Basisopleiding Riolering Module 2 Cursusboek Nieuwegein, 2012 w w w. w a t e r o p l e i d i n g e n. n l
Stichting Wateropleidingen, november 2012 Groningenhaven 7 3433 PE Nieuwegein Versie 5.1 Niets van deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm, of op welke andere wijze dan ook, zonder voorafgaande toestemming van Stichting Wateropleidingen.
Inhoudsopgave Inleiding... 1 1 Richtlijnen rioleringsontwerp... 3 1.1 Leerdoelen... 3 1.2 Algemeen... 3 1.3 Korte geschiedenis riolering... 3 1.4 Leidraad Riolering... 5 1.5 Hydrologische kringloop... 7 1.6 Plaats van afvoersystemen binnen de hydrologische kringloop... 8 1.7 Typen rioolstelsels... 10 1.7.1 Gemengd stelsel... 10 1.7.2 Verbeterd gemengd stelsel... 11 1.7.3 Gescheiden stelsel... 12 1.7.4 Verbeterd gescheiden stelsel... 13 1.7.5 Hybride stelsel... 14 1.8 Samenhang tussen DOFEMAME en hydraulisch ontwerp... 15 1.9 Te verzamelen informatie... 15 1.10 Ontwerp structuur... 17 1.11 Basisbegrippen... 17 1.11.1 Rioleringsplan... 17 1.11.2 Soorten afvalwater... 18 1.11.3 Overstort... 19 1.11.4 Gemaal... 19 1.11.5 Bemalingsgebied... 19 1.11.6 RWZI... 19 1.11.7 Afvoerend oppervlak... 19 1.11.8 Berging... 19 1.11.9 Verloren berging... 20 1.11.10 Pompovercapaciteit... 21 1.11.11 Ledigingstijd... 22 1.11.12 Vuiluitworp... 22 1.11.13 Stuwvoorzieningen... 22 1.11.14 Bakmodel... 23 1.11.15 RWZI... 23 2 Belasting op het systeem... 25 2.1 Leerdoelen... 25 2.2 Inleiding... 25 2.3 Droogweerafvoer... 26 2.3.1 Algemeen... 26 2.3.2 Huishoudelijk afvalwater... 26 2.3.3 Bedrijfsafvalwater... 28 2.3.4 Parasitair water... 29 2.4 Neerslag... 30 2.4.1 Inleiding... 30
2.5 2.6 2.7 2.8 2.4.2 Ontwerpneerslagintensiteit... 30 2.4.3 Neerslaggebeurtenissen (conform C2100)... 31 2.4.4 Standaard neerslagreeks (conform C2100)... 33 Afvoerend oppervlak en rioolinloop... 33 2.5.1 Algemeen... 33 2.5.2 Schematisering afvoerend oppervlak... 34 2.5.3 Bepaling afvoerend oppervlak... 35 2.5.4 NWRW 4.3 inloopmodel... 36 Bijzondere onderwerpen... 38 2.6.1 Overstortingsfrequentie volgens de stippengrafiek... 38 2.6.2 Veldkampgrafiek... 39 2.6.3 Overstortingfrequentie uit regenreeksberekening... 41 2.6.4 Regenduurlijnen... 42 Bijlage A: Hydrodynamisch rekenen... 43 Bijlage B: Bepaling afvoerend oppervlak m.b.v. Geografisch Informatie Systeem... 45 3 Vloeistofmechanica I... 51 3.1 Leerdoelen... 51 3.2 Inleiding... 51 3.3 Continuïteitsvergelijking en Volumebalans... 51 3.4 Stromingen... 52 3.5 Hydraulische parameters... 53 3.5.1 Nat oppervlak... 53 3.5.2 Natte omtrek of perimeter... 53 3.5.3 Hydraulische straal... 54 3.6 Stromingskarakteristiek: getal van Reynolds... 54 3.7 Energiehoogte en Wet van Bernoulli... 56 3.8 Energie, verhang en eenparige stroming... 58 3.9 Schuifspanning... 59 3.9.1 Berekening... 59 3.9.2 Kritische schuifspanning... 59 3.10 Basisformule voor eenparige turbulente stroming... 60 3.10.1 Chézy... 60 3.10.2 Thijsse... 61 3.10.3 Hydraulisch glad of ruw... 61 3.11 Handmatige berekeningswijze... 61 3.11.1 Bepaal de benodigde diameter... 64 3.11.2 Bepaal het benodigde verhang... 65 3.11.3 Bepaal het afgevoerde debiet... 66 4 Vloeistofmechanica II... 69 4.1 Leerdoelen... 69 4.2 Froude getal... 69 4.3 Gedeeltelijk gevulde leidingen... 70 4.4 Stroming in gedeeltelijk gevulde leidingen... 72 4.4.1 Berekenen van de waterdiepte in gedeeltelijke gevulde leidingen... 74 4.4.2 Berekenen van het debiet in gedeeltelijk gevulde leidingen... 75 4.5 De (andere) energieverliezen in rioolbuizen... 76 4.6 Overlaten... 82
4.7 Doorlaten... 85 4.8 Bijlage A: Figuren... 87 5 Hydraulisch ontwerpen I... 91 5.1 Leerdoelen... 91 5.2 Inleiding... 91 5.3 De weg naar een stelselontwerp... 91 5.4 Het proces van de stelselkeuze... 93 5.5 Ontwerp criteria... 95 5.6 Vastleggen van informatie en uitgangspunten... 96 5.6.1 Te verzamelen informatie... 96 5.6.2 Uitgangspunten... 97 5.7 Gemaal... 98 5.7.1 Locatie gemaal... 98 5.8 Locatie keuze overstort... 100 5.8.1 Locatie van overstort(en)... 100 5.9 Hoofdstructuur... 101 5.9.1 Putafstanden en strenglengten... 102 5.10 Nadere uitwerking... 102 5.10.1 gemaal... 102 5.10.2 Omvang overstorten... 103 5.10.3 Bepaling van de diameter van de leidingen... 104 5.10.4 Bodemverhang leidingen... 104 5.10.5 Controleberekeningen... 106 5.11 Bijlage A: Checklist... 106 5.12 Bijlage B: Uitgangspunten en randvoorwaarden... 108 5.12.1 Begrenzing projectgebied... 108 5.12.2 Gebruikte gegevens... 108 5.12.3 Hoogtematen... 109 5.12.4 Verhard oppervlak... 109 5.12.5 Uitgangspunten dimensionering rioolstelsel... 110 6 Hydraulisch ontwerpen II... 113 6.1 Leerdoelen... 113 6.2 Inleiding... 113 6.3 Componenten in een rioolstelsel... 113 6.4 Materialen... 114 6.4.1 Materialen... 114 6.4.2 Hydraulische eigenschappen van materialen... 115 6.4.3 Duurzaamheid en/of hergebruik van materialen... 115 6.5 Leidingen... 117 6.5.1 Vormen... 117 6.5.2 Maatvoering... 118 6.5.3 Levensduur van leidingen (en putten)... 120 6.5.4 Zettingsgevoelige gebieden... 124 6.6 Putten... 125 6.7 Gemalen... 127 6.8 Overstorten... 127 6.8.1 Afmetingen van een overstortput... 127
6.8.2 Vrije ruimte boven de overstortdrempel... 128 6.8.3 Overstortmes en het beluchten van overstorten... 129 6.8.4 Uitstroomleiding... 129 6.9 Ontwerpen voor de uitvoering... 130 6.9.1 Diepteligging... 130 6.9.2 Inpassing... 130 6.9.3 Kruisingen... 132 6.9.4 Bemaling... 132 6.9.5 Fasering... 132 6.10 Ontwerpen voor het beheer en onderhoud... 133 7 Afkoppelen en regenwatervoorzieningen... 135 7.1 Leerdoelen... 135 7.2 Problematiek stedelijk waterbeheer... 135 7.3 Effecten van afkoppelen... 137 7.4 Afkoppeltechnieken... 142 7.4.1 Inleiding... 142 7.4.2 Bronmaatregelen... 142 7.4.3 Systemen voor benutting in de waterketen... 142 7.4.4 Systemen voor inzameling en transport... 143 7.4.5 Infiltratie van regenwater... 143 7.4.6 Behandeling van regenwater... 147 7.5 Van ontwerp naar beheer... 150 7.6 Dimensionering goten... 152 7.7 Dimensionering zuiveringsvoorzieningen... 154 7.7.1 Inleiding... 154 7.7.2 Lamellenafscheiders... 154 7.8 Dimensionering infiltratievoorzieningen... 155 7.8.1 Inleiding... 155 7.8.2 Geohydrolgie... 156 7.8.3 Ondergrondse infiltratievoorzieningen... 157 7.8.4 Oppervlakte-infiltratievoorzieningen... 158 7.8.5 Doorlatende verharding... 159 7.8.6 Dimensionering met behulp van regenduurlijn... 160 7.9 Samenvatting... 165 7.10 Bijlage A: Beslisboom afkoppelen (werkgroep riolering West-Nederland)... 166 8 Randvoorzieningen, gemalen en persleidingen... 167 8.1 Leerdoelen... 167 8.2 Inleiding... 167 8.3 Externe factoren... 168 8.3.1 Ligging van het gemaal... 168 8.3.2 Stelseltype... 168 8.3.3 Vergunningen... 168 8.4 Pompgemalen... 168 8.4.1 Bouwwerk... 170 8.4.2 Mechanische installatie... 172 8.4.3 Elektrische installatie... 172 8.5 Centrifugaalpompen... 174
8.6 8.7 8.8 8.5.1 Algemeen... 174 8.5.2 Pompopstelling... 174 8.5.3 Waaiertypen... 175 8.5.4 Leidingkarakteristiek... 175 8.5.5 QH-kromme... 177 8.5.6 NPSH, dampspanning en cavitatie... 179 8.5.7 Pompregime... 181 Persleidingsystemen... 183 Waterslag... 184 Randvoorzieningen... 188 8.8.1 Inleiding... 188 8.8.2 Werkingsprincipe... 191 8.8.3 Bouwlocatie en type... 191 8.8.4 Kosten... 192 8.8.5 Ontwerpgrondslagen... 192 8.8.6 Het rendement van een bergbezinkvoorziening... 195 8.8.7 Praktijkvoorbeeld... 197 9 Rekenmodellen... 199 9.1 Leerdoelen... 199 9.2 Rekenmodellen... 199 9.3 Historie en ontwikkeling rekenmodellen... 200 9.4 Van werkelijkheid naar modellen... 205 9.5 Beschrijving van het rioleringsmodel... 207 9.6 Modelbenadering... 215 9.7 Hydraulische berekeningen... 221 9.8 Bijlage A: Benodigde gegevens opzetten rioleringsmodel... 224