IT-buis toepassing IT-BUIS TOEPASSING. De kunst van het alledaagse

Transcriptie

1 IT-buis toepassing IT-BUIS TOEPASSING Kijlstra bv Vianen De Limiet 23, Postbus 1, 4130 EA Vianen T F Drachten Tussendiepen 28, Postbus 23, 9200 AA Drachten T F E info@kijlstra.eu I De kunst van het alledaagse

2 Toepassing Kijlstra-IT-buis Kijlstra B.V.

3

4 Verantwoording Titel Toepassing Kijlstra-IT-buis Opdrachtgever Kijlstra B.V. Projectleider Peter Ganzevles Auteur(s) Peter Ganzevles en Aart van Hell Projectnummer Aantal pagina's 35 (exclusief bijlagen) Datum 22 november 2005 Colofon Tauw bv afdeling Water, Ruimte & Riolering Handelskade 11 Postbus AC Deventer Telefoon (0570) Fax (0570) Dit document is eigendom van de opdrachtgever en mag door hem worden gebruikt voor het doel waarvoor het is vervaardigd met inachtneming van de rechten die voortvloeien uit de wetgeving op het gebied van het intellectuele eigendom. De auteursrechten van dit document blijven berusten bij Tauw. Kwaliteit en verbetering van product en proces hebben bij Tauw hoge prioriteit. Tauw hanteert daartoe een managementsysteem dat is gecertificeerd dan wel geaccrediteerd volgens: - NEN-EN-ISO

5

6 Inhoudsopgave Inhoud Verantwoording en colofon 3 1 Inleiding Opdracht Waarom infiltreren? Infiltratietechnieken Kijlstra-infiltratiebuis 11 2 Randvoorwaarden toepassing infiltratiebuis Situatie Aan te sluiten oppervlak Bodem en grondwater Overstortmogelijkheid Overige infrastructuur Vormgeving Geometrie Stabiliteit Aanleg Beheer en onderhoud 16 3 Zie volgende pagina 5

7 IT-buis toepassing 3 Dimensionering infiltratie Dimensionering bergingscapaciteit Doorlatendheid Overstortingsfrequentie van de infiltratievoorziening Invloed klimaatontwikkeling 25 4 Aanbevelingen toepassing 32 Bijlage(n) 1. Overstortingsfrequentie infiltratievoorziening als functie van de berging 2. Geïnfiltreerde neerslag als functie van de berging 3. Verdeling overstortingsvolumes 4. Toeslagpercentage berging 6

8 Inleiding 1 Inleiding 1.1 Opdracht Kijlstra B.V. heeft Tauw opdracht gegeven om het rapport Toepassing Kijlstra-IT-buis, bekend onder projectnummer , d.d. 9 december 1999, te actualiseren. Bij deze actualisatie is rekening gehouden met de verwachting dat de neerslag in Nederland toeneemt onder invloed van klimaatverandering. Daarnaast zijn alle leverbare diameters van de Kijlstra-ITbuis (300 mm, 400 mm, 500 mm, 600 mm, 700 mm en 800 mm) in de overzichtstabellen opgenomen. 1.2 Waarom infiltreren? Anders omgaan met regenwater heeft de aandacht. Duurzaam stedelijk water beheer is een belangrijk speerpunt in het Nationale Bestuursakkoord Water. Problemen als piekafvoeren van regenwater, vuiluitworp en de noodzaak van afkoppelen van verhard oppervlak hebben een prominente plaats op de agenda van bestuurders van gemeenten en waterschappen. De problemen met de waterhuishouding in de stad kunnen worden geïllustreerd aan de hand van een analogie met de vochthuishouding in het menselijk lichaam als dit door het gebruik van alcohol in het ongerede is geraakt: de stedelijke kater. In de hersenen wordt het hormoon ADH aangemaakt, dat ervoor zorgt dat het bruikbare vocht wordt gescheiden van het niet bruikbare vocht. Het niet bruikbare vocht gaat naar de blaas en verlaat het lichaam. Als iemand teveel alcohol drinkt treedt versuffing op van de hersenen en wordt geen ADH meer aangemaakt. 7

9 IT-buis toepassing Gevolg is dat in de nieren geen scheiding meer plaatsvindt van bruikbaar en niet bruikbaar vocht. Al het vocht gaat naar de blaas met als gevolg hoofdpijn en droge lippen (uitdrogingsverschijnselen), braken en een frequente toiletgang. In stedelijke gebieden ontbreken de nieren. Regenwater dat afstroomt van verharde oppervlakken (straten, daken) wordt snel via riolering afgevoerd (de stedelijke blaas). Verdroging en zetting (hoofdpijn en droge lippen), vuiluitworp vanuit de riolering (braken) naar oppervlaktewater en piekafvoeren van afvalen regenwater (frequente toiletgang) zijn het gevolg. In droge perioden moet water ingelaten worden om de grondwaterstand op peil te houden. Om de geschetste gevolgen te voorkomen moet regenwater langer vastgehouden worden. 8

10 Inleiding Door de toepassing van infiltratie kan in een stad de nierwerking verbeterd worden. Figuur 1.1 Wadi 9

11 IT-buis toepassing 1.3 Infiltratietechnieken Voor het infiltreren van regenwater zijn diverse technische oplossingen beschikbaar. Doorgaans wordt onderscheid gemaakt in ondergrondse en bovengrondse infiltratie. Bekende voorbeelden van bovengrondse infiltratievoorzieningen zijn doorlatende verharding, een infiltratieveld en greppels. Voorbeelden van ondergrondse infiltratievoorzieningen zijn sleuven gevuld met grind, kleikorrels of lava, kunststof kratten en infiltratiebuizen. Deze voorzieningen kunnen op zichzelf staan met een overloop naar een bestaand riool of onderdeel uitmaken van een systeem, waarin het surplus aan regenwater direct afgevoerd wordt naar oppervlaktewater. De mate waarin de transportfunctie van het infiltratiesysteem nodig is, is afhankelijk van de lokale omstandigheden (doorlatendheid bodem, beschikbaarheid oppervlaktewater). De wadi is een voorbeeld van een voorziening, waarbij regenwater bovengronds ingeleid wordt en al dan niet via een ondergrondse drainage/infiltratiebuis geïnfiltreerd wordt in de bodem en zonodig getransporteerd wordt naar oppervlaktewater. Ondergrondse infiltratie heeft het grote voordeel, dat aan het oppervlak geen extra ruimte nodig is voor het bergen van regenwater. De gemiddelde grondwaterstand bepaalt of infiltreren zinvol is en welke vormgeving van de voorziening nodig is. Aandachtspunten bij ondergrondse infiltratie zijn de ligging van kabels en leidingen, de ruimte voor inpassing in de ondergrond, de draagkracht van de voorziening en de beheer- en onderhoudbaarheid van de toegepaste voorziening. 10

12 Inleiding 1.4 Kijlstra-infiltratiebuis Een infiltratiebuis wordt toegepast als ondergrondse voorziening. Het enige verschil met bestaande regenwaterriolen is, dat de buizen bewust doorlatend zijn gemaakt. Een dergelijk lek riool maakt het mogelijk regenwater over grotere afstanden te transporteren en te infiltreren in de bodem. Hierdoor kan het water verspreid worden als de doorlatendheid van de bodem minder homogeen is door bijvoorbeeld de aanwezigheid van ondoorlatende leem- of kleilagen. Bij extreme neerslag kan het regenwater afgevoerd worden naar oppervlaktewater. Een infiltratiebuis kan in diverse materiaalsoorten geleverd worden. In Nederland worden infiltratiesystemen van buizen zowel in kunststof als beton uitgevoerd. Deze rapportage is bedoeld om de toepassingsmogelijkheden van de Kijlstra-IT-buis in beeld te brengen. Daarom wordt voor de toepassing ervan aandacht besteed aan een aantal randvoorwaarden en dimensioneringsaspecten. Op basis hiervan worden aanbevelingen gedaan voor de toepassing van de Kijlstra-IT-buis. 11

13 IT-buis toepassing 2 Randvoorwaarden toepassing infiltratiebuis 2.1 Situatie Aan te sluiten oppervlak Op een systeem van infiltratiebuizen wordt verhard oppervlak aangesloten. Naast de omvang van het oppervlak is ook de kwaliteit van het afstromende regenwater een belangrijk aandachtspunt. Het rechtstreeks aansluiten van oppervlakken kan tot gevolg hebben dat verontreinigingen (PAK s, lood, zink) in de bodem en het grondwater terechtkomen. Als de verwachte verontreiniging te hoog is, kunnen aanvullende maatregelen in de vorm van bodempassage, Smart Drain, afscheiders nodig zijn Bodem en grondwater De bodem bepaalt de afgiftecapaciteit van een infiltratievoorziening. De afgiftecapaciteit is de snelheid waarmee een systeem het geborgen water in de bodem kan brengen. Dit hangt af van de doorlatendheid van de bodem/grond en het waterdoorlatend contactoppervlak tussen voorziening en bodem/grond (Grondmechanica, A. Verruijt, 1983). Voor de doorlatendheid van de bodem geldt dat deze minimaal 1,5 m/dag moet bedragen om een redelijke infiltratie te kunnen waarborgen. 12

14 Randvoorwaarden toepassing infiltratiebuis Naast de doorlatendheid van de bodem bepaalt de gemiddelde grondwaterstand de mogelijkheid van infiltratie. In het algemeen geldt dat de dekking op infiltratievoorzieningen onder wegen minimaal 0,70 m moet bedragen Overstortmogelijkheid Bij het functioneren van een infiltratievoorziening moet rekening gehouden worden met een kans op falen, ofwel de kans dat de voorziening het aanbod van afstromend regenwater niet meer kan verwerken. Het regenwater zal dan het systeem op zodanige wijze moeten kunnen verlaten dat een minimum aan overlast optreedt. Dit kan door het water te bergen op het maaiveld en/of het aanbrengen van een overstort naar een bestaand riool of oppervlaktewater Overige infrastructuur Infiltratievoorzieningen die in de openbare ruimte worden geplaatst, dus onder wegen, parkeerplaatsen, trottoirs et cetera, komen in een drukke omgeving terecht. Immers er zijn al hoofdriolen en huisaansluitingen aanwezig evenals kabels en leidingen van nutsbedrijven. Daarnaast kunnen wortelstelsels van bomen, grondwaterstanden, de minimale gronddekking op de voorziening en variërende bodemopbouw tot extra problemen leiden. In het ontwerp, en soms ook in de uitvoering, zal hierop ingespeeld moeten worden. Bovendien kan gedurende de gebruiksduur van de voorziening blijken dat extra kabels en leidingen gelegd moeten worden of dat deze moeten worden vervangen. 13

15 IT-buis toepassing 2.2 Vormgeving Geometrie Een infiltratievoorziening geeft het water aan de bodem af via het waterdoorlatend contactoppervlak tussen voorziening en bodem/grond. Dit hangt natuurlijk direct samen met het beschikbare doorlatende oppervlak van de voorziening. Hoe groter dit is, hoe sneller de voorziening leeg is. Daarbij is wel belangrijk hoe dit doorlatende oppervlak is opgebouwd. De bodem van de voorziening is het gevoeligst voor dichtslibbing. Daarom moet bij voorkeur juist aan de zijwanden het doorlatend oppervlak het grootst zijn. Voorzieningen die (vrijwel) alleen aan de onderzijde water afgeven verdienen niet de voorkeur, tenzij grote aandacht wordt besteed aan het effectief afvangen van zand en slib Stabiliteit Een infiltratiebuis moet voldoende weerstand kunnen bieden aan belastingen door verkeer, grond, ondergrond en grondwater. In dit opzicht dient een infiltratiebuis te voldoen aan dezelfde sterkte- en stijfheidseisen zoals die gelden voor (on)gewapend betonnen buizen. 2.3 Aanleg Een belangrijk aandachtspunt is de verdichting rondom de infiltratievoorzieningen. Naast de voorziening kan hetzelfde worden gehandeld als bij rioolbuizen: aanvullen in lagen van maximaal 30 cm en deze vervolgens verdichten. 14

16 Randvoorwaarden toepassing infiltratiebuis Bij het bereiken van de bovenzijde van de voorziening wordt eerst een laag van 30 cm zand op de voorziening aangebracht. Deze mag niet worden verdicht. De laag naast de voorziening moet wel worden verdicht. Vervolgens verder aanvullen in lagen van maximaal 0,5 m en deze verdichten (zie ook NPR 3218, art ). In de bovenlagen van de bodem kunnen vaak onderlatende en/of storende lagen voorkomen. Daaronder kunnen zich goed doorlatende lagen bevinden. Ten behoeve van het goed functioneren van de infiltratievoorzieningen is het raadzaam om de bestaande grondslag circa 0,30 m naast de voorzieningen te vervangen door cunetzand. Aan de bovenzijde van de voorziening kan de be staande grondslag weer worden aangebracht. De onderzijde van de voorziening moet zo mogelijk met de vaste zandlaag in verbinding staan. Dit kan door de aanwezige grondslag te vervangen door (cunet)zand. Bij een te diepe ligging van de vaste zandlaag of bij afwezigheid hiervan zal minimaal 0,30 m zand onder de voorziening moeten worden aangebracht. Infiltratievoorzieningen mogen niet overreden worden door (bouw)verkeer totdat de vereiste minimale dekking aanwezig is. Dat betekent dat er in ieder geval circa 40 cm zand aanwezig moet zijn en een (puin)fundering of een bestrating. Is dit niet mogelijk dan zullen aanvullende maatregelen moeten worden getroffen in de vorm van bijvoorbeeld stelconplaten of een aangepaste uitvoeringswijze. Dit punt vraagt vooral aandacht bij smalle wegen/werkstroken. Tijdens de aanleg mag geen zand in de buis terechtkomen. Zand zal verstopping van de infiltratieopeningen tot gevolg hebben. Indien bij de aanleg grond in de buis komt, moet dit direct worden verwijderd. De toepassing van geotextiel als filterdoek en/of bescherming tegen wor- 15

17 IT-buis toepassing telingroei hangt af van de wijze waarop de buiswand doorlatend is gemaakt. Het filterdoek rondom de voorzieningen kan worden aangebracht met een overlap of door middel van lijmen. Er bestaat geen voorkeur voor een van beide methoden. Het is wel van belang dat bij doorbreking van het doek, voor bijvoorbeeld inlaten, dit zo goed mogelijk aansluit op de nieuwe constructie. Dit om het inspoelen van zand in de voorziening te voorkomen, dat behalve dichtslibbing ook gevolgen kan hebben voor spoorvorming in de verharding. 2.4 Beheer en onderhoud Infiltratiesystemen moeten bedrijfszeker zijn, net zoals dit ook van rioolstelsels wordt geëist. Dat betekent bij voorkeur een systeem dat onderhoudsarm is en voorzien is van onderhoudsmogelijkheden zijn. Dit onderhoud kan bestaan uit het doorspuiten en reinigen van het systeem via bijvoorbeeld een (conventionele) inspectieput. Voorzieningen voor het beperken van de gevolgen bij calamiteiten zijn vooralsnog vrijwel niet te realiseren. Mochten grote hoeveelheden olie, bluswater of chemicaliën in het systeem terechtkomen dan is de enige mogelijkheid om de voorziening zo snel mogelijk leeg te pompen. Als verwacht mag worden dat bladeren, zand en (straat)vuil het infiltratiesysteem in zouden kunnen spoelen dan kunnen voorzieningen als zandvangputten, kolken met een grotere zandvang, bladvangers in regenpijpen dit in belangrijke mate voorkomen. Dit vereist een regelmatige inspectie en eventueel onderhoud. 16

18 Randvoorwaarden toepassing infiltratiebuis Ook zijn in aanvulling op de genoemde voorzieningen speciale afscheiders (Gully strainer, filters etc.) verkrijgbaar. Deze afscheiders zorgen ervoor dat minder zand en vuil de infiltratievoorziening in kan stromen. De afscheiders vereisen wel structureel onderhoud. 17

19 IT-buis toepassing 3 Dimensionering infiltratie 3.1 Dimensionering bergingscapaciteit Onvoldoende bergingscapaciteit betekent voor een infiltratievoorziening dat regenwater niet meer in de voorziening kan stromen. Het regenwater dat dan op straat blijft, kan afstromen naar lager gelegen gedeelten. Om de bergingscapaciteit van een infiltratievoorziening te controleren worden de overschrijdingen van de berging gesimuleerd met een balansmodel, waarin het infiltratiesysteem geschematiseerd is op basis van het afvoerend oppervlak, berging, infiltratiecapaciteit en eventuele afvoer. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de standaard neerslagreeks De Bilt, , waarin de neerslag gedigitaliseerd is in tijdstappen van 15 minuten en het standaard-inloopmodel conform het NWRW-rapport 4.3 (zie ook module C2100 uit de Leidraad Riolering). Bij het inloopmodel wordt rekening gehouden met verdamping, afstromingsvertraging, oppervlakteberging en infiltratie in relatie tot het type oppervlak. Dit inloopmodel kan afgestemd worden op de situatie ter plaatse. De grootte (=berging) van infiltratievoorzieningen kan op basis van verschillende uitgangspunten gedimensioneerd worden: De berging in de voorziening wordt zo gedimensioneerd, dat een aangenomen overstortingsfrequentie niet wordt overschreden De voorziening wordt zo gedimensioneerd, dat een bepaald percentage neerslag infiltreert 18

20 Dimensionering infiltratie Als een infiltratievoorziening niet overstort op een bestaand (gemengd) rioolstelsel en een directe afvoer naar bijvoorbeeld oppervlaktewater of tijdelijke berging op straat geen probleem is, kan de berging van de voorziening aanzienlijk gereduceerd worden. Een controle van de afvoercapaciteit is noodzakelijk als het water afgevoerd moet worden naar een lozingspunt, dat niet in de onmiddellijke nabijheid van de voorziening ligt. 3.2 Doorlatendheid De doorlatendheid van de bodem wordt uitgedrukt in een zogenaamde K-waarde met als dimensie in meters per dag. In tabel 3.1 staan K-waarden voor verschillende grondsoorten. Bepalen K-waarde Er zijn verschillende methoden om de k-waarde te bepalen, die afhankelijk zijn van de grond. Voor zandpakketten is de bepaling op basis van de zeefkromme en het U-cijfer geschikt. De zeefkromme is de grafiek van de korrelverdeling. Het U-cijfer is een maat voor de fijnheid van het grondmonster. Hoe fijner het zand, hoe groter het U-cijfer. Zeer fijn zand heeft bijvoorbeeld een U-cijfer van 120 à 159 en uiterst grof zand een van 5 à 10. Deze methode geeft alleen de orde van grootte van de doorlatendheid. Een monster is meestal niet representatief voor het gehele pakket. 19

21 IT-buis toepassing Tabel 3.1 Doorlatendheid verschillende grondsoorten grondsoort omschrijving Doorlatendheid (m/dag) Grind Zand grof, met enig grind 10 à 50 Zand middelfijn (dek-zand) 1 à 5 Zand Kleihoudend 1,0 Zand uiterst fijn 0,2 à 0,5 Klei sterk gescheurd 10 à 100 Klei enige poriën op scheur 0,5 à 2 Klei slap, ongerijpt 10-4 à 10-5 Klei ongerijpt, samengeperst 10-5 à 10-6 Veen Rietveen 10-3 à 10-2 Veen Zeggeveen 0,05 à 20 Voor grond in de verzadigde zone komen twee methoden in aanmerking. De eerste is de fallhead-test in peibuizen (tot k = 20 m/dag), waarbij de peilbuis wordt gevuld met water en de leegstroomtijd wordt gemeten. Deze methode is heel eenvoudig en de k- waarde is eenvoudig te berekenen. De tweede methode is de stopproef in peilbuizen. Hierbij wordt een peilbuis met een constant debiet leeggepompt totdat de stijghoogte niet meer afneemt. Daarna wordt de stijging van de stijghoogte gemeten in de tijd. 20

22 Dimensionering infiltratie Voor het bepalen van de mogelijkheid tot infiltratie is het vooral van belang de horizontale doorlatendheid van de grond in de onverzadigde zone te bepalen. Voor grond in de onverzadigde zone komen ook twee methoden in aanmerking. De eerste methode is de omgekeerde boorgatmethode. Het is een eenvoudig uit te voeren methode waarbij een boorgat met water wordt gevuld en de leeglooptijd wordt gemeten. Dit dient meerdere malen uitgevoerd te worden. 3.3 Overstortingsfrequentie van de infiltratievoorziening De overstortingsfrequentie (=faalfrequentie (zie ook 2.1.3)) van een infiltratievoorziening wordt bepaald door de berging en het profiel van de voorziening enerzijds en de doorlatendheid van de bodem anderzijds. In figuur 3.1 is de overstortingsfrequentie aangegeven voor verschillende hoeveelheden berging (uitgedrukt in mm ofwel 10 m3/ha aangesloten verhard oppervlak; bijvoorbeeld 2 mm = 20 m3/ha) bij verschillende k-waarden (0,5 m/dag tot 7,0 m/dag). 21

23 IT-buis toepassing Figuur 3.1 Overstortingsfrequentie als functie van de berging en doorlatendheid bij standaard De Bilt

24 Dimensionering infiltratie Als een overstortingsfrequentie van twee maal per jaar acceptabel is dan kan uit de grafiek afgeleid worden dat bij een gegeven doorlatendheid van de bodem 2,0 m/dag een berging van tenminste 12 mm nodig is. In tabel 3.2 is de benodigde berging af te lezen bij een toegestane overstortingsfrequentie van respectievelijk twee, vijf en tien jaar. Aan de hand van de noodzakelijke berging is met tabel 3.3 de benodigde lengte voor verschillende ronde profielen te bepalen. Tabel 3.2 Benodigde berging bij overstortingsfrequentie <2, 5, 10/jaar Overstortingsfrequentie < 2/jaar-1 < 5/jaar-1 < 10/jaar-1 K-waarde (m/dag) Berging (mm) 0, , , , , , ,

25 IT-buis toepassing Tabel 3.3 Benodigde lengte voor ronde profielen Berging(mm) Diameter Benodigde lengte in m bij 1 ha afvoerend oppervlak Ø Ø Ø Ø Ø Ø Berging(mm) Diameter Benodigde lengte in m bij 1 ha afvoerend oppervlak Ø Ø Ø Ø Ø Ø

26 Dimensionering infiltratie 3.4 Invloed klimaatontwikkeling De ontwikkeling van het klimaat wordt op dit moment vooral in kwalitatieve zin beschreven. In tabel 3.4 is hiervan een voorbeeld gegeven: Tabel 3.4 Verandering klimaat, kwalitatieve effecten op de neerslag Periode Neerslag Neerslag Duur Maximum Aantal som duur gebeurtenis intensiteit gebeurtenissen Zomer O Herfst + o o + o Winter o Lente O o o o o Afname groot --, Afname -, Gelijk o, Toename +, Toename groot ++ Het KNMI heeft in het kader van de vierde Nota waterhuishouding (Können et al, 1997) onderzoek verricht naar een schatting van een aantal, voor de waterhuishouding van Nederland relevante, klimaatparameters. De resultaten van dit onderzoek kunnen als volgt worden samengevat: Zie tabel 3.5 Schatting neerslagparameters onderzoek KNMI op volgende pagina 25

27 IT-buis toepassing Tabel 3.5 Schatting neerslagparameters onderzoek KNMI Können et al, 1997 Temperatuur 2050 centrale schatting 2050 bovengrens 2100 bovengrens 2100 ondergrens 2100 centrale schatting + 1 C + 2 C + 4 C Neerslag Jaar +3 % +6 % +12 % Zomer* +1 % +2 % +4 % Winter** +6 % +12 % +25 % Intensiteit (30 min) +10 % +20 % +40 % Lange neerslagperiode in de winter +10 % +20 % +40 % 5 minuten +10 % +20 % +40 % 30 minuten +10 % +20 % +40 % 24 uur +3 % +6 % +12 % 10 dagen winter +10 % +20 % +40 % * Zomerperiode = april t/m september, ** Winterperiode = oktober t/m maart In tabel 3.4 zijn de schattingen aangegeven voor de ontwikkeling van de temperatuurstijging voor de jaren 2050 en Er is onderscheid gemaakt in een zogenaamde centrale schatting (als gemiddelde) en een boven- en ondergrens. Een temperatuurstijging van 2 C is bijvoorbeeld 26

28 Dimensionering infiltratie een centrale schatting voor 2100 en een bovengrens voor Voor de ontwikkeling van klimaatreeksen kan worden uitgegaan van de volgende combinaties van varianten, temperatuurstijging en uitwerking van eigenschappen van de neerslagreeks: 1. Uitgaan van een bepaalde temperatuurstijging, bijvoorbeeld +2 C als de boven grens voor 2050 en de centrale schatting voor 2100 en twee varianten van uitwerking van de eigenschappen van de neerslagreeks. 2. Uitgaan van twee varianten van temperatuurstijging en één uitwerking van de eigenschappen van de neerslagreeks per variant temperatuurstijging. Voor deze beschouwing is gekozen voor optie 1 met een temperatuurstijging van + 2 C, de centrale schatting voor 2100 en de bovengrens voor Bij deze temperatuurstijging is uitgegaan van de volgende veranderingen in de neerslag: Gemiddelde neerslagsom zomerperiode +2 % 30 minuten neerslagintensiteiten +20 % Gemiddelde neerslagsom winterperiode +12 % Gemiddelde neerslagsom jaar +6 % Een temperatuurstijging van 2 C is gekozen als gulden middenweg. Een stijging van 4 C is relatief extreem en valt grotendeels buiten de afschrijvingstermijn van een rioolstelsel. Een stijging van 1 C is in eerste instantie minder interessant omdat de effecten aanzienlijk kleiner zullen zijn. De nieuwste inzichten (2005) in klimaatverandering tenderen naar een grotere stijging van de temperatuur. 27

29 IT-buis toepassing Uitwerking klimaatreeks We gaan uit van een variant waarin de reeks is gebaseerd op de veronderstelling dat de grotere neerslagintensiteiten (boven een bepaalde drempelwaarde) in het zomer halfjaar (gemiddeld) met 20 % zullen toenemen. De opzet is zo gekozen dat in de warmere en drogere zomers er sprake zal zijn van meer toename van piekintensiteiten dan in natte en koudere zomers. Omdat de totale neerslagsom in de zomerperiode nauwelijks toeneemt (2 %) en het aandeel van de extremere intensiteiten relatief groot is, dient er elders gecompenseerd te worden. Dit gebeurt door het verkorten van de neerslagduur in natte zomers, door het weglaten van kleinere gebeurtenissen in droge en gemiddelde zomers en door het niet laten toenemen van extremere intensiteiten in nattere zomers. De jaren zijn verdeeld in vier kwartalen: winter (januari, februari en maart), lente (april, mei en juni), zomer (juli, augustus, september) en herfst (oktober, november en december). Deze indeling wijkt af van de meteorologische kalender waarbij de seizoenen één maand eerder beginnen. Voor de analyse van regencijfers en het uitvoeren van bewerkingen is het bovendien praktisch om deze perioden binnen een jaar in te delen. De kwartalen zijn voor de combinatie van neerslagsom en duur verdeeld in drie categorieën: nat, gemiddeld en droog. De verdeling is zo gekozen dat onder iedere categorie ongeveer evenveel kwartalen vallen. De indeling in kwartalen in plaats van half jaren is gekozen om de perioden eenduidiger te kunnen bestempelen als nat, droog of gemiddeld. 28

30 Dimensionering infiltratie Tabel 3.6 Variant Temperatuur stijging +2 C Periode Nat Gemiddeld Droog Totaal Winter Neerslagintensiteit Neerslagintensiteit % neerslag boven drempelwaarde boven drempelwaarde winter 20 % vergoot winter 10 % vergoot Lente Neerslagintensiteit Neerslagintensiteit + 2 % neerslag boven drempelwaarde boven drempelwaarde zomer 10 %vergoot zomer 20 % vergoot Dagen met minder Dagen met minder neerslag dan neerslag dan drempelwaarde drempelwaarde zomer weglaten zomer weglaten Zomer Neerslagintensiteit Neerslagintensiteit + 2 % neerslag boven drempelwaarde boven drempelwaarde zomer 20 % vergoot zomer 30 % vergoot Dagen met minder Dagen met minder neerslag dan neerslag dan drempelwaarde drempelwaarde zomer weglaten zomer weglaten Herfst Neerslagintensiteit Neerslagintensiteit % neerslag boven drempelwaarde boven drempelwaarde winter 20 % vergoot winter 10 % vergoot Jaar + 6 % neerslag 29

31 IT-buis toepassing De standaard 15 minuten neerslagreeks van de Bilt is als basis gebruikt voor de ontwikkeling van de klimaatreeks. Bij de aanpassing is gebruik gemaakt van een verdeling van de reeks in natte, gemiddelde en droge kwartalen. De indeling van de kwartalen is gebaseerd op het product van de neerslagsom, neerslagduur en het aantal dagen met een neerslag > 3 mm per kwartaal. Dit is een pragmatische benadering die is gebaseerd op de beschikbare informatie in de neerslagreeks. In tabel 3.7 is de benodigde berging af te lezen bij een toegestane overstortingsfrequentie van respectievelijk twee, vijf en tien jaar bij de aangepaste reeks. Aan de hand van de noodzakelijke berging is met tabel 3.3 de benodigde lengte voor verschillende ronde profielen te bepalen. Tabel 3.7 Benodigde berging bij overstortingsfrequentie <2, 5, 10/jaar Overstortingsfrequentie < 2/jaar-1 < 5/jaar-1 < 10/jaar-1 K-waarde (m/dag) Berging (mm) 0,5 21 (18) 16 (14) 11 1,0 17,5 (15) 11 (13) 10 (9) 1,5 15 (13) 10 (11) 8,5 (8) 2,0 14 (12) 10 (9) 7,5 (7) 3,0 12 (11) 9 (8) 6,5 (6) 5,0 10 (9) 7 (6) 5,5 (5) 7,0 9 (8) 6 (6) 4,5 (4) 30

32 Dimensionering infiltratie Vergelijking van de benodigde berging in tabel 3.7 en de benodigde berging uit tabel 3.2 (tussen haakjes in tabel 3.7) levert een gemiddeld 10 % grotere berging op om te kunnen voldoen aan de gegeven overstortingsfrequenties. In bijlage 1 is de overstortingsfrequentie weergegeven als functie van berging bij een bepaalde doorlatendheid voor de klimaatreeks. In bijlage 2 is de hoeveelheid geïnfiltreerde neerslag uitgezet als functie van de berging in mm bij verschillende k-waarden. De klimaatreeks heeft een gemiddelde jaarlijkse neerslag van 850 mm. Er kan dus maximaal 850 mm infiltreren. Uit deze grafiek komt naar voren dat bij een berging van 6 mm en een k-waarde van 2,0 m/dag meer dan 90 % van de ingezamelde neerslag geïnfiltreerd wordt. In bijlage 3 zijn ter illustratie een viertal grafieken aangegeven, waarin de verdeling van overstortingsvolumes is aangegeven voor een k-waarde van 2,0 m/dag en 5,0 m/dag en een berging van 7 mm en 12 mm. 31

33 IT-buis toepassing 4 Aanbevelingen toepassing Gelet op de randvoorwaarden voor toepassing van infiltratiebuizen en de dimensionering van infiltratievoorzieningen zijn de volgende aandachtspunten van belang voor de toepassing van de betonnen Kijlstra-IT-buis: Het gewicht van betonnen buizen maakt de inzet van een hijskraan bij aanleg (en verwijdering) noodzakelijk. Hierdoor verdient het de voorkeur de Kijlstra-IT-buis toe te passen in openbaar terrein. De sterkte van de Kijlstra-IT-buis is eventueel met (staalvezel)wapening af te stemmen op de verwachte grond- en verkeersbelasting Om het in- en uitspoelen van zand in de Kijlstra-IT-buis te voorkomen, is het noodzakelijk de buizen te voorzien van een omhulling van geotextiel. Het geotextiel dient volgens NEN 5167 minimaal over een waterdoorlatendheid van 10 l/m2/s te beschikken. Door het geotextiel mag geen transport van grond plaatsvinden. Per situatie dient op basis van de zeefkromme van de aanwezige grond te worden bepaald welk geotextiel het beste gebruikt zou kunnen worden. Een vlies verdient de voorkeur om een betere verdeling van het infiltratiewater te waarborgen. Een weefsel heeft namelijk praktisch geen dikte, waardoor het water zich niet goed kan verspreiden. De aanleg van infiltratiebuizen wordt sterk vereenvoudigd als het vlies aan de buis bevestigd is 32

34 Aanbevelingen toepassing Voor het goed functioneren van de Kijlstra-IT-buis is het raadzaam om de bestaande grondslag circa 0,30 m rondom de buis te vervangen door/aan te vullen met cunetzand. Aan de bovenzijde van de buis kan de bestaande grondslag weer worden aangebracht. Bij een te diepe ligging van een goed doorlatende (zand)laag of bij afwezigheid hiervan zal minimaal 0,30 m zand onder de buizen moeten worden aangebracht De infiltratiecapaciteit van een Kijlstra-IT-buis wordt niet of nauwelijks bepaald door de doorlatendheid van de buiswand. Enkele gaten per m buis zijn in principe voldoende. Voor de spreiding van het infiltratiewater verdient het aanbeveling uit te gaan van minimaal zes gaten met een doorsnede van 16 mm verdeeld over de zijwanden van de buis Voor de opvang van zand/slib verdient het aanbeveling de putten verdiept aan te leggen (put met zonk/zandvang). Het gedeeltelijk vol blijven staan met water in de buis en put voorkomt het opdrogen van vuil, waardoor hetschoonmaken en -houden wordt vergemakkelijkt In principe is het mogelijk om een deel van het grondlichaam rond de infiltratiebuis bij de beschikbare berging te rekenen. De mate waarin de berging in het grondlichaam bij kan dragen is afhankelijk van de doorlatendheid. Uitgaande van een grondlichaam, dat in 15 minuten verzadigd kan worden, is in bijlage 4 een toeslagpercentage voor de berging bepaald bij verschillende buisprofielen. Omdat de bijdra- 33

35 IT-buis toepassing ge relatief gering is, bevelen wij aan bij de dimensionering geen rekening te houden met de bijdrage van de berging in het grondlichaam aan de totale berging van de infiltratievoorziening De belangrijkste concurrenten voor de Kijlstra-IT-buis zijn de eveneens betonnen Permeobuis van De Hamer en het kunststof Azura IT-riool van Wavin. In tabel 4.1 zijn de eigenschappen van de drie varianten vergeleken Met de Kijlstra-IT-buis is nog beperkt praktijkervaring opgedaan. Het verdient aanbeveling het functioneren van de Kijlstra-IT-buis in praktijkomstandigheden te monitoren. Een klimaatscenario dat uitgaat van een gemiddelde temperatuurstijging van 2 0C levert voor de dimensionering van infiltratievoorzieningen op, dat de berging circa 10 % groter gekozen zou moeten worden 34

36 Aanbevelingen toepassing Tabel 4.1 Toepassing verschillende doorlatende buizen Criteria Kijlstra-IT-buis Permeo-buis Azura IT-riool gewicht buis sterkte buis /- waarborg sterkte grote doorsneden technische levensduur + +/0 0 Installatie Reiniging verdeling water behoud sterkte tov dichte buis recyclebaar dichtslibbing totaal +/ /+ -- slecht; - matig; 0 voldoende; + ruim voldoende; ++ goed 35

37 IT-buis toepassing 36

38 Bijlage 1 Bijlage1 Overstortingsfrequentie infiltratievoorziening als functie van de berging 37

39 IT-buis toepassing 38

40 Bijlage 1 Overstortingsfrequentie voor verschillende k-waarden (berging 5-20 mm) 39

41 IT-buis toepassing 40

42 Bijlage 2 Bijlage2 Geïnfiltreerde neerslag als functie van de berging 41

43 IT-buis toepassing 42

44 Bijlage 2 Geïnfiltreerde neerslag voor verschillende k-waarden 43

45 IT-buis toepassing 44

46 Bijlage 3 Bijlage3 Verdeling overstortingsvolumes 45

47 IT-buis toepassing 46

48 Bijlage 3 Verdeling overstortingsvolumes bij k = 2,0 m/dag en B = 7 mm 47

49 IT-buis toepassing 48

50 Bijlage 3 Verdeling overstortingsvolumes bij k = 2,0 m/dag en B = 12 mm 49

51 IT-buis toepassing 50

52 Bijlage 3 Verdeling overstortingsvolumes bij k = 5,0 m/dag en B = 7 mm 51

53 IT-buis toepassing 52

54 Bijlage 3 Verdeling overstortingsvolumes bij k = 5,0 m/dag en B = 12 mm 53

55 IT-buis toepassing 54

56 Bijlage 4 Bijlage4 Toeslagpercentage berging 55

57 IT-buis toepassing 56

58 Bijlage 4 Toeslagpercentage berging bij verschillende diameters 57

59 IT-buis toepassing 58

60 Bijlage 4 59

61