Actief grondwaterpeilbeheer in de bebouwde omgeving: Grondwater, infrastructuur/bebouwing en groen
Samenvatting project
Inleiding
Door stedelijke verdichting, actief ingrijpen in de bodem en klimaatverandering wordt waterbeheer in de stad steeds complexer. We zien steeds meer te natte en te droge omstandigheden optreden. Voor het oog onzichtbaar en vaak traag, veroorzaakt grondwater over- en onderlast schade aan infrastructuur, gebouwen en groen. Een te laag grondwaterpeil kan leiden tot bodemdaling, schade aan infrastructuur, zoals wegen en riolen en aantasting van fundering van woningen door paalrot en (ongelijke) zetting. Te hoge grondwaterstanden kunnen resulteren in vochtoverlast en schade aan bebouwing. Daarnaast is hitte, door een te droge bodem en niet vitaal groen, zowel boven- als ondergronds een steeds groter probleem in steden. Opwarming van de bodem veroorzaakt bovendien ongewenste
temperatuurstijging van het drinkwater, wat nog wordt versterkt door voor de energietransitie benodigde uitbreiding van warmtenetten en verzwaring van elektrakabels.
Actief Grondwaterpeilbeheer (AGWP)
Een oplossing voor bovenstaande problematiek is het beperken van fluctuaties in grondwaterpeilen in stedelijk gebied. Huidige drainagestelsels zijn veelal gericht op afvoer van water boven een bepaald niveau om overlast te voorkomen. Water langer vasthouden of zelfs water aanvoeren is met deze systemen niet mogelijk. Met het zogenaamde actief grondwater peilbeheer is het mogelijk om water vast te houden voor droge periodes en zelfs actief water aan te voeren en te infiltreren en zo fluctuaties in het grondwaterpeil te verkleinen.
Uitdaging
Op dit moment zijn er verschillende Actief Grondwater Peilbeheer systemen operationeel, maar over de effectiviteit is weinig bekend. Om AGWP optimaal vorm te geven en ook grootschaliger in te kunnen zetten als instrument in het stedelijk waterbeheer is het noodzakelijk de effectiviteit van deze systemen in stedelijk gebied (bij verschillende grondslagen) te kennen.
Voor de effectiviteit is enerzijds een goed functionerend systeem een voorwaarde, waarbij fysieke en organisatorische onderhoudbaarheid en duurzaamheid belangrijke aandachtspunten zijn. Door vervuiling in aangevoerd water bijvoorbeeld kan de infiltratiecapaciteit sterk teruglopen en kunnen sturingsmechanismen falen. Anderzijds is het systeem bedoeld om fluctuaties in de grondwaterstand te beperken en zowel bodemdaling als overlast en schade aan infrastructuur en bebouwing door zettingen te voorkomen. Hoe effectief AGWP op deze aspecten is en
hoeveel water van welke kwaliteit daarvoor nodig is vormt het tweede onderdeel van de effectiviteit. Hierbij is de effectiviteit in het openbaar gebied van belang maar ook de mate van doorwerking naar private percelen.
De uitdaging is de kennis van de werking van verschillende systemen onder verschillende omstandigheden te vergroten om zo de vorm, sturing en inrichting van het AGWP systeem voor een locatie te kunnen optimaliseren, waardoor bodemdaling wordt beperkt, schade aan bebouwing en infrastructuur wordt tegengegaan en water beter beschikbaar wordt gemaakt voor stedelijk groen en koeling van de ondergrond.
Oplossing
Door op een drietal locaties een AGWP systeem te evalueren wordt inzicht verkregen in zowel het functioneren (onderhoudbaarheid en sturingsmogelijkheden) van stedelijk(grond)waterbeheer als de impact op de
omgeving.
Een succesvol functionerend AGWP systeem is afhankelijk van het type systeem, de grondslag, de technische uitvoering, verstoppingssnelheid en de mate waarin het sturingsmechanisme voldoende robuust en klimaatadaptief is. Door continue of regelmatige monitoring bij een (geoptimaliseerd) AGWP systeem in stedelijk gebied kan ook de watervraag en de impact op de omgeving van het actief ingrijpen in het grondwaterpeil geanalyseerd worden. Voor de impact op de omgeving wordt de effectiviteit beschouwd ten aanzien van beperken bodemdaling, het voorkomen van schade aan
infrastructuur, funderingen en groen en het voorkomen van ongewenste opwarming van leidingen.
Zo krijgen we voor bestaande en toekomstige systemen meer grip op welke vorm van AGWP het beste in welke situatie kan worden toegepast, hoe het ideale systeem/ontwerp eruit moet zien en hoeveel water van welke kwaliteit een dergelijk systeem vraagt . Het project draagt daarmee bij aan integrale ontwerpuitgangspunten en stuurmethoden voor de aanleg van klimaatadaptieve drainage/infiltratiesystemen voor de stedelijke openbare ruimte en levert hiermee een bijdrage aan een klimaatrobuuste stedelijke leefomgeving. In de kamerbrief van november 2022 worden water en bodem als sturende elementen in de ruimtelijke (stedelijke) ontwikkeling benoemd, zo beschouwd levert dit project ook input voor de ruimtelijke ordening voor de stad van de toekomst.
Doel van het project
Dit onderzoek richt zich op het ontwikkelen van kennis en technologie voor AGWP om inzicht te krijgen in de effectiviteit van dergelijke systemen, waarbij zowel het functioneren van de systemen als de impact op de omgeving wordt beschouwd. Daarbij wordt de impact in het openbaar gebied en op private percelen beschouwd.
Met deze kennis kunnen we de maatregelen in het AGWP optimaal vorm geven en ook grootschaliger inzetten en kunnen we inzicht krijgen in de bijdrage die deze systemen kunnen leveren aan klimaatrobuust waterbeheer in stedelijk gebied. Daarbij vergroten we het inzicht over wat een dergelijk systeem van het stedelijk waterbeheer vraagt, zowel kwalitatief, kwantitatief als organisatorisch.
Aanpak
Door op een drietal locaties actief grondwaterpeilbeheer te evalueren en verder te optimaliseren werken we toe naar een robuust en klimaatadaptief systeem. Hierbij wordt inzicht verkregen in de effectiviteit. Voor het functioneren wordt nadrukkelijk gekeken naar duurzaamheid, fysieke en organisatorische onderhoudbaarheid en sturingsmogelijkheden van dit type systeem in stedelijk gebied. Door middel van (aanvullende) continue of regelmatige monitoring kan ook het waterverbruik en de impact op de omgeving geanalyseerd worden en kunnen de effecten van actief ingrijpen in het grondwaterpeil gemeten worden; beperken bodemdaling , voorkoming van schade aan infrastructuur en bebouwing en het bewerkstelligen van een veerkrachtige groenvoorziening (groenstroken, parken, bomen) en in het tegengaan van ondergrondse opwarming van (drinkwater)leidingen. Het project genereert hiermee integrale ontwerpuitgangspunten voor de aanleg van klimaatadaptieve drainage/infiltratiesystemen.
Motivatie
Het projectvoorstel geeft invulling aan de Kennis- en Innovatieagenda :
− Landbouw, water, voedsel: MMIP C3 Waterrobuust en klimaatbestendig stedelijk gebied
Het project draagt bij aan het bereiken van de doelstellingen van meerdere deelprogramma’s:
1) Het versnellen van de adaptatie-opgave in stedelijk gebied.
2) Systeemaanpak en sluiten stedelijke waterkringloop.
3) Natuurinclusieve, waterrobuuste en klimaatbestendige verstedelijking.
4) Handelingsperspectieven voor droogte en hitte in de stad.
De opeenvolgende droge en warme zomers van 2018, 2019 en 2020 hebben aangetoond dat watertekort in stedelijk gebied kan leiden tot problemen met bodemdaling, schade aan gebouwen/funderingen, schade aan wegen, kabels en leidingen, waterkwaliteitsproblemen, verkoeling, schade aan stedelijk groen en het optreden van ziekten en plagen (bijv. eikenprocessierups). Voortschrijdende klimaatverandering en het beleid om steden meer te vergroenen, kunnen leiden tot een éxtra groei van die problemen.
Tegelijk zien we dat gemeenten meer en meer regenwater gaan infiltreren in plaats van afvoeren via de riolering. Deze aanvulling van het grondwater kan wellicht helpen om droogteproblemen enigszins te beperken. Ook kan het water(peil) in de grachten worden ingezet om droogteschade te voorkomen. Maar tegelijk kunnen dit soort maatregelen leiden tot (grond)wateroverlast, zowel op particulier als op openbaar terrein.
Actief grondwaterpeilbeheer (AGWP) kan worden ontwikkeld tot een bruikbaar handelingsperspectief in de stad. Hiervoor zijn Living labs nodig waarin technieken worden gemonitord, geëvalueerd, verbeterd en gedemonstreerd. Dit project voert dit uit.
De uitkomsten dragen bij aan het klimaatrobuust maken van de stedelijke omgeving. Door de bodemvochtcondities te verbeteren en daarmee wateroverlast, bodemdaling, aantasting van funderingen en infrastructuur te voorkomen wordt bijgedragen aan een klimaatbestendig stedelijk gebied. Bovendien, door gezondere bodemvochtcondities worden ook de groeicondities voor stedelijk groen/bomen verbeterd, wordt bijgedragen aan een beter stedelijk leefklimaat en wordt (verdere) opwarming, zowel boven als onder de grond tegen gegaan. Hierbij zoveel mogelijk gebruik makend van de natuurlijke condities (nature based solution).
Het onderzoek past bij de innovatiethema’s: voldoende schoon en veilig water en slim meten en handelen
Locatie
Niet ingevuld
Uitgevoerde acties
We onderscheiden 3 fasen in het projectvoorstel. In de 1e fase wordt beschikbare kennis met betrekking tot effectiviteit van een aantal bestaande systemen geanalyseerd. Dit geeft inzicht in wat er wel en niet bekend is en input voor de benodigde monitoring om kennis uit te kunnen bouwen. Dit resulteert bovendien in aanbevelingen voor optimalisaties van de te monitoren systemen. In de 2e fase vertalen we de resultaten van de 1e fase naar een monitoringsplan, op basis waarvan een meetnet wordt gerealiseerd. Het is nadrukkelijk de wens niet alleen bestaande systemen te optimaliseren maar ook een nieuw (aan te leggen) systeem te monitoren, waarbij het ontwerp gebaseerd is op inzichten uit de 1e fase en waar verstorende factoren, zoals ophoging, geen rol spelen. In de 3e fase worden de resultaten van de monitoring van fase 2 geanalyseerd en toegankelijk gemaakt middels handreikingen. Projectfasen zijn:
1. Systeem evaluatie en ontwikkeling
• Aggregatie kennis en info AGWP
• Voorspelling prestatie systeem field labs (literatuur verdamping, numeriek voorwerk, kwaliteitseisen irrigatiewater
o Functioneren systeem (Identificatie van sturingsmogelijkheden/definitie scenario’s)
o Effectiviteit ten aanzien van effecten op omgeving
• Evaluatie/Optimalisatie/Ontwikkeling AGWP systemen (Uitgangspunt is drie locaties; twee locaties met bestaande systemen en één locatie waar we op basis van ontwikkelde kennis een nieuw/ verbeterd systeem gaan toetsen)
• Conceptueel en technisch ontwerp meetnet en monitoringsplan
2. Realisatie meetnet en uitvoering monitoring (Uitgangspunt is drie locaties; twee locaties met bestaande systemen en één locatie waar we op basis van ontwikkelde kennis een nieuw/ verbeterd systeem gaan toetsen)
3. Analyse effectiviteit
• Analyse resultaten
o Doorvertaling naar impact (bodemdaling, schade aan infrastructuur, funderingsschade, groen, ondergrondse koeling)
o Sturingsmogelijkheden, onderhoudbaarheid
• Kennisdisseminatie
We beogen een vierjarig project (2022-2026) waarbij gestart wordt met werkpakket 1 en 2 en de voorbereiding voor de testopstelling in 2023. Uitvoering en monitoring van de testen is voorzien in 2024 e.v.
Kandidaat testopstelling locaties
Zoals aangegeven maken testopstellingen nadrukkelijk deel uit van dit projectvoorstel. Vooralsnog zijn er 6 bestaande locaties in beeld, waarvan we er maximaal drie selecteren om te optimaliseren en middels monitoring kennis op te bouwen.
Ter toelichting: Onze voorkeur gaat uit naar 2 operationele systemen en 1 nieuw toe te passen systeem. De mogelijkheden die (beoogde) partners zien voor een nieuwe locatie zullen bepalen of we dit kunnen realiseren of dat we 3 bestaande systemen zullen gebruiken om de kennis op te bouwen.
De activiteiten in onderstaande tabel worden, na goedkeuring van het voorstel, bij de start van het project met partners nader uitgewerkt in het projectplan. Daarbij wordt ook de betrokkenheid van de verschillende partijen en eindgebruikers in de verschillende fasen van het project geconcretiseerd.
Activiteit - Type activiteit - Betrokken partijen
AGWP-systeem evaluatie en ontwikkeling - Experimentele ontwikkeling, Max 25% - Deltares, KWR, Aveco de Bondt Realisatie meetnet en uitvoering monitoring - Industrieel onderzoek, Max 50% - Deltares, KWR, Aveco de Bondt, Fugro, Wavin
Analyse effectiviteit AGWP - Industrieel onderzoek, max 50% - Deltares, KWR, Aveco de Bondt, Wavin
Kennisdisseminatie - Experimentele ontwikkeling, Max 25% - Deltares, KWR, Fugro, Aveco de Bondt, Stowa, ministeries
Verwachtte resultaten
De opbrengsten van dit onderzoek zijn:
- Inzicht in de effectiviteit van maximaal drie AGWP-systemen, ten aanzien van:
o Functioneren systeem (Onderhoudbaarheid; putverstopping tegengaan)
o Impact op omgeving (effect beheer grondwaterstand, watervraag, waterkwaliteit etc)
- De gevolgen die het beheer van de grondwaterstand (bij drie operationele meetnetten rond goed functionerende AGWP systemen) heeft op:
o Bodemdaling
o Schade aan infrastructuur (wegen en riolen)
o Funderingsschade
o Kwaliteit en kwantiteit groen
o Temperatuur in de ondergrond (en hittestress)
Waarmee een bijdrage wordt geleverd aan
- Integrale ontwerpuitgangspunten voor de aanleg van klimaat adaptieve drainage/infiltratiesystemen in de stedelijke context
o Handreiking die overheden, ingenieursbureaus, aannemers, en particulieren helpt bij het maken van keuzes rond de aanleg van een AGWP systeem
- Een open-source website met informatie over AGWP in de gebouwde omgeving
Uiteindelijk: vermarkten van ontwikkelde kennis en systemen en verbetering van de stedelijke leefomgeving
1 - Twee operationele meetnetten rond functionerende AGWP systemen, waarmee inzicht wordt verkregen in het presteren van de systemen - 2023 en verder
2 - Handreiking AGWP in GO, die ingenieursbureaus, aannemers, overheden en particulieren helpt bij het maken van keuzes rond de aanleg van een AGWP systeem - 2026
3 - Een open-source website met informatie over AGWP in de GO - 2023 en verder (blijft in de lucht tot 5 jaar na projecteinde)
Innovativiteit
Op dit moment zijn er verschillende type systemen operationeel, maar over de effectiviteit is weinig data beschikbaar. De uitdaging is de kennis van de werking van verschillende systemen voor verschillende omstandigheden te vergroten om zo de keuze voor welke systeem waar het best toegepast kan worden te vergroten en de vorm en inrichting van het AGWP systeem voor een locatie te optimaliseren.
De effectiviteit van AGWP beheer wordt enerzijds bepaald door het functioneren van het systeem en anderzijds door de impact op de omgeving in de zin van beperking van overlast en schade. Daarbij is de vraag hoever de impact van een AGWP-systeem in de openbare ruimte reikt en of eigenaren op private percelen aanvullende maatregelen moeten treffen om schade te beperken.
Bestaande systemen zijn veelal passief (niet stuurbaar)en/of afhankelijk van oppervlaktewater voor aanvoer van water. Het is onbekend hoeveel water nodig is, of dit water altijd beschikbaar is en of het beschikbare water voldoende goede kwaliteit heeft, juist in de zomer als er al veel vraag is.
Uit de eerste ervaringen bij veldproeven met peilgestuurde drainage en -infiltratie in landelijk gebied blijkt bovendien dat dergelijke systemen gevoelig zijn voor verstopping. Verstopping is vooral afhankelijk van de infiltratiebron (bv neerslag, oppervlaktewater, grondwater, gezuiverd restwater) die gebruikt wordt, en kan van chemische, biologische, mechanische of fysieke aard zijn. Daarnaast blijkt temperatuur ook van invloed op verstoppingen; bij hogere temperaturen neemt de kans op biologische verstoppingen toe. Bij het ontwerp is het belangrijk om hier rekening mee te houden, zodat verstopping voorkomen of beheerst kan worden. Tevens draagt monitoring bij aan een optimaal werkend systeem zodat verstoppingen tijdig opgemerkt kunnen worden en verholpen.
Valorisatie
De valorisatie en disseminatie van kennis uit dit project verloopt via twee lijnen. Allereerst is er de praktijkgerichte lijn die we vormgeven via de beoogde testlocaties bij verschillende gemeenten. Alle resultaten (zoals de meetreeksen) worden beschikbaar gesteld via een project website. Een open-source website met informatie over AGWP wordt voor alle geïnteresseerden ontwikkeld.
Daarnaast wordt beoogd om met het onderzoek een impuls te geven aan de start van een meerjarig onderzoekstraject. In dit traject worden inzichten uit voorliggend TKI-project, het fundamentele onderzoeksprogramma DroBE (Drought in the build environment) en de TKI Agri Food samen gebracht en verder ontwikkeld. In TKI Agri Food wordt gewerkt aan de ontwikkeling van onderwaterdrainage in veenweide percelen om daarmee bodemdaling en broeikasgasemissies te beperken. Dit meerjarig traject richt op detaillering van de grondwaterstroming in de verzadigde en onverzadigde zone en vernieuwde vormen van AGWP. Daarvoor zouden dezelfde testlocaties gebruikt kunnen worden. Zo wordt een directe verbinding gelegd tussen wetenschappelijk en praktijkonderzoek.
Private partijen - Handreiking; website; verkregen metingen; opgedane praktijkervaring van hun medewerkers - zetten in op valorisatie van de projectuitkomsten door in vervolgtrajecten voort te bouwen richting commerciële dienstverlening m.b.t. advies over en aanleg van AGWP systemen in de gebouwde omgeving
Overheden en particulieren - Handreiking; website; operationeel meetnet; opgedane ervaringen - Voor overheden (gemeenten, ministeries en waterschappen) en particulieren levert het project aangrijpingspunten voor een kosten/baten analyse. Inzet is om de handreiking en website te gebruiken bij uitwisseling van kennis/ervaring met andere gemeenten in communicatie met bewoners. De metingen kunnen desgewenst door de gemeente worden voortgezet.
Kennisinstellingen - Handreiking; meetnetten op 2 locaties; opgedane kennis door medewerkers - Werken in en na project aan deling van opgedane kennis in de netwerken waarin zij actief zijn, en bouwen hierop voort in vervolgonderzoek t.a.v. bodemdaling en schades door grondwateroverlast en grondwateronderlast
Getracht zal worden om de monitoring op de twee locaties voort te zetten in een op droogte in de gebouwde omgeving gericht onderzoeksprogramma. Het project wordt/is onderdeel van het langjarig strategisch onderzoeksprogramma van Deltares naar bodemdaling en duurzame stedelijke ontwikkeling. Over de uitkomsten zal i.i.g. met de private partijen een artikel in een vakblad worden geschreven.
Hoe gaan de participanten van het project om met intellectueel eigendom dat voorkomt uit deze projecten?
1) IP van werkzaamheden uitgevoerd door een kennisinstelling moet naar de kennisinstelling. Dit is ongeacht of dit IP door de TKI middelen, of door de cash-bijdrage van derden is gegenereerd.
2) IP kan in het kader van de regeling alleen van niet-kennisinstellingen zijn als het door deze partijen volledig, d.w.z. zonder kennis van de kennisinstellingen, in het kader van in kind bijdragen is gegenereerd. Consequentie is dat in projecten waar geen in-kind bijdrage van niet-kennisinstellingen is opgenomen, IP nooit bij bedrijven kan liggen.]
Op welke wijze wordt de informatie over dit project op eenvoudige wijze voor het algemene publiek kenbaar gemaakt (beschrijving van het onderzoek, deelnemers en de planning en voortgang)?
Verspreiding van informatie over het project en de uitkomsten verloopt middels:
• Communicatie (door betrokken gemeenten) met bewoners meetlocaties, ondersteund door projectpartners.
• Begeleid bezoek door geïnteresseerden aan meetlocaties.
• Artikel(en) in vakblad(en).
• Project en resultaat omschrijving op TKI website en websites van projectpartners.
• Publicatie van resultaten op internetsites, zoals kennisportaal klimaatadaptatie, KCAF, kennisprogramma bodemdaling.
Projectvoorwaarden
Het consortium zal een samenwerkingsovereenkomst sluiten die aan de eisen van de regeling tegemoet komt.
Projecteigenaar en projectleider(s)
Partners
- Aveco de Bondt B.V.
- Fugro GeoServices B.V.
- Gemeente Almere
- Gemeente Dordrecht
- Ingenieursbureau Gemeente Rotterdam
- KWR Water B.V.
- Ministerie BZK – Ministerie van Binnenlandse Zaken en Koninkrijksrelaties
- Ministerie van Infrastructuur en Waterstaat
- Stichting Deltares (Delft)
- Stichting Waternet
- Stowa
- TKI Deltatechnologie
- Wavin B.V.
Resultaten
Er zijn nog geen resultaten voor dit project.