1
Integraal duurzaam waterbeheer, een situatieschets dr. ir. Guido Vaes, Laboratorium voor Hydraulica, K.U.Leuven de Croylaan 2, B-3001 Heverlee, België.
Waterbeheer Water is de bron van alle leven. Er zijn verschillende ‘bronnen’ waar de mens water uit put. Daarnaast hebben deze bronnen ook nog andere functies. De oppervlaktewateren worden gebruikt om drinkwater uit te produceren, om overtollig water af te voeren, voor recreatiedoeleinden, voor scheepvaart, enz... De belangrijkste functie is wel de natuurlijke functie van watervoorziening voor planten en dieren die in en rond het water leven. Ook grondwater wordt gebruikt voor drinkwaterproductie, maar levert daarnaast het basisdebiet van beken en waterlopen. Het regenwater is echter de belangrijkste bron van zoet water en zorgt voor de ruimtelijke uitspreiding van het levensnoodzakelijke water voor fauna en flora. De neerslag is de drijvende kracht achter de volledige hydrologische cyclus en zorgt dus voor de toevoer van zoet water naar oppervlaktewateren en grondwater. De waterbalans in evenwicht houden, ondanks alle menselijke noden is een grote uitdaging. Hierbij is niet alleen de kwantiteit belangrijk, maar ook de waterkwaliteit. Toch blijken waterkwaliteitsproblemen vaak gerelateerd te zijn aan waterkwantiteitsproblemen en kunnen deze waterkwaliteitsproblemen vaak opgelost worden door de waterbalans beter in evenwicht te houden. Het waterbeheer is complex omwille van tegenstrijdige belangen met betrekking tot de verschillende gebruiksfuncties. Dikwijls liggen ondoordachte concepten of beslissingen uit het verleden aan de basis van hedendaagse problemen. Om deze problemen op te kunnen lossen, moet men veelal samenwerken over administratieve grenzen heen. De waterstroom stopt immers niet aan de grens van een gemeente, provincie of land. Ook de grote versnippering van bevoegdheden over verschillende beleidsniveaus bemoeilijkt het zoeken naar oplossingen. Hierbij is er bovendien een sterke samenhang met andere beleidsdomeinen zoals ruimtelijke ordening, landbouw, verkeer, ...
Problemen gerelateerd aan water Waterkwantiteitsproblemen zijn vooral een gevolg van de sterk groeiende urbanisatie. De toename van verharde oppervlakte leidt tot verminderde infiltratie van regenwater in de bodem, en dus tot verdroging (zelfs in een streek waar het zo vaak regent). Ook een vermindering van het basisdebiet van beken en waterlopen is daarvan een gevolg. Het versneld afvoeren van het regenwater van steeds meer verharde oppervlakte via riolen, creëert overstromingen in afwaartse gebieden. Zeer vaak werden gemengde riolen gebouwd, die zijn uitgerust met overstorten. Indien meer gemengd afvalwater (regenwater + afvalwater) afstroomt dan in de rioolwaterzuiveringsinstallatie kan worden verwerkt, wordt er tijdelijk water in het rioolstelsel geborgen. Indien ook deze berging gevuld is, zullen de overstorten in werking treden om het overtollige water ongezuiverd te lozen. Deze overstortemissies veroorzaken kwantitatief en kwalitatief een zware belasting op het ontvangend oppervlaktewater. Het sterk verdunde afvalwater dat bij regenweer in de rioolwaterzuiveringsinstallatie toekomt, zorgt bovendien voor een minder efficiënte waterzuivering.
2 Waterkwaliteitsproblemen zijn vaak zeer specifiek en bronafhankelijk. Toch zijn ze dikwijls sterk gerelateerd aan de waterkwantiteit. Enkele voorbeelden : S Om de scheepvaart te bevorderen worden waterlopen gestuwd. Bij lage debieten in zomerperiodes ontstaan zeer lage stromingssnelheden, waarbij er een onvoldoende herbeluchting optreedt. Dit kan leiden tot vissterfte door gebrek aan zuurstof. S De afspoelende vuilvracht van verharde oppervlakken bij regenweer is evenredig met het afstromingsdebiet. S Ook de afspoeling van sedimenten en nitraten van velden is evenredig met het afstromingsdebiet, maar wordt bovendien sterk bevorderd door menselijke ingrepen, zoals : grotere percelen met minder bufferstroken, ploegen met de helling mee, meer bemesting, ...
Grote variabiliteit van de neerslag De neerslag is dus vaak de drijvende kracht achter waterkwantiteits- en -kwaliteitsproblemen. De neerslag is bovendien ook zeer variabel in de tijd. Grote piekneerslagintensiteiten komen vooral voor in zomerperiodes (onweders). Deze zijn vooral kritiek voor riolen en kleine waterlopen. Langdurige neerslag komt meer voor in de herfst en in de winter en is vooral kritiek voor grotere waterlopen. De verschillende subcomponenten in het waterafvoersysteem (riolering, waterloop, rechtstreekse afstroming, ...) hebben sterk verschillende reactietijden, waardoor de effecten (bijvoorbeeld de debieten) niet eenvoudigweg superponeerbaar zijn. Enkel continue lange termijn simulaties van het gehele waterafvoersysteem kunnen een nauwkeurige schatting opleveren van de kansverdelingsfuncties van de bestudeerde effecten. Dat het risico op overstroming toeneemt in de tijd kan moeilijk ontkend worden. Toch is dit niet te wijten aan een trend in de neerslag, maar wel aan de toename in verharding en versnelde afvoer. De menselijke invloed op het terrein is veel groter dan een mogelijke klimaatswijziging. Naast de tijdsvariabiliteit is ook de ruimtelijke variabiliteit van de neerslag zeer belangrijk. Zomerse onweder zijn zeer lokaal. De gemiddelde diameter van een onweersbui is 14 km. Deze buien zijn dus kritiek voor de schaal van rioolstelsels en kleine waterlopen. Daarenboven worden rioleringen in Vlaanderen meestal slechts gecontroleerd met een neerslag met een terugkeerperiode van 5 jaar, waarvoor geen wateroverlast mag optreden. Er kunnen dus heel wat plaatsen in het rioolstelsel zijn waar dus gemiddeld eens in iets meer dan 5 jaren overstroming optreedt. Deze vrij lage terugkeerperiode geldt voor één bepaalde locatie, maar zal het ene jaar hier en het andere jaar elders tot een overstroming leiden. Er zal dus bijna elk jaar wel ergens een overstroming plaats vinden. Vroeger had men enkel informatie over de eigen buurt. Door de huidige communicatiemiddelen zullen we ook verder afgelegen overstromingen telkens ter ore krijgen, waardoor de indruk kan ontstaan dat de frequentie van overstromingen (sterker) toeneemt.
3
Integraal en duurzaam De grote variabiliteit van de neerslag in tijd en ruimte in combinatie met het sterk verschillend afstromingsgedrag van verschillende subcomponenten en de sterke interacties ertussen, dwingen ons ertoe om de waterproblematiek globaal te bestuderen. Als alle aspecten gezamenlijk worden beschouwd, spreekt men van integraal waterbeheer. Hiertoe is het onvoldoende om de modellen van verschillende subcomponenten gewoonweg aan elkaar te hangen. Een degelijke onderliggende modelleringsmethodologie is onontbeerlijk. Omdat dit niet zo eenvoudig is, wordt er veel over integraal waterbeheer gesproken, maar wordt er nog maar weinig aan integraal waterbeheer ‘gedaan’. In theorie evolueert men best van grootschalige planning naar kleinschalige invulling, omdat afwaartse randvoorwaarden en een globale inkadering belangrijk zijn. In de praktijk gebeurt het vaak (noodgedwongen) omgekeerd. Gezien de praktische randvoorwaarden is het daarom best om parallel aan grootschalige en kleinschalige plannen te werken met een afstemming tussen beide op regelmatige tijdstippen. Men moet dus niet op grootschalige plannen wachten om de problemen op kleine schaal aan te pakken. Dit komt nog meer tot uiting indien men het principe van ‘duurzaam’ waterbeheer erbij betrekt. Duurzaam waterbeheer hangt nauw samen met het integrale aspect. Indien men de integrale benadering uit het oog verliest, kan men een oplossing kiezen die goed is voor het ene aspect, maar nadelig voor een ander. In de praktijk zal men vaak compromissen sluiten met betrekking tot verschillende gebruiksfuncties. Men kan slechts van een duurzame oplossing spreken, indien men over de hele lijn een positieve balans bekomt. Duurzaam waterbeheer leidt dan ook tot oplossingen die de waterhuishouding niet verstoren of zoveel mogelijk herstellen. In dit kader is de evolutie van “zo snel mogelijk afvoeren” naar een “aanpak aan de bron” toe te juichen. De redenering dat het rioolstelsel elke toevloed moet kunnen afvoeren en waarbij men bij probleemgevallen beweert dat “het rioolstelsel niet voldoet”, is te simpel. Het aanpakken van problemen in een integrale benadering van de waterbeheersing veronderstelt een goede kennis van het afwateringssysteem. Weten we welke infrastructuur we bezitten ? Weten we hoe de afwatering functioneert ? Vaak ontbreekt hierover heel wat informatie. Deze informatie is echter noodzakelijk om riolerings- en afwateringsplannen op te kunnen stellen. Dataverzameling en -beheer zijn dan ook van primordiaal belang. Daarnaast is dit een ideale basis voor een goede onderhoudsstrategie en voor het toepassen van simulatiemodellen. Om de waterhuishouding te verbeteren, gebeuren vaak zeer grote investeringen, wat in sterk contrast staat met de vaak geringe kennis die men over deze afwateringssystemen en de gevolgen van deze investeringen heeft. Een grondige analyse van de problemen en het gebruik van simulatiemodellen hiervoor is geen verloren tijd en geld. Faling van het afwateringssysteem (bijvoorbeeld bij overstroming) leidt immers ook tot zeer hoge kosten.
Aanpak aan de bron Het nemen van “maatregelen aan de bron” is een meer duurzame oplossing dan het toepassen van “end of pipe” technologie. Het zijn bovendien maatregelen waar iedereen aan kan meewerken. Enkele voorbeelden : S Rationeel omgaan met het watergebruik heeft een positieve invloed met betrekking tot de beperkt beschikbare watervoorraden. Het effect op de beperking van de waterafvoer is dan weer zeer klein.
4
S S S
Vast afval hoort niet thuis in het riool. Werp dus geen vast afval in het toilet, maar in de vuilbak. Ook klein en gevaarlijk afval (KGA) hoort niet thuis in het riool, bijvoorbeeld : oliën giet je dus niet in de gootsteen of de rioolkolk, maar horen thuis in de “milieubox”. Regenwater gescheiden van het afvalwater collecteren en afvoeren. Regenwater wordt best zoveel mogelijk gehouden op de plaats waar het valt. Dit kan door regenwater op te vangen in een regenwaterput en in het huishouden te gebruiken, door doorlatende verharding te gebruiken, door buffering en infiltratie te voorzien in de tuin, enz...
In het verleden werden vaak gemengde riolen aangelegd, omdat deze systemen goedkoper lijken dan gescheiden afwateringssystemen. Dit lijkt zo omdat niet alle nadelen van gemengde systemen ingerekend worden. Een gescheiden afwateringssysteem komt slechts optimaal tot zijn recht indien het water ook zoveel mogelijk vertraagd wordt afgevoerd en de scheiding volledig is. Daarom wordt het regenwater best aan de oppervlakte opgevangen, gebufferd, geïnfiltreerd en vertraagd afgevoerd via grachten. De grachten moeten dan wel uitgevoerd worden met het oog op buffering en infiltratie in plaats van enkel voor een (snelle) afvoer. Het zichtbaar (aan het oppervlak) houden van het regenwater is een grote stimulans om het ook proper te houden en calamiteiten te voorkomen. Vele grachten en beken werden in het verleden als afvalwaterafvoersysteem gebruikt en nadien ingekokerd. Deze maken nu inherent deel uit van het gemengd rioleringssysteem. Het heropenen en heraanleggen van deze lokale open wateren is van groot belang voor een goede waterbeheersing. Immers het aanleggen van een gescheiden afwatering kan enkel gebeuren indien men het afgekoppelde regenwater bij hevige regen ook (vertraagd) naar een oppervlaktewater kan leiden. De scheiding moet daarenboven in het meest opwaartse punt beginnen, namelijk in en om de individuele woning. Regenwater gebruiken in het huishouden voor laagwaardige toepassingen zoals voor toiletspoeling, voor de wasmachine, in de tuin, enz... is een duurzame vorm van watergebruik. Men maakt gebruik van een zeer lokale bron van water, namelijk de regen die op het eigen dak valt en in een regenwaterput wordt gebufferd. Hiermee neemt niet enkel het leidingwatergebruik af, maar de buffering in de regenwaterput heeft ook een significant effect op de afwatering naar afwaarts toe. De optimale buffering in een regenwaterput (met betrekking tot een optimale afvlakking van het overtollig afgevoerde water) bekomt men wanneer men de regenwaterput lichtjes overdimensioneert ten opzichte van de gebruikstoepassing alleen. Voor Vlaanderen wordt hiertoe per 100 m2 dakoppervlakte een buffervolume van 5000 liter vooropgesteld. Via buffering en infiltratie rond de woning kan men de versnelde en verhoogde piekafvoer van verharde oppervlakken tegengaan. Dit kan in eerste instantie door gebruik te maken van doorlatende verhardingen. Daarnaast kan men infiltratiekommen, bufferbekkens, wadi’s, enz... aanleggen. Ook groene daken kunnen een volwaardig alternatief zijn. Toch moet er op gewezen worden dat elke buffervoorziening in open lucht of in een regenwaterput voorzien moet worden van een noodafvoer voor piekdebieten, omdat men niet (economisch) een buffering kan bouwen die voor extreme neerslag voldoet. Lokale buffering toegepast op grote schaal heeft echter wel een significante bijdrage tot het verminderen van extreme afvoer.
5
Conclusies Voor het waterbeheer is de “aanpak aan de bron” een duurzame maatregel en heeft een significant effect op vele problemen met betrekking tot waterkwantiteit en -kwaliteit. Bijvoorbeeld : 10 % minder verharde oppervlakte doet een oorspronkelijke kans op overstroming dalen van een frequentie van bijvoorbeeld eens in 5 jaar tot eens in 9 jaar. Hiermee is het duidelijk dat iedereen op zijn niveau zijn steentje kan bijdragen. Er zijn hiervoor heel wat mogelijkheden zowel voor de individuele burger op schaal van de individuele woning als voor projecten op ietwat grotere schaal (bvb. per straat, wijk of gemeente). Het grootschalige effect wordt echter slechts duidelijk merkbaar indien velen meewerken. Deze kleinschalige bijdragen komen bovendien pas maximaal tot hun recht indien ze kaderen in een integrale visie op (sub)bekkenniveau. Denk dus niet “ik kan hier niets aan doen” of “ik heb er toch geen last van”, want “iedereen leeft afwaarts” (slogan wereldwaterdag 2000).
Publicaties Aminal (2000), “Water, elke druppel telt”, Administratie Milieu-, Natuur-, Land- en Waterbeheer, Brussel. Berlamont J. (2000), “Opvang en behandeling van hemelwater als onderdeel van integrale benadering van riolerings- en afvalwaterzuiveringsproblematiek”, Vlariodag, Edegem. Berlamont J., Willems P., Qvick A., Vaes G., Feyen J. & Christiaens K. (2000), “Algemene methodologie voor het modelleren van de waterafvoer in bevaarbare waterlopen in Vlaanderen”, Laboratorium voor Hydraulica & Instituut voor Land- en Waterbeheer, K.U.Leuven, april 2000. Vaes G. (1999), “The influence of rainfall and model simplification on combined sewer system design”, doctoraatsthesis, K.U.Leuven, juli 1999. Vaes G. (2000), “De invloed van neerslag en modelvereenvoudiging op het ontwerp van gemengde rioleringen”, @WEL - Water nr. 3, februari 2000. Vaes G. & Berlamont J. (1998a), “Optimization of the reuse of rain water”, International WIMEK congress on Options for Closed Water Systems, Wageningen, Nederland. Vaes G. & Berlamont J. (1998b), “Dimensionering van regenwaterputten en het effect ervan op de overstortemissies”, Water, nr. 101, juli-augustus 1998. Vaes G. & Berlamont J. (1999a), “The impact of rain water reuse on CSO emissions”, Water Science & Technology, volume 39, nr. 4, Elsevier, London, Groot-Brittannië. Vaes G. & Berlamont J. (1999b), “The effect of changing technology on combined sewer system design”, 8th International Conference on Urban Storm Drainage, Sydney, Australië.
6 Vaes G. & Berlamont J. (1999c), “De impakt van de technologische evolutie op het rioleringsontwerp”, @WEL - Water, nr. 1, juli 1999. Vaes G. & Berlamont J. (2000a), “The effect of rain water storage tanks on design storms”, 1st international conference on urban drainage on internet, Hydroinform, Tsjechië, mei 2000. Vaes G. & Berlamont J. (2000b), “The use of continuous long term simulations for the design and impact assessment of source control measures”, NATO Advanced Research Workshop on Source Control Measures for Stormwater Runoff, St. Marienthal, Duitsland, november 2000. Vaes G. & Berlamont J. (2000c), “Is er een trend in 100 jaar neerslag te Ukkel?”, @WEL Water nr. 5, juni 2000, WEL, Hoboken, België. Vaes G., Luyckx G. & Berlamont J. (2000), “Nieuwe tendensen in het rioleringsontwerp”, @WEL-Water, nr. 7, oktober 2000. Vlario (1999), “Afkoppelen, bufferen en infiltreren”, Code van goede praktijk in de praktijk, WEL, Hoboken. VMM (2000), “Waterwegwijzer voor architecten”, Vlaamse Milieu Maatschappij, Erembodegem, april 2000. VMM (1996 & 1999), “Krachtlijnen voor een geïntegreerd rioleringsbeleid in Vlaanderen”, Vlaamse MilieuMaatschappij, Erembodegem. Willems P. (2000), “Probabilistic immission modelling of receiving surface waters”, doktoraatsthesis, K.U.Leuven, oktober 2000.
