Het dimensioneren van een regenwaterbuffer bestaat uit het bepalen van het benodigde nuttige volume om regenwater tijdelijk op te slaan wanneer de instroom groter is dan het toegestane afvoerdebiet.
Het algemene principe kan als volgt worden weergegeven:
Te bergen volume = instromend afstromend regenwater – volume dat tijdens de neerslaggebeurtenis wordt afgevoerd
Met de neerslagmethode wordt dit volume bepaald op basis van het effectieve afstromende oppervlak van het stroomgebied, de kenmerken van de lokale neerslag en het toegestane afvoerdebiet van de voorziening. Het maximale te bergen volume komt overeen met het maximale verschil tussen het cumulatieve volume dat door de neerslag wordt aangevoerd en het cumulatieve volume dat wordt afgevoerd.
De dimensionering moet altijd worden gebaseerd op de specifieke kenmerken van het project en de lokaal geldende eisen.
Dimensionering van een regenwaterbuffer: 5 aandachtspunten
Afwaterend gebied: bepaal alle oppervlakken waarvan het regenwater naar de voorziening wordt afgevoerd.
Effectief afstromend oppervlak: houd rekening met het verschil in afstroming tussen daken, verhardingen, waterdoorlatende oppervlakken en groenvoorzieningen.
Lokale neerslag: gebruik neerslaggegevens die representatief zijn voor de locatie van het project.
Toegestaan afvoerdebiet: bepaal hoeveel water maximaal naar het ontvangende systeem mag worden afgevoerd.
Bergingsvolume: bepaal het maximale volume dat tijdelijk moet worden opgeslagen wanneer de instroom groter is dan de toegestane afvoer.
NEN-EN 752 en de basisprincipes van de berekening van regenwaterafvoer
NEN-EN 752 is in Nederland de nationale implementatie van de Europese norm EN 752 voor buitenriolering en rioolmanagement. De norm heeft betrekking op systemen vanaf het punt waar water een gebouw, dakafvoersysteem of verhard oppervlak verlaat tot het punt waar het wordt afgevoerd naar een zuiveringsinstallatie of ontvangend oppervlaktewater.
Voor de dimensionering van een voorziening voor tijdelijke regenwaterberging moeten verschillende parameters worden onderzocht:
- de oppervlakte van het afwaterende gebied;
- de aard en mate van verharding van de oppervlakken;
- het effectieve afstromende oppervlak;
- de lokale neerslag;
- de gekozen herhalingstijd;
- het toegestane afvoerdebiet;
- de hydraulische kenmerken van het systeem stroomopwaarts en stroomafwaarts.
Met de neerslagmethode kan het benodigde bergingsvolume worden geraamd door tijdens een neerslaggebeurtenis de instromende watervolumes te vergelijken met de volumes die uit de voorziening kunnen worden afgevoerd.
De methode berust echter op vereenvoudigende aannames. Het gebruik ervan moet daarom worden gevalideerd op basis van de omvang en configuratie van het afwaterende gebied.
Stap 1 – Berekening van het effectieve afstromende oppervlak
Het effectieve afstromende oppervlak is het deel van het afwaterende gebied dat daadwerkelijk bijdraagt aan het afstromende regenwatervolume. Het wordt bepaald door elk type oppervlak te wegen met een afvoercoëfficiënt.
De algemene relatie is:
Ae = A × C
waarbij:
- Ae: effectief afstromend oppervlak;
- A: beschouwd oppervlak;
- C: afvoercoëfficiënt.
Voor een project met verschillende soorten oppervlakken:
Ae totaal = (A₁ × C₁) + (A₂ × C₂) + … + (An × Cn)
Welke afvoercoëfficiënten gelden voor verschillende oppervlakken?
De afvoercoëfficiënt geeft aan welk deel van de neerslag bijdraagt aan de oppervlakkige afstroming. Een sterk verhard oppervlak genereert doorgaans meer afstroming dan een begroeid oppervlak dat een deel van het water kan opvangen en infiltreren.
Type oppervlak
Niet-waterdoorlatend dak
Asfalt
Beton
Niet-waterdoorlatende parkeerplaats of rijbaan
Ingerichte groenvoorziening
Zeer hoge afstroming
Zeer hoge afstroming
Zeer hoge afstroming
Hoge afstroming
Lage tot matige afstroming
De gekozen coëfficiënt moet worden afgestemd op de werkelijke kenmerken van het project: helling, doorlatendheid van de bodem, toestand van het oppervlak, vegetatie en eventuele voorafgaande verzadiging.
Hoe groter het effectieve afstromende oppervlak, hoe groter het volume regenwater dat mogelijk moet worden beheerd.
Stap 2 – Bepaling van het toegestane afvoerdebiet en de concentratietijd
Het toegestane afvoerdebiet is het maximale debiet dat vanuit de regenwaterbuffer naar het stroomafwaartse systeem mag worden afgevoerd. Hoe lager dit debiet, hoe groter het benodigde bergingsvolume kan zijn.
Het toegestane afvoerdebiet kan worden bepaald door de beheerder van het ontvangende systeem, het waterschap, de gemeente of andere eisen die op het project van toepassing zijn.
Het wordt doorgaans uitgedrukt in l/s of als specifiek debiet in l/s/ha.
De regenwaterbuffer werkt dan als een tijdelijke buffer:
instroom > toegestaan afvoerdebiet → berging
instroom < toegestaan afvoerdebiet → geleidelijke lediging van de buffer
Wat is de concentratietijd?
De concentratietijd is de tijd die het water vanaf het hydraulisch meest afgelegen punt van het afwaterende gebied nodig heeft om het uitstroompunt te bereiken.
Deze is onder meer afhankelijk van:
- de lengte van de hydraulische route;
- de helling;
- de aard van de oppervlakken;
- de stroomsnelheid;
- de configuratie van het afvoersysteem.
Stap 3 – Gebruik van IDF-curven en herhalingstijden
Intensiteit-Duur-Frequentiecurven (IDF-curven) koppelen een neerslagintensiteit aan een bepaalde duur en herhalingstijd. Ze worden gebruikt om de ontwerpneerslag voor de dimensionering te karakteriseren.
De gebruikte neerslaggegevens moeten representatief zijn voor de locatie van het project.
In Nederland moeten daarvoor passende lokale of nationale neerslagstatistieken en de voor het project geldende uitgangspunten worden gebruikt. Ook de gevolgen van klimaatverandering kunnen invloed hebben op de ontwerpneerslag en moeten worden meegenomen wanneer de geldende richtlijnen of projecteisen dit voorschrijven.
Wat is het verschil tussen een 10-jarige en een 100-jarige neerslaggebeurtenis?
Een herhalingstijd drukt een statistische kans van optreden of overschrijding uit en niet de exacte frequentie waarmee een bepaalde neerslag zal voorkomen.
Zo geldt:
- een neerslaggebeurtenis met een herhalingstijd van 10 jaar heeft een jaarlijkse overschrijdingskans van ongeveer 10%;
- een neerslaggebeurtenis met een herhalingstijd van 100 jaar heeft een jaarlijkse overschrijdingskans van ongeveer 1%.
De keuze van de herhalingstijd hangt af van het gewenste beschermingsniveau, de kwetsbaarheid van de locatie, de mogelijke gevolgen van overbelasting en de eisen die voor het project gelden.
Praktijkvoorbeeld: berekening van het nuttige bergingsvolume van een regenwaterbuffer
Het nuttige volume van een regenwaterbuffer wordt bepaald door voor de gekozen ontwerpneerslag het maximale verschil te zoeken tussen het cumulatieve volume dat de buffer instroomt en het volume dat via het toegestane afvoerdebiet kan worden afgevoerd.
We nemen een vereenvoudigd didactisch voorbeeld voor een ontwikkeling van 10.000 m².
Gegevens
Daken
Niet-waterdoorlatende wegen en parkeerplaatsen
Groenvoorzieningen
Totale oppervlakte
Effectief afstromend oppervlak
Neerslaghoogte
Toegestaan afvoerdebiet
Beschouwde duur
1. Berekening van het neerslagvolume op het effectieve afstromende oppervlak
40 mm komt overeen met 0,040 m.
7.200 × 0,040 = 288 m³
Het theoretische instromende volume bedraagt dus 288 m³.
2. Berekening van het afgevoerde volume
Bij een constant toegestaan afvoerdebiet van 10 l/s gedurende 60 minuten:
10 × 3.600 = 36.000 liter = 36 m³
3. Vereenvoudigde berekening van het te bergen volume
288 – 36 = 252 m³
Onder de voor dit voorbeeld gekozen omstandigheden bedraagt de benodigde berging dus 252 m³.
Stap
Effectief afstromend oppervlak
Neerslag
Aangevoerd volume
Afgevoerd volume
Vereenvoudigde berging
Berekening
Aanname
40 mm
7 200 × 0,040
10 l/s × 3 600 s
288 – 36
Resultaat
7 200 m²
0,040 m
288 m³
36 m³
252 m³
Let op: deze bewust vereenvoudigde berekening vormt op zichzelf geen volledige toepassing van de neerslagmethode. Bij een werkelijke dimensionering worden meerdere neerslagduren onderzocht om de duur te bepalen die het maximale bergingsvolume veroorzaakt.
Welke parameters moeten worden gebruikt om een regenwaterbuffer te dimensioneren?
De dimensionering van een regenwaterbuffer hangt voornamelijk af van het effectieve afstromende oppervlak, de ontwerpneerslag en het toegestane afvoerdebiet. Er bestaat daarom geen standaard bergingsvolume per hectare dat op ieder project kan worden toegepast.
Twee projecten met dezelfde oppervlakte kunnen zeer verschillende bergingsvolumes vereisen, afhankelijk van de mate van verharding, de geografische ligging, de gekozen herhalingstijd en de beperkingen die aan de afvoer worden gesteld.
De hydraulische berekening bepaalt het benodigde nuttige bergingsvolume. Vervolgens moet deze behoefte worden vertaald naar een concrete voorziening: een bovengrondse regenwaterbuffer, een ondergrondse buffer, een ultralichte cellulaire structuur (ULCS/SAUL) of een andere oplossing die geschikt is voor het project.
Raadpleeg voor meer informatie over de algemene functie van deze voorzieningen onze complete gids over regenwaterbuffers.
De dimensionering bepaalt dus eerst de hydraulische behoefte, voordat een constructieve oplossing wordt gekozen. Voor een werkelijk project moeten de uitgangspunten en resultaten worden gevalideerd door de bevoegde ontwerper of het betrokken ingenieursbureau.
Bronnen en referenties :
- NEN – NEN-EN 752:2017, Buitenriolering – Rioolmanagement. Nederlandse implementatie van EN 752. De norm beschrijft doelstellingen en functionele eisen voor buitenriolering en behandelt onder meer planning, ontwerp, aanleg, bedrijfsvoering, onderhoud en renovatie.
- Stichting RIONED – Kennisbank stedelijk water. Nederlandse kennisbron voor stedelijk waterbeheer, riolering, hemelwater, hydraulisch functioneren en klimaatbestendige inrichting.
- KNMI – Klimaat en neerslag in Nederland. Nationale meteorologische informatie en gegevens over neerslag en klimaatontwikkeling die relevant zijn voor de beoordeling van ontwerpneerslag en klimaatverandering.
- Kennisportaal Klimaatadaptatie – Wateroverlast. Nederlandse kennisbron over klimaatadaptatie, extreme neerslag en het beperken van wateroverlast in de gebouwde omgeving.
Wilt u ondersteuning bij de dimensionering van uw project?
