Ondergronds bergen en terugwinnen van water in stedelijk gebied. 2. Hoe werkt ondergrondse waterberging (concepten)

Transcriptie

1 Ondergronds bergen en terugwinnen van water in stedelijk gebied Verkenning van mogelijkheden en beperkingen Marco Hoogvliet Kees Broks Martin van der Schans Onderwerpen 1. Doelstelling verkenning 2. Hoe werkt ondergrondse waterberging (concepten) 3. Technische uitgangspunten en randvoorwaarden 4. Kosten en baten 5. Uitkomsten discussie! 1

2 Doelstelling verkenning Ondergrondse Waterberging (OWB) in steden in Laag Nederland. In hoeverre en hoe kan OWB een bijdrage leveren aan het voorkomen van wateroverlast bij piekbuien? In hoeverre en hoe kan OWB een bijdrage leveren aan de watervoorziening van de stad? In welke vorm heeft OWB in de stad potentie, en welke kosten zijn daarmee gemoeid? Bron: Oude Essink et al. (2010) Hoe werkt ondergrondse waterberging (OWB)? 1. Snel injecteren van hemelwater (pieken scheren) 2. Opslaan & terugwinnen in droge periode 2

3 40+ jaar ervaringen in Nederland Drinkwater Stedelijk gebied (hoge zandgronden) Glastuinbouw (via reservoir) Bron: KIWA/KWR Bron: KWR Bron: Gemeente Rijssen Holten Ervaringen met diepinfiltratie van afvloeiend hemelwater Goede voorzuivering essentieel om putverstopping te voorkomen Discussies met vergunningverleners en handhaving omtrent het risico op injectie van milieuvreemde stoffen Nog weinig monitoring van grondwaterkwaliteitseffecten Door slim putontwerp kan OWB toegepast worden in zout grondwater OWB systemen in Hoog Nederland hebben een hoge toelaatbare waterdruk hogere maximale infiltratiecapaciteit dan putten in Laag Nederland Mogelijke interferentie met andere gebruikers van de ondergrond 3

4 Beschouwde concepten OWB Hoeveel water willen we kwijt via OWB? 1. Voorkomen water op straat Uitgangspunt verkenning: afscheren piek van T10 bui (35,7 mm in 45min) Regulier riool T2 bui Inloopverliezen Benodigde capaciteit: 10 mm/uur (=50 m3/uur bij 50% verharding) 2. Inundaties oppervlaktewater Bijvoorbeeld diepe polders Benodigde berging afhankelijk van situatie Langere periode vasthouden 4

5 Hoeveel water willen we terug? Neerslagtekort stedelijk gebied: circa 50 mm/jaar (bron: Deltasync, 2013) Mismatch tussen vraag (zomer) en aanbod (winter) Benodigde berging via OWB: 50 mm/jaar; 50% verhardingsgraad; 60% rendement OWB 170 mm berging van verhard oppervlak bron: TU Delft Beschikbaar: Neerslag 850 mm waarvan 520 mm na inloopverliezen Technische randvoorwaarden (1) Noodzakelijk: Voorkomen putverstopping Voorkomen grondwaterverontreinigingen Factoren: Keuze van waterbron (afkoppelen!) Voorzuiveren Bron Vuillast Zuiveringsinspanning Afgekoppeld Hemelwater - glastuinbouw Zw Beperkt (fijn filter) - Daken Zw+NP (woonwijken) - Wegen Zw+NP+Met+WZ Grondwater Oppervlaktewater Afvalwater (gemengde riolering) Zw+NP+Met+OMIVE Zw+NP+Met+OMIVE + WZ matig Uitgebreid (RO) Zw = Zwevende stof, NP = Nutriënten, Met = Metalen, WZ = Wegenzout, OMIVE = Organische Microverontreinigingen 5

6 Technische randvoorwaarden (2) Noodzakelijk Maximale infiltratiecapaciteit Factoren: kd (doorlatendheid) aquifer Put (diameter, filter) Toelaatbare waterdruk (i.v.m. opbarsten) Uitgangspunten voor Laag Nederland: Putdiameter 0,5 meter Volkomen filter Verticale put Met pomp 50 m3/uur (wvp1) / 200 m3/uur (wvp2) Zonder pomp afhankelijk van drukverschil (gebouwen) Technische randvoorwaarden (3) Noodzakelijk Geïnjecteerde water zo veel mogelijk terugwinnen (hoog rendement) Factoren Opbouw ondergrond Achtergrondstroming Zoutgehalten Putmanagement bron: TU Delft 6

7 Uit te sluiten omgevingseffecten Effect van ondergrond op kwaliteit geborgen water Toename van kwel naar oppervlaktewater Stimuleren zettingen Ontstaan wellen Interferentie met andere ondergrondgebruikers (WKO) Verzakking, opdrijven bouwwerken Kosten: investering 7

8 Kosten: exploitatie Kostenvergelijk Investeringskosten reguliere wateroverlast beperkende maatregelen (SBRCURnet): In winkelstraat 400k 1400k In jaren 50 woonwijk 100k - 140k Exploitatiekosten (per jaar) In winkelstraat 0,7k 2,5k In jaren 50 woonwijk 0,9k - 2k OWB is vanuit kostenoptiek i.i.g. interessant voor dichtbebouwde gebieden Exploitatiekosten OWB wel hoger 8

9 Baten In deze verkenning zijn baten alleen gekwalificeerd -Extra waterberging - Vermeden wateroverlastschade - Vermeden droogteschade Handhaven waterkwaliteit (verversing van (geïsoleerde) waterpartijen) Peilbeheer (geïsoleerde) waterpartijen Grondwaterpeilbeheer Beregening van groen en sportvelden Watervoorziening van functies in ommeland, buiten de stad Besparingen op wateraanvoer van elders Onderdeel 1: directe injectie 2. via reservoir 3. Overige bronnen van piek Jaarlijkse injectiehoeveelheid (Totaal) m3/jaar > Rendement terugwinning t.o.v. injectiehoeveelheid % 0% 75% 25% 75% 50% 90% Rendement terugwinning m3/jaar 0 >

10 Waterbalans: infiltratie - winning Neerslagoverschot en tekort en beschikbare aanvulling vanuit ondergrondse waterberging, gemiddeld per kalendermaand over 25 jaar (verdamping verhard 50% van onverhard, infiltratie verhard max. 2 mm/dag) Uitgangspunten: Infiltratie vanuit bufferbassin met 0,77mm/uur continu 75% van geïnfiltreerd water is herwinbaar jan feb mrt apr mei jun jul aug sep okt nov dec 40 neerslagoverschot of tekort (negatief) gemiddeld per kalendermaand (25 jaar) totale aanvulling door diepinfiltratie gemiddeld per kalendermaand (25 jaar) neerslagoverschot of tekort (negatief) incl. aanvulling gemiddeld per kalendermaand (25 jaar) Conclusie Discussie OWB biedt additionele optie om wateroverlast te voorkomen Op locaties met hoge verstedelijkingsgraad; weinig ruimte aan maaiveld; weinig bergingsvermogen in freatisch grondwater en/of oppervlaktewater Bijschakelen ondergrond kan dure constructies voorkomen/versimpelen Combineren met bestaande reservoirs in stad Meenemen in afkoppelproject Bijdragen aan oplossen wateropgave (gemeente, waterschap) OWB kan bescheiden rol in zoetwatervoorziening vervullen Waterkwaliteitsbeheer geïsoleerde waterpartijen Voorzien in specifieke waterbehoeften (bv. sportvelden) Watervoorziening van ommeland (glastuinbouw) Handhaving grondwaterkwaliteit voornaam zorgpunt Potentie is sterk locatie afhankelijk Maar zinnig om voortaan mee te nemen in maatregel afwegingen Het kan en er zit muziek in Testpilot opzetten 10