Module C2200 Hydraulisch functioneren van regenwatervoorzieningen Inhoud 1 Inleiding
3
1.1 Verantwoording
3
1.2 Opsteller en begeleidingscommissie
4
1.3 Leeswijzer
4
2 Kader en uitgangspunten
6
2.1 Systematiek
6
2.2 Principe hydraulisch functioneren
6
2.3 Afvoerend oppervlak (inventarisatie)
7
2.4 Inloopmodel
8
2.5 Neerslagbelasting
8
2.6 Klimaatontwikkeling
10
3 Toetsing functioneren
12
3.1 Overbelasting voorzieningen
13
3.2 Reguliere werking
13
3.3 Werkwijze
14
4 Benutten regenwater
15
4.1 Principe functioneren
15
4.2 Basisgegevens
15
4.3 Dimensioneren
15
4.3.1 Vuistregels
16
4.3.2 Tabel
16
4.3.3 Rekenmodel
17
5 Bergen/infiltreren regenwater
18
5.1 Principe functioneren
18
5.2 Systemen
19
5.3 Uitgangspunten en gegevens
20
5.3.1 Doorlatendheid ondergrond
21
5.3.2 Berging voorziening
22
5.3.3 Infiltratieoppervlak en ledigingscapaciteit
24
5.3.4 Grondwaterstand 5.4 Dimensioneren
26 26
5.4.1 Vuistregels
27
5.4.2 Tabel
27
5.4.3 Rekenmodel
29
6 Behandelen regenwater
30
6.1 Principe van regenwaterbehandeling
30
6.2 Systemen voor regenwaterbehandeling
31
april 2006-32 Hydraulisch functioneren van regenwatervoorzieningen C2200 Leidraad Riolering 1
6.3 Dimensioneren van voorzieningen voor regenwaterbehandeling 6.3.1 Uitgangspunten
32
6.3.2 Vuistregels
32
6.3.3 Tabel
32
7 Afvoeren regenwater 7.1 Principe functioneren
34 34
7.3 Dimensioneren van stromingselementen
36
7.3.1 Afvoergoot
36
7.3.2 Gesloten leiding
38
7.3.3 Overlaat
39
7.3.4 Doorlaat
40
8 (Reken)voorbeelden
42
8.1 Werkwijze
42
8.2 Benutten regenwater
43
8.3 Infiltreren bij de woning
44
8.4 Woonwijk met wadi en afvoer via de straat
47
8.5 Doorlatende verharding
52
8.6 Vorm infiltratievoorziening
53
8.7 Vergelijking uitkomsten rekenmodel en tabel
55
Trefwoorden
57
Bijlage 1
60
Bijlage 2
67
C2200 Hydraulisch functioneren van regenwatervoorzieningen 2
34
7.2 Maatgevende regen- en overloopintensiteit
april 2006-32 Leidraad Riolering
32
1 Inleiding Het waterbeleid in Nederland richt zich op het scheiden en gescheiden houden van regenwater en afvalwater. In dit beleid is het in principe niet wenselijk om regenwater via een traditioneel rioolstelsel naar een centrale zuivering af te voeren. Module C2200 behandelt het ontwerp en de toetsing van het hydraulisch functioneren van regenwatervoorzieningen. Regenwatervoorzieningen kunnen het regenwater benutten, bergen, infiltreren, behandelen en/of afvoeren (zie figuur 1.1). neerslag
Figuur 1.1 Wegen van het
verdamping
regenwater
overlopen
afstromen
benutten infiltreren bergen
oppervlakte water
afvoeren afvoeren
ondergrond behandelen
1.1 Verantwoording De module ‘Hydraulisch functioneren van regenwatervoorzieningen’ is een aanvulling op module C2100, Rioleringsberekeningen, Hydraulisch functioneren. De module C2100 richt zich met name op het functioneren van systemen en de toetsing daarvan door een rekenmodel met een nietstationaire belasting. De module C2200 beschrijft het functioneren van kleinschalige systemen, vaak opgebouwd uit een beperkt aantal elementen. Hierbij gaat het bijvoorbeeld om de controle van: • regenwatertanks voor het benutten van regenwater; • infiltratievoorzieningen; • voorzieningen om water (tijdelijk) te bergen; • systemen om water te behandelen en af te voeren. De controle van de werking van (onderdelen van) voorzieningen vindt hoofdzakelijk plaats met indicatieve vuistregels en tabellen. De module C2200 is specifiek gericht op de controle van het hydraulisch functioneren van regenwatervoorzieningen. Daarnaast zijn er modules beschikbaar voor het Beheer van regenwatervoorzieningen (C3200) en Functioneel ontwerp van regenwatervoorzieningen (B2200). Doel van de module U krijgt in deze module voorbeelden over de werking van de diverse onderdelen van een regenwatersysteem. De module C2200 geeft inzicht in de samenhangende werking van de onderdelen van een regenwatersysteem. Met C2200 beoordeelt u het functioneren van de voorzieningen in verschillende omstandigheden: • Bij extreme omstandigheden gaat het om overbelasting van de berging en/of afvoercapaciteit van een voorziening. Bijvoorbeeld het overlopen van een wadi naar open water en het buiten zijn oevers treden van een afvoergoot in de straat. • Bij gemiddelde omstandigheden draait het om de effectiviteit van een voorziening. Denk aan de verdeling van de afvoer van regenwater naar de verschillende bestemmingen: grondwater, oppervlaktewater en zuivering.
april 2006-32 Hydraulisch functioneren van regenwatervoorzieningen C2200 Leidraad Riolering 3
Vuistregels en tabellen Het functioneren van regenwatervoorzieningen beoordeelt u op de volgende eigenschappen: • Reguliere werking van de voorziening, aan de hand van de waterbalans; • Overbelasting van (onderdelen van) voorzieningen, zoals afvoergoten. De beoordeling van de reguliere werking van een voorziening is gebaseerd op eenvoudige kenmerken: de berging en de ledigingscapaciteit van een voorziening. De ledigingscapaciteit geeft aan hoe snel het water uit de voorziening afvoert zonder over te lopen. Bij infiltratievoorzieningen is de ledigingscapaciteit bijvoorbeeld afhankelijk van de doorlatendheid van de omliggende grond. De beoordeling van de overbelasting van een voorziening is gebaseerd op een maatgevende afvoercapaciteit. De maatgevende afvoercapaciteit is gekoppeld aan uw keuze voor een acceptabele herhalingstijd van overbelasting van de voorziening. In de module is de beoordeling uitgewerkt aan de hand van vuistregels en tabellen. In de uitwerking van de tabellen zijn keuzes gemaakt voor de verdeling van het aangesloten afvoerend oppervlak in de verschillende typen. Niet alle situaties zijn daarom één op één door te vertalen naar een tabel. Dit betekent dat u de werking van een voorziening vaak bij benadering bepaalt. Het advies is om bij de keuze van uitgangspunten en aannamen aan de veilige kant te blijven. De beperkingen van deze aanpak komen vooral naar voren bij de schematisering van complexe systemen. De werking van het ene systeem bepaalt de belasting van het volgende systeem. Voor dit soort samengestelde systemen is het noodzakelijk om rekenmodellen te gebruiken.
1.2 Opsteller en begeleidingscommissie De module is opgesteld door ir. Harry van Luijtelaar van adviesbureau Tauw bv en ir. Ton Beenen van Stichting RIONED. Een aantal deskundigen heeft bijgedragen aan de totstandkoming van deze module: François Clemens
Witteveen+Bos, Deventer
Olaf Jansen
Gemeente Assen
Emil Hartman
DHV, Amersfoort
Theo van der Kroon
Gemeente Arnhem
Gert Lemmen
Grontmij, Houten
Guus Rameckers
Gemeente Weert
1.3 Leeswijzer Hoofdstuk 2 beschrijft het kader en de uitgangspunten voor de beoordeling van de werking van (onderdelen van) regenwatervoorzieningen en -systemen. Hoofdstuk 3 gaat in op de maatstaven en meetmethoden voor de toetsing van het functioneren van regenwatervoorzieningen. Hoofdstuk 4 behandelt het functioneren van voorzieningen voor het benutten van regenwater voor huishoudelijk gebruik op kleine schaal. Hoofdstuk 5 behandelt het functioneren van voorzieningen om regenwater te bergen en waar mogelijk te infiltreren in de bodem. Hoofdstuk 6 behandelt het functioneren van voorzieningen voor het behandelen van regenwater. Hierbij gaat het vooral om lokale en decentrale zuiveringsvoorzieningen van regenwater.
april 2006-32 C2200 Hydraulisch functioneren van regenwatervoorzieningen
Leidraad Riolering 4
Hoofdstuk 7 behandelt het functioneren van stromingselementen als onderdeel van regenwatervoorzieningen en -systemen. Hoofdstuk 8 licht met rekenvoorbeelden het functioneren van regenwatervoorzieningen en -systemen toe. Ook gaat het hoofdstuk in op de aandachtspunten per onderwerp. Bijlage 1 en 2 geeft een serie tabellen voor de beoordeling van het functioneren van voorzieningen, berekend met en zonder inloopmodel.
april 2006-32 Hydraulisch functioneren van regenwatervoorzieningen C2200 Leidraad Riolering 5
2 Kader en uitgangspunten Hoofdstuk 2 beschrijft het kader en de uitgangspunten voor de beoordeling van het functioneren van onderdelen van regenwatervoorzieningen en -systemen. 2.1 Systematiek De module richt zich op de controle van het hydraulisch functioneren van individuele voorzieningen. Denk aan vegetatiedaken, installaties voor het benutten van regenwater, straatgoten, infiltratievoorzieningen, behandelvoorzieningen, overlaten, doorlaten en riolen. Een systeem kan deze voorzieningen onderling koppelen. Figuur 2.1 geeft een systeem van drie gekoppelde voorzieningen aan. De volgorde van de koppeling van de voorzieningen is belangrijk. In de meeste systemen zijn de voorzieningen gekoppeld in een boomstructuur, waarbij er sprake kan zijn van meerdere bestemmingen van het regenwater (de wortels). Voor de analyse van het functioneren van het systeem werkt u stroomafwaarts van de takken naar de wortels. Het vegetatiedak vangt het regenwater op en loopt over via een regenpijp naar een molgoot die uitkomt in een infiltratieriool. De inloop van neerslag van straatoppervlak belast eerst het infiltratieriool dat overloopt naar het oppervlaktewater. Figuur 2.1 Voorbeeld van een
neerslag
systeem opgebouwd uit regenwatervoorzieningen
afvoerend oppervlak
dak voorzijde woning
oprit, trottoir, straat
voorziening
vegetatiedak
molgoot
bestemming
infiltratieriool
bodem
oppervlaktewater
Deze module laat de werking van een regenwatersysteem met overlopen naar een gemengd systeem buiten beschouwing. Dergelijke situaties kunt u (vaak vereenvoudigd) meenemen in een controleberekening met een rioleringsmodel. De getalsmatige invulling van de kwaliteitsparameters blijft in de uitwerking van maatstaven en meetmethoden buiten beschouwing. Een inschatting van de kwalitatieve aspecten kunt u wel meenemen als randvoorwaarde voor het hydraulisch functioneren van een voorziening. Dat kan bijvoorbeeld in het kader van onderhoud of mogelijke vervuiling van bodem en grondwater. 2.2 Principe hydraulisch functioneren Het hydraulisch functioneren van een regenwatervoorziening bestaat uit twee fasen: • De inloop van het regenwater via het afvoerend oppervlak naar een voorziening. • De verwerking van regenwater in een voorziening. De inloop van regenwater in een voorziening is (volgens module C2100) gemodelleerd als een reservoir met oppervlakteberging. Het reservoir bergt het water, waar het infiltreert via de onder-
april 2006-32 C2200 Hydraulisch functioneren van regenwatervoorzieningen
Leidraad Riolering 6
grond naar het grondwater of verdampt naar de atmosfeer. De netto neerslag die overloopt, stroomt via het afvoerend oppervlak eventueel vertraagd af naar een regenwatervoorziening. De netto neerslag waarmee een voorziening wordt belast heet de inloop. neerslag
verdamping
Figuur 2.2 Functioneren
regenwatervoorziening
regenwatervoorziening en de
netto neerslag
inloop van neerslag van het afvoerend oppervlak
oppervlakte berging
inloop
overbelasting
afstromingsvertraging
infiltratie
berging
overloop, bypass
afvoer naar • bodem • oppervlaktewater • zuivering
Een regenwatervoorziening werkt als een reservoir dat regenwater bergt en meer of minder vertraagd afvoert naar de primaire bestemming: grondwater, oppervlaktewater of zuivering (figuur 2.2). Een regenwatervoorziening werkt ook als een hydraulisch element om regenwater te transporteren. Een reservoir dat regenwater (wel of niet tijdelijk) bergt moet altijd zijn voorzien van een zogenaamde overloop. Bij rioolstelsels is dit een overstort. Voorzieningen met een beperkte afvoer- en/of overloopcapaciteit kunnen overbelast raken, waardoor er in principe ‘water op straat’ kan ontstaan. De toepassing van een stuw met doorlaat of een gelimiteerde pompcapaciteit kan de afvoer van een voorziening vertragen. Een zuiveringsvoorziening heeft vaak een geknepen capaciteit om een verwijderingsrendement voor bezinkbare deeltjes te waarborgen en is daarom vaak voorzien van een bypass (een overloop). 2.3 Afvoerend oppervlak (inventarisatie) Het aangesloten afvoerend oppervlak is een belangrijk gegeven in de bepaling van het functioneren van een regenwatervoorziening. Voor de inventarisatie van het afvoerend oppervlak houdt u de volgende indeling aan: • Type oppervlak: • gesloten verhard • open verhard • dak • onverhard. • Type afstromingvertraging: • hellend • vlak • vlak uitgestrekt. • Type bestemming: • zuivering • oppervlaktewater • grondwater • geen.
april 2006-32 Hydraulisch functioneren van regenwatervoorzieningen C2200 Leidraad Riolering 7
Het volledige document is beschikbaar voor begunstigers. Dit document is volledig beschikbaar voor begunstigers van Stichting RIONED. Als uw organisatie begunstiger is, kunt u inloggen via http://www.riool.net/login. Vervolgens kunt u dit document volledig bekijken door hier te klikken. Meer informatie over het begunstigerschap van Stichting RIONED kunt u vinden op http://www.riool.net/-/info-over-begunstigerschap.
