Bepalen overstortingsdebiet

In de huidige praktijk is een ruwe schatting vaak voldoende. Het gaat dan om een indicatie van het overstortingsdebiet om de effecten op de waterkwaliteit in te schatten. Bovendien is het niveauver - loop in de overstortput een waardevollere parameter voor modelkalibratie dan het overstortingsdebiet. Een systematische methode vindt u in de RIONEDreeks 2 Meten en berekenen van rioolstelsels. Hierin staat hoe stapsgewijs onbekende parameters zijn te bepalen, gebruikmakend van droogweerperioden en neerslaggebeurtenissen die net niet tot een overstortingsgebeurtenis leiden. Het meten van overstortvolumen met een hogere nauwkeurigheid komt hoofdzakelijk voor bij (semi-)wetenschappelijk onderzoek en concrete waterkwaliteitsvraagstukken. Dan is wel een veldkalibratie nodig om de afvoer-coëfficiënt te bepalen. In de hydraulica worden twee soorten overlaten onderscheiden: de lange overlaat en de korte overlaat. Voor de rioleringstechniek is alleen de korte overlaat relevant. Of een overlaat volkomen of onvolkomen werkt, hangt af van de benedenstroomse waterstand. Bij een volkomen overlaat is de benedenstroomse waterstand zo laag, dat deze geen invloed uitoefent op de stroming over de overlaat. Er is dan sprake van een volkomen afvoer, waarbij alleen de bovenstroomse waterstand de stroming over de overlaat bepaalt. Riooloverstorten kunnen worden gemodelleerd als een volkomen overlaat, mits er sprake is van een vrije of volkomen afvoer (zie figuur A). Volkomen overlaat Vanuit praktische en financiële overwegingen wordt voor een schatting een veldkalibratie vaak achterwege gelaten. Dan wordt volstaan met het overstortingsvolume op basis van de formule voor korte overlaten: .Vergroot afbeelding Figuur A Volkomen overlaatVergroot afbeelding Energiehoogte De energiehoogte H is gelijk aan de dikte van de overstortende straal + de snelheidshoogte v2/2g. Op een kleine afstand (4 x H) bovenstrooms van de drempel in de overstortput is de snelheid en daarmee de snelheidshoogte sterk gereduceerd. Hier nadert de waterstand de energiehoogte. Let op: de literatuur en software voor metingen van overstortingsdebieten kunnen afwijkende formules hanteren! Onvolkomen overlaat Als bekend is of het vermoeden bestaat dat de benedenstroomse waterstand boven de overstortdrempel uit stijgt, is er een kans op een onvolkomen werking van de overlaat. Om dit te kunnen corrigeren, moet de benedenstroomse waterstand worden gemeten. Voor een ruwe schatting van het overstortingsvolume op basis van de formule voor korte onvolkomen overlaten geldt de volgende formule: .Vergroot afbeelding Figuur B Onvolkomen overlaatVergroot afbeelding Om een onvolkomen werking te kunnen detecteren, moet de buitenwaterstand worden gekoppeld aan de niveaumeting in de put. Voor een juiste softwarematige verwerking moet ook bekend zijn of er een terugslagklep is. Zo ja, dan kan geen negatieve overstortingsgebeurtenis optreden, door inloop van buitenwater in het systeem. Beste plek niveaumeter Vanwege de beperkte beschikbare ruimte en toegankelijkheid zitten waterstandmeters in de praktijk vaak aan de overstortmuur. In dat geval meet de meter wel de waterstand, maar niet de snelheidshoogte. Afhankelijk van de kromming van de straal, leidt de formule voor korte overlaten dan tot een onderschatting van het overstortingsdebiet.   Plaats de niveaumeter voor een volumebepaling dus niet te dicht bij de overstortdrempel. Want dan meet die de hoogte van de overstortende straal in plaats van de energiehoogte. De beste plek voor een niveaumeter is: op zo groot mogelijke afstand van de overstortdrempel; niet direct voor de aanvoerleiding(en); op een locatie waar de stroomsnelheid zo laag mogelijk is (bijvoorbeeld in een hoek van de overstortput). Meetfouten Het meten van overstortende volumen met niet-gekalibreerde overlaten kan leiden tot fouten (20 - 50%), vanwege: de fouten in de meetwaarden van de sensor; de onbekende overlaatcoëfficiënt. De nauwkeurigheid van de bepaling van het overstortingsvolume/debiet is met een nauwkeurige niveaumeting te vergroten. De effecten van een onjuiste overlaatcoëfficiënt vallen voor de meest gangbare overstortconstructies binnen de 5% (Robin Bos, Rioleringswetenschap nr 27). Bij bijzondere vormen van overstortconstructies kan de afwijking groter zijn. Houd hiermee rekening bij de analyse van het functioneren. De meetfout is te verkleinen door een scherpe, zuiver waterpas gestelde overstort(mes)rand bij de overstort. Dit is aan te bevelen als u op basis van het gemeten niveau overstortende debieten gaat afleiden. Als alternatief is plaatsing van (een) debietmeter(s) in de aanvoerleiding(en) mogelijk. Met een veldkalibratie is een nóg nauwkeuriger bepaling te maken. Vanwege het op te pompen en door te voeren debiet is de nabijheid van voldoende oppervlaktewater noodzakelijk. Een veldkalibratie vergt veel materieel en tijd, en is daardoor kostbaar. Als het op te pompen debiet te groot wordt, is kalibratie niet mogelijk of leidt tot extreem hoge kosten. Overweeg vóór veld kalibratie goed of de baten opwegen tegen de kosten. Normaal gesproken is dit in de praktijk niet vaak het geval. Meer informatie over het kalibreren van overstortdrempels vindt u in Het kalibreren van overstorten (Rioleringswetenschap nr. 2, 2001). Nat of droog? Naast veldkalibratie of ‘natte’ kalibratie is soms sprake van ‘droge’ kalibratie of een ‘bureau kalibratie’. Dan betreft het vaak testen om de werking van meetapparatuur te onderzoeken, zónder werkelijk in de praktijksituatie te meten. Omdat droge kalibratie vaak alleen een deel van de werking meet (zoals de elektrische weerstanden in een sensor), is dit in feite geen echte kalibratie.