Hydraulische berekening en afvoerontwerp in de riolering

Published by Redactie on juli 3, 2025 | Category riolering

Inleiding

De hydraulische berekening en het afvoerontwerp spelen een cruciale rol bij het ontwerpen van rioleringssystemen. Dit artikel bevat informatie over de belangrijkste principes van hydraulica, de invloed van de wandruwheid, het afschot van leidingen en het gebruik van software voor berekeningen. De informatie is gebaseerd op de bronnen die in het onderstaande overzicht staan vermeld. Deze bronnen geven inzicht in de toepassing van technische principes, zoals de formule van Chezy, de invloed van de k-waarde en het bepalen van de juiste diameter voor leidingen. Deze gegevens zijn van belang voor ingenieurs, bouwbedrijven en iedereen die betrokken is bij het ontwerpen en uitvoeren van rioleringssystemen.

Hydraulica en de invloed van de wandruwheid

De hydraulica is een tak van de fysica die zich bezighoudt met de beweging van vloeistoffen en de krachten die hierbij optreden. In de context van de riolering is dit van belang om de capaciteit van het systeem te bepalen. De wandruwheid, aangeduid als k-waarde, speelt een cruciale rol bij de berekening van de capaciteit van een rioleringssysteem. Voor kunststof buizen wordt de k-waarde vaak bepaald op basis van het materiaal en de leeftijd van de buis. Bijvoorbeeld, voor nieuwe kunststof buizen wordt een k-waarde van 0,25 tot 0,40 mm aangehouden, terwijl een buis van 30 jaar oud een k-waarde van 0,8 mm kan hebben. Betonbuizen hebben een hogere k-waarde, namelijk 3,0 mm. Dit verschil in k-waarde beïnvloedt de capaciteit van het systeem.

De formule van Chezy wordt vaak gebruikt bij de berekening van de afvoersnelheid en het debiet. Deze formule luidt:

$$ v = C \cdot \sqrt{R \cdot I} $$

Hierbij is: - $ v $: de gemiddelde snelheid van de vloeistof (m/s) - $ C $: de Chezy-coëfficiënt (m1/2/s), afhankelijk van de k-waarde - $ R $: de hydraulische straal (m) - $ I $: het verhang (m/m), ofwel het wrijvingsverlies per eenheid van lengte

Deze formule wordt vaak gebruikt in combinatie met grafieken om de juiste diameter van de leidingen te bepalen. Bijvoorbeeld, bij een bepaalde k-waarde en een bepaald verhang kan op basis van de grafiek de juiste diameter worden afgelezen. Dit is belangrijk om ervoor te zorgen dat het systeem voldoende capaciteit heeft om het afvalwater efficiënt af te voeren.

Afschot en de invloed op de afvoer

Het afschot van een rioleringssysteem is belangrijk voor de goede werking van het afvoersysteem. Het afschot wordt vaak uitgedrukt in centimeter per meter en dient om ervoor te zorgen dat het afvalwater naar de juiste plek kan stromen. Het minimum-afschot wordt aangeraden op 5 mm/m om plasvorming te voorkomen, terwijl voor de afvoer van afvalwater een minimum-afschot van 10 mm/m wordt aanbevolen. Bij de afvoer van regenwater is het afschot minder belangrijk voor verstoppingen, maar wel voor de capaciteit. Daarom wordt ook voor regenwater een minimum-afschot van 5 mm/m aanbevolen.

Echter, als het afschot te groot is, kan dit leiden tot problemen. Bij een te groot afschot stroomt het afvalwater te snel weg, wat ertoe kan leiden dat zware bestanddelen niet goed meegenomen worden. Hierdoor kan het risico op verstoppingen toenemen. Daarnaast beïnvloed de lengte van de leiding en het aantal bochten in de leiding de kans op verstoppingen. Volgens NTR 3216 mogen de totale lengte van de verzamelleiding en het aantal bochten beperkt worden. Bijvoorbeeld, voor de afvoer van een toilet mag de totale lengte van de verzamelleiding incl. toestelleiding niet meer zijn dan 8 meter met een maximale richtingsverandering van 135° (dus niet meer dan 3 bochten van 45°).

Berekenen van de leidingdiameter

Bij het ontwerpen van een rioleringssysteem is het bepalen van de juiste diameter van de leidingen cruciaal. Dit gebeurt vaak met behulp van hydrodynamische modelingsprogramma’s. Voor vermaasde rioleringsstelsels (gemengd en HWA) worden de leidingdiameters berekend met behulp van zulke programma’s. De berekening houdt rekening met factoren zoals het afvoerdebiet, het verhang, de wandruwheid en de lengte van de leiding. De diameter wordt bepaald op basis van de vereiste capaciteit van het systeem.

De norm NEN 3215 bevat richtlijnen voor de dimensionering van rioleringssystemen. Hierin wordt een dimensioneringsgrafiek gebruikt waarbij vanuit een afvoerhoeveelheid de juiste diameter in de grafiek kan worden afgelezen. De uitgangspunten qua weerstandwaarde van de grafiek zijn wat positief te noemen. Daarnaast bevat de norm ook richtlijnen voor het gebruik van composietbuien, die steeds vaker de rol van de Bui08 en Bui10 overnemen in de dimensionering van de hemelwaterafvoer. Hierbij wordt rekening gehouden met het klimaat en de verwachtingen van neerslag die in de toekomst kunnen voorkomen.

Software en tools voor hydraulische berekeningen

Voor het uitvoeren van hydraulische berekeningen zijn er verschillende softwaretools beschikbaar. De DGMR Software biedt bijvoorbeeld een module genaamd "Vuil- en hemelwater" waarmee afvoerstelsels voor de afvoer van water kunnen worden ontworpen en doorrekenen. De basis voor deze berekening zijn de publicaties NEN 3215 en NTR 3216. Deze module bevat alle handige functies van het isometrisch diagram en biedt ruime bibliotheek aan leidingmaterialen met hun fysieke eigenschappen. Ook bevat deze module naast een dimensionering van de leidingen een controle op de aansluitvoorwaarden. Daarnaast kan het ontworpen leidingnet als onderlegger dienen voor de module Tapwater.

Daarnaast zijn er ook rekentools beschikbaar, zoals de tool van Pipelife, die helpt bij het bepalen van de juiste diameter van leidingen. Deze programma’s zijn een aanvulling op de verschillende designbrochures van Pipelife en worden vaak gebruikt in combinatie met andere tools.

Conclusie

Het ontwerpen van een rioleringssysteem vereist nauwkeurige hydraulische berekeningen en aandacht voor de juiste diameter van de leidingen. De invloed van de wandruwheid, het afschot en het gebruik van software zijn essentieel om ervoor te zorgen dat het systeem efficiënt en duurzaam werkt. De richtlijnen uit de normen NEN 3215 en NTR 3216 zijn van groot belang bij het bepalen van de capaciteit en de juiste afvoer. Daarnaast zijn er veel tools en software beschikbaar die kunnen helpen bij het uitvoeren van de berekeningen. Door deze principes goed te begrijpen, kan men ervoor zorgen dat het rioleringssysteem goed functioneert en voldoet aan de eisen van het klimaat en de omgeving.

Bronnen

berekenen