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 à Permanent of tijdelijk aangesloten drainagesystemen à Oppervlaktewater à Beekjes die door het riool stromen
November 24, 2013
8/65
Hoe lek is het riool? Weiß et al., 2002
% of total volume
Stormwater volume 35%
Infiltration inflow volume 35% Sewage volume 30%
WWTP
November 24, 2013
9/65
Kwantificering I/I Verbetermaatregelen om inlekken te voorkomen zijn duur à Complete vervanging
Erg duur
à Leidingen van lining voorzien à Opsporen locaties Schatting van I/I à Conventionele methoden à Natuurlijke water isotopen methode àTemperatuur (DTS)
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
discharge (m3/day) (m3/d) discharge
50000
40000
30000
20000
1/12
1/11
1/10
1/9
1/8
1/7
1/6
1/5
1/4
1/3
1/2
0
1/1
10000
2002 2002
November 24, 2013
13/65
Driehoeksmethode Debiet als % van het maximale debiet
100 90 80 70 60 50
190 droge dagen
40
Geen data
30
Neerslag
20
infiltratie and instroom
10
theoretisch droogweer aanbod
0 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
% van QTOT,A
% van QTOT,A
% van QTOT,A
81
54
62
driehoeksmethode
54
30
37
Moving minimum
54
36
33
Annen methode
67
38
49
Imhoff data (BOD)
-
36
-
Imhoff data (Nkj)
-
42
-
Grootste verschil
27
24
29
DWA methode
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
à conservatieve natuurlijke tracer à beste tracer: water zelf à waterstof en zuurstof isotopen
November 24, 2013
17/65
Isotopen
Water = H2O 16O
atoom (8 protonen + 8 neutronen) 16O
8 7 12C
6 number of protons
10B
5
6Li
3
1
2H
3H
November 24, 2013
1
10
1H:
99.984% 2H: 0.0156%
9 8 7
stable
radioactive
5
16O:
99.763% 17O: 0.0375% 18O: 0.1995%
4 3
0
14C
18O
6
n
0
13C
11B
7Li
3He 4He 1H
15N
9Be 10Be
4
2
14N
17O
Gemiddeld natuurlijk aanwezige verdeling van stabiele isotopen :
number of neutrons
2
18/65
Δ waarden à elk waterlichaam ken een isotopenverhouding
[18O] R = 16 [ O]
à elk waterlichaam heef een specifieke δ waarde ten opzichte van de referentiewaarede: Vienna Standard Mean Ocean Water (δ = 0):
R ( Sample ) - R (VSMOW ) d O ( Sample ) = *1000 R (VSMOW ) 18
à negatieve δ waarde: lichtere isotopen ratio à positieve δ waarde: zwaardere isotopen ratio
November 24, 2013
19/65
Natuurlijke waterisotopen methode à Hypothese: à Mengvergelijking: à Fractie I/I in DWA:
à Onzekerheid b:
November 24, 2013
QDWA = QWW + QI/I dDWAQDWA = dWW QWW + dI/IQI/I
d DWA - d WW b= d I/I - d WW
Dd 2 Db = b2 - b + 1 d I/I - d WW
20/65
18O
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 -60 0
-50 -50 10
-40 -40 20
-30 -30 30
-20 -20 40
-10 -10 50
60 00
10 70 10
20 20 80
18
δ (‰)
November 24, 2013
21/65
18O 18δ
variatie in Nederlandse rivieren
(‰)
1967 2
4
6
1968 8
10 12
2
4
6
8
1969 10 12
2
4
6
8
10 12
-6 -7
Vecht
-8
Maas
-9
IJssel Rijn
-10 -11
November 24, 2013
22/65
18O
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
δDWF = -4.1
δGW = -2.7
18δ
δDW = -6.0
δNIEUWE MAAS = -8.9
(‰)
Hoge waarden voor grondwater
d DWF -18d WW - 4.1 + 6.0 b = 18 = = 0.58 en Δb = ±0.04 18 - 2.7 + 6.0 d INF - d WW 18
November 24, 2013
24/65
Resultaten isotopen methode (02/04) Arnhem ‘t Broek Molenbeke δGW = -8.56
δDW = -6.26
18δ
δDWF = -7.14
‘t Broek δGW = -8.51
(‰)
d DWF -18d WW - 7.14 + 6.26 b = 18 = = 0.39 en Δb = ±0.03 18 d INF - d WW - 8.51 + 6.26 18
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
manholeA
manholeB
manholeC
fiber-opticcable
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
