Verhanglijnen in de riolering: Begrip en toepassing

Published by Redactie on juli 5, 2025 | Category riolering

In de riolering, het systeem voor het afvoeren van afvalwater en regenwater, is het begrip van verhanglijnen van cruciaal belang. Verhanglijnen zijn een fundamenteel concept in de hydraulica, en spelen een rol bij het bepalen van de stroming van water in rioleringssystemen. In dit artikel wordt ingegaan op de definitie, soorten, berekening en toepassing van verhanglijnen in de riolering. De informatie is gebaseerd op de in de bronnen opgenomen gegevens.

Wat is een verhanglijn?

Een verhanglijn is de waterspiegel volgens de stroomrichting in een waterloop bij een bepaalde afvoer of onder bepaalde omstandigheden. Het begrip verhanglijn is vooral van toepassing in de riolering, waarbij het water in leidingen of kanalen stroomt. De verhanglijn bepaalt de vorm van het wateroppervlak in relatie tot de richting van de stroming. Dit concept is cruciaal voor het bepalen van het gedrag van water in een rioleringssysteem.

In de riolering wordt vaak de term "verhanglijn" gebruikt om de vorm van het wateroppervlak aan te duiden. Dit wordt ook wel het "lengteprofiel" genoemd. De verhanglijn kan worden bepaald door de vergelijking van Bélanger op te lossen, rekening houdend met randvoorwaarden zoals instroom in een reservoir. Afhankelijk van de helling van de rivier (sterk of zwak) zijn er telkens vier mogelijke verhanglijnen. Deze worden theoretisch bepaald met de vergelijking van Bélanger. Deze vergelijking drukt het behoud van impuls uit en hiermee kan worden bepaald waar er al dan niet een watersprong optreedt. Een watersprong is de overgang van superkritieke stroming (Fr > 1) naar subkritieke stroming (Fr < 1), hierbij treedt er plotseling een sprong op in de hoogte van het wateroppervlak.

Soorten verhanglijnen

Er zijn verschillende soorten verhanglijnen, afhankelijk van de omstandigheden en de helling van het water. De meest voorkomende verhanglijnen zijn A1, A2, A3 en Au. Deze worden vooral gebruikt in rivieren en kanalen met een zwakke helling, aangezien het scheepstransport over een te sterke helling een te hoog vermogen vereist. Op deze rivieren kunnen vier verschillende verhanglijnen voorkomen. De meeste eigenschappen ervan kunnen uit de onderstaande figuur afgelezen worden: A1, A2, A3, Au.

De A3-verhanglijn is de enige verhanglijn die "opwaarts bepaald" is, bijvoorbeeld doordat het water onder een schuif door moet lopen. De beginhoogte van de andere verhanglijnen wordt afwaarts bepaald, bijvoorbeeld uit een reservoir (meer, andere rivier). Het type verhanglijn is dan afhankelijk van de hoogte van het water in het afwaartse reservoir. Wanneer de A2- en A3-verhanglijnen de "kritische hoogte" HK bereiken, staat de verhanglijn theoretisch loodrecht op de kritische hoogte. Dit geldt enkel theoretisch. In de praktijk betekent dit dat de verhanglijn daar doodloopt, en een andere begint.

Kritische diepte en Froude-getal

Een belangrijk concept dat verband houdt met verhanglijnen is de kritische diepte. De kritische diepte is de diepte waarbij het Froude-getal gelijk is aan 1. Het Froude-getal geeft de verhouding tussen traagheidskrachten en gravitatiekrachten die op een vloeistof werken. Het Froude-getal wordt gegeven door:

$$ Fr = \frac{v}{\sqrt{g y}} $$

Waarin $ v $ de stroomsnelheid is, $ g $ de gravitatieversnelling en $ y $ de waterdiepte. De kritische diepte is de diepte waarbij het Froude-getal gelijk is aan 1. Dit betekent dus dat:

$$ v = \sqrt{g y} $$

Oftewel, traagheid is in evenwicht met gravitatie. Dit fenomeen treedt op bij kanalen of goten met een vrije uitstroom, omdat het water zal versnellen (en de waterdiepte zal afnemen omdat $ Q = \text{const.} $) onder invloed van de zwaartekracht naarmate het dichterbij de vrije uitstroom komt, waardoor de traagheidskrachten op het water toenemen. Op een gegeven moment zal dit in evenwicht zijn, en hebben wij de kritische diepte bereikt.

Toepassing in de riolering

In de riolering wordt het begrip verhanglijn gebruikt om het gedrag van water in leidingen en kanalen te bepalen. Dit is belangrijk voor het ontwerpen van rioleringssystemen, waarbij de vorm van de verhanglijn invloed heeft op de stroom van het water. De verhanglijn bepaalt hoe het water zich gedraagt onder invloed van de zwaartekracht, en beïnvloedt dus het functioneren van het rioleringssysteem.

De verhanglijn wordt ook gebruikt bij het bepalen van de drukhoogte, wat een manier is om druk in een vloeistof of gas te beschrijven zonder afhankelijkheid van de locatie. De drukhoogte wordt gegeven door:

$$ H = \frac{p}{\rho g} + z $$

Waarin $ H $ de drukhoogte is, $ p $ de druk op dat punt, $ \rho $ de dichtheid van de vloeistof, $ g $ de gravitatieversnelling en $ z $ de geometrische hoogte ten opzichte van het referentievlak (in de riolering is dit meestal NAP). Dit begrip is van toepassing bij het bepalen van de druk in leidingen en kanalen.

Belangrijke concepten en toepassingen

De verhanglijn is een essentieel concept in de riolering, en wordt gebruikt bij het bepalen van het gedrag van water in leidingen en kanalen. Het begrip verhanglijn is van toepassing in de hydraulica en wordt gebruikt bij het ontwerpen van rioleringssystemen. De kritische diepte, het Froude-getal en de drukhoogte zijn belangrijke concepten die samenhangen met de verhanglijn.

In de praktijk zijn er verschillende soorten verhanglijnen, waaronder A1, A2, A3 en Au. Deze worden gebruikt in rivieren en kanalen met een zwakke helling, aangezien het scheepstransport over een te sterke helling een te hoog vermogen vereist. De A3-verhanglijn is de enige verhanglijn die "opwaarts bepaald" is, bijvoorbeeld doordat het water onder een schuif door moet lopen. De beginhoogte van de andere verhanglijnen wordt afwaarts bepaald, bijvoorbeeld uit een reservoir (meer, andere rivier).

Conclusie

Verhanglijnen zijn een fundamenteel concept in de riolering en spelen een rol bij het bepalen van het gedrag van water in rioleringssystemen. De verhanglijn bepaalt de vorm van het wateroppervlak in relatie tot de richting van de stroming. In de praktijk zijn er verschillende soorten verhanglijnen, waaronder A1, A2, A3 en Au. De A3-verhanglijn is de enige verhanglijn die "opwaarts bepaald" is, terwijl de beginhoogte van de andere verhanglijnen afwaarts wordt bepaald. De kritische diepte, het Froude-getal en de drukhoogte zijn belangrijke concepten die samenhangen met de verhanglijn. Deze begrippen zijn van toepassing bij het ontwerpen van rioleringssystemen en het bepalen van het gedrag van water in leidingen en kanalen.

Bronnen

verhanglijn