Studie naar afzetting van sedimenten bij afkoppeling van het rioolsysteem van Oud-Turnhout

Vanderghote Steven    Weyers Sven

Studie naar afzetting van sedimenten bij afkoppeling van het rioolsysteem van Oud-Turnhout

1.     Inleiding

Het afgelopen decennium is in Vlaanderen de nadruk sterk komen te liggen op de aanpassing naar of de aanleg van gescheiden rioolstelsels. Oorspronkelijk zijn de meeste rioolstelsels in Vlaamse gemeenten gemengde stelsels: afvalwater en hemelwater worden samen afgevoerd. Bij hevige neerslag kan dit leiden tot overstorten op de waterlopen. De Code van goede praktijk stelt een maximum van gemiddeld zeven overstorten per jaar voor ecologisch kwetsbare gebieden zoals de regio waarin Oud-Turnhout is gesitueerd.

De Vlaamse Milieu Maatschappij (VMM) geeft subsidies aan gemeenten wanneer deze straten afkoppelen. Bij de aanleg of heraanleg van riolen het hemelwater van de particuliere woningen langs het tracé van de werken dient optimaal afgekoppeld te worden van de DWA-leiding.

De gemeente Oud-Turnhout is bezig met het uitbreiden van de gemeentelijke saneringsinfrastructuur. Om af te koppelen kan de gemeente de inwoners verplichten om al het hemelwater af te koppelen. Enkel in dat geval wordt er 100% van de rioleringswerken gesubsidieerd door het Vlaams Gewest.

In dit onderzoek, dat werd uitgevoerd als masterthesis aan de Lessius Hogeschool wordt een deel van het rioleringssysteem van Oud-Turnhout beschouwd. De bedoeling van dit onderzoek is om na te gaan of er met gelijke middelen op verschillende manieren afgekoppeld kan worden waardoor de overlast voor de inwoners van de gemeente geminimaliseerd wordt en er meer gebied afgekoppeld kan worden met eenzelfde budget. Hierbij wordt niet enkel gekeken naar het financiële aspect, maar ook naar het milieuaspect (overstorten) en de te verwachten onderhoudsinspanning in de vorm van afzetting van sedimenten in het aangepaste rioleringsstelsel. Op basis hiervan wordt een weloverwogen manier gezocht om de milieueffecten en de haalbaarheid voor de inwoners te optimaliseren.

2.     Afkoppeling

Aangezien bepaalde delen eenvoudiger en dus goedkoper af te koppelen zijn dan andere delen is het belangrijk die opdeling in verschillende scenario’s te maken.               
De 5 verschillende scenario’s die gesimuleerd worden verschillen van elkaar door de parameters van afgekoppeld straatoppervlak en dakoppervlak te wijzigen.
De onverharde oppervlakken worden ook mee afgekoppeld met de straatoppervlakken. Een klein deel van het hemelwater dat op onverharde oppervlakken valt, infiltreert namelijk niet in de bodem maar stroomt af op de straatoppervlakken. Zo komt dit water terecht in de riolen waardoor er bij afkoppeling van de straat ook het afgestroomde hemelwater van de onverharde oppervlakken mee in rekening gebracht wordt.

 Er worden 5 Afkoppelingsscenario’s gedefinieerd:

• Basismodel: Dit is de versie waar er nog niet afgekoppeld is. Het geeft de bestaande toestand weer.
• Afkoppelingsscenario S0 D50: Het dakoppervlak wordt voor 50% afgekoppeld.
• Afkoppelingsscenario S0 D100: Het dakoppervlak wordt volledig afgekoppeld.
• Afkoppelingsscenario S100 D0: Het straatoppervlak wordt volledig afgekoppeld.
• Afkoppelingsscenario S100 D50 : Het straatoppervlak wordt volledig afgekoppeld en het dakoppervlak voor 50%.
• Afkoppelingsscenario S100 D100: Het straatoppervlak en het dakoppervlak worden volledig afgekoppeld.

3.     Sedimenten

Het risico op afzetting van sedimenten kan onderzocht worden aan de hand van de stroomsnelheden die verkregen worden in de verschillende leidingen in het rioleringsstelsel. Er wordt getracht een efficiënt zelfreinigend riool te ontwerpen, dit is met een sedimenttransportcapaciteit die voldoende is om een evenwicht tussen erosie en afzetting te handhaven. De meest economische oplossing wordt steeds gezocht en daar kan enige afzetting mee gepaard gaan. Om een beeld van de risico’s op afzetting bij de verschillende scenario’s te verkrijgen, wordt gekeken naar de snelheidsverandering in één bepaalde leiding in functie van de afkoppelingsgraad. Een hoofdleiding van het stelsel met een diameter van 500 mm wordt bestudeerd. Indien het (om economische reden) onmogelijk is de minimale snelheden te realiseren, moet de rioolbeheerder de nodige maatregelen treffen voor het regelmatig reinigen van de riolen. Om te voorkomen dat de riolen regelmatig gereinigd moeten worden is een  ontwerp waarbij de riool zichzelf schoonmaakt op de pieken van de dagelijkse stromen noodzakelijk.

4.     Economisch afkoppelen

Aan de hand van simulaties werd er een beeld gecreëerd van de overstortfrequenties voor de diverse scenario’s. Voor ieder scenario kan een curve van de overstortfrequentie in functie van de afkoppelingsgraad worden gemaakt, waarbij logischerwijs de overstortfrequentie afneemt met een hogere afkoppelingsgraad. Hierdoor kan er gekeken worden bij welke afkoppelingsgraad wordt voldaan aan de Code van Goede Praktijk.
Na simulaties met de verschillende afkoppelingsscenario’s wordt de kostprijs van het afkoppelen beschouwd. De kostprijs voor verschillende afkoppelingsgraden en scenario’s kan worden geschat. Voor ieder scenario neemt de totale kostprijs lineair toe in functie van de afkoppelingsgraad. Er wordt ook rekening gehouden met eventuele subsidies die door de Vlaamse Milieu Maatschappij toegekend kunnen worden. Deze kunnen echter enkel worden aangevraagd voor volledige afkoppeling.

5.     Besluit

Na simulaties met de verschillende afkoppelingsscenario’s blijkt dat bij afkoppelingsscenario S100 D50 de gemiddelde overstortfrequentie en het overstortvolume gelijk zijn aan 0. Dit geldt ook voor afkoppelingsscenario S100 D100, aangezien al het hemelwater bij deze versie afgekoppeld wordt. Bij scenario S0 D50 en scenario S0 D100 wordt de straatoppervlakken niet mee afgekoppeld waardoor er gemiddeld meer overstorten zullen plaatsvinden. Als de verschillende afkoppelingsscenario’s vergeleken worden, kan besloten worden dat bij scenario S100D50 de snelheden aanzienlijk lager werden dan bij de scenario’s S100 D0 en  S0 D50, maar wel hoger dan bij scenario S100 D100. Dit wijst er op dat de aangesloten restverharding, in de vorm van een deel van het dakoppervlak, een positief effect heeft op de stroomsnelheden en daarmee het zelfreinigend vermogen. Minder sedimentafzettingen hebben als gevolg lagere onderhoudskosten.

De kostprijs van alle 5 scenario’s om tot de gemiddelde overstortfrequentie te beperken werd berekend. Er volgt dat scenario S100D50 bij toekenning en zonder toekenning het voordeligst is. Subsidies die nu verkregen worden bij S100D100 kunnen dan ook beter geïnvesteerd worden in afkoppelingsscenario S100 D50. Hierdoor wordt de kostprijs om af te koppelen lager voor de gemeente waardoor er meer budget kan vrijkomen om verdere gebieden af te koppelen. Verder blijkt uit de resultaten van de snelheden dat bij volledige afkoppeling van het stelsel volgens scenario S100 D50 de stroomsnelheden hoger zullen liggen dan bij scenario S100D100. Hierdoor zal minder afzettingen plaatsvinden en dus minder onderhoud nodig zijn.