Bij deze analyse doorloopt u de volgende stappen:

1. Vastleggen theoretisch verwacht gedrag object in concrete indicatoren

Om het functioneren van gemalen te beoordelen, moet u concrete indicatoren opstellen. Voor dit voorbeeld zijn dat:

inslagpeil en uitslagpeil;
inslagpeil niet boven laagste binnenkomende buis;
pompcapaciteit;
controle op juiste logfrequentie debietmeter.

2. Verzamelen benodigde gegevens voor elke indicator

Om de indicatoren te kunnen beoordelen, moet u de volgende gegevens hebben:

inslagpeil en uitslagpeil: meten waterniveau in de gemaalkelder;
inslagpeil niet boven laagste binnenkomende buis: meten waterniveau in de gemaalkelder en hoogteligging laagste binnenkomende buis;
te verpompen debiet: meten debiet in uitgaande persleiding of waterniveau in de gemaalkelder en de geometrie van de gemaalkelder;
controle op logfrequentie debietmeter: meten debiet in uitgaande persleiding en meten waterniveau in gemaalkelder.

3. Vergelijken huidig functioneren met gewenst functioneren

U gebruikt de verzamelde (meet)gegevens om het functioneren van een gemaal inzichtelijk te maken. Dat vergelijkt u met het gewenste functioneren, uitgaande van de vastgestelde indicatoren. Hieronder leest u voor elke indicator uit stap 2 hoe u dat kunt doen.

Inslagpeil en uitslagpeil

In figuur A ziet u de gemeten debieten (blauw) in de uitgaande persleiding en de gemeten waterniveaus in de kelder (zwart) van een gemaal. De waarnemingen zijn afgebeeld over een periode van acht dagen.

Figuur A Analyseren functioneren object gemaal op basis van gemeten waterniveaus en afvoer (Bron: Partners4UrbanWater)

Het in- en uitslagpeil van het gemaal kunt u afleiden uit de gemeten waterniveaus in de gemaalkelder. U selecteert een droge periode en bepaalt vervolgens het in- en uitslagpeil uit de gemeten waterniveaus. Het maximaal gemeten waterniveau in de kelder is het inslagpeil, het minimaal gemeten waterniveau is het uitslagpeil (zie het voorbeeld in figuur A). De afgeleide in- en uitslagpeilen kunt u vervolgens vergelijken met de vermelde peilen in uw beheersysteem en/of de opgenomen peilen in uw rioleringsmodel. Afhankelijk van de kwaliteit van uw meetgegevens (resultaten validatieproces) kunt u bijvoorbeeld ook werken met de waarde van het 95e-percentiel voor het inslagpeil en het 5e-percentiel voor het uitslagpeil.

Inslagpeil niet boven laagste binnenkomende buis

In het beheersysteem van de gemeente in dit voorbeeld staat dat de laagste binnenkomende leiding in een gemaal -2,63 mNAP bedraagt. Deze hoogte is in het veld gecontroleerd en is correct. Volgens het gemalenbeheersysteem is het inslagpeil van het vuilwatergemaal ook -2,63 mNAP.

In figuur B ziet u de gemeten waterniveaus (in mNAP), in de kelder van zowel het vuilwater- als het hemelwatergemaal, tijdens een periode zonder neerslag (22 tot 28 augustus). De lijn van de gemeten waterniveaus in het vuilwatergemaal buigt af, wat betekent dat berging in het vuilwaterstelsel als pendelberging wordt benut. De geometrie van de kelder wijzigt niet met de hoogte.

Figuur B Analyse gebruik vuilwaterstelsel als pendelberging: inslagpeil ligt hoger dan de binnenkomende buis (Bron: Partners4UrbanWater)

Het maximaal gemeten waterniveau in de vuilwaterkelder bedraagt -2,22 mNAP. Het inslagpeil van het vuilwatergemaal ligt dus 0,41 m hoger dan het gemalenbeheersysteem aangeeft.

De afmetingen van de vuilwaterkelder zijn ingemeten. De inhoud van de kelder tussen in- en uitslagpeil bedraagt 1,2 m³. Uit figuur B volgt dat het vuilwatergemaal, tijdens perioden zonder neerslag, de kelder (met uitzondering van zondag) circa vijf tot zes keer per dag ledigt. Dit komt overeen met een dagvolume van circa 6 - 7 m³. De theoretische omvang van het huishoudelijk afvalwater is 15 m³/dag. Uitgaande van deze theoretische hoeveelheid voert het vuilwatergemaal elke lediging van de kelder circa 2,5 - 3 m³ af. Een eerste indicatie van de als pendelberging benutte stelselberging komt daarmee op circa 1,3 - 1,8 m³.

Pompcapaciteit

De afvoer van het gemaal kunt u met of zonder een debietmeter controleren:

Bepalen afvoer gemaal met debietmeter

Als u een debietmeter hebt geïnstalleerd om het debiet door de uitgaande persleiding te meten, dan bepaalt u het debiet van het gemaal tijdens neerslag en bij droog weer. In figuur A ziet u het maximale debiet van het gemaal tijdens neerslag en bij droog weer. Eventueel werkt u met de waarde van het 95e-percentiel.

Nu het maximaal te verpompen debiet tijdens neerslag bekend is, onderzoekt u of deze capaciteit binnen de door u gestelde range valt. Als de capaciteit van het gemaal kleiner is dan uw vastgestelde ondergrens, neemt de vuilemissie uit de overstorten in het rioolstelsel toe. Ook duurt het langer om het rioolstelsel te legen. Om u een indicatie te geven: als de pompovercapaciteit met 0,1 mm/h afneemt, kan dit leiden tot een toename van de jaaremissie met circa 12 - 15%. Een afname van 0,2 mm/h kan leiden tot een toename van de jaaremissie van circa 25%. Als de capaciteit groter is dan de bovengrens, heeft dit gevolgen voor het ontvangende systeem. De vuilemissie in het ontvangende systeem neemt bijvoorbeeld toe of er ontstaan problemen op de rwzi.

In figuur A ziet u dat het maximaal geregistreerde debiet, als alle pompen in het gemaal in werking zijn, enigszins varieert in de tijd. Dit kan bijvoorbeeld het gevolg zijn van een lager waterniveau in de gemaalkelder en/of een hoger waterniveau bij het lozingspunt. Hierdoor neemt de totale opvoerhoogte toe en het debiet af.

Bepalen afvoer gemaal zonder debietmeter

Als er geen debietmeter is, kunt u de capaciteit van het gemaal inschatten door het vullen en ledigen van de kelder te analyseren. U bepaalt eerst indicatief de droogweerafvoer uitgaande van de vullingstijd van de kelder. Deze inschatting gebruikt u om de aanvoer van afvalwater tijdens het ledigen van de kelder te corrigeren.

In figuur C ziet u het gemeten waterniveau in de kelder van een gemaal. De oppervlakte van de kelder bedraagt 15 m². Uit de gemeten waterniveaus kunt u het verschil berekenen tussen start vullen en einde vullen van de gemaalkelder, dit is 1,84 m. Het vullen van de kelder (bij droog weer) duurt 5 minuten. De inhoud van de kelder berekent u door de oppervlakte van de kelder te vermenigvuldigen met het verschil in waterniveau: 15 m² * 1,84 m = 27,6 m³. De aanvoer van afvalwater komt dan overeen met circa 331 m³/h.

Figuur C Gemeten waterniveau gemaalkelder (Bron: M. van Bijnen Advies)

De pomp leegt de kelder tussen start en einde in 4 minuten (zie figuur C). Dit komt overeen met een hoeveelheid van (1,85 m * 15 m²)/4 = 6,9 m³ per minuut, zijnde circa 416 m³/h. Gecorrigeerd met de aanvoer van afvalwater tijdens het ledigen, is een eerste indicatie van de gemaalcapaciteit: 416 + 331 = 747 m³/h.

Controleren logfrequentie debietmeter

De logfrequentie waarmee u de afvoer van afvalwater met een debietmeter meet, is belangrijk voor de betrouwbaarheid van de metingen. Om de werkelijke afvoer goed in beeld te krijgen, moet de logfrequentie passen bij de tijdschaal van het proces dat optreedt. In figuur D ziet u het gemeten waterniveau in de vuilwater- en hemelwaterkelder van een gemaal en het gemeten debiet door de uitgaande persleiding. De logfrequentie van de waterniveaumeters bedraagt 1 minuut en de debietmeter logt per 5 minuten.

Figuur D Gemeten waterniveau vuilwater- en hemelwaterkelder gemaal en debiet in uitgaande persleiding (Bron: Partners4UrbanWater) — Figuur D Gemeten waterniveau vuilwater- en hemelwaterkelder gemaal en debiet in uitgaande persleiding (Bron: Partners4UrbanWater0

In figuur D is te zien dat de logfrequentie van de debietmeter te laag is om de werkelijke afvoer goed in beeld te krijgen. De debietmeter registreert 25 keer een debiet. Het gemaal ledigt de vuilwaterkelder twintig keer en de hemelwaterkelder vijf keer. Tijdens acht situaties ledigt het gemaal een kelder en registreert de debietmeter niets. Op basis hiervan kunt u concluderen dat de debietmeter de werkelijke afvoer met circa 30% onderschat.

Met deze instellingen kan de debietmeter de afvoer ook overschatten. Het legen van de hemelwaterkelder duurt 2,5 minuut. Een registratie van de debietmeter komt overeen met een werktijd van de pomp van 5 minuten. Dit leidt tot een overschatting van de werkelijke afvoer.

4. Bepalen welke handeling of maatregel nodig is

Door de logfrequentie van de debietmeter te verkleinen naar bijvoorbeeld 1 minuut, benadert u de werkelijke afvoer beter. Ook kunt u ervoor kiezen om cumulatieve waarden per tijdstap te laten registreren in plaats van momentane waarden.

Analyseren functioneren gemaal