Voorkomen van ondergelopen tunnels

Het onderlopen van tunnels is regelmatig in het nieuws. Het (extreem) functioneren van een tunnelbak is eenvoudig te controleren met de RainTools rekentegel. Dit artikel beschrijft die aanpak en geeft een aantal praktische tips.
In essentie is een tunnel een laagte in een gebied en die punten zijn vrijwel altijd kwetsbaar voor regenwateroverlast. Het laten onderlopen van een tunnel is echter een keuze. Het onderlopen van tunnels kan worden voorkomen met een voldoende zware pomp en pompkelder. Met de aanpak in dit artikel kunt u nagaan hoe kwetsbaar uw situatie is. De benadering van een tunnelbak is vergelijkbaar met die van een aflopende inrit naar een ondergrondse ruimte. Een tunnel moet in principe niet onder vrij verval worden aangesloten op het nabijgelegen rioolstelsel. Een lager gelegen tunnel kan zijn water dan niet of onvoldoende kwijt. De tunnelbak moet worden beschouwd als een onderbemalen gebied/systeem.

Waterbalans
De werking van een tunnelbak kan worden berekend met een eenvoudige waterbalans (figuur A). Vaak is er geen overloopcapaciteit beschikbaar omdat een tunnel vaak lager ligt dan de omgeving.


Figuur A Principe waterbalans in RainTools.

Een tunnelbak heeft wel een flinke ledigingscapaciteit (pomp) en een bergingscapaciteit in de pompkelder. Een kleine pompkelder betekent dat er bij het pompen niks mis mag gaan. Als een pomp uitvalt dan is er eigenlijk geen tijd om een reservepomp of een noodstroomvoorziening in te schakelen.

Gegevens tunnelbak
Het systeem van de tunnelbak is in RainTools geschematiseerd met de volgende kenmerken (figuur B):



Figuur B Schematisering langs profiel tunnelbak.

 

  • Breedte van de tunnelbak
m1 haaks op het langsprofiel
  • Lengte bodem van de tunnelbak
m horizontaal gemeten
  • Lengte afrit links
m horizontaal gemeten
  • Lengte afrit rechts
m horizontaal gemeten
  • Lengte helling afrit links, per m1 hoogte
1: X (m)
  • Lengte helling afrit rechts, per m1 hoogte
1: Y (m)
  • Lengte overkapping van de tunnelbak
m horizontaal gemeten
  • Extra afvoerend oppervlak 
m2


Het regent normaliter alleen op de afritten. Naarmate de tunnel langer is, is er meer ruimte voor berging van water op straat, mits de bodem van de tunnel relatief vlak ligt. In de schematisering is het mogelijk voor de taluds links en recht verschillende hellingen voor de afritten aan te geven.



Figuur C Schematisering berging in pompkelder en waterhoogte op straat
 

  • Waterhoogte op straat
mm
  • Inhoud pompkelder
m3
  • Pompcapaciteit
m3/h

Water op straat/overlast
De waterhoogte op straat (mm) is  een grenswaarde. Stijgt de waterstand in de tunnelbak hoger, dan wordt de waterhoogte daarboven beschouwd als overlast. Let wel, het gaat hier niet om mm berging maar om waterhoogte boven straatpeil in mm. Het afvoerend oppervlak van de tunnelbak wordt berekend met de horizontale oppervlak van bodem plus afritten minus de lengte van de overkapping maal de breedte van de tunnelbak. Eventueel extra afvoerend oppervlak is de grootte van het oppervlak in de omgeving van de tunnelbak dat afstroomt naar de afritten. Om het onderlopen van tunnels te voorkomen is het belangrijk dat extra afvoerende oppervlak zo klein mogelijk te houden, door bijvoorbeeld drempels voor de afritten te leggen.

Rekenvoorbeeld
Met RainTools kunt u dimensies van tunnelbakken eenvoudig controleren en vergelijken. Voor belangrijke tunnels is het raadzaam met extremere buien te rekenen zoals Herwijnen. In figuur D is het functioneren van een tunnel met een lengte van 250 meter vergeleken voor bui10 en bui Herwijnen. Een tunnel is een gebied met een beperkte omvang en heeft daardoor meer kans om door een zeer extreme bui vol getroffen te worden.


Figuur D Functioneren tunnelbak met een kelderinhoud van 100 m3, een pompcapaciteit van 100 m3/h (lediging), bij een water op straat hoogte van 50 mm. Weergave van het cumulatief verloop in de tijd. Donkerrood is lediging, blauw is vulling pompkelder, groen is water op straat en rood is overlast.

De dikte van de groene schijf water op straat komt overeen met 50 mm waterdiepte. Dat komt  overeen met ongeveer de helft van het volume van de pompkelder, de dikte van de blauwe waterschijf. De waterhoogte die overlast veroorzaakt is vrijwel gelijk aan de waterhoogte op straat, samen is dat circa 100 mm.

Het spelen met de dimensies is eenvoudig. In figuur E is het functioneren berekend voor dezelfde buien maar nu met een gehalveerde pompcapaciteit van 50 m3/h.


Figuur E Functioneren tunnelbak met een kelderinhoud van 100 m3, een pompcapaciteit van 100 m3/h (lediging), bij een water op straat hoogte van 50 mm. Weergave van het cumulatief verloop in de tijd. Donkerrood is lediging, blauw is vulling pompkelder, groen is water op straat en rood is overlast.

Simulatie van het functioneren laat zien dat de duur van water op straat flink is toegenomen en dat er meer wateroverlast is berekend. Totale waterdiepte in de tunnel is maximaal circa 15 cm water. Bij deze berekeningen is aangenomen dat er geen toestroming is van extra afvoerend oppervlak. Dat is een swingfactor die kan zorgen voor een flink grotere overlast in de tunnelbak.

Met RainTools kunnen varianten van tunnelbakdimensies eenvoudig worden vergeleken, niet alleen voor een set (zeer) extreme buien maar ook voor een langjarige neerslagreeks, eventueel voor het klimaat van 2050 of 2085. Met een regenreeks kan bijvoorbeeld een wateroverlastfrequentie worden berekend voor een tunnel die mag onderlopen. Als het gaat om het voorkomen van het overlopen van de tunnel kan beter worden gedimensioneerd op een zeer extreme bui, die komen in de standaardreeks van De Bilt nauwelijks voor.

Tips
  • Het controleren van het (extreem) functioneren van een tunnelbak is mogelijk met een relatief eenvoudige waterbalansberekening in RainTools.
  • Naast het functioneren van tunnelbakken is deze rekentool ook geschikt voor het dimensioneren van pompcapaciteiten en bergingsvoorzieningen voor afritten naar souterrains of parkeergarages.
  • Voor het dimensioneren van belangrijke tunnels is bui Herwijnen met 94 mm in 70 minuten een interessante maatgevende extreme bui.
  • Een belangrijke tunnelbak dimensioneer je beter niet alleen op een zware pompcapaciteit. Een combinatie van een flinke bergingskelder en een minder zware pompcapaciteit geeft meer tijd voor het inschakelen van een reservepomp of een noodstroomvoorziening.
  • Een noodstroomvoorziening kan een belangrijke extra veiligheid zijn omdat de kans op stroomuitval bij extreem weer ook groter is, bijvoorbeeld door blikseminslag.
  • Het beperken van de toestroom vanaf afvoerend oppervlak uit de omgeving is heel belangrijk. Het verdient aanbeveling een vorm van drempel te realiseren voor de afritten. Dit werkt eigenlijk net als bij souterrains.

Kennisbank



U Bezocht Onlangs


GEEF UW SUGGESTIE