Effect aantal dakafvoeren (wijktegel)

Een vertraagde dakafvoer van een normaal plat dak wordt beïnvloed door het aantal dakafvoeren. Minder afvoerpunten betekent impliciet meer afvoervertraging. In de RainTools wijktegel is in het volgende voorbeeld met dit gegeven geëxperimenteerd.

Simulaties met bui10
In dit artikel laten we met enkele eenvoudige rekenvoorbeelden voor het functioneren van een blauw dak zien, waarbij onderscheid is gemaakt tussen één of drie afvoerpunten per 50 m2 dak. In dit voorbeeld is het verloop van de afvoer van het dak hydraulisch berekend. Het effect van de substraatlaag is hier achterwege gelaten.

Het functioneren van het dak is eerst geanalyseerd met bui10 (35 mm in 45 minuten). De basis in een wijkje met vier woningen met blauwe daken en een straatoppervlak aangesloten op een rioolstelsel (figuur 3, links).

3) Resultaatscherm RainTools voor simulatie met bui10, waarbij twee situaties zijn vergeleken voor blauwe daken met één of drie afvoerpunten per 50 m2 plat dakoppervlak .

Het resultaatscherm (figuur 3, rechts) toont het verloop van de vulling van water- en vochtberging in het systeem op het dak, op straat en in het rioolstelsel, voor de situaties met daken die één (links) of drie (rechts) afvoerpunten per 50 m2 dakoppervlak hebben. Het lichtgroene vlak geeft het verloop van de waterberging op straat weer. De berekening laat zien dat een snellere afvoer van het dak met meer afvoerpunten ook tot meer en langduriger water op straat leidt.

4) Volledige waterbalans wijk voor simulatie met bui10, waarbij twee situaties zijn vergeleken voor blauwe daken met één (links) of drie (rechts) afvoerpunten per 50 m2 plat dakoppervlak

Hetzelfde resultaat in een andere vorm ziet u in figuur 4. In deze balans zijn ook waterstromen opgenomen, zoals de verdamping vanuit de vochtberging en de lediging van het rioolstelsel. Een snellere afvoer vanaf het dak via meer afvoerpunten betekent niet alleen meer water op straat, maar ook meer overloop van het rioolstelsel naar het oppervlaktewater.

Uit deze resultaten is de waterbalans op jaarbasis nog niet zo goed te beoordelen. Maar meer overloop naar het oppervlaktewater zal ook leiden tot minder regenwaterafvoer naar een rwzi, vooral bij de zwaardere buien.

5) Waterberging op daken (tijd) voor simulatie met de bui10, waarbij twee situaties zijn vergeleken voor blauwe daken met één (links) of drie (rechts) afvoerpunten per 50 m2 plat dakoppervlak.

Het verloop van de waterberging op de daken in tijd (figuur 5) toont ook duidelijk het verschil tussen de situaties met één of drie afvoerpunten. Minder afvoerpunten betekent dat de berging in de drainagelaag voller wordt. De berging op het dak raakt in beide situaties niet helemaal vol, omdat het verloop van de grafiek van de berging op het dak bij de top niet is afgeplat. De berging heeft zijn maximum niet bereikt.

Simulaties met bui Herwijnen
De simulaties met bui10 zijn ook uitgevoerd met de veel extremere bui Herwijnen (94 mm in 70 minuten).

6) Resultaatscherm RainTools voor simulatie met bui Herwijnen, waarbij twee situaties zijn vergeleken voor blauwe daken met één of drie afvoerpunten per 50 m2 plat dakoppervlak

Ook bij bui Herwijnen zien we een verschil tussen daken met één of drie afvoerpunten (zie figuur 6). Het effect op de omvang van de wateroverlast (beide groot!) is in de grafiek niet heel duidelijk te zien. Het aantal afvoerpunten is hier minder van belang, omdat de daken hier snel helemaal vol raken en dus gaan overlopen. Uit de berekeningen blijkt dat de wateroverlast bij drie afvoerpunten nauwelijks groter is. Bij de daken met één afvoerpunt hebben de overlopen flink gewerkt en bij de daken met drie afvoerpunten was dat vrijwel niet het geval (figuur 7).

7) Waterbalans daken voor simulatie met bui Herwijnen, waarbij twee situaties zijn vergeleken voor blauwe daken met één of drie afvoerpunten per 50 m2 plat dakoppervlak

De waterbalans van de daken (figuur 7) laat zien dat de daken met één afvoerpunt bij een extreme bui sneller overlopen, omdat de waterberging op het dak via de afvoer trager leegloopt. Een tragere afvoer heeft hier wel enig effect op het verminderen van wateroverlast (zie figuur 6), maar per saldo is dat effect klein. Bij de daken met één afvoerpunt zien we de afgeplatte top in het verloop van de vulling van de waterberging in de drainagelaag, op dat moment is die berging vol en werkt de overloop.

Simulaties met 15-minutenneerslagreeks
Om nu te beoordelen hoe die daken op de langere termijn functioneren, zijn simulaties uitgevoerd met de 15-minutenneerslagreeks van De Bilt, periode 1960-1969. Veel mensen denken dat deze reeks verouderd is. Maar om de trends in langetermijneffecten te beoordelen, is dat minder van belang. De reeks heeft een tijdresolutie van 15 minuten en dat is voor het functioneren van de riolering belangrijker. Met een uursommenreeks is het functioneren van de riolering minder eenduidig te simuleren, die tijdstap is voor rioleringsberekeningen eigenlijk te groot.

8) Volledige waterbalans wijk voor simulatie met 15-minutenneerslagreeks De Bilt, periode 1960-1969, waarbij twee situaties zijn vergeleken voor blauwe daken met één of drie afvoerpunten per 50 m2 plat dakoppervlak

De resultaten van de simulatie met de neerslagreeks (zie figuur 8) laten zien dat in de situatie met drie afvoerpunten per dak het overloopvolume van het rioolstelsel wat groter is. Een snellere dakafvoer bij meer afvoerpunten betekent ook dat er minder water verdampt, dus blijft de regenwaterafvoer naar de rwzi ongeveer gelijk. Voor de afvoer naar de rwzi vallen de effecten van meer overloopvolume en minder verdamping tegen elkaar weg.

Functioneren samengevat
Met enkele eenvoudige proeven kunnen we de belangrijkste eigenschappen van een groen/blauw dak snel meten. Met RainTools kunnen we het functioneren van groen/blauwe daken dan vrij nauwkeurig voorspellen en de effecten goed zichtbaar maken met het verloop van de waterbalans van het dak in de tijd. Het functioneren van het dak is ook door te vertalen naar bijvoorbeeld het functioneren van een rioolstelsel waarop de afvoer van daken is aangesloten.

In dit artikel hebben we voorbeelden getoond om de werking van daken in beeld te brengen en onderling te vergelijken. Veel vragen zijn nog open. Vooruitlopend op de uitwerking van de resultaten van de aanvullende gevoeligheidsanalyse zijn de belangrijkste conclusies:

  • Voor het bergen van water op een dak is een goed functionerende onbelemmerde (nood)overloop noodzakelijk.
  • Heel veel berging is nodig om een extreme bui te kunnen verwerken op een groen/blauw dak.
  • Relatief weinig vochtberging is nodig om een groot deel van de jaarlijkse neerslag te verdampen.
  • Alleen afvoervertraging heeft weinig effect op het verwerken van extreme buien. De grootste afvoer van een blauw dak vindt plaats tijdens de vulling van de waterberging. Om de waterberging beter te benutten is sturing nodig of misschien een sterk gelimiteerde afvoer.
  • Meer afvoervertraging heeft wel een effect op water op straat en het overlopen van de riolering bij de wat zwaardere buien.

Gevoeligheidsanalyse
Heel spannend zijn de reeksresultaten nog niet. In dit artikel gaat het om alleen blauwe daken met weinig vochtberging. Toch zien we hier al een flink deel van de neerslag verdampen. Bij groenblauwe daken is de vochtberging in de substraatlaag veel groter. Met RainTools kunnen we de effecten voor alle denkbare situaties zichtbaar maken op wateroverlast, werking van de overstort en afvoer naar de rwzi.

Laatse wijziging op