Klimaatverandering en omgaan met hemelwater

Transcriptie

1 klimaatscenario s Will Scheffer Ontlastputten, noodafvoer en filtratievoorzieningen Klimaatverandering en omgaan met hemelwater Extreme buien zorgen steeds vaker dat hemelwater op straat blijft staan, winkelpanden onderlopen, ondergrondse garages, kelders en souterrains blank komen te staan en daken gaan lekken of instorten. Hinder, overlast en schade kunnen worden beperkt door technische maatregelen en meer aandacht voor het water bij de inrichting van openbare ruimten en particuliere terreinen. Het gemeentelijke rioolstelsel is meestal ontworpen op een ontwerpbui met een herhalingstijd van eens in de twee jaar. De afvoercapaciteit van een rioolstelsel kan dus overbelast raken. Die overbelasting naar overstorten betekent dat er water op straat kan blijven staan. Meestal is dit van korte duur, vaak minder dan een half uur. Tientallen jaren ervaring hebben geleerd dat een afvoercapaciteit van 90 l/s.ha in de praktijk goed werkt. Vroeger werd gerekend met 60 l/s.ha, maar tegenwoordig veelal ook met 110 l/s.ha, gebaseerd op een regenduur van 15 minuten. Gelet op de klimaatverandering geldt ook hier dat resultaten uit het verleden geen garantie bieden voor de toekomst, zei onlangs ir. Harry van Luijtelaar, rioleringsdeskundige van de Stichting RioNed. Hij voegde daaraan toe dat als de praktijk door klimaatontwikkeling wijzigt, er geen enkele zekerheid is dat een extrapolatie van de huidige toetsingssystematiek goed blijft werken. Het KNMI heeft voor Nederland in de 21 e eeuw, vier klimaatscenario s opgesteld (tabel 1). Deze scenario s zijn echter niet specifiek gericht op de prognose van de kortdurende extreme neerslag, bepalend voor het functioneren van rioolstelsels. Ze geven geen informatie over het effect van klimaatverandering op extreme 15-minutenbuien of uursommen. De zomers van de afgelopen jaren hebben laten zien dat de kans op extreme buien toeneemt. Voor een indicatie van de toename van de extreme buien in 2050 en 2100 ten opzichte van 1990, hebben klimaatdeskundigen een schatting gemaakt op drie niveaus (tabel 2). De hoge schattingen geven +20 procent en +40 procent aan. Rioleringsdeskundigen kijken nu meer en meer naar de effecten van extreme buien op de werking van het bovengrondse systeem: het bergen en afvoeren van water via de straat. HUIDIGE PRAKTIJK Bij het voorkomen (optreden) van wateroverlast in de bebouwde omgeving gaat het vooral om het op een acceptabele wijze verwerken van kortdurende piekhoeveelheden neerslag. Het tijdelijk bergen van water op straat is daarbij vroeg of laat onvermijdelijk. De begrenzing van de afvoercapaciteit van een rioolstelsel is een afweging tussen redelijke inspanning en een verantwoord effect. G G+ W W+ wereldwijde temperatuurstijging + 1 C + 1 C + 2 C + 2 C verandering in luchtstroompatronen nee ja nee ja gemiddelde temperatuur + 0,9 C + 1,1 C + 1,8 C + 2,3 C winter zomer gemiddelde neerslaghoeveelheid + 4 % + 7 % + 7 % + 14 % aantal natte dagen (> 0,1 mm) 0 % + 1 % 0 % + 2 % 10-daagse neerslagsom die eens in de 10 jaar wordt overschreden + 4 % + 6 % + 8 % + 12 % gemiddelde temperatuur + 0,9 C 1,4 C 1,7 C + 2,8 C gemiddelde neerslaghoeveelheid + 3 % - 10 % + 6 % - 19 % aantal natte dagen (> 0,1 mm) - 2 % - 10 % - 3 % - 19 % dagsom van neerslagsom die eens in de 10 jaar wordt overschreden + 13 % + 5 % + 27 % + 10 % G en G+ hebben een gematigde opwarming van +1 C in 2050 ten opzichte van W en W+ gaan uit van een warmer klimaat (+2 C). In de scenario s G+ en W+ is rekening gehouden met een sterke verandering van de gemiddelde luchtstromingen. 478 Tabel 1. KNMI klimaatscenario s 2050 (2006).

2 Een gemengd rioolstelsel kan per uur gemiddeld circa 32 mm neerslag afvoeren (= 90 l/s.ha). In het rioolstelsel en op straat kan ergens tussen de 15 en 40 mm neerslag worden geborgen, afhankelijk van de situatie in hellend of vlak gebied. In een vlak gebied kan het water op straat zich verdelen over een groot oppervlak en zal er zelden (materiële) schade ontstaan. Volgens Van Luijtelaar gaat het vaak mis als woningen op een te laag bouwpeil zijn aangelegd, wat in de afgelopen 10 à 15 jaar nogal eens is gebeurd. In (licht) hellend gebied wordt het water vaak ook via de straat afgevoerd naar (lokaal) lage punten in het maaiveld. Wanneer veel water zich op een relatief klein oppervlak verzamelt, ontstaat er een kans op schade doordat water woningen of gebouwen binnenloopt. Het afkoppelen van hemelwater schept mogelijkheden om te anticiperen op klimaatontwikkeling. Het scheiden van afvalwater en hemelwater betekent voor bestaande situaties dat extra capaciteit kan worden gerealiseerd voor het bergen en/of afvoeren van hemelwater. Een belangrijk voordeel van een gescheiden systeem is dat bij overbelasting geen afvalwater (volksgezondheid) op straat komt te staan. extreme buien lage schatting + 5 % + 10 % gemiddelde schatting + 10 % + 20 % hoge schatting + 20 % + 40 % Tabel 2. Schatting toename extreme buien ten opzichte van BOVENGRONDSE VERANDERINGEN De inrichting van de bovengrond is in de loop der jaren sterk veranderd en voldoet niet meer aan de bestaande toetsingsmethode. De grootte van de waterberging op straat is verminderd en de afvoercapaciteit van hemelwater is, door de toename van het afvoerende oppervlak, vergroot. Hierdoor gaat het nu in de praktijk op een aantal punten mis. Het straatniveau in veel winkelcentra is vlakker geworden, waardoor de waterberging op straat substantieel is verminderd. Gelijktijdig wordt de waterafvoer via de straat beïnvloed door verkeersdrempels en bevinden de ingangen naar woningen en gebouwen zich steeds vaker onder het weg - niveau. Daarnaast worden groene zones geschikt voor waterberging steeds vaker hoger aangelegd dan de weg om te voorkomen dat er auto s op worden geparkeerd. Ook worden steeds vaker greppels en sloten vervangen door leidingen. Verder neemt de verharding op particulier terrein (onder andere sierbestrating) enorm toe waardoor, vooral in extreme situaties, veel water wordt afgevoerd. Door de verdichting van het stedelijke gebied is de belasting hiervan op de riolering en het watersysteem toegenomen. Straatdeksel opgelicht door stuwing hemelwater in riool. Hemelwaterinfiltratieboxen. HEMELWATER VERWERKEN Het water -bewuster omgaan met de inrichting van de bebouwde omgeving is een essentiële stap in het voorkomen van waterschade. Het realiseren van doelmatige maatrege 479

3 l/s.ha heviger trend meer gemeente riool gebruik gebouw, gezondheid NEN 3215 constructieve veiligheid gebouw NEN overschrijding in jaren 1. De verschillende regenwaterintensiteiten (l/s.ha) waaraan de drie systeemonderdelen voor de afvoer van afstromend hemelwater worden getoetst. len vraagt echter wel om een gefundeerde onderbouwing, gebaseerd op een nauwkeurig inzicht in de stedelijke wateropgave. Volgens deskundigen is dit inzicht op korte termijn niet in alle opzichten te realiseren. Het verwerken van hemelwater in de bebouwde omgeving kan zo complex zijn, dat problemen en effecten van maatregelen vaak onvoldoende nauwkeurig te voorspellen zijn. Bovendien is de benodigde kennis en ervaring van het functioneren van een systeem onder invloed van incidentele, extreme omstandigheden schaars. In (ver)nieuwbouwsituaties is het voorkomen van wateroverlast evenwel relatief eenvoudig te realiseren. Het accent ligt daarbij dan vooral op robuuste bovengrondse inrichtingsmaatregelen, waarbij overdimensionering vaak ook minder kostbaar is. Het oplossen van knelpunten in bestaande situaties is veel lastiger. Er moeten meestal keuzen worden gemaakt voor forse investeringen zonder een duidelijk beeld of, en in welke mate, problemen echt worden opgelost. De modellen voor het berekenen van het functioneren van rioolstelsels zijn vooralsnog onvoldoende ingericht op de simulatie van het bergen en afvoeren van water op straat. Naast de beperkingen van de rekenmodellen is ook de beschikbaarheid van nauwkeurige informatie, nodig voor een nauwkeurige beschrijving van een digitaal terreinmodel, vaak een probleem. Dit vormt een hoge drempel bij het overstappen van de traditionele benadering, vooral gericht op het functioneren van de riolering (met eens per twee jaar een extreme ontwerpbui), naar een bredere benadering waarbij ook de invloed van de bovengrondse infrastructuur wordt meegenomen. Op dit gebied zijn wel ontwikkelingen gaande. De komende jaren is tijd nodig om een instrumentarium te ontwikkelen voor het analyseren van de problematiek en de onderbouwing van de maatregelen. BINNEN DE PERCEELGRENS De toegenomen kans op extreme buien heeft vanzelfsprekend gevolgen voor het omgaan met hemelwater binnen de perceelgrens. Dat betreft zowel het afstromende hemelwater van gebouwen als van de daarbij behorende terreinen. 480 Dakafvoer met een diameter van 500 mm. Reguliere dakafvoer en daknoodafvoer.

4 De afvoercapaciteit van het hemelwater van gebouwen wordt, anders dan bij de gemeentelijke riolering, getoetst aan NEN Deze norm gaat uit van een regenintensiteit van 300 l/s.ha bij een regenduur van 5 minuten en een herhalingstijd van eens in de 5 jaar. Gezondheidsoverwegingen maken het nodig dat het gebouwleidingsysteem aan strengere eisen moet voldoen dan het gemeentelijke rioolstelsel. Bij het vastleggen van de waterdichte lijn van dakconstructies moet dus rekening worden gehouden dat er buien kunnen vallen die niet door het reguliere afvoersysteem van het gebouw zijn af te voeren. Als hierbij het overlopen van hemelwater via waterdichte dakrandverlagingen geen optie is, moeten andere voorzieningen worden getroffen, zoals overloopvoorzieningen in hogere dakranden, van waaruit het overtollige hemelwater op het maaiveld valt. Daarnaast moet de constructeur van het bouwwerk de sterkte van de dakconstructie toetsten aan NEN 6702 (TBG 1990 belastingen en vervormingen). De belasting door hemelwater is een vrije belasting, waarbij rekening moet worden gehouden met het optreden van wateraccumulatie door het doorbuigen van de bouwconstructie. Uit oogpunt van constructieve veiligheid wordt voor de bepaling van de hemelwaterbelasting er van uitgegaan dat afvoer via het reguliere leidingsysteem van het gebouw niet mogelijk is, maar wel via de dakrand of noodafvoer(leiding)systeem. De capaciteit van de noodafvoer moet volgens NEN 6702 voldoen aan 470 l/s.ha, met een regenduur van 5 minuten en een herhalingstijd van eens in de 50 jaar. In NPR 6703 zijn voor de wateraccumulatie aanvullende rekenregels en vereenvoudigingen opgenomen voor de hemelwaterbelasting in NEN De noodafvoer is niet gekoppeld aan het reguliere gebouwleidingsysteem. Het verschil in de toetsingscriteria (470 en 300 l/s.ha) levert dan ook geen problemen op. Wanneer het reguliere leidingsysteem wordt aangesloten op de gemeentelijke riolering, kan het criteriaverschil (300 en 110 l/s.ha) wel tot problemen leiden. De diameter van de gemeentelijke huisaansluitleiding stemt veelal niet overeen met de diameter van het gebouwleidingsysteem, berekend volgens NEN Deze norm kent voor de afstroming van het hemelwater weliswaar reductiefactoren (waardoor de uiteindelijke reken-regenintensiteit veelal op 180 tot 225 l/s.ha uitkomt), maar het verschil blijft groot (bijna het dubbele). Een mogelijke oplossing is een ontlastput van voldoende capaciteit, in de aansluiting van het gebouwleidingsysteem op Overstort riool op oppervlaktewater. Bij water op straat loopt afrit onder. de buitenriolering. Benedenstrooms van de ontlastput kan dan de diameter van de buitenriolering kleiner zijn dan bovenstrooms. Ook daarmee zal het terrein binnen de perceelgrens minimaal eens in de twee jaar door overbelasting van de buitenriolering (gedeeltelijk) onder water komen te staan. Omdat de kans op extreme buien toeneemt, zal ook de kans dat het terrein binnen de perceelgrens gedeeltelijk onderloopt, toenemen. 481

5 a b c d e f g het ontstaan van afvalwater wordt voorkomen of beperkt; verontreiniging van afvalwater wordt voorkomen of beperkt; afvalwaterstromen worden gescheiden gehouden, tenzij het niet gescheiden houden geen nadelige gevolgen heeft voor een doelmatig beheer van afvalwater; huishoudelijk afvalwater en, voor zover doelmatig en kostenefficiënt, afvalwater dat daarmee wat biologische afbreekbaarheid betreft overeenkomt, worden ingezameld en naar een communale rioolwaterzuiveringsinrichting getransporteerd; ander afvalwater dan bedoeld onder d, zonodig na retentie of zuivering bij de bron, wordt hergebruikt; ander afvalwater dan bedoeld onder d, zonodig na retentie of zuivering bij de bron, lokaal in het milieu wordt gebracht en ander afvalwater dan bedoeld onder d, naar een communale rioolwaterzuiveringsinrichting wordt getransporteerd. Tabel 3. Voorkeursvolgorde voor het omgaan met afvalwater (bron: Wetteksten Staatsblad augustus 2007). 482 ONTLASTPUTTEN De nieuwe NEN 3215:2007 schrijft voor dat alle hemelwaterafvoerleidingen van daken met een ontlastput op de buitenriolering moeten worden aangesloten. Een uitzondering wordt gemaakt voor grondgebonden woningen, voor zover de hemelwaterafvoerleiding niet buiten het gebouw wordt samengevoegd met het leidingsysteem van huishoudelijk afvalwater. Met dit nieuwe voorschrift wordt beoogd om in alle gevallen van stagnatie van de afvoer in de buitenriolering, de berging van hemelwater op het dak, als het daarvoor niet is ingericht, zoveel mogelijk te beperken. De norm maakt geen verschil in buitenriolering die is aangesloten op de gemeentelijke riolering of die op een infiltratievoorziening, een bergingsvoorziening of het oppervlaktewater loost. TERUGSTUWBEVEILIGINGEN Wanneer het gemeentelijke (gemengde) rioolstelsel het hemelwateraanbod niet kan verwerken en vol loopt, raken ook de huisaansluitleidingen volledig gevuld met afvalwater. Stijgt het afvalwater verder tot aan het straatniveau, dan komen de huisaansluitleidingen onder druk te staan. Er ontstaat een terugstuwing vanuit de huisaansluitleiding naar de binnenriolering, waarbij te laag opgestelde lozingstoestellen overlopen. Laaggelegen ruimten, waarin deze lozingstoestellen staan opgesteld, komen dan blank te staan: in het ergste geval zelfs tot aan het straatniveau. De NEN 3215:2002 schrijft voor dat bij lozingstoestellen, lager gelegen dan 150 mm boven straatpeil, het afvalwater van het toestel door een rioolwaterpomp op de huisaansluitleiding moet worden geloosd. Overstromingsgevoelige afvoeraansluitpunten zijn lozingstoestellen in souterrains en kelders en hellinggoten. Bij lozingstoestellen, lager gelegen dan 150 mm boven straatpeil en waarvan het afvalwater bij normale omstandigheden onder vrijverval kan lozen naar het straatriool, biedt de nieuwe NEN 3215:2007 nu ook de mogelijkheid om, onder bepaalde voorwaarden, terugstuwbeveiligingen toe te passen. Deze worden aangebracht in de separate grondleidingen van die toestellen. UV-NOODAFVOERLEIDINGEN Gelet op het toetsingscriterium van 470 l/s.ha voor noodafvoersystemen, zijn voor leidingen van grote dakvlakken en die functioneren volgens het principe van overlaatstroming, vaak grote en niet gangbare diameters nodig, soms wel 500 mm. Dat kan zowel technisch als financieel een belemmering zijn. De nieuwe versie van NEN 3215:2007 voorziet ook in een bepalingsmethode voor de afvoercapaciteit van het UV-hemelwaterafvoersysteem. Met de inwerkingtreding van deze norm, vermoedelijk dit najaar, wordt het mogelijk om volgens de bouwvoorschriften en -richtlijnen (NEN 6702 en NPR 6703) dit systeem, onder bepaalde voorwaarden, ook toe te passen voor noodafvoerleidingen van daken. Voor het UVsysteem zijn veel kleinere diameters nodig zodat voor grote dakvlakken ook gangbare diameters kunnen worden toe - gepast. HEMELWATERBELEID Na jaren van voorbereiding is per 1 januari 2008 het hemelwaterbeleid door de overheid uitgewerkt in wetgeving. Het hemelwaterbeleid is vooral uitgewerkt in de Wet Gemeentelijke watertaken, waarmee de Wet milieubeheer, de Wet op de waterhuishouding en de Gemeentewet is gewijzigd. Lozing van afstromend hemelwater wordt nu geregeld met algemene regels, opgenomen in een aantal besluiten: het Activiteitenbesluit (Besluit algemene regels voor inrichtingen milieubeheer); het Besluit algemene regels voor lozingen buiten inrichtingen (in voorbereiding); het Besluit lozing afvalwater huishoudens; een besluit voor de landbouwactiviteiten (in voorbereiding).

6 Hierbij is de houder van het hemelwater verantwoordelijk voor het terugbrengen van het hemelwater in het milieu, waarbij het niet onnodig vervuild mag raken. Lozing van af - stromend hemelwater op een vuilwaterriool is alleen toegestaan als een directe lozing of een lozing in een schoonwaterriool en/of oppervlaktewater of de bodem niet mogelijk is. De Wet Gemeentelijke watertaken voorziet in gewijzigde gemeentelijke zorgplichten op het gebied van afvalwater, hemelwater en grondwater. De afvalwaterzorgplicht borduurt voort op de Wet milieubeheer, waarin een gemeentelijke zorgplicht was opgenomen voor de inzameling en transport van afvalwater, inclusief hemelwater en grondwater. De nieuwe zorgplicht voor afvalwater spitst zich toe op stedelijk afvalwater, exclusief hemelwater en grondwater. Omdat hemelwater is verbonden met het watersysteem (bestaande uit neerslag, afvloeiend hemelwater, oppervlaktewater en grondwater) is de gemeentelijke hemelwaterzorgplicht opgenomen in de Wet Waterhuishouding. Deze bepaalt dat de gemeente zorg draagt voor een doelmatige inzameling van het afvloeiende hemelwater, voor zover redelijkerwijs van degene die zich daarvan ontdoet (perceel - eigenaar) niet kan worden gevergd dit hemelwater op of in de bodem of in het oppervlaktewater te brengen. De hemelwaterzorgplicht voor gemeenten verschilt dus met de afvalwaterzorgplicht. Het verschil is dat bij de hemelwaterzorgplicht eerst wordt getoetst of de perceeleigenaar het hemelwater niet zelf kan afvoeren, terwijl het bij de afvalwaterzorgplicht juist niet de bedoeling is dat deze dat doet. Op particulier terrein is primair de eigenaar verantwoordelijk voor de afvoer van hemelwater, bij voorkeur naar oppervlaktewater, of in de bodem (infiltratie). Pas als dit in redelijkheid niet van hem kan worden verlangd, verschijnt de gemeente ten tonele. De gemeenten hebben wel de mogelijkheid om bij verordening regels te stellen met betrekking tot het lozen van afvloeiend hemelwater en grondwater, bijvoorbeeld om de bodem, het oppervlaktewater of de riolering te beschermen. Zo kan in een verordening worden aangegeven binnen welke termijn, bij bestaande bebouwing, afkoppelen moet worden gerealiseerd. Voor gemeenten bestaat al de wettelijke verplichting tot het opstellen van het gemeentelijke rioleringsplan (GPR). Dit plan wordt nu verbreed tot een beleidsplan dat zowel vuilwater, afvloeiend hemelwater, als ook de maatregelen voor de grondwaterstand omvat. Er wordt daarom gesproken van een Verbreed GPR. Hierin moet een gemeente aangeven wat ze met de verschillende afvalwaterstromen doet. Zo speelt het GPR een rol bij het aangeven van welke voorzieningen voor de inzameling en het transport van stedelijk afvalwater, mede zijn bedoeld voor de afvoer van afvloeiend hemelwater. Bestuursorganen met bevoegdheden op het gebied van afvalwater (hier weer wel inclusief hemelwater) moeten rekening houden met een voorkeursvolgorde van de verschillende zorgplichten. De reden hiervoor is dat sommige omgangswijzen vanuit milieuhygiënisch oogpunt nadrukkelijk de voorkeur verdienen boven andere (tabel 3). Verschillende vormen van waterberging. 483

7 Volgelopen kriupruimte door onvoldoende afstemming met voorzieningen in de openbare ruimte. Terugstuurbeveiliging. HEMELWATERINFILTRATIE Door de nieuwe wetgeving moeten gemeenten dus eerst toetsen of de eigenaar van de particuliere ruimte (ruimte binnen de perceelgrens) het hemelwater niet zelf kan afvoeren, bijvoorbeeld naar oppervlaktewater of in de bodem. In de praktijk zal de gemeente een afweging maken tussen een individuele benadering, waarbij elke perceelseigenaar de afvoer van hemelwater geheel zelf moet realiseren, en een meer collectieve benadering. Deze laatste benadering zal vaak effectiever zijn bij de aanleg van nieuwe woonwijken. De praktijk leert inmiddels dat als geen goede afstemming plaatsheeft tussen de voorzieningen in de openbare ruimte en de aanliggende percelen, wateroverlast op de percelen kan plaatshebben, zoals het vollopen van kruipruimten. Isso heeft in opdracht van Uneto-VNI, de richtlijnen voor het omgaan van hemelwater binnen de perceelgrens aangepast aan de actuele situatie (Isso-publicatie 70.1). Voor infiltratie van hemelwater is maatwerk op lokaal niveau nodig. De ondergrond (zand, klei, veen) is vaak bepalend voor de mogelijkheden. De lokale doorlatendheid van de bodem, de grondwaterstand en de herhalingstijd waarmee de voorziening mag overstromen, zijn maatgevend voor het systeemontwerp. Ook voor infiltratievoorzieningen geldt dat bij overstroming van het systeem, de wateroverlast moet worden beperkt. In de herziene Isso-publicatie en de daarbij behorende digitale ontwerptool, is het ontwerp van infiltratie- en buffersystemen gebaseerd op de reguliere werking met de genoemde regenduurlijnen waaruit de herhalingstijd van overstromen volgt. De Isso-contactgroep die de herziening begeleidde, heeft geconstateerd dat, gelet op de gevolgen van de klimaatverandering, er ook behoefte is aan ontwerprichtlijnen op basis van extreme belasting, evenals oplossingen voor het ook dan voorkomen van wateroverlast binnen de perceelgrens of op aansluitende percelen. Bij extreme buien zal het hemelwater uit ontlastputten, overloopvoorzieningen, noodafvoer en filtratievoorzieningen het terrein binnen de perceelgrens belasten. Wat geldt voor de bebouwde omgeving (de infrastructuur) geldt ook voor het terrein binnen de perceelgrens: het water -bewust omgaan met de terreininrichting is een essentiële stap in het voorkomen van waterschade, ook op aanliggende terreinen. In opdracht van Uneto-VNI onderzoekt Isso, in samenwerking met Stichting RioNed, welke richtlijnen hiervoor kunnen worden ontwikkeld, aangevuld met software voor het ontwerp van infiltratie- en buffervoorzieningen, zowel op basis van reguliere werking als op basis van extreme belasting. Auteur Will Scheffer, Uneto-VNI. 485