Riolering en grondwater

Riolering en grondwater Francois Clemens KCAF November 2013 1 Vermelding onderdeel organisatie

Inhoud Inleiding Historie Aandacht voor lekkende riolering Opsporingsmethoden conclusies November 24, 2013 2/65

Riolering in zeer kort bestek In Nederland ca. 100.000 km Gemengde systemen (ca 70 %) Gescheiden systemen (ca 20 %) Start grootschalige aanleg jaren 1920-1930 Veel experimenten met materialen tussen 1955-1970 (zeer) slechte uitvoeringspraktijk tot ca. 1985 (en later in VINEX wijken) November 24, 2013 3/65

Riolering in zeer kort bestek November 24, 2013 4/65

Riolering in zeer kort bestek November 24, 2013 5/65

Aandacht voor lekkende riolering Eigenlijk niet, tenzij de beheerder er zelf last van heeft. Sedert ongeveer 10 jaar enige aandacht onder druk van de zuiveringsbeheerder (tot > 50% van het afvalwater is grondwater). Voorts een aantal zeer taaie rechtzaken. Kennis t.a.v. Lekkage (in- en exfiltratie) beperkt. November 24, 2013 6/65

Infiltratie Grondwater lekt in a.g.v. scheuren, wijkende voegen etc. November 24, 2013 7/65

Instroming Permanent of tijdelijk aangesloten drainagesystemen Oppervlaktewater Beekjes die door het riool stromen November 24, 2013 8/65

Hoe lek is het riool? Weiß et al., 2002 Stormwater volume 35% % of total volume Infiltration inflow volume 35% Sewage volume 30% WWTP November 24, 2013 9/65

Kwantificering I/I Verbetermaatregelen om inlekken te voorkomen zijn duur Complete vervanging Leidingen van lining voorzien Opsporen locaties Schatting van I/I Conventionele methoden Natuurlijke water isotopen methode Temperatuur (DTS) Erg duur November 24, 2013 10/65

Volume methoden Decompositie van meetdata naar: 1. afvalwaterwater 2. infiltratie and inloop (3. neerslag) November 24, 2013 11/65

Method gebaseerd op DWA Vergelijking van 1. De gemeten jaarlijkse hoeveelheid DWA 2. De verwachte jaarlijkse hoeveelheid 1. = selecteer alle droge dagen en extrapoleer naar 365 dagen. 2. = (aantal inwoner * drinkwater consumptie) - 10% verlies November 24, 2013 12/65

Driehoeksmethode Verloop van het afvalwateraanbod op de AWZI Haarlem Schalkwijk in 2002 60000 50000 discharge (m3/day) discharge (m3/d) 40000 30000 20000 10000 0 1/1 1/2 1/3 1/4 1/5 1/6 1/7 2002 2002 1/8 1/9 1/10 1/11 1/12 November 24, 2013 13/65

Driehoeksmethode 100 Debiet als % van het maximale debiet 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 190 droge dagen Geen data Neerslag infiltratie and instroom theoretisch droogweer aanbod 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 tijd als % in 2002 November 24, 2013 14/65

Resultaten conventionele methoden Arnhem t Broek Haarlem Schalkwijk Rotterdam Centrum DWA methode % van Q TOT,A % van Q TOT,A % van Q TOT,A 81 54 62 driehoeksmethode 54 30 37 Moving minimum 54 36 33 Annen methode 67 38 49 Imhoff data (BOD) - 36 - Imhoff data (N kj ) - 42 - Grootste verschil 27 24 29 Percentage infiltratie en instroom van totale aanbod op de AWZI November 24, 2013 15/65

Resultaten conventionele methoden 1. Er is steeds sprake van grote hoeveelheden I/I water. 2. Er is een behoorlijke spreiding in de resultaten van de verschillende methoden. 3. Er worden vrij veel aannamen gedaan, mede daardoor is er geen schatting te geven van de nauwkeurighied van de verschillende methoden. November 24, 2013 16/65

Natuurlijke waterisotopen als tracer conservatieve natuurlijke tracer beste tracer: water zelf waterstof en zuurstof isotopen November 24, 2013 17/65

Water = H 2 O Isotopen 16 O atoom (8 protonen + 8 6 7 neutronen) 8 14 N 15 N 12 C 13 C 14 C 16 O 17 O 18 O 10 Gemiddeld natuurlijk aanwezige verdeling van stabiele isotopen : number of protons 4 5 10 B 11 B 9 Be 10 Be 8 9 1 H: 99.984% 2 H: 0.0156% 1 0 2 3 3 He 4 He 1 H 2 H 3 H n 6 Li 7 Li 4 5 6 7 stable radioactive 16 O: 99.763% 17 O: 0.0375% 18 O: 0.1995% 3 number of neutrons 0 1 2 November 24, 2013 18/65

Δ waarden elk waterlichaam ken een isotopenverhouding elk waterlichaam heef een specifieke δ waarde ten opzichte van de referentiewaarede: Vienna Standard Mean Ocean Water (δ = 0): δ 18 O ( Sample) = R ( Sample) R R ( VSMOW ) ( VSMOW ) *1000 R = [ [ 18 16 O] O] negatieve δ waarde: lichtere isotopen ratio positieve δ waarde: zwaardere isotopen ratio November 24, 2013 19/65

Natuurlijke waterisotopen methode Hypothese: Mengvergelijking: Q DWA = Q WW + Q I/I δ DWA Q DWA = δ WW Q WW + δ I/I Q I/I Fractie I/I in DWA: Onzekerheid b: b = δ DWA δ WW δ I/I δ WW b = δ 2 δ I/I δ WW b 2 b + 1 November 24, 2013 20/65

18 O variatie in waterlichamen ocean w ater arctic sea ice marine m oisture (sub)tropical precipitation temperate zone precipitation (Ant)arctic meteoric ice Alpine graciers Greenland glaciers Lake Chad Dead Sea -60 0-50 10-40 20-30 -20 40-10 50 60 0 10 70 20 80 18 δ ( ) November 24, 2013 21/65

18 O variatie in Nederlandse rivieren 18 δ ( ) 1967 1968 1969 2 4 6 8 10 12 2 4 6 8 10 12 2 4 6 8 10 12-6 -7-8 -9-10 Vecht Maas IJssel Rijn -11 November 24, 2013 22/65

18 O variatie in Nederlands grondwater Veluwe Achterhoek Betuwe South Netherlands Schiermonnikoog Western Netherlands IJsselmeer polders Saline groundwater Friesland Dunes in western N. November 24, 2013 23/65

Resultaten isotopen methode (10/03) Rotterdam Centrum δ GW = -2.7 δ DWF = -4.1 δ DW = -6.0 δ NIEUWE MAAS = -8.9 18 δ ( ) Hoge waarden voor grondwater b = 18 18 δ δ DWF INF 18 18 δ δ WW WW = 4.1+ 6.0 2.7 + 6.0 = 0.58 en Δb = ±0.04 November 24, 2013 24/65

Resultaten isotopen methode (02/04) Arnhem t Broek Molenbeke t Broek δ GW = -8.56 δ DW = -6.26 δ DWF = -7.14 δ GW = -8.51 18 δ ( ) b = 18 δ δ 18 DWF INF 18 18 δ δ WW WW = 7.14 + 6.26 8.51+ 6.26 = 0.39 en Δb = ±0.03 November 24, 2013 25/65

Opsporing op detail niveau ligging t.o.v. grondwater aanleg jaar Type riolering Gebruikte materialen (ook buislengte) Type huisaansluitingen (pvc/gres) Inspectiegegevens Klachten (o.a. verzakking wegdek) Temperatuur! November 24, 2013 26/65

Defect voegmateriaal November 24, 2013 27/65

Infiltratie November 24, 2013 28/65

Zandinloop November 24, 2013 29/65

Scheurvorming November 24, 2013 30/65

Dit zie je boven de grond

Klagende burger

Onderschat probleem: de huisaansluiting November 24, 2013 33/65

Case Schade aan houten paal fundering bij verschillende panden. Lokaal verlaagde GWS geconstateerd. Op inspectiebeelden is geen lekkage van de riolering waar te nemen. Twee leidingen: een met 16 en een met 18 huisaansluitingen. Bij een leiding 8 aansluitingen en bij de andere 7 aansluitingen waar tijdens de inspectie wordt geloosd. November 24, 2013 34/65

Case November 24, 2013 35/65

Case Conclusie: de kans is zeer groot dat de huisaansluitingen lekken. Dit is bevestigd na opgraving: door te hoge bovenbelasting (winkelstraat) is een aantal huisaansluitingen beschadigd. November 24, 2013 36/65

Distributed Temperature Sensing (DTS) November 24, 2013 37/65

Temperatuurmeting met glasvezel + laser laser / computer instrument manhole A manhole B manhole C fiber-optic cable November 24, 2013 38/65

Inbrengen meetkabel November 24, 2013 39/65

DTS opstelling November 24, 2013 40/65

November 24, 2013 41/65

Temperatuurmetingen met DTS Inmiddels een behoorlijke ervaring in Nederland Prijzen nog relatief hoog (arbeidsintensief) Zeer gedetailleerd Kwantificering van het lekdebiet niet mogelijk November 24, 2013 42/65

Conclusies Nog niet veel bruikbare proceskennis Methoden om lekkage vast te stellen (kwalitatief) nogal indirect, goede analyse blijft vaak achterwege Methode voor kwantificering nog alleen op systeemniveau en nogal onbetrouwbaar en onnauwkeurig. Opsporing leklocaties is mogelijk maar nog steeds vrij kostbaar November 24, 2013 43/65