Verslag studiedag Professioneel Persleidingenbeheer

Bijna honderd specialisten vanuit gemeenten (24), waterschappen (41) en bedrijven (30) kwamen op dinsdag 26 november 2019 samen bij Waternet voor uitwisseling van ervaringen met en kennis over het beheer van persleidingen voor het transport van stedelijk afvalwater. De rode draad was data-analyse voor een beter inzicht in de actuele prestaties, de daaraan verbonden risico’s en de beheerkosten.

Opening

Algemeen directeur van Waternet Roelof Kruize opende de studiedag met een welkom aan de deelnemers. Roelof gaf een overzicht van het assetsareaal van Waternet met een geschatte vervangingswaarde van zo’n 20 miljard euro. Het watercyclusbedrijf beheert de assets vanuit de kernwaarden ‘dienstverlenend’, ‘doelmatig’ en ‘duurzaam’. Voor het afvalwatertransport naar een van de twaalf rwzi’s beheert Waternet 700 km aan persleidingen. Risicogestuurd ontwerp en beheer met verbinding van de omgeving zijn de uitgangspunten. Voor Waternet zijn open data het vertrekpunt.

Werkgroep persleidingen

Wouter van Riel (Don Bureau), secretaris van de werkgroep persleidingen, presenteerde de resultaten van de werkgroep sinds de start van het programma Professioneel Persleidingenbeheer op 15 maart 2018. Zo is van de circa 9.000 km persleidingen in Nederland inmiddels bij 14 van de 21 waterschappen en de twee grootste gemeenten zo’n 6.000 km gedetailleerd in beeld gebracht. Ruim de helft van het areaal blijkt ouder dan 30 jaar. De meeste leidingen zijn van pvc (54%), gevolgd door asbestcement (13%). De grotere diameters zijn vaak van (gewapend) beton. In de discussie werd benadrukt dat de beheerders de registratie van gegevens kunnen verbeteren door eenduidige, bij voorkeur landelijke, datadefinities te gebruiken. Hiermee wordt de stap naar bredere analyses veel kleiner.

Prestaties

Minimale wanddikte bepalen
John Driessen (Sweco) lanceerde de online app Wall-C waarmee de minimale wanddikte is te bepalen. De minimale wanddikte geeft de persleiding nog juist voldoende sterkte voor de twee situaties met maximale belasting: maximale druk vanuit binnen en geen ondersteuning door de grond óf geen druk van binnen en maximale druk vanuit de grond en bovenbelasting. De webtoepassing berekent de minimaal benodigde wanddikte voor drie verschillende materialen, de meeste diameters, drie grondsoorten en verschillende bovenbelastingen. De app en het rapport met de aannames en uitgangspunten komen binnenkort online op de portal www.persleidingenbeheer.nl. 

Interactie tussen leidingen en waterkeringen
Martin Evers (Hoogheemraadschap Delfland) gaf namens het Expertisenetwerk Leidingen in Waterstaatswerken (ELW) een overzicht van werkzaamheden van het ELW en van het Project Overstijgende Verkenning Kabels & Leidingen (POV K&L) als onderdeel van het Hoogwater Beschermingsprogramma. Doel van de netwerken is om kennis te verzamelen over de interactie tussen leidingen en waterkeringen. Daarbij staat denken in risico’s steeds meer centraal. De nieuwe NEN3650:2019 bevat ten opzichte van de vorige versie getalsmatig geen wijzigingen voor de berekening van de maximaal toelaatbare lekkage. Wel zijn er verbeterde schema’s om de juiste beoordelingsmethodiek te bepalen. Martin benadrukte dat samenwerking tussen de Werkgroep Persleidingen en het ELW noodzakelijk is om elkaars taal beter te begrijpen en beter inzicht te krijgen in faalmechanismen en faalkansen.

Persleidingincidenten en invloeden

Johan Post (Partners4UrbanWater) verzamelde en analyseerde de informatie over ruim duizend persleidingincidenten. Het aantal incidenten blijkt de afgelopen tien jaar verdubbeld van 0,7 tot 1,4 per jaar per 100 km persleiding. De directe kosten lagen vaak rond de € 4.000 per incident, maar er zijn ook uitschieters tot ruim twee ton of zelfs meer dan 1,5 miljoen euro. De indirecte kosten, milieuschade en overlast zijn meestal nog niet in beeld gebracht. Factoren die de kans op een incident beïnvloeden, zijn: eerdere reparaties, gasophoping, onvoldoende dekking en fouten tijdens de aanleg. Steeds meer organisaties registreren persleidingincidenten. Dit is te verbeteren met de registratie van druk, debieten én de gevolgen na een incident.

Proeftuinen

Reiniging en inspecties persleiding uit 1972
Rien van Wanrooij (Waterschap Brabantse Delta) presenteerde de reiniging en inspecties van de 8,5 km betonnen persleiding (800 mm) uit 1972. Deze leiding van Moerdijk naar Hoeven kruist een snelweg, spoorlijn en rivier. Door industriële lozingen was de leiding zeer vervuild (scaling) en door inprikkers was er kans op zwavelzuuraantasting. Kortom, een leiding die de afvoercapaciteit niet meer haalde en met een hoog risicoprofiel.

Dankzij een tweede parallelle leiding kon het waterschap de vervuilde leiding zes weken uit bedrijf halen en laten reinigen en inspecteren (uitgebreid toestandsonderzoek) als onderdeel van het RIONED/STOWA project Proeftuinen persleidingen [https://www.riool.net/proeftuin-persleidingen-fase-2-inventarisatie-en-basisonderzoek-2018-]. Bij de reiniging is 400 ton aan scaling verwijderd, waarna de capaciteit weer was toegenomen van 1.200 m3/uur naar 2.100 m3/uur. Vervolgens is de leiding vanuit toegankelijk gemaakte mangaten visueel geïnspecteerd op de voegwijdte van de verbindingen en intredend grondwater.

Nadat de leiding weer in gebruik was genomen, is deze met de ‘smartball’ (akoestisch) onderzocht op ligging, aanwezigheid van gasbellen en waterdichtheid. Uiteindelijk is geen lekkage gevonden en is met afpersen (24 uur op 1 bar) bevestigd dat de leiding weer aan alle prestatie-eisen voldoet. Rien concludeerde: ‘Inspectie loont altijd en tijdig onderhoud verdient zich terug.’ De leiding is aantoonbaar lekdicht richting Rijkswaterstaat, waterschap en perceeleigenaren. Tot de volgende inspectie in 2027 zijn geen maatregelen noodzakelijk. 

Pilot intelligent pigging
Frank Verkuijlen (Waterschapsbedrijf Limburg) deed verslag van een pilotproject met intelligent pigging op een 4,5 km lange AC-leiding uit 1977 met een diameter van 500 mm. In 2015 waren al boorkernen onderzocht op verdenking van aantasting na enkele breuken. Dit onderzoek bevestigde interne (in de kruin) en externe uitloging. De buiswand voldeed niet meer aan de eisen, inmiddels is 400 meter vervangen.

In het pilotproject met Acquaint, Wetsus, Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier, Waterschap Aa en Maas, Waterschap Zuiderzeeland en het Waterschapsbedrijf Limburg is een bestaande intelligent pigging-techniek vanuit drinkwater vertaald naar afvalwater. Hieruit bleek dat over de gehele lengte van slechte kwaliteit is. Het risicoprofiel van de leiding is geactualiseerd en het advies is de gehele leiding te vervangen.

Innovaties in meten en beoordelen

De middag van de studiedag startte met drie bedrijfspresentaties van inspectiebedrijven: Frank van der Hulst (Acquaint), Pedro Piña (Xylem) en Berry Krijbolder (Rosen) pitchten hun innovaties voor conditiemeting en -beoordeling van afvalwaterpersleidingen. 

Doel van een inspectie is de goede leidingdelen vast te stellen. Immers, ruim 90% van het areaal is nog prima, maar welke 10% is dat niet? Naast het uitvoeren van de inspectie bieden de bedrijven online toegang tot de data en analyse-instrumenten om het inspectieresultaat te beoordelen. Ze riepen op samen te werken aan verdere harmonisatie van de resultaatsbeschrijvingen en aan verdere ontwikkeling van de tools om de toestandsmetingen te interpreteren. Ten slotte vroegen de bedrijven locaties beschikbaar te stellen om inspectieapparatuur te kunnen uittesten en doorontwikkelen. Met proeftuinen kunnen we samen sneller kosten besparen.

Risicobeoordeling in de praktijk

Frans Hamers (Waterschap Aa en Maas) lichtte toe hoe de afdeling Zuiveren momenteel assetmanagement implementeert om medio 2021 op certificeerbaar niveau (ISO 55000) te zijn. Daarbij is het motto: ‘Investeren doen we slim: kosten, risico’s en prestaties zijn altijd in balans, van ontwerp tot sloop van onze assets. Zo blijven onze belanghebbenden (stakeholders) tevreden, hebben we altijd een goede onderbouwing voor het bestuur en houden we de kosten in de hand.’

Het leidingareaal bestaat uit 55 km vrijvervalleiding en 361 km persleiding. In het verleden is met geo-radar steekproefsgewijs de conditie van AC-leidingen onderzocht. Sinds twee jaar is met smart piggen de conditie meer in detail in kaart te brengen. Dit zijn relatief dure inspecties, dus wil het waterschap deze in eerste instantie toepassen op de leidingen met een hoog risico. 

Voor de risicobeoordeling hanteert Aa en Maas zes criteria: drie voor de kans (leeftijd, aantastingsgevoeligheid en inspectieresultaten) en drie voor de gevolgen (leidingbelang, omgevingsgevoeligheid en beheerderservaringen). Per criterium zijn eenvoudige maatlatten bepaald, zodat per leidingsectie een risicogetal volgt uit de gesommeerde kansklassen maal de gesommeerde gevolgklassen. Hieruit volgt dat 110 km leiding het risico ‘zeer hoog’ heeft. Deze worden de komende jaren geïnspecteerd.

Ten slotte riep Frans de aanwezigen op om inspectie- en storingsdata samen te brengen. Dan kunnen we betere prognoses geven over het degradatieverloop en de werkelijke technische levensduur van onze afvalwatertransportleidingen.

Machine Learning

In aansluiting op de oproep van de vorige spreker ging Kees Baake (Sweco) in op het datascienceonderzoek naar het degradatieverloop van AC-leidingen. Het onderzoek wil antwoord geven op de vraag of we met omgevingsfactoren en leidinggegevens kunnen voorspellen waar de degradatie het hardst verloopt. Daarnaast kijkt het onderzoek of er nog ‘natuurlijke’ groepen zijn (bijvoorbeeld ingedeeld naar diametergrootte of grondsoort) met significant ander degradatiegedrag.

Het onderzoek is gestart met dataverzameling. Met de GIS-applicatie Geo-Web zijn bij vijf waterschappen de leidingdata gekoppeld aan 26 mogelijke invloedsfactoren. De ontwikkelde applicatie verzamelt de gegevens automatisch, waardoor de dataset snel groeit. Met de nu opgedane ervaring is een belangrijke stap gezet voor de dataverzameling van de overige zestien waterschappen. 

Nadat de data deels waren opgeschoond, zijn met Machine Learning-technieken mogelijke verbanden verkend. Bijvoorbeeld door invloedsfactoren te clusteren, zoals het groeperen van metingen op aantastingsgevoelige locaties. De voorlopige conclusie is dat uit de huidige data nog geen duidelijke relaties naar voren komen. Het onderzoek zal eerst meer data moeten verzamelen. Daarbij is het positief dat steeds meer beheerders verwachten de komende jaren meer leidingen te inspecteren en dat de technieken voorhanden zijn om deze uitkomsten geautomatiseerd aan de onderzoeksdataset toe te voegen.

Faalkansmodel

Jeroen Langeveld (Partners4UrbanWater) vertelde over een breed inzetbaar faalkansmodel voor afvalwaterpersleidingen. TNO, Deltares, Rotterdam, Waternet, STOWA en Stichting RIONED ontwikkelen samen een hydride rekenmodel. Per leidingdeel berekent het model een gesommeerde faalkans voor een aantal faalmechanismen. Het model combineert het deterministisch modelleren van fysische processen (zoals aantasting en ongelijkmatige zettingen) met een statistische verwachting op basis van incidentenregistraties. De modellering van de fysische processen voor de faalmechanismen aantasting en zetting is al ontwikkeld en gevalideerd op enkele leidingen. Komend jaar worden de incidentendata en data van nieuwe inspecties toegevoegd. Zo wordt het model steeds nauwkeuriger. Uiteindelijk komt het faalkansmodel als een webservice beschikbaar.

Informatieplatform Professioneel Persleidingenbeheer

Ton Beenen (Stichting RIONED/STOWA) sloot de studiedag af met een voorstel om Professioneel Persleidingenbeheer verder te ontwikkelen. Uit de voorafgaande presentaties bleek de grote behoefte om uniforme data over ligging, kenmerken, conditie en functioneren van persleidingen voor het transport van afvalwater centraal te ontsluiten. Daarom zal Stichting RIONED voorrang geven aan de inrichting van een centraal informatieplatform.

Het informatieplatform ontsluit landelijke data en koppelt allerlei informatie aan leidingdelen. Zo zijn landelijke kentallen af te leiden om de langetermijnassetmanagementplannen te onderbouwen. Denk aan degradatiesnelheid, toelaatbare voegwijdtes, minimale wanddikte of faalfrequenties en omvang van de gevolgen bij een leidingbreuk. Tenslotte kunnen diverse analysetools via updateroutines steeds betere voorspellingen maken. Nieuw beschikbare conditiemetingen en incidentenregistraties worden direct verwerkt in de algoritmes. De leidingeigenaren blijven baas over eigen data. Regelmatig zal een kopie van de gegevens op een centrale plek worden ontsloten.

Ton sprak de hoop uit dat alle aanwezigen de komende tijd betrokken blijven bij de verdere ontwikkeling die we gezamenlijk vormgeven. Samen zullen we immers veel sneller leren. Voorwaarde is wel dat we de registraties harmoniseren. Dat is de les van de afgelopen twee jaar die we meenemen op weg naar een betere toekomst, waarin alle persleidingenbeheerders weer in control zijn.