Afschot en schuifspanning

Leidingen met (ook) vuilwater

De beginstrengen die het verst bij een gemaal vandaag liggen en daardoor nog maar weinig bevatten, krijgen in het ontwerp ten minste een afschot van 1:250 tot 1:300. Dit zijn meestal ook de kleinste leidingen (met een diameter vanaf 200 mm). Bij dit is de snelheid in de leiding groot genoeg voor een goede afstroming. De schuifspanning ligt dan ongeveer tussen 1 en 1,5 N/m², waardoor de stroming slib en fijn zandig materiaal meeneemt. Wordt de schuifspanning te groot (> 2,5 N/m²), dan woelt de stroming afzettingen weer op waardoor eventueel overgestort water vuiler is. Als grove vuistregel geldt: het minimale verhang = 1 / diameter (in mm) waarbij eindstrengen vaak net iets steiler worden gelegd.

Voor overige leidingen geldt het volgende afschot:

Bij leidingen met een diameter van 300 mm is het minimale afschot ongeveer 1:500;
Bij leidingen van 400 tot 600 mm is het afschot 1:750;
Bij leidingen van zo’n 700 tot 1.000 mm is het minimale afschot 1:1.000;
Een afschot van 1:1.000 of flauwer komt in vuilwaterstelsels vrijwel niet voor.

De toegestane schuifspanning wordt daarnaast bepaald door het toegepaste materiaal.

Hemelwaterriolen

In tegenstelling tot bij vuilwaterriolen speelt slibafzetting bij hemelwaterriolen een minder prominente rol. Hemelwater bevat over het algemeen al minder afvalstoffen dan afvalwater. Bovendien is de snelheid in hemelwaterriolen door periodiek hevige neerslag groter dan in vuilwaterriolen, zodat afzettingen makkelijker wegspoelen. Hemelwaterriolen worden over het algemeen zwaarder belast dan vuilwaterriolen en hebben daarom dan ook een grotere diameter. Het bodemverhang bij hemelwaterriolen kan variëren van 1:500 tot 1:1.000.

Dieper liggende riolen of grotere diameters

Het hangt samen met de afvoercapaciteit, de materiaalkeuze en de leidingdiameter. Hoe groter het afschot, hoe meer water het riool kan afvoeren. Dit gaat op totdat de leiding helemaal gevuld is; vanaf dat moment is het van belang. Het verhang is het verschil tussen het of de op dat moment aanwezige waterstand bij het lozingspunt (bijvoorbeeld een vijver of watergang) en de waterhoogte in de beginstreng van het stelsel.

Het is belangrijk om te weten wat het afschot van een leiding is om op basis daarvan te kunnen bepalen:

hoe diep de leidingen moeten komen te liggen;
hoeveel gemalen er nodig zijn en waar deze ongeveer in het plangebied moeten komen te liggen;
waar mogelijke problemen met kruisingen van bijvoorbeeld watergangen zijn te verwachten.

Een groot afschot leidt tot dieper aangelegde riolen en daarmee hogere kosten. Daarnaast hebben de grootte van het plangebied, de hoeveelheid aangesloten verhard oppervlak en de structuur van het leidingnetwerk veel invloed op de leidingdiameters. Minder afschot vraagt om grotere diameters; ook dit heeft consequenties voor de kosten. Belangrijk is dat de snelheid in de leiding groot genoeg is om een goede afstroming te krijgen en afzettingen te voorkomen, daarna kan de ontwerper een optimum in kosten voor aanleg en beheer zoeken.

Hoogteligging

De hoogteligging (of de diepte) van de riolen wordt bepaald door de peilen van de binnenonderkant buis (ofwel b.o.b.) op de plek van de putten. Hierbij zijn de volgende aspecten van belang:

het minimale afschot en de gronddekking op de buizen van de beginstrengen;
de gewenste bodemhelling/schuifspanning voor riolen (1 tot 1,5 N/m²);
het praktisch haalbare afschot voor de overige strengen;
de maximale gronddekking op de buizen.

Een apart aandachtspunt zijn (sterk) hellende gebieden. Het afschot in riolen kan in hellende gebieden zó groot zijn dat de stroomsnelheden flink oplopen. Door de leidingen tussen de putten in deze gebieden getrapt aan te leggen voorkomt de ontwerper dat deze stroomsnelheden te erg oplopen. Als er sprake is van aparte stelsels voor verschillende typen water, dan kunnen de stelsels die hiervoor nodig zijn de ontwerper voor aanvullende uitdagingen stellen. Zo zijn bij een verbeterd gescheiden rioolstelsel kruisingen nodig en zijn de onderlinge afstanden van belang.

Gronddekking
Voor een gemiddelde huisaansluiting, op de bovenzijde van een riool, is ongeveer 0,80 tot 1,00 m dekking nodig (dekking is de afstand tussen de bovenkant van een buis en het maaiveld). Bij een kruising met kabels en leidingen van nutsbedrijven zijn met name gas- en waterleidingen maatgevend. Hiervoor is ongeveer 1,10 tot 1,35 m dekking op het riool nodig. Daarnaast spelen zaken als een vorstvrije ligging en te verwachten bovenbelasting een rol. Deze twee aspecten leiden niet tot een grotere dekking. Omdat de vrijvervalleidingen onder afschot liggen, neemt de dekking op de leidingen naar toe (en daarmee stijgen ook de aanlegkosten). De minimale dekking is daarom vaak alleen bij de beginstrengen van belang. Waar mogelijk is het aan te raden te starten met zo min mogelijk gronddekking om (ontgravings)kosten te beperken. Bij een overgang naar een grotere diameter is een controle of er voldoende dekking is weer nodig.

Afschot en hoogteligging van een ondergrondse niet-doorlatende vrijvervalleiding