Infiltratieproeven Ede

De gemeente Ede heeft in 2015 en 2016 het functioneren van infiltratieriolen laten beproeven door het verloop van de vulling en leegloop van de riolen in detail te meten. Het doel was een indruk te krijgen van een eventuele achteruitgang van de infiltratiecapaciteit door vervuiling en het effect van verschillende reinigingstechnieken. De resultaten van het onderzoek zijn opmerkelijk en stemmen tot nadenken.

Het project was een samenwerking van 4 partijen die het onderwerp vanuit verschillende invalshoeken hebben benaderd en die waren gericht op het beantwoorden van de volgende vragen:

Bertie van Roekel (gemeente Ede)Hoe functioneren mijn riolen na ruim 10 jaar, hoe en hoe vaak moeten we ze reinigen om een goede werking te realiseren?
Frans de Smit (van de Valk en de Groot)Hoe kunnen we infiltratieriolen zo effectief mogelijk reinigen?
Reinier Roerdink (Roerdink advies)Hoe voeren we infiltratieproeven zo goed mogelijk uit?
Harry van Luijtelaar (Stichting RIONED)Hoe leggen we de resultaten zo eenduidig mogelijk vast om ze te kunnen delen met derden?
Partijen met onderzoeksvragen

Dit RIONEDnieuws-artikel beschrijft de onderzoeksresultaten van de proeven en geeft ook uitleg van de RainTools infiltratieproeventegel. Daarnaast is een uitgebreide beschrijving gemaakt van de uitvoering van het onderzoek met interessante leerpunten en wordt een apart artikel gemaakt van de (onder)drukmetingen die zijn uitgevoerd aan de buitenwand van een infiltratieriool tijdens reinigen.

Situatie proeflocaties
De proeven zijn in 2015 en in 2016 uitgevoerd in het gebied Nijverheidplein en Nijverheidlaan.

Locaties infiltratieproeven: streng C en D in 2015 en streng A en B in 2016
plus meetpunt grondwaterstand.

Deze wijk is aangelegd in 2002 met een gescheiden rioolstelsel. Een vuilwaterriool en een regenwaterinfiltratiestelsel met Permeobuizen van De Hamer. Veel strengen zijn onder verhang gelegd en in de putten zijn overstortmuurtjes geplaatst met een drempelniveau boven de kroon van de buis om ervoor te zorgen dat het water ter plaatse infiltreert. De ondergrond van de wijk bestaat uit grof zand met een doorlatendheid die varieert van 5 tot 10 m/dag.

Reinigen Permeo buizen
Voor het reinigen van riolen was de keuze uit 3 methoden: de traditionele spuitkop die over de bodem van de buis wordt getrokken, de Gecentreerde fles en de geavanceerde Rotojet. De traditionele spuitkop wordt gebruikt in riolen met waterdichte wanden. De Gecentreerde fles is eigenlijk een spuitkop die via geleiders in het hart van de buis loopt en de Rotojet is een spuitkop met een watergordijn achter de spuitkop om een zuigkracht (vacuüm) op een beperkt deel van de buiswand te concentreren.

De strengen A en B zijn grof gereinigd met de traditionele spuitkop om de buizen toegankelijk te maken voor camera-inspectie. Streng A is daarna gereinigd met de Gecentreerde fles en streng B is gereinigd met de Rotojet.

Meetopstelling vulling-ledigingsproef
De animatie toont de opstelling van een ledigingsproef voor een infiltratieriool. Het riool is aan beide zijden afgesloten met ballonafsluiters. In de meetput hangt een baak om het verloop van de waterstanden visueel te kunnen checken en een meetsensor (vaak een diver) om het verloop van de waterstand in de digitaal te kunnen registreren.

Met dank aan Gert Lemmen
De proeven zijn uitgevoerd door een rioolstreng te vullen met een tankwagen in 1 of meer stappen en de waterstanden in het riool te meten. De streng is aan beide zijden afgedicht met een ballon of klepafsluiter.

De omgeving is afgezet met pilonnen om veiliger te kunnen werken. Het riool wordt gevuld met een water-tankwagen met voldoende inhoud om het riool zo snel mogelijk te kunnen vullen. Dit noemen we de lozing. Het verloop van de lozing in de tijd kan worden geregistreerd door een debietmeter of een peilstok in de tank af te lezen. Het verloop van de waterstand in de tijd wordt geanalyseerd en vergeleken met berekeningen om de doorlatendheid van de wanden en bodem van het infiltratieriool te bepalen.

Meten en berekenen
De leegsloopmeting van een infiltratievoorziening kan met berekeningen worden nagebootst om de (gemiddelde) doorlatendheden van het wand- en bodemoppervlak te bepalen. Uit de metingen kan ook het verloop van de doorlatendheid van een strook wandoppervlak in de hoogterichting worden berekend.

Voor het registreren, bewaren en analyseren van de data en het uitvoeren van de berekeningen gebruiken we de RainTools Infiltratieproeventegel. Uitleg van het gebruik van deze software vindt u op de RainTools website: https://raintools.nl/uitleg-gereedschap/infiltratieproeven/.

Door metingen uit te voeren kort na aanleg van een voorziening en na enkele jaren voor en na het reinigen van een voorziening wordt inzicht verkregen in de opbouw van een vervuiling in de loop van de tijd en het effect van reinigen. De metingen geven ook inzicht in hoeverre een voorziening (nog) werkt zoals die is ontworpen.

Meetprotocol
Het registeren van de gegevens van een voorziening vraagt aandacht. Stichting RIONED heeft een meetprotocol ontwikkeld om dit systematisch en nauwkeurig te doen. De RainTools-software is ook gemaakt om deze gegevens op te slaan en te bewaren en de resultaten te analyseren.

De gegevens van een voorziening moeten volledig worden ingevuld om het functioneren de voorziening te kunnen simuleren. Dit is een mooie stok achter de deur om alle relevante gegevens vooraf te verzamelen. Het is verstandig om het functioneren van de voorziening te berekenen voor het uitvoeren van de proeven. Dat is een manier om de gegevens in orde van grootte te checken en bijvoorbeeld te bepalen hoe groot de inhoud van de tankwagen moet zijn om de voorziening volledig te kunnen vullen.

De weergave van het langsprofiel laat zien dat de meetsensor helaas is opgehangen in de hoger gelegen put (links). Dit betekent dat het niet mogelijk is om de waterstanden beneden het niveau van de sensor te meten.

In het [WATERBALANS] scherm van RainTools kunnen de resultaten van de simulaties worden weergegeven als animatie in het langsprofiel (venster links) in een grafiek met het verloop van de waterstand als functie van de tijd (venster rechts).

Een belangrijk resultaat is de berekening van de Δ-doorlatendheid van de buiswand uit de meetgegevens. Deze factor geeft een indruk van het verloop van de doorlatendheid (k-waarde in m/dag) over de hoogtestrook (segment) van de buiswand.

Berekening Δ-doorlatendheid over een segment van de buiswand
tussen een vulling (vulhoogte) van x en y%

De berekeningen van de Δ-doorlatendheid laten zien dat het onderste deel van de buiswand minder doorlatend is dan het bovenste deel. Deze factor is vooral interessant om het effect van rioolreiniging te laten zien.

Vulling/leegloop proeven 2015
In 2015 zijn 2 riolen C en D in het Nijverheidsplein beproefd en is een referentiemeting uitgevoerd in een nieuw aangelegd riool nabij de Verlengde Blokken weg.

Vergelijking leegloopmetingen in streng AB (Nijverheidplein):
voor reinigen (C2015VR, rood),
na reinigen (C2015NR, groen) in 2015 en
na x keer extra reinigen (C2016ER, blauw) in 2016.
Vergelijking metingen streng BC (Nijverheidplein):
voor reinigen (D2015VR, rood)
na reinigen (D2015NR, groen) in 2015.

Metingen
De resultaten van de proeven laten zien dat de strengen C2015 en D2015 relatief snel leeglopen. Streng C2015 loopt voor reinigen (VR) in 4 uur leeg tot 20% vulhoogte, bij streng D2015 duurt dat circa 2,5 uur. Bij het nieuwe riool in de Verlengde Blokkenweg, dat als referentie is beproefd, bedroeg die ledigingsduur circa 2 uur. Hieruit zou je voorzichtig kunnen concluderen dat de strengen C2015 en D2015 nog ongeveer werken als direct na aanleg.

Effect reinigen
Na het reinigen (NR -groen) lopen de strengen C2015 en D2015 iets trager leeg dan voor het reinigen (VR -rood). Dat resultaat is een reden om een jaar later het riool C in 2016 nog een keer te beproeven na X keer reinigen als onderdeel van de (onder)drukproeven. In 2015 was de lediging van streng C2015 na reinigen iets trager dan voor reinigen. Na X extra reinigen in 2016 duurt de lediging van streng C2016 tot 20% vulhoogte ongeveer 2 keer zo lang.

Er zijn twee omstandigheden die de tragere leegloop van streng C2016 een jaar later mogelijk kunnen verklaren: 1) Door het vele reinigen van die streng is de ondergrond in de omgeving van de streng mogelijk verzadigd geraakt met water. In de proeven van streng A2016VR en B2016VR voor reinigen zien we een vergelijkbaar effect. 2) De grondwaterstanden zijn in 2015 relatief heel laag, liggen enkele meters onder het niveau van de streng.

Δ-doorlatendheid
Met het verloop van de Δ-doorlatendheidis het mogelijk het effect van vervuiling/reiniging op de doorlatendheid van de buiswand specifieker/eenduidiger te vergelijken. Deze Δ-doorlatendheid is in RainTools berekend uit de waterstandsmetingen.

Berekende Δ-doorlatendheid van het buiswandsegment rondom een vulhoogte voor
streng C2015 (VR -rood en NR -groen) en C2016 (ER -blauw)
Berekende Δ-doorlatendheid van het buiswandsegment
rondom een vulhoogte, streng D 2015 (VR, rood) en (NR, groen)

In de grafieken kunt u de Δ-doorlatendheid van een buiswandsegment rondom een bepaalde vulhoogte aflezen voor de strengen C en D. Na reinigen (NR -groen) in 2015 is de Δ-doorlatendheid van de buiswand van streng C lager voor een vulling > 65%. Bij streng D ligt de Δ-doorlatendheid na reinigen (NR -groen) lager in het hele bereik van 20 – 80% vulling.

Na een serie (onder)druktests met extra reiniging van de streng (ER -blauw) in 2016 zien we dat Δ-doorlatendheid van streng C onder de 70% vulling fors is afgenomen. Boven die vulling is de Δ-doorlatendheid weer vrijwel gelijk aan de doorlatendheid van voor reinigen in 2015 (VR -rood).

Vulling/leegloop proeven 2016
In 2016 zijn de 2 strengen A en B in het Nijverheidlaan beproefd en is de eerder genoemde extra meting uitgevoerd in streng C in het Nijverheidplein.

Voor de strengen A en B zijn 3 leegloopproeven uitgevoerd: 1) een nulmeting in een droge periode (nul), 2) een extra meting voor reinigen in een natte periode (VR) en 3) een meting na reinigen (NR) in een drogere periode.

Vergelijking metingen streng A:
gedeeltelijke nulmeting (A2016nul),
meting voor reinigen in natte periode (A2016VR),
meting na reinigen (A2016NR).
Vergelijking metingen streng B:
gedeeltelijk nulmeting (B2016nul),
meting voor reinigen in natte periode (B2016VR)
en meting na reinigen (B2016NR).

Metingen
De nulmetingen in de strengen A en B hebben niet de volledige set gegevens opgeleverd omdat de meetapparatuur de eerste keer (nulmeting) niet goed was ingesteld. De tweede (nul)meting voor reinigen (VR -geel) van de riolen A en B laten een duidelijk tragere lediging zien dan de eerste, vooral in het gebied van de grotere buisvullingen. De oorzaak hiervan is onduidelijk. Deze metingen zijn uitgevoerd in een veel nattere periode dan de eerste nulmeting en de meting direct na reinigen.

De verschillen in leegloopduur tussen de strengen A en B in de Nijverheidlaan zijn bijzonder groot. Streng A ligt bovendien bijna in het grondwater en streng B ligt ruim, enkele decimeters daarboven. De leegloopduur van riool A sluit nog redelijk aan bij de metingen aan de strengen C en D in 2015. Het is niet duidelijk waarom streng B zoveel trager leegloopt.

De grondwaterstanden lagen in 2016 beduidend hoger dan in 2015 in peilbuis op de hoek van het Nijverheidplein. In 2015 liepen de nabijgelegen riolen C en D veel sneller leeg. Een herhaling van de leegloopproef in riool C (blauw) laat ook zien dat de lediging in 2016 aanzienlijk trager is dan in 2015 (factor 2). Dat zou ook te maken kunnen hebben met die hogere grondwaterstanden. De grondwaterstanden 2016 lagen dicht onder het riool A en ruim onder het riool B. Dit verklaart niet waarom riool A sneller leegloopt dan riool B. Een punt is nog wel dat streng B (VR-geel) een keer extra is nagevuld omdat een afsluiter in de nacht eruit was geklapt. Daardoor werden de natte omstandigheden van die meting eigenlijk nog natter.

Effect reinigen
Als we het bruikbare deel van de eerste nulmetingen (nul -rood)) vergelijken met de metingen na reinigen (NR -groen) dan zien we eigenlijk geen verschil in het leegloopgedrag van de leidingen voor en na reinigen. Dat zou betekenen dat het reinigen van de strengen A en B vrijwel geen effect heeft gehad op het functioneren. Streng A lijkt in de meting na reinigen zelfs wat trager leeg te lopen dan de nulmeting.

Als we de extra nulmeting voor reinigen (VR -geel) vergelijken met de meting na reinigen (NR -groen) dan lijkt het reinigen wel effect te hebben. Het is echter de grote vraag of we die herhaalde metingen voor reinigen (VR -geel) als uitgangspunt serieus moeten nemen omdat die metingen zijn uitgevoerd in natte omstandigheden (zie RadarTools meting).

Het is waarschijnlijker dat de resultaten van de eerste nulmetingen in droge omstandigheden representatiever zijn. Uit die vergelijking volgt dat reinigen geen effect heeft gehad en dat sluit aan bij de metingen aan de strengen C en D in 2015. Bij de herhaalde meting na X keer reinigen in streng C in 2016 is de ledigingsduur van die streng zelfs fors toegenomen.

Vergelijken reinigingstechnieken
De leegloopduur van riool B voor reinigen is bijna 2 keer zo lang als van riool A. Dit verschil in leegloop gedrag maakt een vergelijking van verschillende reinigingstechnieken in beide riolen in essentie zinloos. Je kan hier niet spreken van een vergelijkbare uitgangssituatie. Ook wat betreft de ligging van het grondwater zijn de situaties verschillend, streng A ligt bijna in het grondwater en streng B ligt enkele decimeters daarboven.
De vergelijking van de eerste nulmeting voor reinigen met de meting na reinigen laat zien dat het reinigen van de strengen A en B geen effect heeft gehad, streng A lijkt iets trager leeg te lopen dan voor het reinigen. Uit deze gegevens kunnen we geen conclusie trekken over verschillen in de effectiviteit van de reinigingsmethoden met de Gecentreerde fles of Rotojet. Die conclusies kunnen we ook niet trekken op basis van een enkele meting.

Conclusies
Uit de resultaten van deze proeven kunnen we de conclusie trekken dat het reinigen van de strengen A en B geen effect heeft gehad. Het vergelijken van verschillende reinigingstechnieken is hier daarom zinloos ook omdat de leegloopduren voor de strengen A en B teveel verschillen.

Het reinigen van de riolen C en D in 2015 had ook geen effect. Eigenlijk was de ledigingsduur na het reinigen nog wat langer dan daarvoor. De Δ-doorlatendheid berekeningen van de wanden van die strengen bevestigen dat beeld.

Opvallend is ook dat de riolen A en vooral B in de Nijverheidlaan in 2016 duidelijk trager leeglopen dan de riolen C en D in het Nijverheidsplein in 2015. De leegloop van riool B tot 20% vulling duurt in 2016 bijna 20 keer langer dan van de riool D in 2015. Daarvoor hebben we geen verklaring kunnen vinden, sterker nog: daar is ook nog niet naar gezocht.

Constatering is dat er grote verschillen zijn in leegloopgedrag van riolen die min of meer even oud zijn en in dezelfde wijk liggen. Dit kan een gevolg zijn van verschillen in grondwaterstanden bij de metingen in 2015 en 2016. Een mogelijke oorzaak kan ook zijn dat de riolen in de Nijverheidlaan extra vervuild zijn geraakt via interne overlaten vanuit het gemengde rioolstelsel.

Tenslotte
Dit onderzoek roept meer vragen op dan het kan beantwoorden. …………