Bepaling benodigd doorspoelregime Lijnbaansgracht

Transcriptie

1 Doorspoelgemaal Lijnbaansgracht Contactpersoon Mirjam Hulsbos Datum 18 juli 2016 Kenmerk N MHB-wga-V01-NL Bepaling benodigd doorspoelregime Lijnbaansgracht 1.1 Inleiding Onder het Kleine Gartmanplantsoen bij het Leidseplein zal een ondergrondse fietsenstalling worden gebouwd. Op deze locatie ligt een bestaande (dubbele) duiker die de beide delen van de Lijnbaansgracht met elkaar verbindt. Deze moet over 130 meter verdwijnen om de fietsenstalling mogelijk te maken. De functie van waterdoorspoeling moet echter worden gehandhaafd om waterkwaliteitsredenen. Er moet dus een verbinding blijven. Vooralsnog wordt gedacht om de verbinding te realiseren met een doorspoelgemaal en een persleiding om de fietsenstalling heen. In deze notitie gaan wij in op de benodigde capaciteit om voldoende doorspoeling te kunnen realiseren voor de waterkwaliteit. Vraagstelling: Waternet heeft de vraag gesteld wat de benodigde doorspoelcapaciteit is én draaiuren van het doorspoelgemaal voor behoud van een goede waterkwaliteit in de Lijnbaansgracht? Hiervoor is de notitie als volgt opgebouwd: Bepaling watervolumes deelsysteem Lijnbaansgracht (paragraaf 1.2) Beschouwing begrip waterkwaliteit in relatie tot de doorspoelcapaciteit (paragraaf 1.3) Vraagstelling en situatie Lijnbaansgracht (paragraaf 1.4) Benodigde doorspoelcapaciteit en tijdsduur van actief doorspoelen (paragraaf 1.5) Kanttekeningen bij doorspoelen Lijnbaansgracht (paragraaf 1.6) Ontwerpcapaciteit doorspoelpomp (paragraaf 1.7) 1.2 Watervolumes Om iets te kunnen zeggen over doorspoelvolumes en draaiuren is het noodzakelijk om de watervolumes in het watersysteem in beeld te hebben. In figuur 1 is een weergave van het watersysteem te zien. In de figuur zijn vier trajecten onderscheiden, van west naar oost: Waterdeel 1: de Lijnbaansgracht tot aan de Leidsegracht Duiker: een traject van circa 130 meter duiker welke gehandhaafd blijft Persleiding: een traject van circa 130 meter duiker welke vervangen wordt door een persleiding Waterdeel 2: de Lijnbaansgracht tot aan de Singelgracht Doorspoelcapaciteit pompgemaal Lijnbaansgracht 1\6

2 Figuur.1 Locatie en benaming van de waterdelen Van de waterdelen en de duiker is met behulp van de legger van waterschap Amstel, Gooi en Vecht bepaald wat het wateroppervlak en het watervolume is. De waarden zijn geen accurate gegevens van metingen, en daarom een benadering van de werkelijkheid. Voor het watervolume in de persleiding is het volume niet bepaald omdat deze geen onderdeel uitmaakt van het watersysteem. Het totale watervolume in de twee waterdelen en de duiker is vastgesteld op ruim m 3. Tabel 1. Watervolumes Breedte Diepte Lengte Watervolume Waterdeel ,2 m 0,7-2,0 m 84 m m 3 Duiker 2 * 3 m 1,5 m 130 m m 3 Waterdeel ,2 m 0,7-2,0 m 230 m m 3 TOTAAL m 3 2\6 Doorspoelcapaciteit pompgemaal Lijnbaansgracht

3 1.3 Waterkwaliteit De mate van doorspoelen bepaalt de verblijftijd van het water in het watersysteem. De verblijftijd is een factor die veel invloed heeft op de eigenschappen van een watersysteem. In watersystemen met een korte verblijftijd (van het water) domineert het stoftransport, dit in tegenstelling tot watersystemen met een lange verblijftijd waar de waterkwaliteitsprocessen domineren. Bij een langere verblijftijd gaan de waterkwaliteitsprocessen domineren. Waterkwaliteitsprocessen kunnen goed uitwerken, of slecht. Gunstige waterkwaliteitsprocessen zijn processen die bijdragen aan het zelfreinigend vermogen van het watersysteem. Voorbeeld van processen die leiden tot de zelfreiniging van het watersysteem zijn sedimentatie en de afbraak van zuurstofbindende (organische) stoffen. De rioolwaterzuivering is volledig gebaseerd op deze natuurlijke processen, waarbij de mens een handje helpt door zuurstof in het water in te brengen en bezonken slib af te voeren. In oppervlaktewater kunnen de zuiveringsprocessen eveneens gestimuleerd worden. Een zone met lage stroomsnelheid zal gekenmerkt worden door sedimentatie, het wordt een slibvang. Bij hogere stroomsnelheden neemt de re-äeratie met zuurstof toe en zuurstof-consumerende stoffen worden versneld afgebroken. (bron: A. Hof et al, 2002, Leidraad Sturing op waterkwaliteit). Een groter verversingsdebiet leidt tot een kortere verblijftijd. Het stoftransport gaat dan domineren. Stoftransport is zinvol als hiermee een watersysteem wordt doorgespoeld met relatief schoon water, waardoor voorkomen wordt dat allerhande negatieve waterkwaliteitsprocessen, zoals algengroei, bacteriegroei en zuurstofloosheid optreden. 1.4 Vraagstelling en situatie Lijnbaansgracht A. Vraagstelling Een belangrijke vraag voor de Lijnbaansgracht is dan ook: welke waterkwaliteitsproblemen doen zich er voor? Oftewel: welke verbeteringen worden gezocht? En hoe is de waterkwaliteit in de omliggende wateren? Immers: bij doorspoeling worden deze getransporteerd naar de Lijnbaansgracht. B. Situatie Lijnbaansgracht We hebben geen actuele en nauwkeurige meetgegevens van de waterkwaliteit in de Lijnbaansgracht. Op basis van de systeemkenmerken is het zeer waarschijnlijk dat er sprake is van een slechte waterkwaliteit door lage zuurstofgehalten, hogere nutriëntengehalten; de grachten bieden geen geschikt habitat voor een goede ecologie. Figuur 2 geeft wel een indicatie van de zuurstofgehalten in de Amsterdamse grachten. Uit de figuur blijkt dat de Lijnbaansgracht in het gedeelte met de laagste zuurstofgehalten ligt (het oranje gedeelte). De gehalten liggen wel boven de 3 mg/l, de grens voor (acute) zuurstofproblemen bij organismen in het water. Doorspoelcapaciteit pompgemaal Lijnbaansgracht 3\6

4 Leidseplein Figuur 2 Zuurstofgehalten in de Amsterdamse Grachten (bron: Parool, 10 dec 2011, De grachten zijn behoorlijk brak Het omliggende water (oranje en geel) is niet beter dan in de Lijnbaansgracht. Op grotere afstanden is er wel water met hogere zuurstofgehalten. 1.5 Doorspoelcapaciteit Lijnbaansgracht Voor het doorspoelen van de Lijnbaansgracht zijn er twee vragen door Waternet gesteld: Wat is de benodigde doorspoelcapaciteit?, en Wat is de benodigde doorspoelduur? In een eerder stadium is bepaald dat de doorspoelcapaciteit tussen de 0,5 en 1,0 m 3 /s moet liggen. Met behulp van de watervolumes is nu bepaald dat bij een doorspoelcapaciteit van 1,0 m 3 /s er ongeveer 2 uur en 45 minuten gepompt moet worden om het totale volume te verversen. Bij een capaciteit van 0,5 m 3 /s moet er ongeveer 5 uur en 40 minuten gepompt worden. Dit zijn beide, met het oog op de waterkwaliteit, korte perioden. Een capaciteit van 0,5 m 3 /s is voor de waterkwaliteit dan ook ruim voldoende. 4\6 Doorspoelcapaciteit pompgemaal Lijnbaansgracht

5 1.6 Kanttekeningen doorspoelen Lijnbaansgracht 1. Om voor de waterkwaliteit een effect te hebben moet het watervolume ververst worden. Dit hoeft niet in een kort tijdsbestek. Meestal wordt aangenomen dat wanneer er een verblijftijd is van 5 tot 10 dagen, dat er dan voldoende doorstroming is. In het geval van de Lijnbaansgracht en een capaciteit van 0,5 m 3 /s betekent dit dat er gedurende 5 uur en 40 minuten gepompt moet worden om het watervolume te verversen. Wanneer dit, zoals eerder voorgesteld is, eenmaal per week gebeurt, wordt elke week het watervolume ververst. Dit valt binnen de range van 5-10 dagen. 2. Echter, voor waterkwaliteit is het belangrijker dat het water blijft stromen. Wanneer één keer per week het water wordt ververst terwijl dit gebeurt in een eenmalig tijdsbestek van ruim 5 uur, dan betekent dit dat in de resterende tijd het water zes en halve dag stilstaat. In deze tijd kunnen (slechte) processen plaatsvinden. Wanneer dan eenmaal per week in een kort tijdsbestek het water wordt vervangen, komt er nieuw water in de Lijnbaansgracht. Dit is water dat in de uitgangssituatie niet heel anders is dan het ( slechte ) water dat er oorspronkelijk was. Dit nieuwe water gaat ook weer bijna 7 dagen stilstaan. Het netto effect is dan zeer beperkt. Voor de waterkwaliteit is het dus beter wanneer er over een langere periode met een kleiner debiet wordt gepompt, opdat het water in beweging blijft. Als vuistregel voor de Lijnbaansgracht kan gesteld worden dat bij een langere stilstand dan 12 uur de eerdere doorspoeling teniet wordt gedaan 3. Voor de waterkwaliteit in de Lijnbaansgracht zijn er verschillende aspecten van belang. Bij structureel (lees: langdurig) doorspoelen worden de eigenschappen van het watersysteem aangepast. Dit zorgt in veel gevallen voor een verbetering van de waterkwaliteit. Echter, het water waarmee doorgespoeld wordt, moet wel schoon (of duidelijk schoner) zijn. In het geval van de Lijnbaansgracht is dit waarschijnlijk niet het geval. Vanuit waterkwaliteit is het dan ook niet nodig om structurele doorspoeling in te stellen. Het voordeel wanneer water continue in beweging is, is dat de kans op zuurstofloosheid en algenbloei kleiner wordt. Dit is positief. Er zal echter nog geen goede waterkwaliteit ontstaan. 4. Wanneer wekelijks de pomp (voor een kortere tijd) in bedrijf komt, zal dit eerder zijn om onderhoudsredenen. Voor waterkwaliteitsdoelstellingen betekent dit dat de pomp wordt ingezet op momenten dat dit nodig is. Dit kan zijn: Wanneer zich (waterkwaliteits-)problemen voordoen Wanneer op basis van ervaringen en verwachtingen wordt voorzien dat er problemen zullen ontstaan, dan kan de pomp preventief ingezet worden (zie kader) Met bovenstaande in het achterhoofd, onderstreept dit het punt dat een doorspoel-capaciteit van 0,5 m 3 /s voldoende is. Bij waterkwaliteitsproblemen kan hiermee meerdere keren per dag het watervolume ververst worden. Dit is zeer veel. De beperkende factor zit dan meer in de kwaliteit van het water dat aangetrokken wordt, dan in de mate van doorspoeling. Doorspoelcapaciteit pompgemaal Lijnbaansgracht 5\6

6 Voor het doorspoelregime is er de keuze tussen: Structureel (langdurig) doorspoelen (met een lage capaciteit) Óf doorspoelen met een hogere minimum capaciteit, én slechts doorspoelen bij problemen (zie kader hieronder) 1 Doorspoelen bij verwachte waterkwaliteitsproblemen Waterkwaliteitsproblemen die met doorspoelen zijn op te lossen ontstaan vooral voor bij warm weer. In de winter zijn deze niet (of nauwelijks) aan de orde omdat processen bij lage temperaturen (nagenoeg) tot stilstand komen. Daarnaast kunnen riooloverstorten een trigger zijn voor problemen omdat na een riooloverstort de zuurstofvraag heel hoog is (voor het omzetten van het geloosde rioolwater). Redenen voor het preventief inzetten van doorspoeling kunnen dan ook zijn: Na riooloverstorten Aan het begin van een (langere) warme periode in de zomer 1.7 Ontwerpcapaciteit doorspoelpomp Voor het pompbedrijf volstaat een maximale capaciteit van 0,5 m 3 /s. Voor de waterkwaliteit is het zelfs beter om langduriger met een lagere capaciteit te pompen (minimaal 0,05 m 3 /s bij continu pompen). Wanneer niet continue gepompt kan worden, is het voor de waterkwaliteit ook mogelijk om te werken met 12 uur aan 12 uur uit. Wanneer de pomp langer uit bedrijf is, kunnen processen (die de waterkwaliteit verslechteren) steeds meer gaan spelen. Dan kan het niet meer gezien worden als continu pompen, en wordt het incidenteel pompen. De pomp wordt dan ingezet bij bestaande en te verwachten waterkwaliteitsproblemen. Pompselectie De afgeleide vraag is nu welke ontwerpcapaciteit voor de pompselectie maatgevend is. Bij de pompkeuze gaat het om robuustheid, waarbij verstopping van de pomp 2 moet worden voorkomen, alsmede voorkomen van bezinking in gemaal, persleiding en duiker. Bij de keuze voor bijvoorbeeld een ontwerpcapaciteit van 0,5 of zelfs 1,0 m 3 /s kan er met een toerenregeling altijd voor gekozen worden om de pomp naar een lagere capaciteit terug te toeren ( 0 m 3 /s), met de voordelen van een grotere pomp (lees: verstoppingsvrij). 1 Met een minimum van bijvoorbeeld 1 x per week vanwege de bedrijfszekerheid 2 Hier wordt bedoeld de kogeldoorlaat van de pomp. De kogeldoorlaat is hierbij de (denkbeeldige) diameter van een kogelvormig object dat ongehinderd kan passeren door de pomp 6\6 Doorspoelcapaciteit pompgemaal Lijnbaansgracht