Bram Stegeman onderzoekt de komende vier jaar aan de TU Delft methoden om lekkage uit riolen en afvalwaterpersleidingen te meten. In dit artikel vertelt hij over zijn onderzoek.

Waarom dit onderzoek?

Het afvalwaterstelsel wordt steeds ouder en ligt inmiddels op veel plekken al meer dan veertig jaar in de grond. Lekkage is een ouderdomskwaal en wordt daarmee een steeds belangrijker aandachtspunt voor beheerders. Lekkage is een van de belangrijkste oorzaken voor het bezwijken van afvalwaterpersleidingen. Daarnaast leidt exfiltrerend afvalwater mogelijk tot bodemverontreiniging en kan het de kwaliteit van het grondwater beïnvloeden, wat bijvoorbeeld ook effect kan hebben op de drinkwaterproductie. Een rioleringsbeheerder heeft daarom methoden en technieken nodig om lekkages te detecteren, kwantificeren en lokaliseren.

In de afgelopen decennia zijn enkele methoden ontwikkeld om lekkages uit het riool en persleidingen op te sporen. De methoden zijn onder te verdelen in twee soorten. De eerste aanpak legt de focus op het detecteren en kwantificeren van lekkages op grote schaal, zoals een zuiveringskring, via het meten en modelleren van waterkwantiteit (waterbalans) en waterkwaliteit. De tweede aanpak richt zich op het detecteren en lokaliseren van lekkages via inspectietechnieken op leidingniveau en dan met name in vrijvervalriolering.

Een beheerder heeft in de praktijk vaak beide aanpakken nodig. Om inzicht te krijgen in de problematiek, kan hij de eerste aanpak toepassen en vervolgens de tweede gebruiken om het probleem te lokaliseren en op te lossen. Maar de bestaande technieken geven niet de benodigde informatie over infiltratie en exfiltratie. Met name voor exfiltratie zijn op dit moment slechts beperkte middelen beschikbaar om dit te detecteren, kwantificeren en lokaliseren. Om de benodigde informatie wél te verkrijgen, is dus behoefte aan een duidelijke strategie, gebaseerd op een combinatie van technieken.

Hoe ziet het promotieonderzoek eruit?

Met dit onderzoek willen we een overkoepelende strategie ontwikkelen om lekkages te detecteren en kwantificeren op basis van nieuwe en bestaande technieken. Het onderzoek bestaat in hoofdlijnen uit:

Exfiltratiemetingen in gedeeltelijk gevulde vrijvervalriolering. Hiervoor gebruiken we een bestaande techniek Quantification of Exfiltration using artificial Tracers with Continuous dosing (QUEST-C). Deze techniek is ontwikkeld in het Europese onderzoeksproject APUSS om met verschillende tracers in het afvalwater exfiltratie te detecteren en kwantificeren op strengniveau. Daarnaast onderzoeken we een nieuwe methode om met tracers exfiltratie te detecteren op bemalingsgebiedniveau. Ook passen we in dezelfde vrijvervalleidingen de bestaande techniek Focused Electrode Leak Location (FELL) toe. Deze techniek meet de elektrische stroom die door een leidingwand ontsnapt. We onderzoeken of we de FELL-techniek kunnen aanpassen om exfiltratie direct te kunnen detecteren, kwantificeren en lokaliseren. De QUEST-C-methode gebruiken we vervolgens om de aangepaste FELL-techniek te valideren.
Exfiltratiemetingen in volledig gevulde afvalwaterpersleiding. Allereerst onderzoeken we met de traditionele lekdetectiemethode het lekdebiet van de leiding. Vervolgens proberen we met de FELL-techniek de lekkages in de persleiding te lokaliseren. Ook onderzoeken we of de FELL-techniek is te verbeteren om de exfiltratie met een hogere nauwkeurigheid te kwantificeren.
Exfiltratiemetingen in de omliggende grond. Hier gaat het om het ontwikkelen en testen van twee nieuwe technieken om het effect van exfiltratie in de grond te detecteren en lokaliseren. Daarbij gebruiken we Electrical Resistivity Tomography (ERT) om inzicht in de elektrische bodemweerstand te krijgen en Self Potential (SP) metingen om inzicht te krijgen in potentiaalvariaties in de grond. Beide technieken worden al toegepast in de geofysica, maar zijn in het stedelijk gebied nog niet gebruikt om exfiltratie te detecteren en lokaliseren. De resultaten van de QUEST-C- en FELL-methode gebruiken we om deze technieken te valideren.
Ontwikkeling van een methodiek voor een gestructureerde aanpak van het detecteren, kwantificeren en lokaliseren van infiltratie en exfiltratie, gebaseerd op combinatie van bekende technieken en uitkomsten van de experimenten.

Over de onderzoeker

Bram Stegeman heeft zijn bachelor in Civiele Techniek in 2008 op de Christelijke Hogeschool Windesheim afgerond. In 2012 behaalde hij zijn master Civiele Techniek met als specialisatie gezondheidstechniek aan de TU Delft. Vervolgens ging Stegeman bij Witteveen+Bos werken als projectingenieur riolering en meten. In 2017 maakte hij de overstap naar de TU Delft, waar hij het promotieonderzoek naar lekkende riolering en persleidingen is gestart. Het onderzoek maakt deel uit van het samenwerkingsprogramma TISCA (Technology Innovation for Sewer Condition Assessment, dat (mede)gefinancierd is door het domein Toegepaste en Technische Wetenschappen van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO-domein TTW), Stichting RIONED, STOWA en het Kennisprogramma Urban Drainage.

Promotieonderzoek naar lekkende riolering en persleidingen