 - 0,90
tegelpaden 0,75 - 0,5
keibestrating 0,25 - 0,60
grindwegen 0,15 - 0,30
onbegroeideoppervlakken 0,10 - 0,20
parken,grondstroken 0,05 - 0,10
Tabel 3.4 - Afvloeiingscoëfficiënt
Aandeel Afvoercoëfficiënt
Relatiefaandeel
Asfaltwegen 22,5% 0,90 0,20
Klinkerwegen 7,5% 0,50 0,0
Schuinedaken 10,0% 0,90 0,09
Plattedaken 10,0% 0,70 0,07
Afvoerend onver-hard
25,0% 0,15 0,04
Niet afvoerend on-verhard
25,0% 0,00 0,00
Totaal 100 0,4
Tabel 3.5 - Bepaling samengestelde afvoercoëffi-
2
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
worden onderworpen alvorens ze geschikt zijnomindepraktijktekunnenwordengebruikt.Re-genduurlijnen zijn het resultaat van statistischebewerkingenvanneerslaggegevens.
3.2.2 RegenduurlijnenBij het ontwerpen en analyseren van rioolstelsels, openwaterlopen,retentiebekkensenbergbezink-bassinswordt veelvuldig gebruik gemaakt vanregenduurlijnen.Dezelijnengevendekansweerdat neerslag optreedt van een bepaalde hoeveel-heid gedurende een bepaalde tijd.Regenduurlijnenkunnen,opbasisvanbeschik-bare neerslaggegevens, op de volgende twee manierenwordensamengesteld:• partiëlereeksen• extremewaardenreeksen.
Bij partiële reeksenworden alle pieken uit demeetreeksmeegenomendieboveneenbepaaldedrempelwaarde liggen.Bijextremewaarden reeksenwordenalleendein een bepaalde periode (bijvoorbeeld een jaar) optredende maxima meegenomen. Dit leidt ertoe dathogeneerslagendielagerzijndanhetineenjaarvoorkomendemaximumnietinbeschouwingwordengenomen.Dezeneerslagenkunnenechterhoger zijn danhetmaximumdat is opgetredenin een van de andere beschouwde jaren. Een gevolg isdatnietalle informatiewordtverwerktenzodoendeinformatieverlorengaat.
Eenviertalregenduurlijnenisinomloop:• deBraaksekrommen,• dekrommenvanSchenkeveld(DHV)(1974),• de regenduurlijnen samengesteld door de
Heidemij/ Landinrichtingsdienst [BouwknegtenGelok,1988],
• dekrommenvandeGrontmij.
Braakheeftzijnkrommensamengestelddoor37jaar regenvalcijfers te analyseren.DelijnenvanSchenkeveldzijn,evenalsdievande Grontmij, gebaseerd op de analyse van slechts 12 jaar neerslagcijfers.DeHeidemij/LDlijnenzijngebaseerdop72jaarneerslagcijfers.
Hetzalduidelijkzijndatdeverschilleninlengtevande beschouwde perioden onderling verschillende duurlijnen hebben opgeleverd. Daarnaast hebben debewerkersvandeneerslagcijfersverschillendestatistischemethodengebruiktbijdeanalyses.Braakheeftrechttoerechtaandefrequentievanoverschrijden vastgesteld zonder aannames tedoen over dewaarschijnlijkheidsverdeling vandeextremeuitschieters.Hijheefthierbijgebruikgemaaktvandeextremewaardemethode.Schenkeveldheefteenverbeteringaangebrachtdoor uit te gaan van de Gumbel-verdeling van extreme waarden, waarbij eveneens de extreme waardenmethode is toegepast. Daarnaast heeft hij doormiddelvanregressie-analysedekrommen‘gladgestreken’.De Grontmij heeft dat laatste achterwege gelaten. De door hen gepresenteerde lijnen hebben om die redeneenonnatuurlijkhoekigverloop.DeHeidemij/LD isuitgegaanvanpartiëleduur-reeksen.BijhetbepalenvandekansenisgebruikgemaaktvandeGumbel-verdeling.
De betrouwbaarheid van de verschillende regen-duurlijnen isafhankelijk vande inbeschouwinggenomen periode en de toegepaste methode.Wanneer over een lange periode (tientallen decen-nia)deneerslaggegevenswordenverzamelddanvoldoet de neerslag bij benadering aan de normale verdeling.Deresultatenvananalyseszullenbe-trouwbaarderzijnnaarmatedegegevenswaaropdeanalyseszijngebaseerdeenlangereperiodebestrijken.Dedoor deHeidemij/LD toegepastemethodemet partiële reeksen levert demeestbetrouwbare voorspellingen op van extreme waar-den,aangezienhierbijallebeschikbareinformatiewordtbenut.Bij deoverige regenduurlijnenzijnhoge neerslagen die lager waren dan het in een jaarvoorkomendemaximumnietinbeschouwinggenomen.Dezeneerslagenkunnenechterhogerzijndanhetmaximumdatisopgetredenineenvande andere beschouwde jaren. Een gevolg is dat nietalleinformatieisverwerkt.Omdezeredenenverdienende krommenvandeHeidemij/LDdevoorkeur. Figuur 3.3 is ontleend aan de gegevens uit de publicatievandeHeidemij/LD.InbijlageAzijnde
29
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
originele regenduurlijnen uit de publicatie van de Heidemijweergegeven.Bijelkekrommestaateenbepaalde herhalingstijd vermeld. De herhalingstijd is een statistische grootheid. Een herhalingstijd van1maalper2jaar(T=2jaar),zoalsaangege-veninfiguur3.3,wilzeggendatereenkansisdatéénmaalpertweejaareenneerslaghoeveelheid(verticaleas)kanvoorkomenmetdeaangegevenduur(horizontaleas).
De regenduurlijnengevengeenwerkelijkopge-treden buien weer! De lijnen geven uitsluitend informatie over de kans van optreden vaneenbepaalde hoeveelheid neerslag gedurende een zekeretijd.
3.2.3 HetgebruikvanregenduurlijnenDe in de regenduurlijnen opgenomen waarden hebbenbetrekkingopeenhoeveelheidneerslagdie in eenbepaald tijdsinterval kan vallen.Eenneerslaghoeveelheid van 20 mm die in 60 min is gevallen kanoponeindig veelmanieren zijnopgebouwd,bijvoorbeeld:1. 5mm gelijkmatig gevallen in de eerste 50
min, gevolgd door de resterende 15 mm in de volgende 10 min;
2. 15mmgelijkmatiggevallenindeeerste10minenderestgelijkmatigindevolgende50min;
3. eengelijkmatigeneerslagoverdegehelepe-riode van 60 min.
Stel dat een bergbezinkbassinmoet wordengedimensioneerd op een hoeveelheid neerslag die in 60 minuten valt en eens per 3 jaar wordt overschreden.Uitfiguur3.3isaftelezendatde
ontwerpervoorT=2 rekeningmoethoudenmeteen neerslaghoogte van ca. 20 mm. De capaciteit van het gemaal dat het bassin leegpompt bedraagt 0,2 mm per minuut (12 mm/h). De benodigde inhoud van het bassin wordt bepaald door het grootste verschil tussen aan- en afvoer dat op enig momentkanoptreden.Infiguur3.4isteziendatvoor buivorm 1 en 2 de benodigde berging 13 mm moetworden,terwijlrechttoerechtaangebruikvan de duurlijnen een benodigde berging van mmoplevert.Dit voorbeeldmaakt duidelijk dateen rioolstelsel of onderdelenervanbij gebruikvanregenduurlijnenondergedimensioneerdkun-nen worden.
Het overgrote deel van de buien ‘regent’ niet lineair uit.Dit betekent dat de overstortendehoeveel-heden groter en de overstortingsfrequenties hoger zullenzijndaneenberekeningaandehandvanduurlijnen doet vermoeden. Van belang is het bovendien te bedenkendat de voorgaandebuieveneens van invloed kan zijn opdie hoeveel-heden en frequenties. Indien het bassin door het gemaalnognietisgeledigdnaafloopvandevo-rige bui heeft dit eveneens invloed op de verwach-tingswaarde van overstortende hoeveelheden en dezehoeveelhedenzelf.
Hetvoorgaandebetekentdatsprakekanzijnvanonderdimensioneringvanretentiebekkens.Anderevanbelangzijndefactorenkunnendaarentegenaanleiding zijn tot het overdimensioneren.Debelangrijkstezijn:• het niet in rekening brengen van verliezen
(verdamping, bevochtiging, berging op het oppervlak,interceptiedoorbegroeiingetc.);
• hetoverschattenvanafvloeiingscoëfficiënten(DeindeLeidraadRioleringvermeldeafvloei-ingscoëfficiëntenzijnaandehogekant,waar-doordehiermeeberekendebelastingvanhetstelsel met hemelwater hoger uitvalt dan in de praktijkwordtgemeten);
• hetnietinrekeningbrengenvandeberginginputten en huisaansluitingen;
• hetnietinrekeningbrengenvanvertragingbijde afstroming. (Bij rioolstelsels in het algemeen van geringe invloed.)
Figuur 3.3 - Regenduurlijnen
30
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
Eenenanderbetekentdatfactoreninhetspelzijnwelkedebenodigdeinhoudzowelgroteralskleinerkunnendoenzijndanwordtberekendvolgensdegebruikelijke (eenvoudige)methode. Zodra hetgaatomeenuiteenoogmerkvaninvesteringenzowelalshydrologie/hydraulicaweiniggevoeligesituatiekandegebruikelijkewijzevandimensio-nerenvanretentietankswordentoegepast.Zodraditechterniethetgevalisdienteennauwkeurigermethode van ontwerpen te worden nagestreefd.
RegenintensiteitduurlijnenVoorbepaaldeberekeningenishetnoodzakelijkneerslagintensiteitentekennenwelkegedurendeeen bepaalde regenduur enmet een zekereherhalingstijdkunnenoptreden.Dezeintensiteitenkunnenwordenafgeleiduitderegenduurlijnen.Derelatietussenbeideisdevolgende:
rr
t ,Tt ,T
r
Ri
t= (3.3)
Hierinis:i = neerslagintensiteit, mm/hT = herhalingstijdR = neerslaghoogte,mmtr = de duur van de beschouwde neerslag- periode, h
Infiguur3.5iseenvoorbeeldvanenkeleregen-intensiteitsduurlijnen gegeven.
InDuitslandwordtgebruikgemaaktvandedoorReinhold(1940)opgesteldeformulevoorhetbe-palenvandeberekeningsregenintensiteit.
14
38 1= - 0 .3846T + 9
T
ϕ
(3.4)
Deberekeningsregenintensiteitvolgtnuuit:
rt ,T 15 ,1i = iϕ ⋅ (3.5)
i15,1 steldeReinhold aanvankelijk op60 l/(s.ha).Als gevolg van klimatologische verschillenwor-den inDuitslandookanderewaarden voor i15,1 aangehouden.
3.3 LiteratuurBouwknegt,J.enA.J.Gelok
Regenduurlijnenvoorhetontwerpenbeheervan waterbeheersings- en rioleringsprojecten
Figuur 3.4 - Relatie neerslagverdeling – benodigde berging
Figuur 3.5 - Regenintensiteitsduurlijn
31
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
Heidemij Adviesbureau, Landinrichtingsdienst 19
Achttienribbe, G.E.DeNederlander en zijnwaterverbruikH2O 1993,blz.349-350
BijlageA:Regenduurlijnen
32
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
4. Hydraulischegrondslagen
4.1 BasisformulesDedeSaint-Venantvergelijkingen((4.1)en4.2))wordengebruiktomdestromingvanwaterdoorderioleringtebeschrijven.Devergelijkingenbestaanuit 2 componenten: de continuïteitsvergelijking(4.2)endebewegingsvergelijking(4.1)
Bewegingsvergelijking(momentumbalance):
2
0fh
i iii ivii
Q QQ Q hgA cx x A z R A
∂ ∂ ∂+ β + + = ∂ ∂ ∂
(4.1)
Continuïteitsvergelijking(massbalance):
( ) ( ) 0A hQ Q hB h
x t x t∂∂ ∂ ∂
+ = + =∂ ∂ ∂ ∂
(4.2)
waarin:Q debiet (m3/s)A ‘natte’ doorsnede (m2)B breedte vrije waterspiegel (m)g zwaartekrachtsversnelling (˜9.813m/s2)Rh hydraulische straal (m)cf wrijvingsconstante (-)h water stand (m)x locatie langs x-as (m)t tijd (s)β Boussinesq’s getal (-)
onderaannamevan:- hydrostatischedruk- snelheidscomponenteninyandzrichtingzijn
verwaarloosbaarvergelekenmetdesnelheids-component in de x richting (uy=uz<<ux)
Debewegingsvergelijking(eq.4.1)bestaatuit4componenten:I acceleratieII convectieve versnellingIII zwaartekrachtIV weerstand
Dederdecomponentkanookwordengeschrevenals:
bb
IIIbIIIa
zh a agA gA gA ix x x x
∂∂ ∂ ∂ = + = − ∂ ∂ ∂ ∂
(4.3)
waarin:a water diepte (m)zb bodem niveau (m)ib bodem helling (-)
Term IIIa beschrijft de druk en IIIb de zwaarte-kracht.
DeDeSaint-Venant vergelijkingen vormeneenhyperboolsysteemvanpartiëledifferentiaalverge-lijkingenwanneerde‘dynamicwave’benaderingwordtgebruikt.Dithoudtindatomeenprobleemgoedtekunnenbeschrijvendeinitiëlesituatie(Qenhopt=0)en2randvoorwaardengedefinieerdmoeten worden. Indepraktijkwordenallerleivereenvoudigingenvan de volledige vergelijkingen uit 4.1 en 4.2toegepast. De mate van vereenvoudiging die is toegestaanhangtafvandemogelijkhedenom1ofmeer termenuit debewegingsvergelijking teschrappen.
Term I en II (inertia term) kunnen bijvoorbeeldworden verwaarloosd als de stroom slechts lang-zaamvarieert in de tijd.Deze vereenvoudigingresulteertinde‘kinematicwave’of‘diffusionwave’benadering.Intabel1wordteenaantalmogelijkevereenvoudigingen samengevat.
Devereenvoudigdevergelijkingenwordendoor-gaans toegepast omdenumerieke simulatie teversnellenofomanalytischeoplossingenmogelijktemaken.
4.2 PermanentestromingHet ontwerp van rioolstelsels wordt in eerste in-stantie veelal handmatig bepaald. Zodra van een nieuwbouwwijkhetstratenplanbekendiswordtdeliggingvande riolen ingetekend.Debenodigdediameters worden vervolgens geschat. Het vergt enkelejarenervaringomdezeschattingzodichtmogelijkindebuurttelatenzijnvandeuiteindelijkbenodigde.Vervolgensmoethetnaardeknopen
33
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
afvoerendeoppervlakwordenbepaald.Daarnamoetdebelastingwordengekozenwaaraanhetstelsel wordt onderworpen.
De volgende stap is het aldus ontworpen stelsel tecontrolerenopdewerkingmetbehulpvaneencomputerberekening.Hiervoorwerdentotvoorkortoverwegend permanente stromingsprogramma’s gebruikt,hoeweltegenwoordig,metdetoegeno-menrekenkracht,ontwerpenindepraktijkookwor-dengetoetstm.b.v.niet-stationaireberekeningen.Permanentwilinditgevalzeggendatdevariatiemetdetijdvandeneerslagnietinrekeningwordtgebracht. Bovendien wordt uitgegaan van geheel gevulde leidingen. Dit houdt in dat de termen in vergelijking(4.1) waarin de tijd en de variatie van de doorsnede, (Ax),metdewaterdieptevoorkomenverdwijnen. In eerste instantie wordt uitgegaan van geheel gevulde leidingen. Formule(4.1) gaat danoverin:
2 0xx
g Q QdhgA xdx C A R
+ = (4.4)
Ax is nu de natte doorsnede van de geheel ge-vulde buis.
Decontinuïteitsvergelijking(4.5)wordt:
10
n
n eQ Q= +∑ (4.5)
Hetstelselvergelijkingenkannuaanzienlijkeen-voudiger en sneller worden opgelost echter onder devoorwaardedatdeleidingengeheelzijngevuld.
Indiengedeeltelijkevullingoptreedtdanwordtdeoplossingbemoeilijkt.Demeesteinomloopzijndepermanentestromingsprogramma’skunnendezecomplicatie echter aan.Met het verschijnsel “water op straat” wordt bij per-manenteberekeningengeenrekeninggehouden.Deberekeningenwordenimmersuitgevoerdomvast te stellen of de waterverhanglijnen al dan niet boven straatpeil uit komen.Zodradit het gevalismoetendeafmetingenvande inaanmerkingkomendeleidingenwordenvergrootnetzolangtotdeverhanglijnenbenedenstraatpeilblijven.Ookdezeaanpassingenvergenervaringopdatgeenonnodigetijdwordtbesteedaanhetdoorrekenenvangewijzigdenetwerken.
N.B.:TijdenshetcollegeCT5540Inzamelingentransport van afvalwater II wordt uitvoerig ingegaan op niet-permanente stromingsprogramma’s.
4.3 Hydraulischeweerstandenin onderdelenvanrioolstelselsIn dezeparagraafwordt dehydraulischeweer-stand van verschillende onderdelen van rioolstel-sels behandeld.
4.3.1 OverstortenDe hoogte van de overstortende straal wordt be-rekendaandehandvanformule(4.6)
3 2/oQ m B h= (4.6)
Hierinis:h = hoogte van de overstortende straal (ziefiguur4.2) mQo = debiet over de overstort m3/sm = afvoercoëfficiënt m1/2/sB = lengte van de overstortrand m
Voor h moet formeel H, de energiehoogte, worden ingevuld.InpraktischegevallenisHechter~h.Geblekenuitpraktijkervaringengeldtdatafhan-kelijkvandeenergiehoogtebovenstroomsmligttussen 1,1 en 1,3 m1/2/s.
In die gevallen waarbij de vorm van de over-stortdrempelnietvaststaatofdekruinbreeden
Figuur 4.1 - Definitie schets
34
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
onregelmatig van vorm is (metselwerk) wordtveiligheidshalvemgelijkaan1,7m½/s gesteld.Inhetalgemeenzaldehoogtevandeoverstor-trandzodanigwordengekozendatdezeisgelegenbovendewaterstand vanhet oppervlaktewaterwaaropwordtgeloosd.Inpraktischesituatieskanhetechtervoorkomendateenverdronkenoverlaatontstaat.Bijhetuitvoerenvanberekeningentercontrole op dewerking vanbestaande stelselsmoetdaarmederekeningwordengehouden.In-diendewaterstand,gemetentenopzichtevandehoogtevandekruinvandeoverstort,aanbene-denstroomsezijdeniet hoger is dan?maal debovenstroomsewaterstand (Ziefiguur4.2),kangebruikwordengemaaktvanformule(4.6).
4.3.2 ZijdelingseoverstortenHetkomtvoordatoverstortenniet loodrechtopde stroomrichting worden geplaatst doch even-wijdigdaaraan.Deredenismeestalruimtegebrek.Zijdelingseoverstortenkomenveelvuldigvooralsonderdeelvanbergbezinkbassins.
InDuitslandwordtdevolgendeformulegebruiktvoordeberekeningvanhetdebietovereenzijde-lingseoverstort[ATV,1983]:
3 21 92 /oQ , h= (4.7)
De hoogte van de overstortende straal, h, moet worden opgevat als een gemiddelde hoogte.De formule geldt voor een situatie waarbij het benedenstroomseriool(‘knijpriool’)eenkleinerediameterheeftdanhetbovenstroomseriool,ziefiguur4.3.De bedoeling van dit zogenaamde knijpriool ishetwaterbovenstroomsop te stuwenzodatbijbelasting door regen de bovenstroomse inhoud van het stelsel beter wordt benut met het oog op het verminderen van het overstortende volume benedenstrooms in het stelsel. Een inrichting van dezevormwordteenstuwconstructiegenoemd.In Nederland worden stuwconstructies veelal aan-gebracht in bestaande stelsels. Een vormgeving volgensfiguur4.3.isdandikwijlsnietmogelijk.
In Duitsland worden eisen gesteld aan de grootte van het overstortende debiet in relatie tot de
termen aanduiding belangrijksteaannamensI+II+III+IV dynamic wave geen
I+II+III gravity wave wrijvingiskleint.o.v.zwaartekrachtenintertiatermen
III+IV diffusion wave intertiatermenzijnkleint.o.v.zwaartekrachtenwrijving
IIIb+IV kinematicwave intertiatermenzijnkleint.o.vzwaartekrachtenwrijvingen
ba ix
∂<<
∂
Tabel 4.1 - Mogelijke vereenvoudigingen van de bewegingsvergelijking
Figuur 4.2 - Stroming over een overstort
35
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
afvoer van het ontvangendewater.Afhankelijkvan de grootte van het ontvangende water dient tijdens neerslag minimaal een bepaald debiet, Qkrit, door het benedenstroomse riool naar de zuiveringtewordengevoerd.DitdebietQkrit moet kunnenwordenverwerktzonderdatdeoverstortaanspringt. Uit dit gegeven volgt, bij een gegeven breedte van de overstort B, de minimale hoogte Hovandeoverstortrandtenopzichtevandebin-nenbovenkantvandeuitgaandeleiding,ziefiguur4.4. De minimale hoogte van de overstort Ho volgt danuitvergelijking(4.8).
2 2
2 2o b i dynv vH H H
g g+ = ξ ∗ + + (4.)
Hierinzijn:Ho = hoogte overstortrand tov binnen- onderkantbuis m
Hb = bodemverval (= Ib*L,=bodemverhang*lengteknijpriool) mξι =intreeverliescoëfficiënt -v = stroomsnelheid m/sHdyn = dynamisch weerstandsverlies over knijpriool m
In de VS wordt de hierna weergegeven formule gehanteerd[ASCE,1969]:
0 83 1 671 83 , ,oQ , B h= (4.9)
De formule mag worden toegepast indien de in-komendeenuitgaandeleidingdezelfdediameterhebben.Indieneengeleidelijkevernauwingvandeleidingnaast de overstort plaats vindt wordt in de VS de volgendeformuletoegepast:
0 9 1 61 83 , ,oQ , B h= (4.10)
4.3.3 OpeningenTen behoeve van de dimensionering van openin-gen in stuwconstructiesmoet in voorkomendegevallengebruikwordengemaaktvandevolgendeformule:
2 2
2
1 12v
s
QHgA
= − µ
(4.11)
Hierinzijn(ziefiguur4.5):As =oppervlakvandeopening m2
Figuur 4.3. Zijdelingse overstort
Figuur 4.4 - Zijdelingse overstort met knijpriool
36
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
µ =afvoercoëfficiënt -Q = debietg =versnellingvandezwaartekracht m/s2
Hv = verlies energiehoogte m
Volgensdetheoriesteltµdecontractiecoëfficiëntvoor.Dezemoetnogwordenvermenigvuldigdmet,Ö,deweerstandscoëfficiëntomhetdebietdoordeopeningtekunnenberekenen.DewaardevanÖwijktechterzeerweinigafvandeeenheid.µwordtdaarmededeafvoercoëfficiënt.Dewaardevanµisafhankelijkvandevormvandeopening.Infiguur4.4wordenenkelevormenvanopeningen afgebeeld. De bijbehorende waarden vanµzijndevolgende;
Openingindewand: µ=0,61Naarbinnenuitstekendebuis,‘BuisvanBorda’: µ = 0,5Naarbuitenuitstekendebuis: k=0,83Opening geheel boven het niveau van het bene-denwater: µ=0,61
Inhet laatstegeval ishdehoogte tenopzichtevan het midden van de opening. Zodra de opening gedeeltelijkbovenhetbenedenwaterisgelegenkandeafvoerwordenberekenddoorhetgedeeltevan de straal dat boven het benedenwater is gele-gen te behandelen als een opening geheel boven water gelegen en het deel daar beneden als onder water gelegen opening.
4.3.4 WeerstandingeheelgevuldeleidingenDoor integratie van vergelijking (4.1) wordt de vergelijkinggevondenwaarmedehetdynamische
weerstandsverlies over een leiding kanwordenberekend. (Hierwordt eigenlijk deomgekeerdewegbewandeld.Bijhetopstellenvanvergelijking(4.2)isdeonderstaandebetrekking,diebekendstaatonderdevergelijkingvanDarcy-Weisbach,reedsverwerkt.)
2 2
2
1 12v
s
QHgA
= − µ
(4.12)
Hdyn = weerstandsverlies mL = leidinglengte mA = natte doorsnede van de leiding m2
Q = debiet m3/sR =hydraulischestraal mC =weerstandscoëfficient m1/2/s
In het geval van ronde geheel gevulde leidingen is R,dehydraulischestraal,gelijkaanD/4enAgelijkaan πD2/4. D is de inwendige diameter van de lei ding. Formule (4.12)gaatdaarmedeoverin:
2
2 2
4dyn
L QHD C A
= (4.13)
Deweerstandscoëfficiënt,C, kanwordenbere-kendmetbehulpvandevolgendeformule:
10 1218 RC x logk
= (4.14)
Dewaardevank,dewandruwheid,vandeleidingkanvoorenkele inderioleringstechniekgebrui-kelijkebuismaterialenwordenontleendaantabel4.2.
Hierzijopgemerktdatnahetingebruiknemenvande riolering een slijmhuid op de buiswand ontstaat
Figuur 4.5 - Openingen in een stuwconstructie
37
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
dietotgevolgheeftdatdek-waardevanbetonnenzowelalskunststofleidingennagenoeggelijkis.Bedachtmoetwordendatdek-waardebijriool-stelsels een soort gemiddelde k-waarde is.Deweerstand die het stromende water in putten, door deaanwezigheidvanvoegenenvanafzettingenondervindt, zit verdisconteerd in de bovenver-meldek-waarden.Bij persleidingenwordt uitsluitend de k-waardevanhetgebruiktemateriaalinrekeninggebracht.Weerstandsverliezen die optreden in bochten,doordeaanwezigheidvankleppen,uittreeverlie-zene.d.wordenbijpersleidingenafzonderlijk inrekeninggebracht.
Voor de berekening van hetweerstandsverlieswordt in Nederland, naast formule (4.13) veelvuldig devolgendeformulegebruikt:
2 2
2 2
42 2dyn
L Q L QHR DgA gAλ λ
= = (4.15)
Vergelijkingvanformule(4.13)met formule (4.15) laatziendat:
2
8gC
λ = (4.16)
De waarde van λkanwordenberekendmetbehulpvandeformulevanColebrook-White:
101 2 5123 71
, kx log, DR e
= − =
λ λ (4.17)
ReishetgetalvanReynolds.
vDR ev
= (4.1)
v = snelheid in de leiding m/sν =kinematischeviscositeitvanafvalwaterm2/s
De waarde van νisafhankelijkvandetemperatuuren de soort te transporteren afvalwater. Voor afval-water van ca 10 C is í ongeveer 10-6 m2/s. Bij een stroomsnelheid van 1 m/s, die bij de ontwerpbelas-
tingvanrioolstelselveelvuldigvoorkomt,en0,25m<D<1mvolgt:
6 60 25 10 10, x R e≤ ≤ (4.19)
BijdezewaardevanReendeindepratijkvoor-komendewaardenvanD/kis:
2 513 71
, k, DR e
=λ
(4.20)
De waarde van λkanopgrondhiervanwordenberekendmetbehulpvan:
101 2 3 71 Dx log , xk
= λ (4.21)
Uitdevergelijkingen (4.14) en (4.16) volgt ech-ter:
10 101 18 3 32 0328
D Dx log , x logk kg
= = λ (4.22)
VoordegebruikelijkewaardenvanD/kgevendeformules (4.21)en (4.22)nagenoegdezelfdeant-woorden.Beideformuleskunnenwordengebruiktvoordeberekeningvandeleidingweerstand.
In het geval van lage temperaturen en gladde leidingen met grote diameter (grote waarden van D/k),verdienthetaanbevelinggebruiktemakenvan formule (4.17).
4.3.5 Weerstandingedeeltelijkgevulde leidingenGedeeltelijkgevuldeleidingenkomenveelvuldigvoor.Vooreenrondebuisgeldt(Ziefiguur4.6.):
Ag =natteoppervlakbijgedeeltelijkevulling m2
Ω =natteomtrekbijgedeeltelijkevulling m
Degroottevandehydraulischestraal,R, indeformules(4.12)en(4.15)isnugelijkaanAg/ Ω.
Intabellenwordtdikwijlsdesnelheidindeleidingvermeld als functie van de vulhoogte. De vulhoogte wordtmeestaluitgedrukt ineenpercentage tenopzichtevangehelevullingalsvolgt:
1 1002
cosvu lhoog te x %− α= (4.23)
materiaal kwaardeinmmmetselwerk 1 - 5
beton 0,5 - 2
kunststof 0,2 - 0,5
Tabel 4.2 - k-waarde buismaterialen
3
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
Formule (4.12) kan als volgtworden geschre-ven:
dyng g
HQ A C R A v
L= = (4.24)
v = snelheid in de leiding m/s
Uitgaande van permanente stroming is Hdyn/L = Ib. Ib is het bodemverhang van de buis. Dit houdt in dat bij het ontwerpen van het stelsel er van wordt uitgegaandatdebuiszodanigwordtgelegddatdebodemhelling evenwijdig is met de verhanglijn die behoortbijhetontwerpdebiet,ziefiguur4.7.
De maximale snelheid in de leiding treedt op als Rmaximaalis:
0 2 2dR of tg( )d
= α = αα (4.25)
Uit formule (4.14) volgt dat C een maximum ver-toontvoorR=Rmax. Hieruit volgt dat het maxi-maledebietvoorkomtzodraeenvullingoptreedtwaarbij tg(2α) = 2α. Het betreft een theoretisch maximum.Uitproeven[Camp,1946]isgeblekendathetmaximumminderduidelijkoptreedtdanuithetbovenstaandeblijkt.Dit istewijtenaaneentoename van de stromingsweerstand zodra debuis bijna is gevuld en doordat de wrijving tussen water en lucht naar verhouding toeneemt.
Infiguur4.8ishetverloopvanhetdebietendestroomsnelheid als functie van de vulhoogte weer-gegevenvooreenrondeleiding.Hierinzijn:
H = waterdiepte mD = buisdiameter mv =stroomsnelheidingedeeltelijk gevulde buis m/sQ =debietingedeeltelijkgevuldebuis m3/svvol = stroomsnelheid in volledig gevulde buis m/sQvol = debiet in volledig gevulde buis m3/s
Voorberekeningendiegeengrotenauwkeurigheidverlangenkanwordenuitgegaanvanhetvolgendeverbandtussenvulhoogteendiameterenerzijdsen de verhouding tussen snelheid en de snelheid bijvollevulling:
4 0 753
1 0 75 1
g
v
g
v
v h hvoor ,v D D
v hen : voor ,v D
= ≤
= < ≤
(4.26)
Hierinis:vv = snelheid bij gehele vulling m/svg =snelheidbijgedeeltelijkevulling m/sh = waterstand in de leiding ten opzichtevandebodem mD = (inwendige) diameter van de leiding m
Vanbovenstaandeformulemagslechtsgebruikworden gemaakt als, ondanks alle betrachtte
Figuur 4.6 - Gedeeltelijk gevulde leiding
Figuur 4.7 - Permanente stroming in een gedeeltelijk gevulde leiding
Figuur 4.8 - Snelheid en debiet in gedeeltelijk ge- vulde buis
39
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
zorgvuldigheid, debelasting vande leidingnietnauwkeurig vast staaten/ofde ruwheid vandeleidingslechtsbijbenaderingkanwordengeschat.Dit laatste is dikwijls het geval bij oude reedsgelegde riolen.
4.3.6 UitstroomverliezenBij uitmonding van een riool onder water treedt het volgendeweerstandsverliesop:
2
22u uQHgA
= ξ (4.27)
ξu =verliescoëfficiënt -
De waarde van ξu bedraagt maximaal 1. In rio-leringsberekeningenwordtmeestaldemaximalewaardegekozen.
4.3.7 WeerstandinputtenHet weerstandsverlies in putten is onder meer afhankelijkvandehoogtevandewaterstand indeput.Infiguur4.9ishetverloopvandeweer-standscoëfficiënt,kp, gegeven als functie van de verhouding tussen vulhoogte en de diameter van hetriool[PedersenenMark,1990].Uitdefiguurvalt op temaken dat deweerstandscoëfficiëntbovendiensterkafhankelijk isvandevormvande bodem van de put.
InNederlandishetgebruikelijkhetrondeprofieltotaanhalvehoogteindeputdoortezetten.Uitmetingenisgeblekendatbijvollebelastingvande leiding (vulhoogte is groter dan 1 à 2 maal de diametervandeleiding)dewaardevankp tussen 0,7 en 0,9 is gelegen. Indien de bodem van de put wordt aangelegdmeteenverhoogdeberm (ziefiguur4.9)daaltdekp-waarde tot ca 0,2.
Hetdrukhoogteverliesoverdeputkanwordenberekendmetbehulpvandevolgendeformule:
2
22p pQH kgA
= (4.2)
Figuur 4.9 - Weerstandscoëfficient kp in putten
Voorbeeld1:Stel dat de lengte en diameter van alle leidingen gelijkisenbovendienhetdebietgeenverande-ringen ondergaat. In dit geval is het verval over deleidinggelijkaan:
2
22v pL QH n kD gA
= + λ (4.30)
Stel nu D = 0,3 m, L = 50 m, λ = 0,0344 en kp=0,9danvolgt:
( )
( )
0 9 0 0344 50 0 3
0 9 5 73 6 63
pLk , , x ,D
, , ,
+ λ = + + =
+ =
(4.31)
De waarde van λ komt overeenmet eenwandruwheid van de buis van 2 mm. De equiva-lentewaarde van deweerstandscoëfficiënt,λ´,is:
pD' kL
λ = + λ
(4.32)
In dit geval wordt λ´gelijkaan0,0398.Ditkomtovereen met een equivalente wandruwheid van ongeveer 3 mm.Uit voorgaande valt af te leiden dat naarmate de diameter groter is de invloed van de put-weerstandinrelatievezintoeneemt.Hiermedewordtindepraktijkgeenrekeninggehouden.Ten behoeve van het ontwerp wordt slechts een gemiddelde voor het gehele stelsel geldende k-waardeaangehouden.
40
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
De voorgaande formule geldt strikt genomenslechts voor inspectieputten. Daar waar meer leidingensamenkomengeldenanderek-waarden.Zie[HareenO’Loughlin,1991].Deberekeningistijdrovend en levert in het algemeen een schijn-nauwkeurigheidop.Indepraktijkwordt,vooreenputwaarmeerdantwee leidingen samenkomen, hetweerstands-verliesberekendtenopzichtevanhetuitgaandedebiet c.q. de uitgaande debieten.Demaximalewaardevankp volgt uit de samen-tellingvanin-enuitstroomverliezen.Ditbetekentdatkp,max = 0,5 + 1,0 = 1,5. Uit het voorgaande kanwordenop-gemaaktdatdoordebodemvandeputeeninhydraulischopzichtgunstigevormte geven, deweerstandscoëfficiënt kanwordenverlaagd tot 0,9 à 1,2. Het is veilig, vooral in die
gevallen (herberekeningen)waarbij de putvormnietvaststaat,uittegaanvankp = 0,9.
4.4 BerekeningvandetotaleverliezenIndien een leiding bestaat uit n+1 putten en daar-mede n leidingen is het verval over de gehele leidinggelijkaan:
2 21
2 21 1
2 21 1 1
1 12 21 1 11
2 2
2 2
nn
v pn
nn
n
Q QH kgA gA
L Q L QD DgA gA
= + + +
λ + + λ
∑ ∑
∑
(4.29)
De eerste en de laatste put vormen bij benadering sameninhydraulischopzichtslechts1put.
4.5 LiteratuurATV
RichtlinienfürdieBemessungundGestaltungvon Regenentlastungen in Mischwasser-kanälen,ArbeitsbladA 128, St.Augustin,Duitsland, 193
American Society of Civil Engineers (ASCE)Design and construction of sanitary and storm sewers,ASCE-ManualsandReportsonEngi-neeringPractice,nr35,NewYork,1969
Camp,T.R.Designofsewerstofacilateflow,SewageWorks Journal, 18, 1, 3, January1946
Pedersen,F.B.andO.MarkHead losses in storm sewer manholes,JournalofHydraulicEngineering,Vol.116,No.11, November 1990
Hare, C.M. and G.G. O’LoughlinAn algorithm for pressure head change coef-ficientsatstormwatermanholes,In:NewTechnologiesinUrbanDrainage,Elsevier Science Publishers Ltd. 1991
Figuur 4.10 - Putprofielen
Voorbeeld2:Stel dat het aantal leidingen (strengen) 5 be-draagt. Het debiet, Q, is 70,7 l/s. De snelheid is dan 1 m/s. Hv = 5*6,63*12/(2g) = 1,69 m. (Zie (4.30) en (4.31)) Hierbij moet nog worden opgeteld het uitstroomverlies. Dit isgelijkaan12/(2g) = 0,05 m. Het totale verlies wordtnu:1,69+0,05=1,74m.
Stel nu dat de leiding niet onder water uit-mondt doch via een overstort het water op hetoppervlaktewater loost.Delengtevandeoverstortrand is 1 m. Met behulp van formule (4.6)kanwordenberekenddatdehoogtevande overstortende straal 0,12 m bedraagt. Het verlies over de gehele leiding wordt nu 1,69 + 0,12 = 1,2 m.
41
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
5. Dimensioneringrioolstelsels
De dimensionering van rioolstelsels geschiedt opbasisvanhydraulischeberekeningenvanhetrioleringsnetwerk.Inparagraaf5.2wordenenkelegangbaremethodesvoordezehydraulischebe-rekeningen behandeld.De dimensionering vandeafzonderlijkerioolbuizengeschiedteveneensop basis van deze hydraulische berekeningen,aangevuld met de in paragraaf 5.1 behandelde randvoorwaarden. In paragraaf 5.3 wordt een voorbeeld gegeven van de dimensionering van een rioolstelsel.
5.1 LeidingdimensioneringBij de leidingdimensionering spelen de volgende parameterseenrol:- minimale diameter - minimaledekking- ontwerp vullingsgraad - minimale schuifspanning - maximale snelheid
Minimale diameter Eenminimalediametervoorriolenisnoodzakelijkomdevolgenderedenen:- het gevaar op verstoppingen - hetmogelijkmakenvanaansluitingen- reinigingsmogelijkheden
Als minimale diameter wordt voor regenwaterriolen en gemengde riolen veelal 300 mm en voor vuilwa-terriolen doorgaans 250 mm aangehouden.
Minimale dekking Riolenmoetenopeen zodanigedieptewordengelegddatdekansopbevriezingvanhet riool-waterofbeschadigingdoorverkeersbelastingzokleinmogelijkis.InNederlandgeldteenminimaledekkingvan0,8m,ziefiguur5.1.
Ontwerp vullingsgraad De vullingsgraad wordt gedefinieerd als h/D, waarin h de waterstand in het riool is en D de dia-meter(Ziefiguur5.4).Bijheteersteontwerpvangemengde en regenwaterriolen wordt uitgegaan
van een volledige vulling bij de ontwerpbelasting van 60 I/(s.ha). Bij het ontwerp van het vuilwater stelsel bij ge-scheiden riolering bedraagt de vullingsgraad 30 tot50%.Dewerkelijkecapaciteitvanderiolenisbij volle vulling, uitgaande van een vullingsgraad van 50%, het dubbele van de ontwerpcapaciteit. Dezeruimemargewordtaangehoudenomeven-tualiteiten het hoofd te kunnenbieden.Daarbijmoetwordengedachtaaneenaanvankelijknietvoorzieneuitbreidingvandewijkdienaarhetstel-selafwaterteninhetbijzonderhetopvangenvanregenwater dat als gevolg van een foute aanslui-ting op het vuilwater stelsel wordt geloosd. De aansluiting van verhard oppervlak op hetvuilwaterstelselkanaanzienlijkeproblemenople-veren.Dedwakomtnamelijkovereenmetonge-veer0,2mm/h.Eenaantalkerenperjaarkomenregenintensiteiten voor van 20 mm/h. Hieruit volgt dat indien 0,2/20 is 1/100ste deel van het verharde oppervlaknaarhetvuilwaterstelselafwatertdevolle capaciteit vanhet stelsel reeds is bereikt.Bij een groter deel dat naar de vuilwater riolering afwatertbestaatzelfsdekansdathetafvalwatervia schrobputjes de woningen binnenstroomt of viadeputdekselopstraatkomttestaan.
Eenandere zeer belangrijke redende vullings-graadtussen30en50%tekiezen,heefttemakenmet het gegeven dat, onder condities waarbij het afvalwaterzuurstofloosisgeworden(anaërobie),demogelijkheid ontstaat dat cementgebondenleidingmaterialenworden aangetast.De kansop aantasting neemt toe met de toename van de vullingsgraad. (Zie de handleiding bij het college CT5540InzamelingentransportvanafvalwaterII).
Figuur 5.1 - Dekking op riolen
maaiveld
dekking > 0,8m
42
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
Minimale schuifspanning Deafvoer van neerslag is zowel voor een ge-mengd stelsel als voor het regenwater stelsel van een gescheiden stelsel maatgevend voor de afmetingen van de riolen en overige onderdelen van de stelsels. Het gemengde stelsel voert echter tevens het huis-houdelijkenindustrieelafvalwateraf.Devullingvanderiolentijdensdwazalaanzienlijkgeringerzijndantijdensneerslagvanenigeomvang.Dedimensioneringsgrondslag met het oog op het verwerkenvanneerslagbedraagt 60 I/(s.ha)of21,6 mm/h. De dwa bedraagt echter slechts 0,2 a 0,3 mm/h. De snelheid in het riool moet bij dwa zodanig groot zijn dat vaste deeltjes die in hetafvalwater worden aangetroffen met de stroom worden meegevoerd. In de Engelstalige literatuur wordtindatgevalgesprokenvande‘selfcleaningvelocity’, de zelfreinigende snelheid. Indien desnelheid in het riool 0,60 m/s bedraagt wordt in deAngelsaksische landenaangenomendatbe-zinkingnietoptreedt.
Uithetvolgendezalblijkendatbeterkanwordenuitgegaanvandekritischewandschuifspanning.Dewandschuifspanningisgelijkaan:
bpgR /τ = (5.1)
Hierinzijn:τ = wandschuifspanning N/m2 ρ =dichtheidvanwater kg/m3 g =versnellingvandezwaartekracht m/s2 R =hydraulischestraal mIb = bodemverhang -
Met:
bv C R I= (5.2)waarin:v = gemiddelde snelheid m/s C =weerstandscoëfficiëntvanChézym½/s wordt(5.1):
2
2
vpgC
τ = (5.3)
DoorMeyer-PeterenMülleriseenformuleontwik-keldmetbehulpwaarvanhettransportvankorrelig
materiaal inopenwaterlopenkanwordenbere-kend.Uitrecentonderzoekisbekenddatvoorcir-kelvormigeriolendeformuleaanpassingbehoeft.HierwordtvolstaanmetdeoorspronkelijkeformulevanMeyer-PeterenMüllerweertegeven.
32
32
13 3 0 047b
kk
R Is , ,D
D g
µ= − ∆ ∆
(5.4)
Hierinis:s =zandtransport m3/(s.m)Dk =gemiddeldekorrelgrootte m∆ = (ρk-ρw)/ρw - ρk =soortelijkedichtheidkorrel kg/m3
ρw =soortelijkedichtheidwater kg/m3 µ =efficiencyfactor(ribbelfactor) -
Deformulelaatziendat,afgezienvaneencon-stantefactorhetzandtransportafhankelijkisvanRIb = wand-schuifspanning en niet van √lb::v(zie(5.2)), de gemiddelde snelheid.
Indienderibbelfactorgelijkaan0,5wordtgesteldtreedttransportvanzandopzodra:
( )0 0470 5b k,R I D
,= ∆ (5.5)
Met ∆ = 1,65 en Dk=0,5mmvolgt:
30 075 10bR I , x −> (5.6)
BijgeheelgevuldeleidingenisR=D/4zodat(5.6)overgaatin:
30 3 10bD I , x −> (5.7)
Het isminofmeergebruikelijk inNederlandderiolen van het gemengde stelsel en het regenwa-terstelsel van het gescheiden stelsel te leggen met eenbodemverhanggelijkaan1/(D*1000),Dinm.Dit houdt in dat Dlb = 10-3 hetgeen inhoudt dat Dlb > 0,3 x 10-3.Hieruitkanwordengeconcludeerddatzandinclusiefdedaaraanhangendeverontreini-gingen,zodrahetstelselvolisbelast,viahetstel-selnaarhetgemaalzalwordenafgevoerd.Andersis de situatie tijdens de dwa. Het debiet is dan ca
43
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
1/100ste van de maximale afvoer. De hydraulische straal is danaanzienlijke kleiner.Berekeningentonenaandattijdensdwadesituatiekritischis.Hettransportvanzand,zekerwafdegroveredeeltjesbetreft,stagneertdan.Ditbetekentdatafzettingenoptreden.Eengevolgisdatderiolenopgezettetijden moeten worden gereinigd.
Uit formule (5.4)kanwordenafgeleiddatindienRIbconstantwordtgehoudenhetzandtransport,ongeacht de diameter van de riolen, over het ge-helenetwerkminofmeerconstantis.Ditheefttotgevolgdatdeeventueleafzettingvanvastestoffengelijkmatigoverhetstelselplaatsvindt.Ditisvanvoordeelmetbetrekkingtothet reinigenvandestelsels en het verminderen van de vuiluitworp.
Maximale snelheid De maximaal toegestane stroomsnelheid in riolen isafhankelijkvan:- erosiegevoeligheid van het leidingmateriaal.
Een grès-buis is nauwelijks gevoelig voorerosie, terwijl een betonnen buis niet erodeert zolangdestroomsnelheidlagerligtdan12m/svoorzuiverwaterof3m/svoorwaterdatzandof vaste deeltjes bevat.
- duur van de belasting. Een vuilwaterriool wordt vrijwel continu belast, waardoor de toegestane stroomsnelheidwordtbeperkttot4m/s.Eenre-genwaterrioolheefttemakenmetkortdurendepiekbelastingen,waarbijtijdelijkhogestroom-snelhedentoegestaankunnenworden.
- rekencapaciteit.Voordeintredevangeavan-ceerde computerprogramma’s konden som-migeprocessen,zoalshetafwisselendsub-ensuperkritischworden van de stroming in debuizen,moeilijkinrekeningwordengebracht.Doordeaanlegvanvalputtenwerddezemoei-lijkheidveelalomzeild.
5.2 Dimensioneringvannetwerken
5.2.1 TypesnetwerkenVoordehydraulischeberekeningvanrioolstelselsisdestructuurvanhetnetwerkvangrootbelang.Hetnetwerkkaneenvertakteofeenvermaasde
structuurhebben,zoalsisweergegeveninfiguur5.2.
Natuurlijkewaterlopenmaken,vrijwelzonderuit-zondering,deeluitvaneenvertaktnetwerk:kleinebekenvoegenzichsamentoteengroterebeekdievervolgensuitmondtineenrivier.Dezeriviervloeitvervolgenssamenmetanderetotuiteindelijkeenmachtige stroomontstaat die zijnweg vervolgtomuiteindelijk zijnwater toe tevoegenaandeoceanen.Destromingsrichtingbinneneenvertaktnetwerkligtbijvoorbaatvast,hetgeendehydrau-lischeberekeningaanzienlijkvergemakkelijkt.Inparagraaf5.2.2wordtdeberekeningvanvertaktenetwerkenbehandeld.
Bijeenvermaasdnetwerkishetopvoorhandnietmogelijkvasttestellen,zodrahetnetwerkwordtbelast,welkerichtingdestroomzalkiezenbinneneen maas. Met behulp van de in paragraaf 4.1 ver-meldecontinuïteits-enbewegingsvergelijkingen(4.1) en (4.2)ishetmogelijkdestromingsrichtingen de debieten eenduidig vast te stellen. Het aantaloptelassenvergelijkingenisechterzeergroot endebenodigde rekentijd (tot opheden)onoverkomelijkgroot.
DerioolstelselsinhetvlakkeNederlandzijnover-wegendvanhetvermaasdetype.Metbetrekkingtothetberekenenvanrioolstelselsishetdaaromnietverwonderlijkdatinonslandeengeheeleigenmethodeisontwikkeld.Inparagraaf5.2.3wordtde Nederlandse methode toegelicht.
Figuur 5.2 - Vertakte en vermaasde structuur
44
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
5.2.2 DimensioneringvanvertaktenetwerkenBijvertaktenetwerkenstaatdestromingsrichtingvast.Dealgemeneberekeningswijzeverlooptalsvolgt:- bepaal de plaats waar het stelsel op het op-
pervlaktewaterloost,ziefiguur5.3;- bepaal het naar de riolering afwaterende ver-
hardeoppervlakdoorditvantekeningenafteleiden of op te meten;
- bepaal de maatgevende (neerslag)belasting. BijdehiernatebesprekenRationeleMethodegeschiedt dit aan de hand van regenduurinten-siteit lijnen. (Zie paragraaf 4.2.3) In ons land wordt meestal uitgegaan van een constante neerslagintensiteit van 60 I/(s.ha) of, in hel-lende gebieden, van 90 I/(s.ha);
- bepaal de afvoer naar de strengen. Het debiet dat door de meest benedenstroomse leiding stroomtisgelijkaandesomvanalledebietenin de strengen;
- schat de diameters van de leidingen. Hierbij wordt uitgegaan van een stroomsnelheid van 1m/sinalleleidingen,eenk-waardevan1mmenhetgeheelgevuldzijnvandeleidingen;
- bepaalhetverval,hetgeeninditgevalgelijkisaan het weerstandsverlies over de leiding. Het vervalkanwordenberekendmetbehulpvanformule (4.13) of (4.15). Uitgaande van een bepaaldedrukhoogte in puntA kanmet hetberekendevervaloverleiding1dedrukhoogteinpuntBwordenbepaald(figuur5.3).
Het verval over de leiding 2 zowel als 3 kanvervolgensworden berekend door uit te gaan
van de som van de debieten die naar streng 2 respectievelijk3afwateren.Vervolgenswordendezevervallen opgeteld bij het verval over leiding 1. De procedurekanwordenvervolgdtotdatisvastge-steldwelkedrukhoogtenoptredeninalleknopenvan het net; - toetsofdedrukhoogtesvoldoenaandeeisen.
Indien de waterstand binnen de leiding is gele-genofwanneerdezebovenstraatisgelegendienen de diameters van de leidingen te wor-denaangepast endeberekening tewordenherhaald.
In ons land wordt aangenomen dat het stelsel voldoet indien nergens de drukhoogten bovenmaaiveldc.q.straatpeiluitstijgen,ziefiguur5.1.Inde meeste ons omringende landen worden de bin-nenonderkantenvandeleidingenevenwijdigaanhet hydraulisch verhang gelegd. De verhanglijn ligt daarbijjuistbovendebovenkantvandeleiding.Infeitebetekentditdeintroductievaneenbepaaldeveiligheid tegen water op straat die volgens de Nederlandseaanpaknietaanwezigis.Hetverschilin veiligheid is echter niet groot.
5.2.3 Dimensioneringvanvermaasde netwerken
5.2.3.1 Algemeen Zoalsinparagraaf5.2.2isuiteengezetkunnenbijvertaktenettendebenodigdediameterswordengeschat met behulp van de rationele methode of uitgaande van een continue belasting van het stelsel met 60 I/(s.ha).
Bij vermaasde netten is het schatten van de be-nodigde diameters lastiger. Een tweetal gevallen zijnteonderscheiden:
Geval1:ZwakvermaasdnetwerkIndienhetvermaasdenetwerkslechtsenkelema-zenkentkanhetprobleemwordenomzeilddoor-ingedachten-demazendoorteknippenzodateenvertaktnetwerkontstaat.Dedebietenwordenvervolgensgeschat, in deNederlandsepraktijkmeestal 60 I/s/ha. Vervolgens worden de diame-ters bepaald,waarbij rekeninggehoudenwordtmetdebeschikbarevervallen.BijhetdoorrekenenFiguur 5.3 - Netwerk
45
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
vanhetstelselzalnublijkendatopdeplaatsenwaardemazenzijndoorgekniptdedrukhoogtenterweerszijdenvandesnedenietgelijkzijn.Doori op geschiktewijze diameters tewijzigen kanervoorwordengezorgddatdedrukhoogtenterweerszijdenvanelkesnedenagenoeggelijkaanelkaarworden.Erzijncomputerprogramma’s inomloopdiebehulpzaamkunnenzijnbijhetveref-fenenvandedrukhoogten.
Geval2:SterkvermaasdnetwerkIssprakevaneensterkvermaasdnetwerkdankande hierboven geschetste procedure niet worden gevolgd. De rationele methode laat het geheel afwetendoordatderelatietusseninrekeningtebrengenregenintensiteitenplaatsinhetnetwerkniet meer eenduidig vaststaat.
Vanzelfsprekend is hetmogelijk de optredendedebietenendrukhoogtenopwillekeurigeplaatseninhetnetteberekenenuitgaandevandevergelij-kingenvandeBarredeSaint-Venant.Dekostenvaneendergelijkeaanpakzijnechterhoog.Nogafgeziendaarvanbestaatnogsteedshetprobleemvan de schatting van de diameters. Dit is voorbe-houdenaanontwerpers,dieinstaatzijnopbasisvan jarenlange ervaring een goede schatting te makenvandebenodigdediameters.Bijsterkvermaasdenetwerkenkanookdeme-thodeCross gebruiktworden.Cross heeft eenmethodeontwikkeldwaarmeedeverdelingvandedebietenoverdemazenvaneenrioolstelselkanwordenberekend.Demethodemaaktgebruikvaneeniteratieveberekeningommaasvoormaasdedebietsverdeling te bepalen. Uitgangspunt bij de berekeningiseenpermanentebelastingvanhetrioolstelsel.Inparagraaf5.2.3.2zaldezemethodeworden toegelicht.
De Nederlandse ontwerpers hebben een geheel eigenweggevolgd.Zijkwamentothetinzichtdatindieneenvertaktofzwakvermaasdstelselwerdontwerpen uitgaande van de rationele methode en regenintensiteiten met een herhalingstijd van 2 jaar (T =2 jaar), de afmetingen van de riolen in het algemeen weinig verschilden van die, die werden gevonden indien het net ontworpen werd uitgaande van een continue belasting van 60 I/(s.
ha).Ditinzichtleiddeertoedatmethodeswerdenontwikkeldwaarmedeookzeersterkvermaasdenetwerkengedetailleerdophunhydraulischge-dragkondenwordengeanalyseerd.Ditgeldtvoorzowelontworpenalsbestaandestelsels.
Eenprobleembij elkemethode is de validatie.M.a.w. of kanworden vastgesteld in hoeverrede uitkomsten vandeberekeningeneenbeeldgevenvandewerkelijke capaciteit vandestel-sels. Een stelsel ontwerpen uitgaande van een continue belasting van 60 I/s/ha betekent eengrovevereenvoudigingvandewerkelijkheid.Eenvergelijkingtussenberekeningenenwerkelijkheidkanuitgevoerdwordenm.b.v.permanentestro-mingsprogramma’s.Indiencontroleberekeningenaangegeven dat een stelsel op bepaalde punten dewatertoevoernietkanverwerkenblijkenditinoverwegendemateookdepuntentezijnwaaropindewerkelijkheidproblemenontstaan.Deze(ge-deeltelijke)overeenstemmingtussenberekeningenwerkelijkheidmakendestromingsprogramma’stotuitstekendehulpmiddelenbij debeoordelingvandehydraulischewerkingvanrioolstelsels.
5.2.3.2 Methode Cross DoorCrossiseenmethodeontwikkeldwaarmeedeverdelingvandedebietenoverdemazenvaneenrioolstelselkanwordenberekend.Uitgangs-punt hierbij is een permanent belast stelsel. Cross heeft zijnmethode indertijd ontwikkeld voor deberekeningvangeslotennettenwaardoorwaterstroomde.LaterwerddoorHardyontdektdatdemethodeookkanwordentoegepastbijraamwerkconstructies(Staal-enbetonskeletten).
De methode Cross is een vereffeningsmethode, d.w.z.deverdelingvandedebietenoverdever-schillendemazenwordtopiteratievewijzemaasvoormaasbepaald.Daarbijkunnentweeproce-dureswordengevolgd:- vereffening over de strengen; - vereffeningoverdeknopen.
Deeerstemethodeheeftzowelvoor-alsnadelenvergelekenmetdetweedemethode:
46
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
- eenvoordeelvanvereffeningoverdeknopenishetoverzichtelijkerekenschemadatbijdezevereffeningsmethodewordtgebruikt.
- een ander voordeel dat de iteraties sneller tot het gewenste resultaat leiden.
- eennadeelvanvereffeningoverdeknopenisdat het minder eenvoudig is hydraulische dis-continuïteiten(gemalen,valputten,overstorten)inderekenprocedureteverwerken.
Vereffening over strengen De methode van ‘vereffening over de strengen’ verlooptviadevolgendestappen:
1. Debelastingopde knopenwordt gevondendoor het verharde oppervlak dat naar elkestreng afwatert te vermenigvuldigen met de berekeningsregenintensiteit(bijv.60I/(s.ha)).
2. Vervolgenswordendedebietengelijkelijkver-deeldoverdeknopentussendestrengen.Bijde eerste iteratiestap wordt daarna de verde-ling van de debieten over de strengen aange-nomen. Hoe de verdeling wordt aangenomen doet er niet toe.
3. Het is raadzaameen, op het oog, logischeverdeling aan te nemen.
4. De diameters van de riolen moeten vervolgens worden geschat. Zowel de verdeling van de debieten over de strengen als de aanname van de diameter van de riolen vergt enige ervaring teneindehetrekenwerktebeperken.
5. Een voorwaarde is dat, rondgaande over de maas, de som van de vervallen over de stren-gennulmoet zijn.Daarbij geldtdeafspraakdat indien het verhang bij het doorlopen van de maas stijgend is het verval positief is doch zodrahetverhangdalendis,hetvervalnegatiefis.Informulevorm:
10
n
dyn, jj
H=
=∑ (5.) n = aantal beschouwde strengen Voordeberekeningkanvergelijking(4.13) als
volgtwordengeschreven:
22
2 2
4
4
jdyn, j j j j
j j j
LH a x Q a
D C D
= = π
(5.9)
Uitgaande van de aangenomen verdeling van de debieten over de strengen wordt dan ge-vonden:
1
1 1 1 2 2 2
n
dyn, jj
n n n
H
a Q Q a Q Q a Q Q=
=
+ +
∑
(5.10)
6. Als de som van de stijghoogtes (vervallen) rand eenmaasongelijkaan0blijkttezijn,
10
n
dyn, jj
H=
≠∑ (5.11) moeten de debieten gecorrigeerd worden met
∆Q. Bovenstaandeformulewordtdaarmee: ( )
( )1 1 1
0n n n
a Q Q Q Q
a Q Q Q Q
+ ∆ + ∆ +
+ + ∆ + ∆ =
(5.12)
Een eerste orde benadering van ∆Qis:
1
12
n
j j jj
n
j jj
a Q QQ
a Q
=
=
∆ = −∑
∑
(5.13)
Tekenafspraak:dedebietenzijnpositiefindien
de stroming rechtsom, negatief indien dezelinksomis.
7. De laatste twee stappen worden herhaald, totdat de som van de stijghoogtes rondom de maaskleingenoeg(bijnanul)zijn.
Voorbeeld Infiguur5.4(A)iseengedeeltevaneenrioolstelselweergegeven.Degetekendemaasbestaatuit4strengen. In tabel 5.1 zijndeontwerpgegevensopgenomen die nodig zijn voor de berekeningvan de debieten in de strengen m.b.v. de veref-feningsprocedure over de strengen. De verschil-lende stappen vandezeprocedure staan in devolgordewaarin zewordenuitgevoerd in figuur5.4 (A t/m F).
Debelastingopdeknopenisgelijkaanhetver-hardeoppervlakdatnaarelkestrengafwatertmaaldeberekeningsregenintensiteit,60I/(s.ha).Uitdebelastingopdeknopenkaneeneersteschattingwordengemaaktvandedebietenindestrengen(figuur5.4(C)).Vervolgenswordtperstrengde
47
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
benodigdediameterbepaald(figuur5.4(D)).Omde diameter direct juist te schatten, is enige ont-werpervaring nodig.
Nuzijn alle gegevensbeschikbaar die noodza-kelijkzijnvooreeniteratieveberekeningvandedebieten per streng. In onderstaande tabellen is de
Figuur 5.4 - Voorbeeld methode Cross
4
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
berekeningweergegevenvandevereffeningvande debieten over de strengen uitgaande van de in figuur5.4entabel5.1vermeldegegevens.
Ondankshetfeitdatdeaanvankelijkeverdelingvandedebietenoverdestrengen“ongelukkig”isgekozenisdeΣHdyn na 3 iteraties reeds van +5,561 m tot -0,002 m gereduceerd.
SteldedrukhoogteinknooppuntA(ziefiguur5.4(F))op0m,danvolgtuitkolom4vandetweedebovenstaande tabel dat de drukhoogtes in deknooppuntenB,CenD+0,68m,+1,09men+0,68mzijn.Steldatdebuitenwaterstandopde-zelfdehoogteisgelegenalsdebinnenbovenkantvanderiolendieinknooppuntAsamenkomen.HetwaterpeilisNAP0,00m.Ditbetekentdathetmaai-veldterplaatsevanknooppuntChogermoetzijngelegendanNAP+1,09m,zonietdankanwaterop straat optreden. In dat geval moeten de diame-ters van een of meerdere riolen vergroot worden enmoetdeberekeningherhaaldworden.
Het behandelde voorbeeld betreft slechts de vereffening van de debieten over een maas. Een rioleringsnetwerkbestaatechtermeestaluitvelemazen.Indergelijkesituatieswordtdevereffeninggestartmetdiemazenwelkehetgeringsteaantalstrengenmet naastliggendemazen gemeen-schappelijk hebben.Bij de vereffening over denaastliggendemazenwordt rekeninggehoudenmetdeuitkomstenvandereedsvereffendema-zen.Hetaantalbenodigdeiteratiesneemttoemethetaantalmazendatmoetwordendoorgerekend.Echter,zelfsbijzeergroteaantallenmazen,blijfthetnoodzakelijkeaantaliteratiesbinnendeper-ken.
Met behulp van demethodeCross kan op ef-ficiëntewijze de debietsverdeling overmazenworden berekend.Door de tabellarischewijze
vanwerkenleentdemethodezichuitstekendvoorcomputertoepassingen.
Vereffening over de knopen Naast vereffening over de streng en bestaat de mogelijkheidomdeverdelingvandedebietenteberekenendoortevereffenenoverdeknopen.Inditgevalwordendewaterstanden(drukhoogten)in de knopen aangenomen.Deze aanpak had(aanvankelijk)voorstandersvanwegehetgegevendatbijrioleringsontwerpenmaaiveldhoogtenzijngegeven.
1. Dewaterstandenindeknopenwordenzodaniggekozendatdezeca0,30mbenedenmaaiveldzijngelegen.
2. Nu moet aan de volgende voorwaarde worden voldaan:
10
m
jj
Q=
=∑ (5.14)
of,
1 2
1 2
0mi
m
H H H Qa a a
± ± + ± + ≠ (5.15)
Hierinis:
Streng L(m) Iontwerp(l/s/ha) K(mm) Fv(ha)1 400 60 2 0,5
2 500 60 2 0,67
3 400 60 2 1,17
4 500 60 2 1,00
Tabel 5.1 - Ontwerpgegevens
Iteratie 0 1 2 3 4Streng Q (l/s
1 27,501 -2,452 -20,17 -1,31 -1,29
2 72,501 42,55 24,63 26,69 26,71
3 127,501 97,55 79,3 1,69 1,71
4 -27,501 -57,45 -75,17 -73,31 -73,29
∆Q (l/s) -29,25 -17,72 1,6 0,02 0
Tabel 5.2 - Verdeling van debieten over strengen (iteraties)
1 aangenomen debieten over de strengen2-2,45=27,50+∆Q=27,5+(-29,95),etc
Iteratie 0 1 2 3 4Streng ∆Q=a|Q|(mm)
1 936 -7 -503 -415 -414
2 3075 1059 361 417 41
3 1646 964 646 676 676
4 -96 -41 -715 -60 -60
Som 5561 159 -211 -2 0
Tabel 5.3 - Stijghoogteverschil per stren (iteraties)
49
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
H = in eerste instantie aangenomen verval
over aangesloten leidingen m Qi = externe (in- of uitstromende) debiet m3/s i = ideknoop(2< i < n) -n = totaleaantalknopen -m = aantalopdeknoopaangesloten strengen (m = 2). -
Tekenafspraak: Naar de knoop toestromende debieten zijn
positief, uitstromende debieten negatief. Hier-meemoetrekeningwordengehoudenbijhetopstellen van de bovenstaande en de volgende vergelijking.InallegevallenheeftHdyn,j een po-sitievewaarde.Dewortelvormispositiefzodra,vanuitdeknoopbezien,dedruklijnstijgendisennegatiefzodradezedalendis.
3. Dedrukhoogteindeknoop,bijhandhavingvandedrukhoogtenindenaastgelegenknopen,wordtzodanigaangepastdataandevoorwaar-de ΣQ = 0 wordt voldaan. Stel de correctie van dedrukhoogtengelijkaanH.Voorelkeknoopmoet de waarde van ∆Hwordenberekend.
1
1
0mi
m
H H H H Qa a+ ∆ + ∆
± + ± + ≠ (5.16)
Eerste orde benadering van ∆His:
1
1
21
mj
ij j
i m
j j j
HQ
aH
a H
=
=
± +
∆ = −±
∑
∑
(5.17)
4. Vervolgenswordteenvandeknopenalsre-ferentie gekozen,meestal de knoopmet delaagste drukhoogte. De drukhoogten in deknopenwordendaarna,demaasvolgend,met∆Hgecorrigeerd.Aangekomenbijdereferen-
tieknoopblijkt daar dewaterstand bovenofbenedenhetreferentieniveautezijnbeland.
Denieuwedrukhoogten in demaaswordenvervolgensberekenddoorhetgevondenver-schil naar rata van de afstand tot de referen-tieknoopaandeoorspronkelijkedrukhoogtentoe te voegen.
5. Deberekeningwordtzolangherhaaldtothetverschil in de referentieknoopbenedeneenbepaalde waarde is gedaald.
Eenenanderhoudtindatvergelekenmetdevereffening over strengen, per vereffenings-gang, een tabel extra moet worden aange-maakt.Devereffeningoverdeknopenheeftde reeds eerder genoemde voordelen, maar isdusbewerkelijkerdandevereffeningoverstrengen.
5.3 VoorbeelddimensioneringrioleringIndezeparagraafwordteenvoorbeeldgegevenvan de dimensionering van een relatief eenvoudig rioolstelsel. Het betreft een gemengd en tevens vermaasd stelsel in een hellend gebied. Het resul-taatvandedimensioneringisafhankelijkvandeuitgangspunten,zoalsdeinrekeningtebrengenregenintensiteit,deliggingvandedruklijnendek-waarde.Naasteendimensioneringopbasisvanveel voorkomende uitgangspunten zal in dezeparagraafdeinvloedvandekeuzevandeverschil-lende parameters worden beschreven.
5.3.1. BasisgegevensIn figuur 5.5 is de layout van het te dimensio-neren rioolstelselweergegeven.Daarnaast zijnbekend:
- hetafvoerendeverhardeoppervlak naardeknopen (ha)- hetafvoerendeverhardeoppervlak naar de strengen (m2/m) - de hoogteligging van het terrein (t.o.v. NAP) - de lengtes van de strengen (zietabel5.5) (m)- peilontvangendoppervlaktewater (t.o.v. NAP)
Iteratie 0 1 2 3 4Streng a|Q|(s/m2)
1 34,03 3,04 24,96 22,65 22,63
2 42,41 24,9 14,52 15,61 15,63
3 12,91 9, ,09 ,27 ,2
4 3,4 7,27 9,52 9,2 9,27
Som 92,3 45,0 57,09 55,72 55,1
Tabel 5.4 - Tussenwaarde a|Q| in vereffenings- procedure
50
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
5.3.2 BasisontwerpAan de hand van bovenstaande gegevens is het mogelijkomhetverhardoppervlakperknooptebepalen. Na vermenigvuldiging met de ontwer-pregenintensiteit volgen de debieten door de leidingen.Op basis van deze debieten zijn deafmetingen van de leidingen geschat.
Bepaling verhard oppervlak per knoop Het verhard oppervlak per knoop kan bepaaldwordendoorhetafvoerendeverhardeoppervlakper strenglengte (m2/m) te vermenigvuldigen met
de lengtes van de strengen. Per streng wordt dehelft vanhetafvoerendeoppervlaknaarhetbovenstroomse knooppunt endehelft naar hetbenedenstroomseknooppunttoegerekend.Dezewaarde wordt opgeteld bij het (gegeven) afvoeren-deverhardeoppervlakperknooppunt.Hettotaleverhardoppervlakperknooppuntisweergegevenin tabel 5.5.
Schatting debieten Aangezien het rioolstelsel bestaat uit een ver-maasdnetwerk kunnendedebietenniet recht-streekswordenafgeleiduithetverhardoppervlakperknoopendeneerslagintensiteit,Omdedebie-tenperstrengtekunnenbepaleniseenaannamevandestroomrichtingoverdemaasnoodzakelijk.In eerste instantie is de stroomrichting aangeno-menzoalsinfiguur5.6isweergegeven.Intabel5.6 en in figuur 5.7 zijn de geschatte debietenweergegeven.
Schatting van diameters Dediameters vande leidingen kunnenwordenbepaalddooruittegaanvan:- een stroomsnelheid in de leidingen van 1 m/s - het in tabel 5.6 weergegeven debiet per streng
knoop streng lengte(m)
afwaterendoppervlak(m2/m1)
verhardoppervlak(ha)
totaalverhardoppervlak(ha)
O 2,5 2,5
A 0,35
AB 100 70 0,7
B 0,35
F 0,26
NF 130 40 0,52
N 2 2,26
M 1 1,2
MG 0 50 0,4
G 0,2
J 1 1,3
JC 120 50 0,6
C 0,75
KC 150 60 0,9
K 4 4,45
L 3 3,275
LH 110 50 0,56
H 0,275
Tabel 5.5 - Verhard oppervlak per knoop
Figuur 5.5 - Layout stelsel
51
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
- volledig gevulde leidingen.
Metbehulpvanformule(5.18)zijnvervolgensdein tabel 5.6 weergegeven diameters bepaald.
214
QvD
=π
(5.1)
Hettotaleafwaterendoppervlaktenaardestren-genendeknopenbedraagt17,17haenhettotaalaf te voeren debiet 1.030,2 l/s.
Van geschatte naar berekende debieten De exacte verdeling van de debieten over de strengen kan bepaaldwordenmet behulp vaneenCross-berekening.OmdeCross-berekeningmogelijktemakenwordthetnetwerkgeschema-tiseerdzodateenmaasoverblijft,ziefiguur5.8.DestrengenFN,GM,HL,CK,CJenOAworden
geschematiseerd als een afvoer op het beneden-stroomseknooppuntvandebetreffendestreng.DebenodigdegegevensvoordeCross-berekeningzijnweergegevenintabel5.7.
DehydraulischeweerstandscoëfficiëntC is be-paald met de aanname dat voor de wandruwheid geldtdatk=1mm.Intabel5.8isdeCross-bere-keningweergegeven.
Bepaling definitieve diameters Omdedefinitievediameters tekunnenbepalenwordtdevolgendevuistregelgehanteerd:
dedruklijnmagnergenshetmaaiveldraken
Het verval per streng kanworden bepaalmetbehulp van formule (5.19):
2
2 2
4dyn
LQHD C A
= (5.19)
Figuur 5.6 - Geschatte debieten
Figuur 5.7 - Geschematiseerd netwerk
streng totaalafwaterendoppervlak(ha)
geschatdebiet(m3/s)
oppervlakte(m2)
benodigdediameter(m)
geschattediameter(m)
OA 2,5 0,15 0,15 0,44 0,5
BA 14,32 0,6 0,6 1,05 1,1
FB 5,245 0,34 0,34 0,66 0,7
NF 2,26 0,14 0,14 0,42 0,5
GF 3,175 0,19 0,19 0,49 0,5
HG 1,775 0,11 0,11 0,37 0,4
MG 1,2 0,07 0,07 0,30 0,3
CB ,275 0,50 0,50 0,0 0,
JC 1,3 0,0 0,0 0,32 0,4
KC 4,45 0,27 0,27 0,5 0,6
HC 1,775 0,11 0,11 0,37 0,4
LH 3,275 0,20 0,20 0,50 0,5
totaal 17,17 1,03
Tabel 5.6 - Geschatte diameters
52
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
Bij de bepaling van de verhanglijn geldt het op-pervlaktewaterpeilalsbeginpunt.HetstelselloostbijAophetoppervlaktewater viaeenonderdeweggelegenduiker∅ 0,9 m met een lengte van 40m.Hettotalevervaloverdeduikervolgtuithetdynamisch verval Hdyn(zieformule(5.19)) en het uittreeverlies Hu (zie formule (5.15)). Het totale verval bedraagt bij het ontwerpdebiet van 1.030,2 l/s0,26m(metk=1mmenξu = 1).
Infiguur5.8zijndedrukhoogtest.o.v.NAPweerge-geven voor de geschatte diameters uit tabeI 5.5.
Infiguur5.9isdedruklijnweergegevenoverdestrengenAB-BC-CHenHL.Indefiguuristeziendat de druklijn nergens hetmaaiveld raakt enzelfs ver onder hetmaaiveld blijft.Dit betekentdat de geschatte diameters verkleind kunnenworden (kleinere diameter betekent een groterweerstandsverlies). Intabel5.9zijnderesultatenweergegevenvandeberekeningwaarbijallediametersmet1han-delsmaatzijnverkleind.Uiteenvergelijkingvandeoptredendedrukhoog-tes met de maaiveldhoogtes volgt dat op een aantal plaatsen water op straat optreedt en dus
Streng FB GF HG CB HC
geschatte diameter (m) 0,7 0,5 0,4 0, 0,4
lengte (m) 253 163 110 100 43
doorsnede (m2) 0,3 0,20 0,13 0,50 0,13
R 0,175 0,125 0,1 0,2 0,1
Q (m3/s) 0,34 0,19 0,11 -0,50 -0,11
C 59,0 57,17 55,43 60,4 55,43
Tabel 5.7 - Benodigde gegevens Crossberekening
Streng FB GF HG CB HC ∑Hdyn ∆Qa 2,73 10,35 22,6 0,53 ,6
Q (m3/s) 0,34 0,19 0,11 -0,50 -0,11
Hdyn 0,32 0,3 0,26 -0,13 -0,10 0,73|a*Q| 0,93 1,97 2,41 0,27 0,94 0,0551Q (m3/s) 0,2 0,14 0,05 -0,55 -0,16
Hdyn 0,22 0,19 0,06 -0,16 -0,23 0,08|a*Q| 0,7 1,40 1,17 0,29 1,43 0,0079Q (m3/s) 0,2 0,13 0,04 -0,56 -0,17
Hdyn 0,21 0,17 0,04 -0,17 -0,25 0
|a*Q| 0,76 1,32 0,99 0,30 1,50 0,0002
Tabel 5.8 - Cross-berekening geschematiseerde maas
Figuur 5.8 - Drukhoogte t.o.v. NAP bij geschatte diameters Figuur 5.9 - Druklijn
53
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
eenaantalstrengeneentekleinediameterheeftgekregen.Omhetverloopvandedruklijntever-anderen wordt de diameter van de leiding met het grootste wrijvingsverlies vergroot. Vergroting van dezediameterheeftnamelijkhetmeesteeffectophetverloopvandedruklijn.DestrengtussendeknooppuntenHenCgeefteenrelatiefgrootweer-standsverlies. Streng HC heeft in tabel 5.9 een afmeting van 0,3 meter. Vergroten naar 0,35 meter zoueventueeleenoplossingzijn,maaraangeziendezeafmetingnietbestaatalshandelsdiameter,betekentditdatdediametervanstrengHC0,4meterwordt.Daarnaast blijkt het noodzakelijkomdediametersvandestengenOAenJCmet1handelsmaat te verhogen. Metdezenieuwediameters isdeverdelingvandedebieten isopnieuwberekend (Cross-bere-kening).Deresultatenvandezeberekeningzijnweergegeven in tabel5.10. Infiguur5.10 isdedruklijngetekendvoordenieuwesituatieoverdestrengen AB-BC-CH en HL. Uit tabel 5.10 volgt dat op geen van de punten de druklijnmeerbovenhetmaaivelduitkomt.Dedruk-lijnblijftechterooknaaanpassingvandediame-tersveronderhetmaaiveld,ziefiguur5.10.Bijhetaanleggenvaneenrioolstelselwordendekosteninzekerematebepaalddoordeafmetingenvanderiolen.Aangezienhetverloopvandedruklijndedefinitieveafmetingenvandeleidingenbepaalt,bepaalt het verloopvandedruklijndus indirectdekostenvanaanlegvanenrioolstelsel.Menzal
bijhetontwerpennaareenzogunstigemogelijkeliggingvandedruklijnstreven,metzokleinmoge-lijkediameters.Eenanderewijzevanontwerpen(waaruiteenandereliggingvandedruklijnvolgt)kaneengoedkoperontwerpgeven.
5.3.3 Invloeduitgangspuntenopafmetingen riolenIndezeparagraafwordtdeinvloedvaneenaantaluitgangspunten op de afmetingen van de riolen be-sproken.Debeschouwdeuitgangspuntenzijn:- invloedvandek-waarde- invloedvandekeuzevande liggingvande
druklijnt.o.v.hetmaaiveld- invloed van de ontwerpintensiteit
Invloed van de k-waarde In de eerste berekening is voor de k-waardeuitgegaan van een waarde van 1 mm. In veel gevallen blijkt dewandruwheid na verloop vantijd toe te nemen. In dit voorbeeld wordt het effect van een wandruwheid van 5 mm op de benodigde buisdiameter bepaald. Hierbij wordt uitgegaan van de aangepaste diameters uit tabeI 5.10. In tabel
Figuur 5.10 - Druklijn bij aangepaste diameters
streng debiet(m3/s)
diameterm
weerstandverliesm
punt druklijkt.o.v.NAP
maaiveldt.o.v.NAP
OA 0,15 0,4 0,3 A -0,44 0,1
BA 0,6 1,0 0,12 B -0,32 0,5
FB 0,29 0,6 0,50 C 0,01 0,7
NF 0,14 0,4 0,46 F 0,1 0,7
GF 0,14 0,4 0,62 G 0,0 1
HG 0,05 0,3 0,27 H 1,07 1
MG 0,07 0,25 1,03 J 0,70 0,67
CB 0,55 0,7 0,33 K 0,69 1,5
JC 0,0 0,3 0,69 L 1,94 1,5
KC 0,27 0,5 0,6 M 1,3 1,5
HC 0,16 0,3 1,06 N 0,67 1,5
LH 0,20 0,4 0,7 O 0,39 0,1
Tabel 5.9 - Druklijn bij verkleinde diameters
54
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
5.11 is het resultaat weergegeven van de bere-kening vandedrukhoogtesmet deaangepastewandruwheid.
Uittabel5.11volgtdatbijdeberekeningmeteenk-waardevan5mmdeverdelingvandedebietenover de strengen niet verandert.Wel blijkt hetverval over de strengen toe te nemen, met als gevolgdatzowelbijLalsbijMdedruklijnbovenhet maaiveld ligt en aanpassing van een aantal leidingdiametersnoodzakelijkblijkt.Infiguur5.11zijnderesultatenweergegevenvandeCross-be-rekeningmetaangepastediameters.UitdefiguurvolgtdatdestroomrichtingbijstrengHGblijkttezijn omgekeerd! In tabel 5.12 is vervolgenshet
verloop van de stijghoogte met aangepaste dia-meters weergegeven. Invloed van de keuze van de ligging van de druklijn t.o.v. het maaiveld Indeeersteberekeningisalsuitgangspuntgeno-mendatdedruklijnnergenshetmaaiveldsnijdt.Eenanderewijzevanontwerpenisombijhetont-werpenvaneennetwerkdeliggingvandedruklijnals uitgangspunt te nemen. Hierbij wordt uitgegaan vanhetvolgende:
dedruklijnlooptevenredigaanhetverloopvanhetmaaiveld
streng debiet(m3/s)
diameterm
weerstandverliesm
punt druklijkt.o.v.NAP
maaiveldt.o.v.NAP
OA 0,15 0,5 0,26 A -0,44 0,1
BA 0,6 1,0 0,12 B -0,32 0,5
FB 0,25 0,6 0,38 C 0,05 0,7
NF 0,14 0,4 0,49 F 0,06 0,7
GF 0,10 0,4 0,32 G 0,38 1
HG 0,01 0,3 0,02 H 0,40 1
MG 0,07 0,25 1,03 J 0,20 0,67
CB 0,59 0,7 0,37 K 0,73 1,5
JC 0,0 0,4 0,15 L 1,27 1,5
KC 0,27 0,5 0,6 M 1,41 1,5
HC 0,20 0,4 0,35 N 0,55 1,5
LH 0,20 0,4 0,7 O 0,19 0,1
Tabel 5.10 - Druklijn bij aangepaste diameters
streng debiet(m3/s)
diameterm
weerstandverliesm
punt druklijkt.o.v.NAP
maaiveldt.o.v.NAP
OA 0,15 0,5 0,42 A -0,44 0,1
BA 0,6 1,0 0,19 B -0,32 0,5
FB 0,25 0,6 0,62 C 0,35 0,7
NF 0,14 0,4 0,2 F 0,37 0,7
GF 0,10 0,4 0,54 G 0,91 1
HG 0,01 0,3 0,03 H 0,94 1
MG 0,07 0,25 1,79 J 0,60 0,67
CB 0,59 0,7 0,60 K 1,46 1,5
JC 0,0 0,4 0,25 L 2,40 1,5
KC 0,27 0,5 1,12 M 2,70 1,5
HC 0,20 0,4 0,59 N 1,19 1,5
LH 0,20 0,4 1,47 O -0,02 0,1
Tabel 5.11 - Druklijn bij k-waarde van 5 mm
55
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
Dit houdt in dat het in de leiding optredende wrij-vingsverhanggelijkmoetzijnaandehellingvanhet terrein. Dit leidt voor een aantal strengen tot problemen, aangezien voor bijvoorbeeld strengHG de terreinhelling 0 is en voor bijvoorbeeld strengJCzelfsnegatief,ziefiguur5.5.Indiegeval-lenwordtuitgegaanvandediameterszoalsdezezijnvermeldintabel5.10.Voordestrengenwaarbijweleenterreinhellingaanwezigis,isdediameterbepaaldmetbehulpvandevolgendeformule:
2 25
2 2 2 2
4 4 16dyn
dyn
LQ * LQH DD C A H C
= ⇒ =π
(5.20)
DeweerstandscoëfficiëntCvolgtuit:
1218 RC logk
= ⋅
(5.21)
Voordewandruwheidkwordteenwaardevan1mmaangenomen.DehydraulischestraalRwordtgevonden door in eerste instantie per streng de diameter te schatten en vervolgens via iteratie de
juistediameterendaarmeedejuisteRtebepalen.AlsvoorbeeldwordthierstrengABgegeven:- debiet bedraagt 0,6 m3/s - beschikbaarverval0,4m- lengte 100 m - k=1mm
Stel:R=0,25*0=0,25*0,6=0,15m.Invulleninformule(5.33) levertD=0,81.Nukandebere-kening herhaaldwordenmet een aangepasteweerstandscoëfficiëntC.Debenodigdediameterblijkt0,8mtebedragen.Intabel5.13zijndealdusberekendediametersendeoptredendedrukhoogtesweergegeveneninfiguur5.12hetverloopvandedruklijnoverdestrengen AB-BC-CH en HL.
Invloed van de ontwerpintensiteit in eerste instantie is het rioleringsnetwerk ont-worpen op een constante afvoer van 60 I/s.ha. In Nederland wordt in veel gevallen voor hellende gebieden gedimensioneerd op een ontwerpneer-slagintensiteit van 90 I/s.ha. In tabel 5.14 is het
streng debiet(m3/s)
diameterm
weerstandverliesm
punt druklijkt.o.v.NAP
maaiveldt.o.v.NAP
OA 0,15 0,5 0,42 A -0,44 0,1
BA 0,6 1,0 0,19 B -0,32 0,5
FB 0,28 0,6 0,52 C 0,39 0,7
NF 0,14 0,4 0,2 F 0,27 0,7
GF 0,10 0,4 0,34 G 0,61 1
HG 0,01 0,3 0,01 H 0,62 1
MG 0,07 0,3 0,67 J 0,46 0,67
CB 0,61 0,7 0,64 K 0,81 1,5
JC 0,0 0,5 0,08 L 1,06 1,5
KC 0,27 0,6 0,42 M 1,28 1,5
HC 0,22 0,5 0,22 N 1,09 1,5
LH 0,20 0,5 0,44 O -0,02 0,1
Tabel 5.12 - Druklijn bij een k-waarde van 5 mm en aangepaste diameters
Figuur 5.12 - Druklijn bij ontwerpintensiteit van 90 l/s.ha en aangepaste diameters
Figuur 5.11 - Resultaten Cross-berekening bij k-waarde = 5 mm
56
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
effectopdeoptredendedrukhoogtesweergege-ven indien het stelsel uit tabel 5.10 wordt belast met 90 I/s.ha. Uit tabel 5.14 volgt dat op vrijwel alle plaatsen in hetstelselwateropstraatontstaatenhetzodoen-denoodzakelijkblijkteengrootaantaldiametersaantepassen.Intabel5.15zijndedrukhoogtesweergegeven,zoalsdievolgenmetdeaangepastediameters.Infiguur5.12*3isdedruklijnweerge-geven over de strengen AB-BC-CH-HL.
Overzicht invloed uitgangspunten op diameter riolering In tabel 5.16 is een overzicht gegeven van debenodigde diameters bij de verschillende uitgangs-punten.Uithetoverzichtblijktdatvoorelkvande
verschillende parameters geldt dat aanpassing van een aantal diameters noodzakelijk is. Degrootste aanpassingen zijn nodig indienwordtgerekendmeteenontwerpintensiteitvan90I/s.ha.Hieruitvolgtdatdegekozenontwerpintensiteiteengrote invloed heeft op de benodigde afmetingen van riolen.
5.3.4 InvloedaanlegAWZlIn dit voorbeeld werd tot nu toe het afvalwater rechtstreeks op het oppervlaktewater geloosd.OmdeverontreinigingvanhetoppervlaktewatertebeperkendienthetafvalwaternaareenAWZlgevoerd te worden. In punt P wordt daartoe een gemaal aangebracht, met een capaciteit van 4 DWA, van waaruit het afvalwater naar de AWZl
streng debiet(m3/s)
diameterm
weerstandverliesm
punt druklijkt.o.v.NAP
maaiveldt.o.v.NAP
OA 0,15 0,5 0,25 A -0,44 0,1
BA 0,6 0, 0,39 B -0,05 0,5
FB 0,25 0, 0,10 C 0,12 0,7
NF 0,14 0,4 0,49 F 0,05 0,7
GF 0,12 0,5 0,16 G 0,21 1
HG 0,04 0,3 0,17 H 0,3 1
MG 0,07 0,3 0,39 J 0,27 0,67
CB 0,56 0, 0,17 K 0,0 1,5
JC 0,0 0,4 0,15 L 0,65 1,5
KC 0,27 0,5 0,6 M 0,60 1,5
HC 0,17 0,4 0,26 N 0,54 1,5
LH 0,20 0,5 0,27 O -0,19 0,1
Tabel 5.13 - Diameters en stijghoogtes bij druklijn evenwijdig aan het maaiveld
streng debiet(m3/s)
diameterm
weerstandverliesm
punt druklijkt.o.v.NAP
maaiveldt.o.v.NAP
OA 0,23 0,5 0,5 A -0,12 0,1
BA 1,29 1,0 0,27 B -0,15 0,5
FB 0,37 0,6 0,6 C 0,99 0,7
NF 0,20 0,4 1,11 F 1,01 0,7
GF 0,15 0,4 0,73 G 1,74 1
HG 0,02 0,3 0,05 H 1,79 1
MG 0,11 0,25 2,31 J 1,33 0,67
CB 0, 0,7 0,4 K 2,52 1,5
JC 0,12 0,4 0,34 L 3,76 1,5
KC 0,40 0,5 1,53 M 4,05 1,5
HC 0,30 0,4 0,79 N 2,12 1,5
LH 0,29 0,4 1,97 O 0,45 0,1
Tabel 5.14 - Drukhoogte bij belasting van 90 l/s.ha
57
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
zalwordengepompt.HettransportvanAnaarPvindtplaatsviaeenvrijvervaltransportleiding,ziefiguur5.13.InknooppuntAwordtdebestaandeduiker vervangen door een overstortmet eenbreedte B.
BepalingdiameterleidingAPLeiding AP wordt gedimensioneerd op een debiet van 4 DWA. Voor de bepaling van de droogweeraf-voer kunnen verschillende vuistregelswordengebruikt. Hier wordt gebruik gemaakt van devolgendevuistregel:- afvoerendverhardoppervlakbedraagt60m2
per inwoner - Qdwa bedraagt 12 I/h per inwoner Het stelsel voert het water van 17,17 ha verhard oppervlakaf.Dedroogweerafvoerwordt:
4 23 3
2
3
17 17 10 12 1060
34 3
dw a, mQ m / h
m, m / l
−⋅= ⋅ ⋅ = (5.22)
Het ontwerpdebiet van leiding AP bedraagt 4 DWA = 4*34,3 m3/h /3600 = 0,039 m3/s. De benodigde Figuur 5.13 - Stelsel met overstort
streng debiet(m3/s)
diameterm
weerstandverliesm
punt druklijkt.o.v.NAP
maaiveldt.o.v.NAP
OA 0,23 0,6 0,22 A -0,12 0,1
BA 1,29 1,2 0,11 B -0,02 0,5
FB 0,44 0, 0,27 C 0,17 0,7
NF 0,20 0,4 1,11 F 0,25 0,7
GF 0,22 0,6 0,19 G 0,44 1
HG 0,09 0,4 0,19 H 0,63 1
MG 0,11 0,3 0, J 0,51 0,67
CB 0,1 0,9 0,19 K 0,76 1,5
JC 0,12 0,4 0,34 L 1,24 1,5
KC 0,40 0,6 0,5 M 1,32 1,5
HC 0,23 0,4 0,46 N 1,36 1,5
LH 0,29 0,5 0,61 O 0,10 0,1
Tabel 5.15 - Drukhoogtes bij belasting van 90 l/s.ha en aangepaste diameters
streng oorspronkelijk kwaarde=0,005m druklijnevenwijdigaanoppervlak ontwerpintentsiteit90l/s.haOA 0,5 0,5 0,5 0,6BA 1,0 1,0 0,8 1,2FB 0,6 0,6 0,8 0,8NF 0,4 0,4 0,4 0,4GF 0,4 0,4 0,5 0,6HG 0,3 0,3 0,3 0,4MG 0,25 0,3 0,3 0,3CB 0,7 0,7 0,8 0,9JC 0,4 0,5 0,4 0,4
KC 0,5 0,6 0,5 0,6HC 0,4 0,5 0,4 0,4
LH 0,4 0,5 0,5 0,5
Tabel 5.16 - Diameters (in m) bij verschillende uitgangspunten
5
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
diametervanleidingAPisafhankelijkvanhetbe-schikbareverval.DestijghoogtebijPisgelijkaanhet inslagpeil van de pomp en bedraagt NAP - 0,70 m. De stijghoogte bij A volgt uit de dimensionering van de overstort bij A.
Dimensionering overstort Deontwerpbelastingvandeoverstortvolgtuit:
oversto rt to taa l pocQ = Q + Q (5.23)
Qtotaal bedraagt 1,03 m3/s*3.600 s/h = 3.709 m3/h
Qpocvolgtuit:
poc pom p dw a
3 3 3
Q = Q - Q =
140 m /l - 35 m /h = 105 m /h (5.24)
Qoverstortbedraagtzodoende3.709-105=3.604m3/h˜1m3/s. Stel dat de breedte van de overstort 4 meter be-draagt, dan volgt de hoogte van de straal boven deoverstort(H)uit:
2 23 31 0 26
1 83 4oversto rtQH , mm B , *
= = = (5.25)
Alsdebreedtevandeoverstortverkleindwordt(bijvoorbeeld door ruimtegebrek) tot 0,25*8(B=1 m), dan wordt H 0,67 m. In dit voorbeeld wordt een waarde van 0,26 m aangehouden. De overstortdrempel dient op 25 cm boven het op-pervlaktewaterpeilteliggenomeenvrijeuitstro-mingtewaarborgen.Inditgevalkomtdehoogtevandeoverstortdrempelzodoende te liggenopNAP -0,45 m. De stijghoogte boven de overstort inpuntAkomthiermeeopNAP-0,19mteliggen,ziefiguur5.14.
HetbeschikbarevervaloverleidingAPbedraagt0,51 m (NAP -0,19m - NAP -0,70m). Indien wordt uitgegaanvaneenvollediggevuldebuis,dankande diameter worden gevonden met behulp van formule(5.33).Debenodigdediameterblijkt0,30m te bedragen. (Hdyn bedraagt in dat geval 0,34 m, bij een diameter van 0,25 m volgt een benodigd verval van 0,9 m.)
Door de aanleg van de overstort bij A veranderen dedrukhoogtesinhetstelsel.Hetwordtaandelezerovergelatenomnategaanofdedrukhoogtesnergensbovenhetmaaivelduitkomen.(DitblijktzowelbijstrengHLenstrengMGopte treden.Het met 1 handelsmaat vergroten van de diame-tersbijdezestrengenblijktdezeproblemenopte lossen).
5.3.5 LiggingriolenDe riolendienenzodaniggelegd tewordendatin het riool de schuifspanning voldoende hoog is om de deeltjes uit het afvalwater mee te voeren. Omvast tekunnenstellenofditgebeurt,wordtuitgegaanvandekritischewandschuifspanning.Dezekanwordenberekendmetbehulpvandevolgendeformule:
bpgR Iτ = (5.26)met
bv C R I= (5.27)
wordtdekritischewandschuifspanning2
2
vpgC
τ = (5.2)
Als voorbeeld wordt de streng BF genomen. De diametervandezeleidingis0,6m.InNederlandis het minimale verval waaronder de leidingen wordengelegd:Imin = 1/D*1000 (met D in meters). Ditbetekentdathetminimalebodemverhang Ib voor streng BF 1,667*10-3 bedraagt. Bij de ontwerpneerslag wordt 0,27 m3/s door de strengafgevoerd (zie tabel 5.11).Omgerekendbetekentditdat(biji=60I/s.ha)ongeveer4,5hanaar de streng afwatert.
Figuur 5.14 - Stijghoogte punt A
-0,19m
-0,45m
-0,70m
H=0,26m
druklijn
oppervlaktewater
59
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
In droge periodes wordt alleen de dwa door de streng afgevoerd. De dwa bedraagt 0,2 mm/h (= 0,55I/s.ha),hetgeenvoorstrengBFneerkomtopeendwavan2,3l/s.Omdekritischewandschuif-spanning te kunnen berekenen dient eerst dehydraulischestraalRtewordenberekend.
De diameter van streng BF bedraagt 0,6 m. De hydraulischestraalbijdwavolgtuit:
bQ v A C R I A= ⋅ = ⋅ (5.29)
Dehydraulischestraalisnietrechtstreeksuitdezeformuleteberekenen.Hetbepalenvandegroottevandehydraulischestraalkomtnaarophetitera-tiefberekenenvanαuitfiguur5.15.
In formule (5.29)zijn:
( )2
41218
gDA sin cos .
R AC log ' Rk D
= α − α α
= =α
(5.30)
HetdebietQendediameterDzijnbekend.Dooritereren dient nu de juiste waarde van α gevon-den te worden. Na enig proberen volgt voor α = 29,7°. HieruitvolgtvoorR=0,025menvoordewater-diepte h = 0,039 m. De vullingsgraad van de buis bedraagt h/D*10-0% = 0,039/0,6*100% = 6,5%
DeoptredendekritischeschuifspanningbijDWAwordt:
3 21000 9 81 0 025 1 67 10 0 41bp g R l
, ` , , , N / m−
τ = ⋅ ⋅ ⋅ =
⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = (5.31)
Bij een geheel gevulde leiding is de kritischeschuifspanning(metR=D/4=0,15enI=Hdyn/L =0,38/253):
21000 9 81 0 15 0 0015 2 21p g R l
, , , , N / mτ = ⋅ ⋅ ⋅ =
⋅ ⋅ ⋅ = (5.32)
Bijdezewaardewordendezanddeeltjes invol-doende mate meegespoeld door het water. De kritischeschuifspanningbijdwaisduidelijktelaagendoorspoelingvanderiolenzalnodigzijn.
WerkelijkeliggingvanderiolenInNederlandwordtvoordeminimaledekkingbo-ven de riolen ongeveer 0, meter aangehouden. Bij dezediepte is voldoendedekkingaanwezigombevriezing van rioolwater te voorkomenenom de belasting door voertuigen voldoende te spreiden.
DewerkelijkeliggingvanderiolenisbepaalddoorbijknooppuntAtebeginnenmeteendiepteliggingvan 0,9 m en vervolgens stroomopwaarts de riolen in eerste instantie evenwijdig aan het maaiveld te leggen.Infiguur5.16isditweergegevenvoordestrengen AB, BC, CH en HL.
BerekeningoverstortingsfrequentieVoor het bepalen van de overstortingsfrequentie ishetnoodzakelijkomdeonderdrempelbergingendepompovercapaciteittekennen.
Onderdrempelberging Alleen dat deel van het riool dat gelegen is onder de overstortdrempel (NAP -0,45 m) draagt bij
Figuur 5.15 - Hydraulische straal R Figuur 5.16 - Werkelijke ligging riolen
60
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
aandeonderdrempelberging,d.w.z.slechtseendeel van de totale inhoud van 363 m3 draagt bij aan de onderdrempelberging. Per streng dient zodoendetewordenbepaaldwelkdeelonderdeoverstortdrempelligt.Infiguur5.17isdeonder-drempelbergingingetekendvoordestrengenAB,BC, HC en HL.
De totale onderdrempelberging van het stelsel bedraagt 251,7 m3.
Deonderdrempelberginginmmvolgtuit:
251 7 1 4710 10 17 17v
V ,B , m mF ,
= = =⋅ ⋅
(5.33)
Pompovercapaciteit Depompovercapaciteitvolgtuit:
105 0 610 10 17 17
p dw apoc
v
Q Qq , m m / h
F ,−
= = =⋅
(5.34)
overstortingsfrequentie Uit deVeldkampgrafiek volgtmet een bergingvan 1,47 mm en een pompovercapaciteit van 0,6 mm/h een overstortingsfrequentie van ongeveer 80keerperjaar.
Dezefrequentieishoog.Eenacceptabeleover-stortingsfrequentieis5à10keergemiddeldperjaar.Omdefrequentieteverkleinenzijnverschil-lendeoplossingenmogelijk:- vergroten van de onderdrempelberging door
vergroten van de diameter van een aantal leidingen
- vergroten van de onderdrempelberging door hetaanleggenvaneenbergtank.Deze tankvangt een deel van het water op dat anders zaloverstorten.Naafloopvandebuistroomt
dezetankweerleeginhetrioolstelselenwordthet water naar het gemaal afgevoerd.
Voor een overstortingsfrequentie van 10 keergemiddeld per jaar is (bij een afvoerend verhard oppervlaktevan17,17ha)eenonderdrempelber-gingvan7,8mmnodig,hetgeenovereenkomtmeteenextrabergingvan6,3mm.Ditbetekenteenextravolumevan:
3
6 310
108210 17 17
v
VB ,F
V V m,
= → =⋅
→ =⋅
(5.35)
Het vergroten van de diameter van streng AB tot bijvoorbeeld 2 m levert een extra berging op van 314,2-7,5 = 235,7 m3 op. Dit geeft te weinig extra berging, het andere alter-natief(eenbakmetbijv.afmetingenvan27*16*2,5= 100 m3) geeft een betere oplossing.
5.4 Dimensioneringrioleringvan tunnelsenonderdoorgangenTunnels en onderdoorgangen vormen een onder-deelbinnenderiolering,datbijzondereaandachtverdient. Waar bij andere onderdelen van het rioolstelsel wateroverlast in de vorm van ‘water opstraat’meteenzekerekansvanvoorkomenwordt geaccepteerd, geldt bij tunnels en onder-doorgangendeeisdathetstelselelkedenkbareneerslagmoet kunnen verwerken.Tunnels enonderdoorgangen dienen zodoende tewordenvoorzienvaneen‘absoluteriolering’.Ditkanoverhetalgemeenwordenbereiktdoorhetstelseltelaten afwateren op een gemaal met een capaciteit van tenminste 240 I/(s.ha) (ofweI 6,4 mm/h) en voor het dimensioneren van de berging een her-halingstijdvan50jaaraantehouden.Eenzeerbelangrijkaandachtspuntbinnenhetontwerp ishet zorgdragenvooreengoedewaterscheidingtussen de tunnel of onderdoorgang en de rest van hetgebied.Deoorzaakvoorhetonderlopenvantunnelsligtindemeestegevalleninhet(tijdelijk)ontbrekenvaneenvolledigewaterscheiding.Hetbelang van een volledige waterscheiding wordt onderstreept in het onderstaande voorbeeld.
Figuur 5.17 - Onderdrempelberging
61
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
5.4.1 VoorbeeldInfiguur5.18isschematischeentunnelinclusieftoe-enafrittenweergegeven.Hettotaleinreke-ningtebrengenverhardoppervlakbeslaatinditgeval slechts de toe- enafritten, aangeziendebovenliggende spoorbaan een eigen afvoerstelsel heeft. De breedte van de tunnel bedraagt 15 m, zodathetinrekeningtebrengenverhardoppervlak15 *160 = 2400 m2 = 0,24 ha bedraagt. Uit de re-genduurlijn(T=50jaar)vanfiguur5.26volgtdatde benodigde berging bij een gemaalcapaciteit van 240I/(s.ha)7mmbedraagt,hetgeenovereenkomtmet 16, m3.
De invloed van de gemaalcapaciteit op het on-derlopenvande tunnelkanwordenafgeleiduittabel5.17.Dewaardenzijnberekendvooreenbergingvan7mmopbasisvaneenregenreeksvan 25 jaar. Het is discutabel om op basis van dezetabelontwerpgrondslagenteberekenenmeteenherhalingstijdvan50jaar,zodathetonjuististe stellen dat een gemaalcapaciteit van 150 I/(s.ha) voldoende is.
Uittabel5.17kanwordenafgeleiddatbijeenge-maalcapaciteit van 120 I/s.ha (een capaciteit die 2maalzogrootisalsdenormaleafvoercapaciteitvan een rioolstelsel) gedurende een periode van 25 jaar 2 maal water op straat optreedt. Het ver-
plaatsenvandewaterscheiding,zodanigdathetaangeslotenverhardeoppervlaktoeneemt,heeftgrote invloed op de toe name van het verschijnsel van w.o.s. Bij een halve ring van de gemaalcapa-citeit tot 60 I/s.ha treedt het verschijnsel 9 maal in 25 jaar op. In tabel 5.1 is tevens weergegeven wat de frequentie van w.o.s. is bij een gemaalca-paciteit van 0,7 mm/h (de standaard poc bij een gemengdstelsel).Dezeblijktteliggenopgemid-deld16keerperjaar!Belangrijke parameters voor de daadwerkelijkewateroverlastzijndeduurvanw.o.s.endeontsta-newaterdiepte.Voordetunneluitfiguur5.25zijndezeparametersweergegevenintabel5.18.
Uit de tabel volgt dat bij een gemaalcapaciteit van90I/(s.ha)nogeenaanzienlijkewateroverlastkan optreden, die gedurende ruim een uur deverkeersveiligheidsterkbeïnvloedt.Ditvoorbeeldillustreert de noodzaak omde riolering en hettunnelgemaal te dimensioneren op een capaciteit van 240 I/s.ha. (Indien alle tunnels die bij de wa-teroverlastvanseptember1998zijnondergelopenwarenvoorzienvaneendergelijkstelselmeteenafdoendewaterscheiding zounergenseen tun-nel zijn ondergelopen.De capaciteit van iedertunnelgemaal behoort immers aanzienlijkmeerte bedragen dan de 120 mm/d die bij de bewuste gebeurtenis is gemeten).
Figuur 5.18 - Voorbeeld tunnel
pompcapaciteit (mm/h)(l/s.ha)
0,7 1 10,830
21,660
32,490
43,2120
54150
aantalkeerw.o.s.(-) 394 261 20 9 3 2 0
aantalkeerw.o.s.(/y) 16 10 0, 0,4 0,1 0,1 0
Tabel 5.17 Invloed gemaalcapaciteit op het verschijnsel water op straat
62
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
InNederland is de stroomvoorziening zeer be-trouwbaar.Hetisechternietdenkbeeldigdatalsgevolgvaneenblikseminslagdeelektriciteitsvoor-zieningtijdelijkonklaarraaktjuistophetmomentdat het stelsel de maximale neerslagintensiteit te verwerkenkrijgt.Steldatdeelektriciteitsvoorzie-ning gedurende 15 minuten uitvalt. Gedurendedezeperiodekanmeteenherhalings-tijd van 50 jaar een neerslaghoeveelheid van 23,3 mm verwacht worden. Met een berging van 7 mm levert dit een hoeveelheid van 16,3 mm die dient te worden geborgen op straat, hetgeen in dit voor-beeldovereenkomtmet39m3, een hoeveelheid dienahet herstellen vande stroomvoorzieningbinnen11minutenkanwordenweggepompt.Demaximale waterhoogte in de tunnel met 7 mm bergingbedraagtzelfsbijeendergelijkecalamiteitslechts 12 cm.
5.5 LiteratuurKleijwegt,R.A. On sediment transport in circular sewers with
non-cohesive deposits. Proefschrift, TUDelft, 1992
Doc. CEN/TC 165/WG 22
Drain and sewer systems outside buildings, Part 2, User requirements, Draft May 1994.
6. Aanleg
Aandefysiekeaanlegvanderioleringgaateenheel proces van planning en ontwerp vooraf. In dithoofdstukwordteen indrukgegevenvandeverschillende fases die doorlopen worden bij de aanlegvanderiolering.Inditproceszijndeop-eenvolgendefasessteedseenstukconcreterengedetailleerder. De aanleg begint met een fase van planning, door middel van het structuurplan (6.1), het schetsontwerp ont- en afwatering (6.2) en het definitief rioleringsplan (6.3).Hierna vindenhetschrijvenvanhetbestek(6.4)endeaanbesteding(6.5)plaatsenvervolgenswordthetrioleringswerkuitgevoerd (6.6).
6.1 StructuurplanIn het structuurplan of vlekkenplanwordt eeneerste invulling gegeven van het te rioleren ge-bied.Hierbijdientuiteraardrekeninggehoudenteworden met de toegestane bestemmingen uit het bestemmingsplan.Hetstructuurplanisbijuitstekde fase waarin de layout van het gebied wordt bepaald.Hetisdanookvangrootbelangomalindezefaseteparticipereninhetoverlegmetdeoverige actoren, zoals planologen, architecten,ecologenenverkeerskundigen.
De inhoud, omvang en gedetailleerdheid van een structuurplankunnensterkwisselen,maaroverhet algemeen vormt in ieder geval de hoofdwe-genstructuur onderdeel van het plan. Hieruit volgt direct het belang voor de rioleur omal in dezefasebijhetprojectbetrokkentezijn,aangeziende liggingvanderiolensterkverbonden ismetde hoofdwegenstructuur.
Figuur 5.19 - Benodigde berging volgens regen- duurlijn
pompcapaciteit (mm/h)(l/s.ha)
0,7 1 10,830
21,660
32,490
43,2120
54150
mMaximale volume w.o.s. (m3) 25 199 137 9 59 20 0
Maximale hoogte w.o.s. (m) 0,55 0,46 0,34 0,2 0,17 0,06 0
maximale duur w.o.s. (min 7.320 5.040 240 105 75 30 0
Tabel 5.18 - Invloed gemaalcapaciteit op waterdiepte en duur water op straat
63
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
Naast de hoofdwegenstructuur komen de vol-gende, voor de riolering relevante, onderdelen in eenstructuurplanvoor:
- destelselkeuze.Hierbijisondermeerdeom-vang van het te rioleren gebied van belang. Volgens de Leidraad riolering geldt als richt-lijn:- wijk < 2 ha. bruto oppervlak: stelseltype
overeen-komstigdirecteomgeving- 2ha.<wijk<5ha.:overlegmetwaterbe-
heerder - wijk>5ha.brutooppervlak:voorkeurver-
beterd gescheiden stelsel Overigens dient in alle gevallen overleg te worden gevoerd met dewaterkwaliteitsbeheerder over destelselkeuze.
- hetpercentageverhardoppervlak.Degroottevan het verhard oppervlak heeft een groteinvloedopdetoekomstigewaterhuishouding.
- detoekomstigewaterhuishouding.Hierbijwordtgedachtintermenals:afkoppelen,geeninlaatgebiedsvreemdwater,lokalewaterbalansnietverstoren,tegengaanverdroging,bronaanpaken gescheiden waterstromen.
6.2 Schetsontwerpont-enafwateringIn de fase van het schetsontwerp vindt de ex-ploita-tieopzet plaats,waarbij de verschillendeonderdelen van de waterhuishouding aan de orde komen,zoalsdrainage,openwaterenriolering.Binnendeexploitatieopzetwordtgetrachtdetotalekostenvandeverschillendeonderdelenvandewaterhuishoudingtedekkenmetdeopbrengstenvan de uitgifte van de grond.
De kosten van de aanleg van drainage, openwaterenrioleringzijnonderlingnauwverbonden.Een toename van de hoeveelheid open water kanleidentotgrotekostenbesparingenvooreendrainagesysteem en een gescheiden riolering. Tevens kan de combinatie van een drainage-systeem met een regenwaterriolering leiden tot kostenbesparingen.
De opbrengsten van de uitgifte van grond worden beïnvloeddoorhetpercentageopenwater.Een
toene-mendpercentageopenwaterkanleidentoteengerin-gerehoeveelheiduitgeefbaaroppervlak.HierbijmoetwordenaangetekenddatvolgenseenVROM-richtlijnminimaal11%vanhetoppervlakdienttebestaanuitopenbaargroen.Aangezienhetoppervlaktewaterhiervandeeluitmaakthoefteenvergrotingvanhetpercentageoppervlakte-waternietnoodzakelijkteleidentoteenreductievan het uitgeefbaar oppervlakHieruit volgt datindien de hoeveelheid open water stijgt de totale kostenwellichtdalen,maardeopbrengstenkun-nenafnemenenomgekeerdbijeentoenemendehoeveelheid openwater.Aangezienhierbij veelcombinatiesmogelijkzijnwordtgezochtnaardieoplossing waarbij het best wordt voldaan aan de doelstellingentenaanzienvandewaterhuishou-ding uit het structuurplan.
6.2.1 DrainageDe aanleg van drainage is niet in alle situaties noodzakelijk,zoalsbijvoorbeeldingevallenwaarinde grondwaterstand van nature voldoende laag is. Daarnaastkanonderscheidgemaaktworden indrainage die benodigd is om een terrein bouwrijp temakenendrainagebenodigdvoorhetwoonrijpmakenenhouden.Invoorkomendegevallenkanhetnoodzakelijkzijnomvoorhetbouwrijpmakenvan het terrein drainage toe te passen, terwijl voor hetwoonrijpmakendrainageoverbodig isdooreen geringere benodigde ontwateringsdiepte.
Dekostenvandedrainagezijnnauwgerelateerdaan de hoeveelheid en situering van het open water. Bij een afnemende singelafstand dalen dekostenvandrainageenomgekeerd.(ziehier-boven). Het ontwerp en de aanleg van drainage wordenbehandeldbinnenhetvakIw5510Water-beheer in de stad.
6.2.2 OpenwaterDeinvloedvanhetopenwateropdekostenvandrainage en riolering is hierboven reeds bespro-ken.EvenalsdrainagewordtookopenwaterinhetIw5510Waterbeheerindestadbesproken.Bijdeaanlegvanopenwaterdientveelzorgtewordengedragenvooreenjuisteuitvoering,zodatstag-nantwaterwordtvoorkomen.Vanwegedehogekostenvooronderhoudvanhetoppervlaktewater
64
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
dient de hoeveelheid oppervlaktewater zoveelmogelijkbeperktteblijven.
6.2.3 StructuurrioleringsplanBinnen het structuur rioleringplan wordt een schetsontwerpgemaakt vande riolering,waar-bij de rioleringwordt ingetekend op de kaart.Daarnaast worden de globale afmetingen en diepteligging van de riolering geschat om een globale kostenberekening ten behoeve van deexploitatieopzetmogelijktemaken.
6.3 DefinitiefrioleringsplanInhetdefinitiefrioleringsplanvindtzowelhetdefini-tief ontwerp als de dimensionering van de riolering plaats. In deze fasewordt het riool hydraulischgedimensioneerd, waaruit parameters als buisaf-metingen, benodigd verhang en hoogteligging van de riolering volgen. Voor de dimensionering van de rioleringwordtverwezennaarhoofdstuk7.
6.4 BestekHetbestekvormtdeovergangtussendevoorbe-reidingsfaseendeuitvoeringsfasevaneenwerk.Deopdrachtgeverdraagtzorgvoordevoorberei-dingsfase,terwijl indeuitvoeringsfasezoweldeopdrachtgever als de aannemer participeren. De rolvanhetbestekbijdezeovergang isdievaninformatiedrager. Tijdens het schrijven van het bestekwordt tevensaandacht gegevenaandemateriaalkeuzeendeconstructieveaspecten.
6.4.1 FunctiesvanhetbestekAanhetbestekkaneendrietalbelangrijkefunctieswordentoegekend:- juridische functie Het bestek regelt de verhouding tussenop-
drachtgever enaannemer.Het bestek infor-meert over de rechten, plichten en risico’s van beiden.
- technische functie Hetbestekinformeertdeaannemeroverhet
verlangderesultaat.Daarnaastisinhetbestekinformatie opgenomen die van belang is voor deuitvoeringvanhetwerk.
- economische functie
Deaannemerbaseertzijnkostencalculatieopde besteksinformatie. Daarnaast regelt hetbestekdebetalingendoordeopdrachtgeveraan de aannemer.
6.4.2 RAWsystematiekGezien de belangrijke functies van het bestekin het bouwproces is in de loop van de tijd de behoefteontstaanaanmeeruniformiteitinzowelvormals tekst. IndeStichtingRationalisatieenAutomatisering Grond-, Water- en Wegenbouw (StichtingRAW) zijn de opdrachtgevers en deaannemersgezamenlijk tot een standaardbes-teksindelinggekomen:hetRAW-bestek.
DestandaardbesteksindelingvaneenRAW-be-stekisalsvolgt:- deel 1 ‘Algemeen’ - deel 2 ‘Beschrijving’ - deel 3 ‘Standaardbepalingen’
Deel 1 ‘Algemeen’ Deel1bevatgegevensdievanbelangzijnindeperiode die direct vooraf gaat aan het verlenen van de opdracht. Hieronder vallen bijvoorbeeld gegevens over de opdrachtgever en dewijzevanaanbesteding(ziepar6.5).Daarnaastbevatdeel1gegevensoverdelocatievanhetwerk,eenalgemenebeschrijvingvanhetwerkendetermijnwaarbinnenhetwerkmoetwordenopgeleverd.
Deel 2 ‘Beschrijving’ Deel2bestaatuitdevolgendetweedelen:- Algemene gegevens - Nadere beschrijving
Het deel ‘Algemene gegevens’ bevat informatie die met name voor de technische uitvoering van belang is.Ditonderdeelkentdevolgende tweevasteparagrafen:- Tekeningen,hieronderwordenhetaantalen
denummersvande tekeningenvermelddietothetbestekbehoren.
- Peilen en hoofdafmetingen, hierbij valt te den-kenaanbijvoorbeeld grondwaterstandenengrondmechanische gegevens.
65
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
Het deel ‘Nadere omschrijving’ bevat een volledige beschrijvingvanhetuittevoerenwerk.Ditonder-deelheefteenstandaardindelingensystematiek,terwijltekstenuitditonderdeelafkomstigzijnuitde‘RAW-catalogusmetresultaatsbeschrijvingen’,DezeuitgebreideRAW-catalogusbevatstandaardbesteksteksten voor zeer uiteenlopendewerk-zaamhedenenvormtalszodanigeenbelangrijkhulpmiddelbijhetschrijvenvaneenbestek. Deel 3 ‘Standaardbepalingen’ Deel3vanhetbestekbevatdebesteksbepalingen.Dezevormenhetjuridischkadervanhetbestek.Eengrootdeelvandezebepalingenisopgenomeninde‘StandaardRAWBepalingen’,Indeeerstop-genomenbesteksbepalingvandeel3wordtdezeStandaardvantoepassingverklaardopdeuittevoerenwerken.Vervolgenswordenprojectgebon-den bepalingen opgenomen die een aanvulling of afwijkingopdeStandaardvormen.
6.4.3 Materiaalkeuzeenconstructieve aspectenNadatinhetdefinitiefrioleringsplanhetrioolhy-draulisch is gedimensioneerd, vindt binnen het be-stekdemateriaalkeuzeplaatsenwordtaandachtgeschonkenaanconstructieveaspecten.
6.4.3.1 Materiaalkeuze Voor de riolering is een breed scala aan materialen beschikbaar.Demateriaalkeuze is ondermeerafhankelijkvan:- vereiste diameter - diepteligging - grondsoort - samenstelling afvalwater- samenstelling grondwater - praktischeuitvoerbaarheid
Nietallebuismaterialenzijnleverbaarinallege-wenstediameters.(Gewapend)betonnenbuizenzijn verkrijgbaar in vrijwel elke gewenste afme-ting,terwijlpvcengresbeperktzijntotdiametersvan resp. 500 en 1.000 mm. De invloed van de diepteliggingengrondsoortopdemateriaalkeuzewordennaderbesprokeninparagraaf12.2.Bijdemeesteleveranciersisinformatiebeschikbaaroverdetoelaatbarebelastingopdebuizen,waaruitde
geschiktheidvandebuisineenspecifiekesituatiekanwordenbepaald.Ineenaantalgevalleniseennadereanalysenodig vande krachtwerkingop(en in) de buis.
Onder normale omstandigheden zijn alle buis-materialen bestand tegen de in het afvalwater en grondwatervoorkomendestoffen.Inspecialege-vallen,bijzeeragressiefafvalwaterofgrondwater,worden hoge eisen gesteld aan de resistentie van hetbuismateriaal.Devoorkeurgaatdanuitnaarmeer resistentematerialen, zoals gres of pvc.Voorgrotediameterskanhetnoodzakelijkzijnomgewapendbetonnenbuizenmet een resistentebekledingtoetepassen.
Depraktischeuitvoerbaarheidkanineenaantalgevallenbepalend zijn voor demateriaalkeuze.Bij rioolvernieuwing op een door een groot aantal kabelsenleidingenmoeilijkbereikbareplaatsligthetgebruikvanpvc-buizenvoordehand,aange-ziendezebuizendoorhunlagegewichteenvoudigmanoeuvreerbaarzijn.Daarnaastzijnpvc-buizenin grote lengtes leverbaar, hetgeen voordelen kanhebbenbijhetplaatsenvandeleidingenopmoeilijkbereikbareplaatsen.
6.4.3.2 Constructieve aspecten Indefasevanhetschrijvenvanhetbestekwordtaandacht besteed aan constructieve aspecten. Zowordtdekrachtwerkingopdebuisbepaaldenworden de putten en eventuele gemalen gedimen-sioneerdenconstructiefuitgewerkt.Bijhetbepalenvandekrachtwerkingopdebuiswordtrekeninggehoudenmetdevolgendebelastingen:- grondbelasting - bovenbelasting op maaiveld - verkeersbelasting- eigen gewicht buis - inwendigeofuitwendigedruk- temperatuurbelasting
6.5 AanbestedingDe aanbesteding vormt de overgang van de voorbereiding naar de uitvoering. Het doel van de aanbestedingisdanookhetvindenvandemeest
66
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
geschikte aannemer.Hiertoe zijn de volgendemethodenbeschikbaar:- openbare aanbesteding - aanbesteding met voorafgaande selectie - onderhandse aanbesteding - onderhandse aanbesteding na selectie - enkelvoudigeuitnodiging
Bij een openbare aanbesteding wordt de aanbe-stedingalgemeenbekendgemaaktenkaneenieder inschrijven. Een voordeel voor de opdracht-geverisdatdezemethodedankzijdemaximalemededingingkanleidentoteenzolaagmogelijkeprijs.Voordeinschrijversheeftdezemethodealsvoordeeldatiedereenkaninschrijvenengelijkekansenheeft.Alsnadelenvoordeinschrijversgel-dendatdegrotereconcurrentiekanleidentoteentelageprijsendatelkeinschrijverveelrekenwerkmoetverrichten,terwijldekansophetverkrijgenvanhetwerkgeringis. De aanbesteding met voorafgaande selectie kande genoemde nadelen voor een deel ondervan-gen.Bij dezemethodewordt de aanbestedingeveneensalgemeenbekendgemaakt,waaropeeniederzichalsgegadigdekanmelden.Vervolgensnodigt de opdrachtgever op basis van van tevoren kenbaar gemaakte geschiktheidseisen een ofmeer van de gegadigden uit om in te schrijven. Indiendeopdrachtgeverbijvoorbeelddekwaliteitvanhetwerkdehoogsteprioriteitwensttegevenkanhijbesluitenomovertegaantoteenonder-handseaanbesteding.Hierbijwordteenbeperktaantal gegadigden (minimaal twee) uitgenodigd omzichinteschrijven.Bij een onderhandse aanbesteding na selectie wordteenbeperktaantalgegadigden(minimaaltwee)uitgenodigdomzichaantemeldenvoordeselectie.Vervolgenskunneneenofmeergegadig-den tot inschrijving worden uitgenodigd. Indien slechts een gegadigde wordt uitgenodigd is sprakevaneenenkelvoudigeuitnodiging.
De bovengenoemde vormen van aanbesteding (behalvedeenkelvoudigeuitnodiging)zijnvast-gelegd in het Uniform Aanbestedingsreglement 1986(U.A.R.1986).
6.6 UitvoeringentoezichtIndiennadeaanbestedinghetwerk is gegundaaneenaannemerkandeaanlegvanderiole-ring beginnen. Tijdens de aanleg wordt door de opdrachtgever toezicht gehoudenopeen juisteuitvoering.Wanneerdewerkzaamhedenzijnafge-rondvindt,nacontrole,deopleveringvanhetwerkplaats, hetgeen in veel gevalleneen feestelijkegebeurtenis is.
Dewijzevanaanlegisafhankelijkvaneengrootaantallocatiegebondenvariabelen,zoalsgrond-soort,grondwaterstandendeaanwezigheidvankabelsenleidingen.Inhetalgemeenkandetotaleaanleggesplitstwordenindevolgendefasen:- voorbereiden - ontgraven - funderen - leggen van de buis - aanvullen en verdichten
Inbijzonderegevallenkanhetnoodzakelijkzijnover te stappenop sleufloze technieken, zoalsdoorpersen of boren.
6.6.1 VoorbereidenIndevoorbereidingsfasewordthetwerkzovermogelijkvoorbereid,zodatdeuitvoeringsfasezokortmogelijkisenminimaleoverlastvooromwo-nenden optreedt. Hierbij dient onder meer gelet tewordenop:- bestellen materiaal - bemaling - liggingkabelsenleidingen- informerenwinkeliersenomwonenden
Buizenenputtendienen ruimop tijdbesteld tewordengeziendesoms lange levertijd.Bij eenhoge grondwaterstand is een (bron-)bemaling noodzakelijk.Hierbij geldt eenminimale droog-legging onder de sleuf van 0,5m. Belangrijkaandachtspunt bij debemaling is hetmogelijkeoptredenvanverdrogingofverzakkingen.Inver-drogingsgevoelige gebieden kan het nodig zijnretourbemalingtoetepassen.Daarnaastkanhetraadzaamzijnomvooraanvangvandebemalingfoto’svandeaangrenzendepandentemakenomonterechteschadeclaimstevoorkomen.
67
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
Indeondergrondisplaatselijksprakevaneenzeerdrukondergrondsverkeer,ziefiguur6.1.
De liggingvankabelsen leidingenkanwordenopgevraagd bij het Kabel- en Leidingen Informatie Centrum(KLIC).Daarnaastkaninvoorkomendegevalleneen spitprofiel (of proefsleuf) gemaaktwordenomdeexacte liggingvankabelsen lei-dingen te bepalen.Desondanks levert het nietvoldoendeinachtnemenvandeaanwezigekabelsenleidingenjaarlijkseenaanzienlijkeschadepostvan circa 50 miljoen gulden op. Het juist en tijdig informerenvanomwonendenenwinkeliers kanveelonnodigeoverlastenergernisvoorkomen.
6.6.2 OntgravenDewijze vanontgravenwordtbepaalddoordeaard van de grondslag, de benodigde diepte en breedtevandesleuf,detaludhelling,debeschik-barewerkruimteendekansopbeschadigingvannabij gelegen boven- en ondergrondse construc-ties. Tot een diepte van 1,75 m is in het algemeen de stabiliteit van de sleufwand voldoende om zonderverderemaatregelentekunnenontgraven,ziefiguur6.2.
Bij grotere dieptes of bij een te geringe draag-kracht vandebodemkanhet noodzakelijk zijnom de sleufwanden te ondersteunen. Hiervoor staan ondermeer de volgende technieken terbeschikking:- afstempelenofafkisten- aanbrengen damwanden - injecteren met chemische middelen - bevriezenvandegrondindetaludhelling
Hetafstempelenofafkisteniseenrelatiefeenvou-dige methode om de stabiliteit van de sleufwand teverhogen.Hierbijkangekozenwordenuithori-zontaleofverticaleplanken,ziefiguur6.3.
Indieneenvrijtaludofafstempelennietmogelijkisdient te worden overgestapt op geheide of getrilde damwanden. Het verwijderen van de damwand
Figuur 6.1 - Wirwar van leidingen
Figuur 6.2 - Sleuf
6
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
enweeraanvullendientmetdenodigezorg tegebeuren.
Inbijzonderegevallenkunnendaarnaastinjecte-renvanchemischemiddelenofbevriezenvandegrond in de taludhelling bijdragen aan de stabiliteit van de sleufwand.
Hetontgravendientnauwkeurigmetdevereistebodemhelling en diepte te worden uitgevoerd. Hierbijkangebruikgemaaktwordenvanbijvoor-beeldzichtplankenoflaserstralen.Deontgravengrondmoet,indiendezenietwordtafgevoerd, worden opgeslagen op een voldoende afstand van de rand van de sleuf. Verschillende soortengronddienenhierbijvanelkaargeschei-denteblijven,zodatbijhetweeraanvullenvandesleufzominmogelijkvermengingvandeverschil-lendelagenoptreedt.Omtezorgendatsleuvennietlangeropenliggendanstriktnoodzakelijkis,dient het graaftempo te worden afgestemd op het legtempo. Een probleem dat tegenwoordig veelvuldig, met name bij vervanging van riolen, optreedt is veront-reiniging van de bodem. Na het ontgraven dient de vrijgekomengrondtewordenverwerkt,hetgeenafhankelijk van de aard van de verontreinigingensaneringsmethode,kan leiden totzeerhogekosten.
6.6.3 FunderenDewijzevanfunderenissterkafhankelijkvandebodemgesteldheidendekeuzevandebuizenenverbindingen. In principe zijn de volgende driefunderingstypenmogelijk:
- oplegging op staal - oplegging op sloven of roosters - fundering op palen
6.6.3.1 Oplegging op staal Deleidingenmoetenzodanigwordengefundeerddat over dehele langsrichting eengelijkmatigeoplegspanning optreedt. Hiermee worden onge-wenstemomentenendwarskrachteninlangsrich-tingvoorkomen.Daarnaastisdeopleghoekvangrootbelang.Deopleghoekdientgrootgenoegtezijnvooreengunstigelastafdrachtvandebuisnaardebodem.Infiguur6.4islinkseenoptimaleopleghoekweergegevenenrechtseentekleineopleghoek,dieleidttoteenongunstigelijnbelas-ting.Dezetekleineopleghoekkanhetgevolgzijnvaneen te hardeondergrond. In voorkomendegevallenkanhetdaaromnodigzijndesleufbodemtebewerken.
Ter plaatse van de verbindingen dient de sleufbo-dem te worden verdiept om een goede verbinding tekunnenmakenendezetekunnencontroleren,ziefiguur6.5.Oudefunderingendienentoteendiepte van tenminste 0,5 m onder de sleufbodem te worden verwijderd.
Figuur 6.3 - Horizontale en verticale planken
Figuur 6.4 - Opleghoek
69
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
Bijeenopleggingopstaalzijndevolgendedriesituatiesteonderkennen:- opleggingoponbewerktesleufbodem- opleggingopbewerktesleufbodem- oplegging bij grondverbetering
De oplegging op onbewerkte sleufbodem is moge-lijkindiegevallenwaarbijdebuizenonderinvloedvanhuneigengewichtenbelastingzodaniginbed-dendateenvoldoendegroteopleghoekontstaat,ofwanneer de buizen de hogere belasting dieoptreedtbijeenlijnoplegging(opleghoekα = 0°) kunnenweerstaan.
Bij de oplegging op bewerkte sleufbodem wordt de bodembewerktzodatdejuisteopleghoekbereiktkanworden.Hiertoewordtofopdesleufbodemeenlaagzandgestortvaneenvoldoendedikte,ofdegrondvandesleufbodemlosgewerktovereenvoldoende breedte en diepte. De benodigde diepte ishierbijafhankelijkvandebuisdiameter.Bij de oplegging bij grondverbetering wordt over devollebreedtevandesleufbodemdeaanwezigeongeschikte grond, zoals bijvoorbeeld veen ofgrondmetpuin,vervangendooreengeschiktermateriaal,zoalszand.
6.6.3.2 Oplegging op sloven of roosters Slovenofroosterskunnenwordentoegepastvoorhetstellenvanbuizenmeteenvlakkevoetenvoorhetspreidenvandeoplegdrukopdebodembijrondebuizen.Slovenwordenuitgevoerdinhoutof(gewapend)beton.Roosterconstructiesworden
alleen in hout uitgevoerd. De sloven en roosters dienenmetdezelfdehellingtewordengelegdalsvoor de leidingen is voorgeschreven.
6.6.3.3 Fundering op palen In die gevallen waarin een oplegging op staal of metbehulpvanslovenof roostersnietmogelijkiskanderioleringwordengefundeerdop(beton-nenofhouten)palen.Hierbijzijntweegangbaresystementeonderscheiden:- buizenrustendopeen(gewapendbetonnen)
sloof die rust op de palen - buizendirectgefundeerdopeenofmeerdere
paaljukken
In het eerste geval wordt de buis in langsrichting niet belast, in het tweede geval moet de buis de optredende momenten in langsrichting en dwars-krachtenopnemen.Vooralbijhetgebruikvaneenpaaljukperbuismoetgrotezorgwordenbesteedaan de uitvoering, aangezien de buis op eenpaaljukenviadeverbindingopdeaansluitendebuisrust.Desterktevandebuisenvooralvandemofmoethieropafgestemdzijn.Opbasisvandeindebuisoptredendekrachtenverdientdeeerstemethodedevoorkeur,eenfunderingopjukkenisechtergoedkoper.
6.6.4 LeggenvandebuisNadat de sleuf is uitgegraven en de fundering gereed is kanmet het leggen van de buizenwordenbegonnen.Hierbijwordtbijvoorkeurte-gendestroomrichtingingewerkt(ziefiguur6.6),omwateroverlast tijdensdewerkzaamheden tevoorkomen.
Bijhetleggenvandebuizenenhetmakenvandeverbindingenmoetervoorgezorgdwordendatdebedding intact blijft. Daarnaast moet de te leggen buis centrisch in de reeds geplaatste buis worden geschoven,zodatbijhetinbrengenvandebuisdeverbindingnietovermatigwordtbelast,ziefiguur
Figuur 6.5 - Ingraven verbindingen
Figuur 6.6 - Legrichting
70
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
6.7. Over het algemeen wordt hierbij de spie in de mof geschoven.
Telkensnadat eengedeelte vande rioolleidingtussen tweeofmeer putten is gereedgekomendient geïnspecteerd teworden of de gelegderioolleidingwaterdichtenvrijvangebrekenis.Bijvoorkeurgeschiedtditmetbehulpvaninwendigewaterdruk vóórdat de sleuf is aangevuld, zodateventuele gebreken snel eneenvoudig kunnenworden opgespoord en verholpen.
Inbijzonderegevallen,zoalsbijhet“overdekopwerken”,wordtdesleufnadatdeleidingisgelegdvrijweldirectaangevuld.Het“overdekopwerken”,het realiseren van een rioolleiding op basis van eenuitvoeringslengtevanslechtsenkelebuizen,wordt vooral toegepast in die situaties waarbij de overlast ten gevolge van het open-liggen van eensleufgrootis,zoalsbijwinkelstraten.Bijhetoverdekopwerkendientextrazorg tewordenge-dragenvoordeverbindingenaangeziendezeachterafmoeilijk kunnenwordengecontroleerd.Voor de inspectie op waterdichtheid en overige gebreken kangebruikwordengemaakt van in-spectietechniekenzoalsspiegelenofgebruikvantelevisiecamera’s.
Daarnaastheefthetoverdekopwerkenalsnadeeldat het talud van de aanvulgrond de neiging heeft omreedsgelegdebuizenuitelkaartedrukken.
6.6.5 AanvullenenverdichtenMethetaanvullenvandesleufkanwordenbegon-nenzodradebeton-enmetselwerkenvoldoendezijnverhard,deleidingisgecontroleerdendege-gevenstenbehoevevanrevisiezijnopgetekend.Desleufkanwordenaangevuldmetuitgegraven
grond of met aanvulgrond. Hierbij dient het mate-riaal voor de sleufaanvulling in alle gevallen vrij tezijnvanhardevoorwerpen,zoalsstenen,puin,stukkenhoutofbevrorengrond,ziefiguur6.8.
Indien de sleuf wordt aangevuld met uitgegraven grond, dandient deze in omgekeerde volgordetewordenteruggebracht,zodatvermengingvangrondsoorten wordt vermeden. Het aanvullen en verdichtenvandeaanvulgronddientzorgvuldigplaats te vinden, waarbij de verdichting van de leiding zodanigmoetwordenuitgevoerddat deleidingzogunstigmogelijkwordtbelast.Hiertoemoet de grond in de sleuf in lagen worden aan-gebrachtendientelkelaagtewordenuitgevlakten mechanisch te worden verdicht.
Decontroleopdekwaliteitvandeverdichtingvindtplaats op basis van de voorgeschreven verdich-tingsgraaduitfiguur6.9.
6.6.6 SleuflozetechniekenIndien een rioolleiding moet worden aangelegd onder bijvoorbeeld (spoor)wegen of watergangen isdeopensleufmethodenietmogelijk. Indezegevallenworden technieken als doorpersen ofboren toegepast. Voor een nadere beschrijving vandezetechniekenwordtverwezennaarCT5540TransporteninzamelingvanafvalwaterII.
6.6.7 ToezichtTijdens de aanleg wordt door of namens de opdrachtgever toezicht gehoudenopeen juisteuitvoering.Hettoezichthoudenkanonderandereworden uitbesteed aan een ingenieursbureau. Bijgrotereprojectenisdagelijkstoezichtvereist,terwijlbijkleinereprojectenindepraktijkwordtvol-staanmetwekelijkstoezicht.Doordittoezichtniet
Figuur 6.7 - Onjuist inbrengen spie in mof Figuur 6.8 - materiaal sleufaanvulling
71
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering
steedsopdezelfdedagtelatenplaatsvindenkandeeffectiviteitvanhettoezichtsterkverbeteren.Overhetalgemeenkandaarnaastgesteldwordendateenbesparingopdekostenvoorinspectieoverhet algemeen niet leidt tot een besparing op de totalekosten,doordateenverminderdeinspectiesnelkanleidentoteenverliesaankwaliteit.
6.7 LiteratuurUniform Aanbestedingsreglement 196 Min.VROM,Min.VenW,Min.Defensie196
Figuur 6.9 - Voorgeschreven proctordichtheid
72
civiele gezondheidstechniek - ct3420 riolering