Waterdoorlatende bestratingen: een ecologische en duurzame verharding binnen het integraal waterbeleid

Transcriptie

1 Studiedag VVSG «Water in transitie» Waterdoorlatende bestratingen: een ecologische en duurzame verharding binnen het integraal waterbeleid Dr.ir.Elia Boonen Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw Afdeling Betonwegen en bestratingen Dinsdag 22 oktober 2013 Studiedag integraal lokaal waterbeleid voor en door lokale besturen

2 Overzicht presentatie Wettelijke bepalingen en waterdoorlatende bestratingen: wat mag en wat moet? Buffering en vertraagde lozing Waterdoorlatende bestratingen als buffer- en infiltratiesysteem Ontwerpen van waterdoorlatende bestratingen keuze materiaal en opbouw toepassing Toepassingen in stedelijke omgevingen en verkavelingen: voorwaarden Controle van waterdoorlatende bestratingen 2

3 Uitvoeringsbesluit ruimtelijke ordening: besluit van de Vlaamse regering van 1 oktober 2004 (gew. 23/6/2006) houdende vaststelling van een gewestelijke stedenbouwkundige verordening inzake hemelwaterputten, infiltratie-voorzieningen, buffervoorzieningen en gescheiden lozing van afvalwater en hemelwater Minimale voorschriften voor het lozen van niet-verontreinigd hemelwater, afkomstig van verharde oppervlakken: Gebruik van hemelwater Infiltratie en buffering Afvoeren met een beperkt debiet Eigen (strengere) regeling is mogelijk per gemeente/provincie (vb. Vlaams-Brabant) Verhardingen aangelegd met waterdoorlatende klinkers vormen samen met fundering de infiltratie of buffervoorziening 3

4 Uitvoeringsbesluit voor ruimtelijke ordening: Toepasbaar op Alle nieuwbouw of renovatie van gebouwen of structuren met een dakoppervlak groter dan 75 m² of bij een uitbreiding van meer dan 50 m² Uitvoering of renovatie van terreinen, indien het referentieoppervlak groter is dan 200 m² Oplossingen: 1. Gebruik van water via regenputten 2. Infiltratie van water 3. Vertraagde afvoer door een gelimiteerd debiet (in het geval van weinig doorlatende bodem (< 10-5 m/s) of hoge waterspiegel of ter plaatse van een waterwingebied) 4

5 De Watertoets De watertoets is een beoordeling waarbij wordt nagegaan of een initiatief schadelijke effecten veroorzaakt als gevolg van een verandering in de toestand van het oppervlaktewater, het grondwater of de waterafhankelijke natuur. Het resultaat van de watertoets wordt als een waterparagraaf opgenomen in de vergunning of in de goedkeuring van het plan of het programma. 5

6 Waarom afkoppelen, bufferen en infiltreren? Beperken van : - afvoer van het hemelwater naar RWZI: daling van grondwaterspiegel, vermindering van efficiëntie van zuivering op RWZI - piekdebieten naar beken en waterlopen: in werking treden van overstorten, overstromingen - overstromingen bij extreme neerslag 6

7 Buffering en infiltratiesystemen: bronmaatregelen Ledigingsdebiet groot Afgeknepen doorvoer klein Doorlatende verharding Infiltratievoorziening groot Terugkeerperiode overloop Groen dak Hergebruik klein Kwalitatieve indeling van de meest courante bronmaatregelen (Vaes & Berlamont, 2004) 7

8 Types infiltratievoorzieningen 1. Onmiddellijke infiltratie in de ondergrond Algemeen : efficiënt en goedkoop 2. Open voorzieningen Ontwerp : - toepasbaar voor kleine en grote 3. Lijnvormige verharde structuren oppervlakten - verkeersbelasting beperken omwille van poreuze structuur 4. Berging in gesloten ondergrondse voorzieningen 8

9 Onmiddellijke buffering en/of infiltratie via oppervlakteafwerking met of zonder grasgroei 9

10 Doorlatende verhardingen Doorlatende verhardingen - infiltratie bij voldoende doorlatende ondergrond en lage grondwaterstand Opletten voor een voldoende doorlatendheid van onderbouw, niet enkel de bestrating is van belang Kan ook worden gecombineerd met onderliggende drainagekoffer en/of met onderliggende drainageleidingen bij minder doorlatende ondergrond of te hoge grondwaterstand Meestal nog vrij grote piekafvoer te verwachten, hoewel dit bij goede dimensionering en aanleg niet zo hoeft te zijn Bestand tegen verkeer: door verbrijzeling mogelijk dichtslibben en plasvorming (cfr. steenslagverharding met zachter gesteente) 10

11 Voor infiltratie geschikte oppervlakteafwerking Zonder gras Met gras Steenslagverharding Polyethyleen grasdallen Dolomietverharding Grasbetondallen Drainerend asfalt Gras gemengd met kiezel Waterdoorlatende bestratingen 11

12 Waterdoorlatende bestratingen 12

13 Doel waterdoorlatende bestratingen Voorkomen hemelwaterafvoer via rioleringssystemen Voorkomen van afstroming: sterk verminderen van kans op overstroming in lager gelegen gebieden Grondwaterpeil op niveau Waterafvoer Economischer Milieuvriendelijker Berijdbaar door verkeer CONCEPTWIJZIGING: water IN de structuur maar geen continue verzadiging 13

14 Waterbeheer Volume of water Afname piek uitstroom Vertragen van uitstroom Afname in totale hoeveelheid af te voeren water Rain Outflow Time 14

15 Hoe werkt het? De straatstenen op zich voldoen niet!

16 Algemeen concept % 5 6 Doorlatende bestratingen + fundering (weerstand tegen verkeer) + onderfundering (buffering) + doorlatende grond (in geval van infiltratie) + drainagesysteem (vertraagde afvoer)! Concept en uitvoering! Compromis doorlatendheid en draagkracht CRR-OCW % 9 8 Controle van materialen (bij aanleg) en tijdens en na uitvoering 1. Doorlatende straatstenen 2. Voegvullingsmateriaal: zand 0/2 3. Straatlaag: porfier 0/6,3 4. Geotextiel (uitzonderlijk) 5. Porfier 2/20 6. Kalksteen 6,3/32 16

17 Werkingsmechanisme Straatstenen: doorlatend om oppervlaktewater naar fundering en onderfundering te laten stromen Fundering: draagkracht doorgeven van water naar de onderfundering of grond Onderfundering: buffering van water Draineringssysteem: vertraagde afvoer van water indien de doorlatendheid van de grond niet voldoende is GEEN slokkers nodig beter veiligheid voorzien door lager gelegen groenzones GEEN helling noodzakelijk (0,5 % wenselijk max. 5% - werken met terrassen) GEEN extra buffering nodig: beperkte uitstroom bepaalt de bufferingsduur in de structuur 17

18 Nieuw concept Referentie voor het opstellen van de eisen voor infiltratie: Berging en infiltratie / vertraagde afvoer van een regen van 270 l/s/ha gedurende 10 (terugkeerperiode : 30 jaar) Doorlatendheidscoëfficiënt : 2, m/s Veiligheidsfactor = 2 Minimale doorlatendheidscoëfficiënt: 5, m/s Doorlatende structuur (fundering, straatlaag, straatstenen) k > 5, m/s Grond : k bij voorkeur 5, m/s Kan mogelijk iets lager zijn mits er tijdelijke buffering in structuur mogelijk is 18

19 Welke keuzes moeten gemaakt worden? Geen infiltratie Klei Leem Zand 19

20 Welke keuzes moeten gemaakt worden? 20

21 Verkeersintensiteit Weinig doorlatend Verharding met klassieke straatstenen Categorie I Categorie II Categorie III Categorie IV Zware voertuigen < 400 per dag Lichte voertuigen < per dag Zware voertuigen < 100 per dag Lichte voertuigen < per dag Zware voertuigen < 20 per dag Lichte voertuigen < 500 per dag Geen zware voertuigen Occasioneel lichte voertuigen 10 of of of , 7 of d = d = d = d = Verharding met waterdoorlatende straatstenen Betonstraatstenen Straatlaag Walsbeton Schraal beton 10 1 Drainerend schraal beton Zware voertuigen < 100 per dag Lichte voertuigen < per dag d Hydraulisch gebonden steenslag Zandcement Steenslag Onderfundering 8 1 Dikte fundering 7(cm) Zware voertuigen < 20 per dag Lichte voertuigen < 500 per dag Geen zware voertuigen Occasioneel lichte voertuigen CRR-OCW Betonstraatstenen 5. Steenslag Waterdoorlatende bestratingen: een ecologische 2. Straatlaag en duurzame verharding 6. binnen Ondergrond het integraal waterbeleid maten in cm 21

22 Standaard structuren in functie van verkeer en doorlatendheid ondergrond Meer verkeer Hogere doorlatendheid 22

23 Welke keuzes moeten gemaakt worden? 1ste optie 1 enkele regen van 10 minuten - Terugkeerperiode 30 jaar 270 l/s/ha 270 x 10 x 60 l/ha = l/ha = 16,2 mm Dikte onderfunde ring H r F buffering porositeit % 10.6 cm 23

24 Welke keuzes moeten gemaakt worden? 2de optie: opeenvolgende regens 24

25 Welke keuzes moeten gemaakt worden? DIKTE VAN DE LAGEN Weerstation Provincie keuze [6, 8 of 10 cm] gekend (3 cm) gekend (keuze materiaal en verkeer) D of ( vorst) Zt i d i Middelkerke Moerbeke Geel Gorsem Ukkel Bevekom La Hestre Thirimont Ciney Rochefort Luik Thimister Hockay Mont-Rigi Stavelot Nadrin Libramont Aarlen West-Vlaanderen Oost-Vlaanderen Antwerpen Limburg Brussel Waals-Brabant Henegouwen Henegouwen Namen Namen Luik Luik Luik Luik Luik Luxemburg Luxemburg Luxemburg Zt (cm)

26 Hoogte grondwatertafel Z (m) Waterdoorlatende struktuur Zb Zwt Zb : Hoogte koffer Zwt : Maximale hoogte van de watertafel Zb Zwt = d > 1 meter Januari Juni Januari Tijd (maand) 26

27 Filterstabiliteit Doorval D 85BL D 15OL 85% 15% D Filterstabiliteit = D 15OL 85BL als Zeefopening S F 5 S F 8mm 3.7 mm

28 Welke keuzes moeten gemaakt worden? 28

29 Keuze in functie van de toepassing Type straatsteen Straat 50 km/uur Zone 30 km/uur Parking Wandel pad Fietspad Straat in verkaveling 29

30 Eigenschappen materialen Fundering en onderfundering ongebonden granulaten 0/32 2/32 : Fijn materiaal (<0.063 mm) < 3% Fractie < 2 mm < 25% Indien puingranulaten (betonpuin) gebruikt worden, geen granulaten kleiner dan 2 mm aanbevolen Fundering gebonden materiaal Drainerend schraal beton Straatlaag Fijn materiaal (<0.063 mm) < 3% Maximale korrelafmeting: 5, 6,3 of 8 mm LA < 20 MDW < 15: vermindering van risico op vorming van fijn materiaal Filter stabiliteit Voegvullingsmateriaal 0,5/2 zand voor poreuze betonstraatstenen 2/4 steenslag (porfier) voor stenen met verbrede voegen of drainageopeningen, mogelijk ook zelfde materiaal als straatlaag STEEDS AFWEGING tussen MECHANISCHE STERKTE en DOORLATENDHEID 30

31 PARKING OCW 31

32 Proefproject op parking van OCW-Sterrebeek Fundering 0/32 met beperkte hoeveelheid fijn materiaal Onderfundering 7/32 Fundering 2/20 32

33 Buffercapaciteit Hoeveelheid water in structuur [%] invloed van helling Meetopstelling in put Drainagesysteem Onderfundering (variabele dikte) Fundering Straatlaag Straatstenen Helling 1 % - 10 m verder 10 cm verschil in hoogte! Hoogte [cm] 33

34 Wat bij grotere hellingen? Werken in terrassen Aanbrengen van barrières Barrière in schraal beton 34

35 Bepaling waterdoorlatendheid in situ Poreuze betonstraatstenen Zingem, ,9*10-4 m/s Hoboken, ,2*10-5 m/s Puurs, 2004 Kerkbrugge, ,5*10-5 m/s 9,1*10-5 m/s 35

36 Bepaling waterdoorlatendheid in situ Betonstraatstenen met verbrede voegen Paal ,0*10-4 m/s 36

37 Bepaling waterdoorlatendheid in situ Betonstraatstenen met drainageopeningen Ertvelde, Marktplein, 2004 Ertvelde, Guldensporenlaan, ,8*10-4 m/s 7,4*10-5 m/s 37

38 Doorlatendheid [m/s] Overzicht doorlatendheid projecten in functie van de tijd 1,E-02 1,E-03 1,E-04 1,E-05 1,E Leeftijd [jaar] 38

39 Toepassing WDB Type grond bepaalt of infiltratie mogelijk is, indien niet: gemengd systeem vertraagde afvoer en infiltratie, of enkel vertraagde afvoer. Buffering in de structuur wordt dan zeer belangrijk WEL: parking voor personenvoertuigen beperkt zwaar verkeer WEL: wegen zone 30 in bv. Verkavelingen. Speciale aandacht dient gegeven te worden tegen het dichtrijden van de weg tijdens de aanbouw van de huizen. Mogelijke oplossing: voorlopige asfaltoverlaging, die nadien doorboord wordt Mogelijk ook in overstromingsgebieden tegen het opduwen van de weg: omgekeerde infiltratie NIET in waterwingebieden NIET naast huizen: risico van waterindringing is zeer reëel Veiligheid inbouwen in geval leidingen in onderfundering aanwezig zijn: kans op verkeerd opvullen is reëel 39

40 Voordelen, samengevat Onmiddellijke buffering van het regenwater Vertraagde afvoer Mogelijkheid tot infiltratie (afhankelijk van de ondergrond en van de hoogte van grondwaterspiegel) Oppervlakteafstroming veel beperkter Gereduceerde rioolafvoer Visueel esthetische effecten 40

41 Beperkingen Beperkte verkeersbelasting: voetpaden, fietspaden, autoparkings, pleinen en wandelstraten, zwak verkeer (beperkt aantal vrachtwagens per dag) Beperkte hoogte voor doorlatende straatstenen: 8 cm of 10 cm, open funderingen Volledig doorlatende structuur is nodig: water moet weglopen uit de structuur binnen een bepaalde tijdsspanne Grondwaterstand voldoende laag Stabiliteit van structuur naar belasting, maar ook naar doorlatendheid: filterstabiliteit keuze van opeenvolgende lagen Kwaliteit van straatlaag: sterk materiaal om vergruizing tegen te gaan Korrelverdelingen van groot belang: beperkt aantal fijne deeltjes; gebruik puinafval in straatlaag wordt afgeraden om vergruizen en afbrokkelen tegen te gaan, gebruik puinafval mogelijk in fundering mits rekening te houden met kleinere doorlatendheid GEEN infiltratie in geval van beschermingszone 1 of 2 van drinkwaterwingebied 41

42 Toepassing: parkeerstroken, voetpaden, fietspaden, parkings, 42

43 43

44 16 Cursus november BBG

45 Toepassing in stedelijke omgeving: voorwaarden Bij voorkeur toepassing op straat en parkeerzones, bij bestaande (oude) huizen bij voorkeur niet op voetpaden Water van voetpaden kan wel aflopen naar straat, geen slokkers nodig Helling kan heel beperkt gehouden worden, water zal in structuur indringen Ideaal voor plaatsen met beperkt verkeer: woonzones, zone 30 Bij verkavelingen dienen maatregelen genomen te worden tegen vervuiling: hetzij werken in twee fasen, hetzij een voldoende reiniging voorzien bij volledige voegvulling 45

46 46

47 Toepassing in stedelijke omgeving: voordelen Geen slokkers noodzakelijk Geen regenwaterafvoer noodzakelijk, zeker interessant als huizen op eigen perceel infiltreren Geen extra bufferingssysteem en/of bufferingsvolume nodig voor de oppervlakte van de weg Beperkte helling kan toegepast worden Variaties in kleur en legpatroon kunnen de zones voor de verschillende gebruikers zeer goed afbakenen en zo de veiligheid verhogen Geen plasvorming, zelfs niet bij hevige regen 47

48 Toepassing in stedelijke omgeving: nadelen Vermijden dat water kan indringen in huizen: voetpaden niet in waterdoorlatende bestrating aanleggen, maar water wel laten aflopen op parkeerzone of weg Plaatsing van nutsleidingen: bij voorkeur onder voetpad met niet doorlatende verharding: herstellingen zijn moeilijk op te volgen en kunnen fundering ondoorlatend maken indien niet geopteerd wordt voor juiste materiaal 48

49 Controle in laboratorium en op werf: certificatie BENOR certificatie stenen: PTV 122 Waterdoorlatende betonstraatstenen en -tegels Draineeropeningen en verbrede voegen: minstens 10% van (horizontaal) oppervlak Waterdoorlatendheid poreuze stenen: 5,0*10-5 m/s (individueel); 5,4*10-5 m/s (gemiddeld) Onderscheid poreuze stenen en stenen met verbrede voegen en drainageopeningen Controle bij ontwerp en uitvoering: PTV 827 Waterdoorlatende bestratingen Systeem-, product- en plaatsingseisen (COPRO) 49

50 Testmethodes fundering en onderfundering Kolomtest in laboratorium controle doorlatendheid voor plaatsing Kolomtest op kernen geboord uit drainerend schraal beton 50

51 Opmeten doorlatendheid: ondergrond - structuur Ondergrond: Open-end-test (US Bureau of Reclamation: Earth Manual) Oppervlak: dubbele ring test Fundering 51

52 NB: Poreuze betonbuizen controle doorlatendheid PTV

53 Informatie in verband met waterdoorlatende bestratingen: Dossier 5: handleiding Database projecten in situ per provincie Software voor de dimensionering en materiaalkeuze voor waterdoorlatende bestratingen 53

54 Besluiten WDB kunnen toegepast worden zowel voor infiltreren als voor bufferen van regenwater. Bij goed ontwerp en aanleg is geen extra bufferings voor het aangelegde oppervlak te voorzien. Opbouw is zeer gelijkaardig aan wegstructuren met klassieke betonstraatstenen, wel bijkomende eisen naar materiaal om doorlatendheid te bekomen (gehalte fijn, kwaliteit straatlaag). Fundering zorgt voor nodige draagkracht; onderfundering zorgt voor buffering. Bij ontwerp is meestal de vorstvrije diepte de bepalende parameter voor de dikte van de onderfundering. Toepassing in verkaveling (voorafgaandelijk aan bouw van woningen) is mogelijk door tweelaags te werken of door een voldoende reiniging te voorzien. Controle is mogelijk voorafgaandelijk, tijdens en na de werken. Onderhoud is beperkt verstopping kan verwijderd worden door een oppervlaktereiniging, 54

55 Contact: Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw (OCW) Afdeling betonwegen en bestratingen Anne Beeldens Elia Boonen Marijn Lybaert