Beslissen over het riool onder onzekerheid Machtelt Meijer, TU Delft, fac. Techniek, Bestuur en Management Hans Korving, TU Delft, fac. Civiele Techniek / HKV Lijn in water Onderhoud en verbetering van bestaande rioolstelsels vergen grote investeringen die gedaan worden voor lange perioden. Beslissingen over onderhoud en verbetering van bestaande rioolstelsels hebben consequenties voor toekomstige situaties. De investeringsbeslissingen worden dus onder onzekerheid genomen. Er zijn verschillende typen onzekerheid. Enerzijds is er onzekerheid over het gedrag van het bestaande rioolstelsels en de volumes afkomstig uit riooloverstorten in de huidige situatie. Deze onzekerheid kan in enige mate gereduceerd worden door meten van rioolwaterstanden en overstortvolumes en door simulaties van het rioolsysteemgedrag. Anderzijds is er onzekerheid over de toekomstige situatie: neerslagintensiteit, omvang van het oppervlak dat regenwater afvoert, hoeveelheid dwa, maar ook de milieunormen –basisinspanning en waterkwaliteitsspoor– kunnen veranderen. Over de huidige situatie is er geen volledige zekerheid, verder in de toekomst komen hier steeds meer onzekerheden bij. Dit kan uitgebeeld worden met de onzekerheidstrompet, zie figuur 1.
Mogelijke toekomstige situaties
Hoeveelheid onzekerheid
Heden
Toekomst
Figuur 1- De onzekerheidstrompet, naar Rosenhead (1989). Onzekerheden op de korte termijn en op de langere termijn zijn heel verschillend van karakter en vragen daarom ook een verschillende benadering zowel bij het identificeren ervan als bij het maken van ontwerpkeuzes. In dit artikel worden enkele beproefde methoden om onzekerheid te analyseren gepresenteerd. Deze methoden hebben ten doel om onzekerheid te identificeren en om consequenties van beslissingen onder onzekerheid inzichtelijk te maken voor de korte en lange termijn. 'De Hoven' De beschreven theorie wordt toegelicht aan de hand van de casus 'De Hoven' in Deventer. In deze casus gaat het om het volgende. Het is de taak van de gemeente Deventer om ervoor te zorgen dat het rioleringssysteem van de wijk ‘De Hoven’ aan de normen voor de basisinspanning voldoet. Om dit te bereiken kan de gemeente verschillende maatregelen treffen. Voor de eenvoud wordt in deze studie de keuze over te nemen maatregelen beperkt tot het al dan niet bouwen van een bergingsvoorziening om de vuiluitworp vanuit het rioolstelsel te verminderen. De wijk ‘De Hoven’ omvat 12,69 ha verhard oppervlak en is gelegen aan de oever van de IJssel. Een uitgebreide beschrijving van deze casus is te vinden in Clemens (2001). Het gemengde rioolstelsel (865m3) in de wijk omvat verder een pompstation (119m3/h) dat het rioolwater naar de zuivering transporteert en een drietal overstorten (figuur 2). De beslissingen die genomen worden door de gemeente Deventer hebben niet alleen consequenties voor de huidige bewoners van de stad maar ook voor de toekomstige bewoners. Enerzijds zal de gemeente deze eenmalige investering moeten kunnen verantwoorden in de meerjarenbegroting,
anderzijds zal zij er voor moeten waken dat men later geen spijt krijgt van de getroffen maatregelen. Er is dus zowel een korte termijn belang als een lange termijn belang. gemaal
De Hoven Fv (afvoerend oppervlak) =12.69ha; 3 B (bergingsvolume) = 865m (= 6.82mm); 3 poc (pompovercapaciteit) = 119m /h (= 0.94mm/h)
regenmeter
regenmeter
overstort 1
overstort 2 overstort 3
Figuur 2 - Rioolstelsel ‘De Hoven’, Deventer. Verzamelen van data Onzekerheden over de huidige situatie kunnen vaak verminderd worden door het verzamelen van data. In het geval van onzekerheden over een rioolstelsel wordt dit gedaan door te meten. De meetresultaten kunnen vervolgens worden gebruikt om een model van het stelsel te kalibreren. Hiermee wordt meer inzicht verkregen in de werking van het systeem. Voor de Hoven is de invloed onderzocht van onzekerheden in vier systeemparameters die de modeluitkomst beinvloeden: (1) berging, (2) pompovercapaciteit, (3) verhard oppervlak en (4) overlaatcoëfficiënt. De meetcampagne heeft als voornaamste resultaat opgeleverd dat de bandbreedte van de spreiding die er is aan te wijzen in jaarlijkse overstortvolumes veel beter bekend en te verklaren is (Korving,2001). In figuur 3 is dit aangegeven.
Figuur 3A
Figuur 3B
Figuur 3A en 3B - Verdelingsfunctie van gemiddelde jaarvolumes als gevolg van spreiding in systeemgroothedenzoals bekend voor (3A) en na (3B) de meetcampagne (uit: Korving, 2001).
Gebeurtenis-beslisbomen Om af te wegen of meten in een bepaalde situatie meerwaarde heeft en welke acties het best kunnen worden ondernomen op basis van meetresultaten kan er gebruik gemaakt worden van een gebeurtenisbeslisboom. Een gebeurtenis-beslisboom is een grafische en kwantitatieve weergave van een beslisproces als een opeenvolging van beslissingen en gebeurtenissen. Aan gebeurtenissen worden kansen verbonden en aan beslissingen waarderingen (bijvoorbeeld in geld). Door voor alle mogelijke sets van beslissingen en gebeurtenissen door te rekenen wat de potentiële kosten zijn (som van de waarderingen * kansen) kan berekend worden welke beslissing waarschijnlijk het beste is. De techniek maakt gebruik van Bayesiaanse statistiek. De gebeurtenis-beslisboom in figuur 4 geeft in het kort een dergelijke analyse weer. Het gaat in deze boom om de vraag of er voorafgaand aan het bouwen van extra berging (actie a) gemeten zou moeten worden (meting e). Voor nadere toelichting op de rekenmethode wordt verwezen naar Korving et al. (2001).
Figuur 4 – Gebeurtenis-beslisboom ‘De Hoven’.
Voor 'De Hoven' bleek resultaten de resultaten van de gebeurtenis-beslisboom dat meten voorafgaand aan een ingreep aan het rioolstelsel een goede keus zou zijn. Scenario's Het is niet verstandig om een besluit over een ingreep in een rioolstelsel alleen maar te baseren op de huidige situatie. De robuustheid, flexibiliteit en omkeerbaarheid van een maatregel nemen toe als ook rekening gehouden wordt met de mogelijke situaties in de toekomst. De gebeurtenis-beslisboom kan gebruikt worden om grof aan te geven wat de consequenties van bepaalde keuzen op langere termijn kunnen zijn. Dit wordt dan gedaan met behulp van scenario's. De uitgevoerde scenario-analyse van de casus laat zien dat onder meer bij een veranderde waardering van de investeringen of een toename van de jaarlijkse hoeveelheid neerslag ander keuzes gemaakt zullen worden. Over het algemeen is het aan te bevelen om scenario's in groepen op te stellen, in te vullen en te onderbouwen, zodat een zo divers mogelijk scala aan toekomstige omstandigheden in kaart kan worden gebracht. Voor dit voorbeeld volstaan echter de volgende vier scenario's die zijn opgesteld door de auteurs: Scenario 0: Alles blijft bij hetzelfde In de toekomst verandert de waardering van milieu aspecten en economische aspecten nauwelijks ten opzichte van de huidige situatie. Onnodige investeringen worden wel negatief beoordeeld, maar het is erger als er te weinig maatregelen worden genomen waardoor de omgeving negatief wordt beïnvloed. Scenario 1: De consument is bewust Consumenten zijn erg kritisch op de producten die ze geleverd krijgen. Er wordt maatwerk verwacht, ook van nutsbedrijven. Het milieu is een van de aspecten waar de consument kritisch op let, maar aan de andere kant mag geld niet verspild worden. Milieunormen worden strenger dan ze nu zijn. Scenario 2: Liberalisatie van nutsdiensten De samenleving is individualistisch. Nutsdiensten worden vergaand geliberaliseerd en voorzover nodig in aparte holdings onder gebracht. Efficiency staat bij deze holdings voorop. Normen die wettelijk worden gesteld worden wel nageleefd, maar extra inspanning om net even wat meer te doen wordt niet geleverd. Er wordt veel gelobbyd om regelgeving niet te verscherpen en dit gebeurt ook niet. Scenario 3: Klimaatverandering De hoeveelheid regen per jaar en de bui-intensiteit nemen veel meer toe dan werd verwacht. Riolen zijn daar niet op toegerust en gebeurtenissen met water op straat en overstortingen zijn meer regel dan uitzondering. Het nieuws staat bol met verhalen over onacceptabele situaties waarin overstortingen voor problemen zorgen met betrekking tot volks- en diergezondheid. Er wordt veel onderzoek gedaan naar slimme technische oplossingen om met de problematiek om te gaan. In elk van deze scenario's zal de waardering van verschillende toekomstige situaties met betrekking tot het functioneren van het rioleringstelsel verschillend worden gewaardeerd. De resultaten van het doorrekenen van deze waarderingscijfers zijn weergeven in een scorecard (tabel 1). Hierin is met zwart en wit aangegeven wat de consequenties zijn van de berekeningen met de gebeurtenisbeslisboom. Met wit is aangegeven wat het advies zou zijn in een specifieke toekomst, met zwart wat wordt afgeraden.
Tabel 1 - Scorecard: Meten- ja/nee? Scenario Alternatief Niet meten Meten
0. Alles blijft bij hetzelfde NEE JA
1. De consument is bewust NEE JA
2. Liberalisatie van nutsdiensten JA NEE
3. Klimaatverandering NEE JA
Uit de berekeningen blijkt dat meten in de meeste toekomsten goed gewaardeerd zal worden en dat er alleen in het liberaliseringsscenario niet zou worden gemeten. De beslissing om wel te meten is met andere woorden niet robuust voor alle toekomsten. Om deze beslissing toch te kunnen maken moet de besluitvormer dus een afweging maken over de waarschijnlijkheid die hij of zij aan elk van de vier scenario's toedicht. In dit geval speelt ook een rol dat het advies om in het liberaliseringscenario niet te meten niet zo sterk is als het advies om wel te meten in de drie andere scenario's. Tenslotte De gepresenteerde methoden zijn niet de enige methoden om onzekerheden te kunnen identificeren en de consequenties ervan te analyseren. Ze zijn echter zeer bruikbaar in praktijksituaties, omdat op een korte en krachtige manier inzicht verworven kan worden in onzekerheden op zowel de korte en lange termijn. De gebruikte methoden kunnen een uitgangspunt vormen voor een onzekerheidsanalyse die eventueel het gebruik van meer technieken omvat. Literatuur Clemens, F.H.L.R (2001), Hydrodynamic Models in Urban Drainage: Application and Calibration, Proefschrift TU Delft, DUP Science, Delft.
Korving H. (2001), Beslissen over Metingen aan het Riool, TU Delft, Delft. Korving, H., M.H. Meijer en M.P.M. Ruijgh-van der Ploeg (2001), Vandaag Kiezen voor Morgen; Analyse van Onzekerheid en Robuuste Keuzes bij Verbetering van Bestaande Rioolstelsels, in : Rioleringswetenschap, nr. 3. Rosenhead, J. (1989), Robustness Analysis; Keeping Your Options Open, in: Rosenhead, J. (editor), Rational Analysis for a Problematic World, John Wiley & Sons Ltd, Chichester, West Sussex, Engeland.
