Effecten op de omgeving
Deze paragraaf behandelt op globale wijze de berekening van effecten op de omgeving die bij het bemalen van bouwputten en sleuven aan de orde zijn. In bijlage 1 en 2 van het protocol 12010 staat een checklist risico’s waarin aangegeven kan worden welke risico’s bij het betreffende project aanwezig zijn en of de beschikbare informatie voldoende geschikt is om conclusies te kunnen trekken. De BRL SIKB 12000-systematiek geeft aan of voor het trekken van conclusies aanvullende gegevens noodzakelijk zijn. De checklist en de BRL SIKB 12000-systematiek zijn hulpmiddelen. Inventariseer voor lokale omstandigheden en belangen welke specifieke risico's in de betreffende omgeving een kritieke rol spelen. Evalueer deze risico's gedurende het proces van voorbereiding tot ontwerp en uitvoering voortdurend en voer waar nodig aanvullend onderzoek uit. Alleen op deze manier is het mogelijk een economisch verantwoord ontwerp, inclusief noodzakelijke maatregelen, te genereren.
Primaire geohydrologische effecten
Grondwaterstand- en/of stijghoogteveranderingen
Bij bemaling zijn twee duidelijk verschillende stromingstoestanden te onderscheiden:
Bij bemaling zijn twee duidelijk verschillende stromingstoestanden te onderscheiden:
- Verlaging van de grondwaterstand, waarbij de vrije grondwaterstand, de freatische grondwaterspiegel, verlaagt. Het doorstromingsprofiel verkleint in de richting van de bron.
- Verlaging van de stijghoogte in een relatief doorlatend pakket, dat aan de bovenzijde is afgedekt met een matig doorlatende laag (onvolkomen of semi-spanningswater). De stijghoogte vermindert in de richting van de onttrekking, maar de dikte van de doorstromende laag blijft constant (afname van de waterdruk).
Hiertussen zijn verschillende variaties en combinaties mogelijk, die onder meer afhankelijk zijn van de plaats en de karakteristieken van de waterremmende lagen. Voorbeelden voor het analytisch berekenen van de verlagingen door een bemaling staan in bijlage II. Daarnaast zijn de veranderingen van de grondwaterstand en stijghoogte te berekenen met softwarepakketten. Met deze pakketten is het goed mogelijk om de verlagingen in de omgeving te presenteren op topografische ondergronden.
Bij sleufbemalingen is de duur en het voortbewegend karakter bepalend voor de ontwikkeling van een invloedsgebied. Simuleer dit in softwarepakketten als het relevant is voor de omgevingseffecten. Het is van belang om de duur en de te bemalen lengte goed te kennen of hiervoor realistische of maatgevende uitgangspunten te kiezen.
Verandering van kwel en in-/of wegzijging Er is kwel als de waterdruk (stijghoogte) in dieper gelegen watervoerende bodemlagen hoger is dan de freatische grondwaterstand en/of het open waterpeil. Er is dan een opwaartse grondwaterstroming richting het freatische pakket en/of het open water, waarbij het freatische pakket en/of open water wordt gevoed met grondwater uit het dieper gelegen watervoerende pakket.
In-/of wegzijging is de neerwaartse stroming van grondwater. Dit treedt bijvoorbeeld op wanneer het open waterpeil hoger ligt dan het freatisch grondwaterpeil, wanneer neerslag infiltreert in de bodem en zich bij het grondwater voegt, of wanneer de freatische grondwaterstand of stijghoogte van het grondwater in een hoger gelegen laag hoger is dan de stijghoogte van de laag eronder.
Door een (retour)bemaling kan de kwel- of in-/wegzijgingssituatie tijdelijk veranderen. Na het beëindigen van de (retour)bemaling herstelt de oorspronkelijke situatie zich weer. De snelheid waarmee dit gebeurt is afhankelijk van de grootte en tijdsduur van de bemaling en de geohydrologische eigenschappen van de ondergrond.
Indien een paalfundering of wauterkerende voorziening, zoals een damwand, door een slecht doorlatende laag tot in een draagkrachtig zandpakket reikt, kan het gebeuren dat, door een stijghoogteverschil, er kwel langs de funderingspalen/damwand optreedt. Dit kan leiden tot een toename van het waterbezwaar, met in het slechtste geval onvoldoende verlaging op het werkniveau tot gevolg. Tevens kan dit tot problemen leiden bij de installatie van in de grond gevormde palen, met name als deze vanaf een dieper gelegen werkniveau worden gemaakt. Dit kan door insnoeringen tot een onvoldoende draagkrachtige fundering leiden.
Upconing zout grondwater
Door verandering van de stijghoogtesituatie als gevolg van een bemaling, kan lokaal de diepteligging van de zoet-brak-zoutgrens worden beïnvloed. De diepte van deze zoet-brak-zoutgrens varieert in Nederland sterk: het is 'nihil' onder diepe polders en grote drainerende waterlopen, enige tientallen meters onder de duingebieden, en meerdere tientallen meters tot enkele honderden meters onder de hoger gelegen gebieden in Nederland.
Door verandering van de stijghoogtesituatie als gevolg van een bemaling, kan lokaal de diepteligging van de zoet-brak-zoutgrens worden beïnvloed. De diepte van deze zoet-brak-zoutgrens varieert in Nederland sterk: het is 'nihil' onder diepe polders en grote drainerende waterlopen, enige tientallen meters onder de duingebieden, en meerdere tientallen meters tot enkele honderden meters onder de hoger gelegen gebieden in Nederland.
Door een bemaling kan de zoet-brak-zoutgrens tijdelijk veranderen. Na het beëindigen van de bemaling herstelt de oorspronkelijke situatie zich meestal weer. De snelheid waarmee dit gebeurt is afhankelijk van de grootte en tijdsduur van de bemaling en de geohydrologische eigenschappen van de ondergrond en kan aanzienlijk langer zijn dan de bemalingsperiode.
Wanneer de zoet-brak-zoutgrens zich ter plaatse van de bemaling op een ondiep niveau bevindt, kan door de bemaling zout(er) water worden opgepompt. Dit heeft consequenties voor de mogelijkheden tot het lozen van het bemalingswater.
In welke mate sprake is van upconing, is te berekenen met bijvoorbeeld Modflow, Seawat of Feflow, waarin de mogelijkheid is opgenomen om met verschillende dichtheden berekeningen uit te voeren.
Wateroverlast (zie ook hoofdstuk 5)
Wees bedacht op wateroverlast, met name bij retourbemaling als mitigerende maatregel. Houd in het ontwerp rekening met de stijging van grondwaterstanden en/of waterdrukken ter plaatse van het retourveld. Bij te grote stijgingen kunnen wateroverlast op maaiveld, welvorming en uiteindelijk opbarsten van bodemlagen en waterbodems, uitspoelen van taluds, en schade aan bebouwing ontstaan. Voorkom met name het opbarsten van bodemlagen en waterbodems, omdat dit tot een permanente verandering van de lokale situatie kan leiden als herstellen niet mogelijk blijkt. Controleer retourbemalingsfilters periodiek omdat deze op den duur zullen verstoppen. Als dit te laat wordt opgemerkt, bestaat het gevaar dat ter plaatse van de retourbemaling wateroverlast ontstaat. Een andere locatie waar wateroverlast kan optreden, is bij het lozingspunt op riool of open water door het losraken van leidingkoppelingen van de installatie, of het overbelast raken van het systeem waarop geloosd wordt. Stel op voorhand vast of lozing op de voorgenomen wijze in kwantitatieve zin mogelijk is.
Wees bedacht op wateroverlast, met name bij retourbemaling als mitigerende maatregel. Houd in het ontwerp rekening met de stijging van grondwaterstanden en/of waterdrukken ter plaatse van het retourveld. Bij te grote stijgingen kunnen wateroverlast op maaiveld, welvorming en uiteindelijk opbarsten van bodemlagen en waterbodems, uitspoelen van taluds, en schade aan bebouwing ontstaan. Voorkom met name het opbarsten van bodemlagen en waterbodems, omdat dit tot een permanente verandering van de lokale situatie kan leiden als herstellen niet mogelijk blijkt. Controleer retourbemalingsfilters periodiek omdat deze op den duur zullen verstoppen. Als dit te laat wordt opgemerkt, bestaat het gevaar dat ter plaatse van de retourbemaling wateroverlast ontstaat. Een andere locatie waar wateroverlast kan optreden, is bij het lozingspunt op riool of open water door het losraken van leidingkoppelingen van de installatie, of het overbelast raken van het systeem waarop geloosd wordt. Stel op voorhand vast of lozing op de voorgenomen wijze in kwantitatieve zin mogelijk is.
Secundaire effecten
Zettingen en zakkingen
De samendrukbaarheid van de verschillende grondlagen bepaalt de zakking van het maaiveld door de daling van de grondwaterstand. Bij de berekening van het zettingsverloop in de tijd, speelt bovendien het gecombineerde effect van doorlatendheid en samendrukbaarheid een rol; dit effect wordt uitgedrukt met de consolidatiecoëfficiënt (Cv). Hierbij kan de zetting beperkt zijn als de ondergrond in het verleden al zwaarder belast is geweest, bijvoorbeeld door geërodeerde grondlagen, landijs of in het verleden opgetreden lage grondwaterstanden.
De samendrukbaarheid van de verschillende grondlagen bepaalt de zakking van het maaiveld door de daling van de grondwaterstand. Bij de berekening van het zettingsverloop in de tijd, speelt bovendien het gecombineerde effect van doorlatendheid en samendrukbaarheid een rol; dit effect wordt uitgedrukt met de consolidatiecoëfficiënt (Cv). Hierbij kan de zetting beperkt zijn als de ondergrond in het verleden al zwaarder belast is geweest, bijvoorbeeld door geërodeerde grondlagen, landijs of in het verleden opgetreden lage grondwaterstanden.
De kans op en de mate van schade aan gebouwen als gevolg van zettingen is afhankelijk van:
- de wijze(n) van funderen van een gebouw;
- de ouderdom, de bouwkundige staat en de mate waarin het gebouw vervormingen kan opnemen; hierbij spelen onder andere de zakkingsnelheid en de soort constructie een rol;
- de maximale zettingsverschillen onder het gebouw en de hierbij optredende hoekverdraaiing van, of tussen, de funderingselementen.
Ook wanneer een gebouw op palen is gefundeerd, kunnen zettingen een extra belasting vanuit zakkende omliggende grond veroorzaken door wrijvingskrachten langs de palen (negatieve kleef). Hierdoor kunnen de palen gaan zakken. De relatieve zettingsverschillen over korte afstand zijn bepalender voor de kans op schade dan de absolute zetting van de grond. Bij een meer heterogene bodemopbouw en wanneer in een gebouw verschillende typen funderingen of verschillende funderingsniveaus zijn toegepast (bijvoorbeeld bij verschillende bouwfasen en aanbouwtjes), neemt het risico op schade beduidend toe.
Zettingen en zakkingen: berekeningen (bijlage III.2)
Een methode voor de berekening van de maximale samendrukking is de gecombineerde zettingsformule van Terzaghi en Keverling-Buisman (methode Koppejan). De formule heeft betrekking op het zettingsverloop na langere tijd. De uitkomsten geven een eerste veilige schatting voor de eindzetting van de ondergrond. Wanneer de tijdsduur van de voorgenomen bemaling bekend is, kan tijdsafhankelijk worden gerekend. Deze berekeningen zijn handmatig uit te voeren door rekening te houden met de consolidatie volgens Terzaghi, of geautomatiseerd met het rekenprogramma D-Settlement [S3], ook als sprake is van een sterk gelaagde bodemopbouw. Dan zijn ook de meer uitgebreide methode van Bjerrum of de ABC-isotachenmethode van Den Haan toe te passen. Voer voor complexe situaties eindige-elementenberekeningen uit, bijvoorbeeld in het softwarepakket Plaxis [S17].
Een methode voor de berekening van de maximale samendrukking is de gecombineerde zettingsformule van Terzaghi en Keverling-Buisman (methode Koppejan). De formule heeft betrekking op het zettingsverloop na langere tijd. De uitkomsten geven een eerste veilige schatting voor de eindzetting van de ondergrond. Wanneer de tijdsduur van de voorgenomen bemaling bekend is, kan tijdsafhankelijk worden gerekend. Deze berekeningen zijn handmatig uit te voeren door rekening te houden met de consolidatie volgens Terzaghi, of geautomatiseerd met het rekenprogramma D-Settlement [S3], ook als sprake is van een sterk gelaagde bodemopbouw. Dan zijn ook de meer uitgebreide methode van Bjerrum of de ABC-isotachenmethode van Den Haan toe te passen. Voer voor complexe situaties eindige-elementenberekeningen uit, bijvoorbeeld in het softwarepakket Plaxis [S17].
Zettingen en zakkingen: vervormingen en vervormingseisen
Om na te gaan of schade kan worden verwacht worden de berekende zakkingen van de ondergrond door grondwaterverlagingen en de vervormingen van op de ondergrond gefundeerde constructies beoordeeld ten opzichte van de toelaatbare vervormingen. De maximaal toelaatbare vervormingen of vervormingseisen zijn zeer afhankelijk van de lokale omstandigheden van de bebouwing die in de buurt van de bemaling aanwezig is. Hoewel de absolute zakking in veel gevallen niet bepalend is voor het optreden van schade, hanteren veel gemeenten hiervoor een waarde van 10 millimeter. Wel bepalend voor het optreden van schade zijn verschilzakkingen tussen funderingselementen, de snelheid waarmee de zakkingen optreden en de relatieve hoekverdraaiing. Dit is de verschilzetting over een bepaalde afstand tussen dragende delen van de constructie. Voor de hoekverdraaiing worden meestal maximale waarden van 1: 300 à 1:500 als eis gehanteerd. In tabel 3 staat het overzicht van de schadeklassenindeling in relatie met de hoekverdraaiing volgens het benaderende model van Boscardin. Zie voor een uitgebreide beschrijving van effecten van grondwaterstandsdalingen op bebouwing de SBR-publicatie ‘Invloed van grondwaterstandsdaling op de gebouwde omgeving’ [20].
Om na te gaan of schade kan worden verwacht worden de berekende zakkingen van de ondergrond door grondwaterverlagingen en de vervormingen van op de ondergrond gefundeerde constructies beoordeeld ten opzichte van de toelaatbare vervormingen. De maximaal toelaatbare vervormingen of vervormingseisen zijn zeer afhankelijk van de lokale omstandigheden van de bebouwing die in de buurt van de bemaling aanwezig is. Hoewel de absolute zakking in veel gevallen niet bepalend is voor het optreden van schade, hanteren veel gemeenten hiervoor een waarde van 10 millimeter. Wel bepalend voor het optreden van schade zijn verschilzakkingen tussen funderingselementen, de snelheid waarmee de zakkingen optreden en de relatieve hoekverdraaiing. Dit is de verschilzetting over een bepaalde afstand tussen dragende delen van de constructie. Voor de hoekverdraaiing worden meestal maximale waarden van 1: 300 à 1:500 als eis gehanteerd. In tabel 3 staat het overzicht van de schadeklassenindeling in relatie met de hoekverdraaiing volgens het benaderende model van Boscardin. Zie voor een uitgebreide beschrijving van effecten van grondwaterstandsdalingen op bebouwing de SBR-publicatie ‘Invloed van grondwaterstandsdaling op de gebouwde omgeving’ [20].
Tabel 3. Schade klassenindeling volgens Boscardin
| Schadeklassen 1) /beschrijving volgens Boscardin | Relatieve hoekverdraaiing β (x 10-3) |
| Klasse 0/1 verwaarloosbare tot zeer lichte schade | 0 - 1,67 |
| Scheuren maximaal 0,1 mm | (0 tot 1 : 600) |
| Klasse 2 - lichte schade | 1,67 - 3,33 |
| Scheuren maximaal 5 mm | (1 : 600 tot 1 : 300) |
| Lichte vervorming van kozijnen | |
| Klasse 3 - matige schade | 3,33 - 6,67 |
| Scheuren maximaal 15 mm | (1 : 300 tot 1 : 150) |
| Matige vervorming van kozijnen | |
| Lekkage | |
| Gescheurde dienstleidingen | |
| Klasse 4 - ernstige schade | 6,67 - 10 |
| Scheuren maximaal 25 mm | (1 : 150 – 1 : 100) |
| Sterke vervorming van kozijnen | |
| Merkbaar hellende vloeren (> 1 : 100) | |
| Scheefstand van muren(> 1 : 100) | |
| Bolling van muren | |
| Enkele balken verliezen opleglengte | |
| Gebroken dienstleidingen | |
| Klasse 5 - zeer ernstige schade | > 10 |
| Scheuren minimaal 25 mm | (1 : 100 en meer) |
| Balken verliezen opleglengte | |
| Muren moeten worden gestut | |
| Gebroken ramen | |
| Gevaar voor instabiliteit/instorting | |
1) Indeling in schadeklassen voor schade aan belendingen:
| |
Naast zettingen van gebouwen, kunnen ook vervormingen en/of schades ontstaan aan (ondergrondse) infrastructuur, zoals wegen, waterkeringen, spoorbanen, gasleidingen en drinkwaterleidingen. Ook hiervoor geldt dat de wijze van funderen en verschillen hierin bepalend zijn voor verschilzettingen. Voor infrastructuur is de overgang van een op palen gefundeerd kunstwerk naar delen waarvan de wegconstructie op het maaiveld is aangelegd een punt waar verschillen in hoogteligging optreden. Ook kruisingen van wegen met bijvoorbeeld duikers kunnen leiden tot aftekeningen en/of verschil in hoogteligging. Vaak stellen zowel kabel- en leidingbeheerders, als beheerders van wegen en spoorbanen eisen aan vervormingen.
Zettingen en zakkingen: mitigerende maatregelen
Wanneer wordt voorkomen dat de verlaging van de grondwaterstand optreedt tot een dieper niveau dan in het verleden is opgetreden en gedurende een langere periode dan in het verleden het geval is geweest, wordt het mechanisme dat zetting veroorzaakt voor een belangrijk deel worden voorkomen. Dit kan worden bereikt door het toepassen van waterkerende voorzieningen rondom de te bemalen bouwput, of door het toepassen van retourbemaling tussen de bemaling en het bedreigde object. De afstand tussen bemaling en te beschermen object is hierin een belangrijk gegeven. Stel vooraf vast of de maatregel nieuwe risico’s met zich meebrengt, zoals wateroverlast of trillingen. Stel daarnaast het effect van de retourbemaling op de onttrekking vast, zoals een mogelijke toename van het debiet waardoor de bemalingsinstallatie mogelijk (lokaal) uitgebreid moet worden ten opzichte van de situatie zonder retourbemaling.
Wanneer wordt voorkomen dat de verlaging van de grondwaterstand optreedt tot een dieper niveau dan in het verleden is opgetreden en gedurende een langere periode dan in het verleden het geval is geweest, wordt het mechanisme dat zetting veroorzaakt voor een belangrijk deel worden voorkomen. Dit kan worden bereikt door het toepassen van waterkerende voorzieningen rondom de te bemalen bouwput, of door het toepassen van retourbemaling tussen de bemaling en het bedreigde object. De afstand tussen bemaling en te beschermen object is hierin een belangrijk gegeven. Stel vooraf vast of de maatregel nieuwe risico’s met zich meebrengt, zoals wateroverlast of trillingen. Stel daarnaast het effect van de retourbemaling op de onttrekking vast, zoals een mogelijke toename van het debiet waardoor de bemalingsinstallatie mogelijk (lokaal) uitgebreid moet worden ten opzichte van de situatie zonder retourbemaling.
Bij sleuven is het eveneens goed mogelijk om een retourbemaling toe te passen, houd dan echter wel rekening met het voortbewegend karakter van de bemalingswerkzaamheden. Hierdoor verandert de afstand tot de retourbemaling of moet de retourbemaling mee verplaatsen met de bemaling. Bij bijvoorbeeld rioleringswerkzaamheden is de beschikbare ruimte vaak beperkt, waardoor de afstand tussen onttrekking en retourbemaling eveneens vaak beperkt is. Houd in deze situatie rekening met een steil grondwaterverhang, waardoor taluds kunnen uitspoelen en waterbezwaren sterk kunnen toenemen, zeker als de retourbemaling aan de beide zijden van de sleuf geplaatst moet worden. Let ook op de kwaliteit van het te retourneren water. Het toepassen van waterkerende wanden bij sleuven is mogelijk; er zal echter vaak sprake zijn van een open einde aan de kopse kanten van de sleuf waardoor alsnog verlagingen kunnen optreden. Vanuit geotechnisch oogpunt kunnen wanden eveneens noodzakelijk zijn. Verder zijn er bij bijvoorbeeld riolering huisaansluitingen waardoor het toepassen van wanden vanuit uitvoeringstechnisch oogpunt veelal niet wenselijk is.
Houten palen
Droogstand
Door het verlagen van de freatische grondwaterstand kan de bovenkant van houten paalfunderingen droog komen te staan. Hierdoor kan een versnelde bacteriologische aantasting optreden, waardoor op den duur de draagkracht van de fundering kan afnemen, met als extreem gevolg het bezwijken van de fundering. Een beperkte en relatief korte droogstand is over het algemeen toelaatbaar als een paalfundering in goede staat is.
Door het verlagen van de freatische grondwaterstand kan de bovenkant van houten paalfunderingen droog komen te staan. Hierdoor kan een versnelde bacteriologische aantasting optreden, waardoor op den duur de draagkracht van de fundering kan afnemen, met als extreem gevolg het bezwijken van de fundering. Een beperkte en relatief korte droogstand is over het algemeen toelaatbaar als een paalfundering in goede staat is.
Houten paalfunderingen : aantasting
Doe onderzoek wanneer twijfel bestaat over de kwaliteit van de houten palen die in de omgeving van de bemaling aanwezig zijn. Graaf een inspectieput om een visuele controle van de funderingsconstructie en de houten palen uit te voeren. Stel ook de houtkwaliteit van de palen en eventueel de kespen en het langshout vast. Voer de werkzaamheden uit conform de ‘Richtlijn onderzoek en beoordeling van houten paalfunderingen onder gebouwen’ [21]. Bepaal op basis van een dergelijk specialistisch onderzoek de gevoeligheid voor droogstand van de houten paalfundering. De NEN 8707 ‘Beoordeling bestaande geotechnische constructies’ beschrijft hoe de constructies worden getoetst en welk onderzoek daarvoor nodig is [11].
Doe onderzoek wanneer twijfel bestaat over de kwaliteit van de houten palen die in de omgeving van de bemaling aanwezig zijn. Graaf een inspectieput om een visuele controle van de funderingsconstructie en de houten palen uit te voeren. Stel ook de houtkwaliteit van de palen en eventueel de kespen en het langshout vast. Voer de werkzaamheden uit conform de ‘Richtlijn onderzoek en beoordeling van houten paalfunderingen onder gebouwen’ [21]. Bepaal op basis van een dergelijk specialistisch onderzoek de gevoeligheid voor droogstand van de houten paalfundering. De NEN 8707 ‘Beoordeling bestaande geotechnische constructies’ beschrijft hoe de constructies worden getoetst en welk onderzoek daarvoor nodig is [11].
Houten palen: mitigerende maatregelen
De maatregelen om aantasting van houten paalfunderingen te voorkomen, kunnen bestaan uit het beperken van de verlagingen door toepassing van een waterkerende voorziening of het toepassen van retourbemaling.
De maatregelen om aantasting van houten paalfunderingen te voorkomen, kunnen bestaan uit het beperken van de verlagingen door toepassing van een waterkerende voorziening of het toepassen van retourbemaling.
Deze laatste optie is niet bedoeld om de verlaging te compenseren, maar om het bodemprofiel over de hoogte van het met droogstand bedreigde deel van de paalfundering voldoende vochtig te houden.
Verontreinigd grondwater
Verplaatsen en/of onttrekken van verontreinigd grondwater
Door grondwaterstroming kunnen verontreinigingen op één of andere wijze door het water in de grond worden voortbewogen. Door retardatie verplaatsen de verontreinigingen zich meestal langzamer dan het grondwater. Een bemaling kan de grondwaterstromingsrichting veranderen, de snelheid van de grondwaterstroming beïnvloeden, verontreinigd grondwater oppompen en lozen, en de omvang van de verontreinigingscontour vergroten. Wanneer een bemaling verontreinigingen aantrekt of verplaatst, spelen processen als diffusie en dispersie een ondergeschikte rol en hoeven deze niet in de verplaatsingsberekeningen te worden meegenomen.
Door grondwaterstroming kunnen verontreinigingen op één of andere wijze door het water in de grond worden voortbewogen. Door retardatie verplaatsen de verontreinigingen zich meestal langzamer dan het grondwater. Een bemaling kan de grondwaterstromingsrichting veranderen, de snelheid van de grondwaterstroming beïnvloeden, verontreinigd grondwater oppompen en lozen, en de omvang van de verontreinigingscontour vergroten. Wanneer een bemaling verontreinigingen aantrekt of verplaatst, spelen processen als diffusie en dispersie een ondergeschikte rol en hoeven deze niet in de verplaatsingsberekeningen te worden meegenomen.
Bij het transport door de bodem zijn drie situaties te onderscheiden:
- De verontreiniging is goed in water oplosbaar/mengbaar. Het transport in de bodem is dan direct gekoppeld aan het transport van water door de bodem.
- De verontreiniging is niet mengbaar met de waterfase en heeft een grotere dichtheid dan water. Deze verontreinigingen zullen zich in de bodem relatief weinig aantrekken van de aanwezigheid van het grondwater. Bij stroming in de bodem gelden voor deze stoffen dezelfde basiswetten als voor het grondwater.
- De verontreiniging is niet mengbaar met de waterfase en heeft een lagere dichtheid dan water. De ligging van de grondwaterspiegel bepaalt grotendeels het stromingsgedrag op lange termijn. Er kan zich een zogeheten drijflaag vormen. Vooral veranderingen in de hoogte van de grondwaterspiegel vormen dan (indirect) de drijvende kracht.
Het transport van verontreinigingen in de bodem wordt grotendeels bepaald door de aard van de verontreiniging (ionen, molecuulgrootte), de aard van de bodem (adsorptiegedrag), de structuur en de textuur van de bodem (porositeit, percentage organische stof), de bulkdichtheid van de stof in het grondwater (kg/l) en de mogelijke reacties die tussen de verontreinigingen onderling en met de bodemdeeltjes kunnen plaatsvinden. De retardatiefactor kan per stof in combinatie met de bodemgegevens sterk verschillen.
Een andere vorm van verontreiniging is visuele verontreiniging. Dit kan optreden bij het lozingspunt. Van nature in het grondwater aanwezige stoffen, zoals ijzer dat bij contact met zuurstof van samenstelling en/of kleur veranderd, kunnen dit veroorzaken. Dit kan leiden tot een kleurveranderingen van een groot deel van het open water waarop wordt geloosd en is bij wet niet toegestaan. Om dit te voorkomen is ontijzering noodzakelijk.
Verontreinigd grondwater: mitigerende maatregelen
Ga bij de gemeente, omgevingsdienst en/of provincie na of in de omgeving van de bemaling mobiele grondwaterverontreinigingen bekend zijn. Stel vast of er een reële kans bestaat dat eventuele verontreinigingen door de bemaling significant verplaatsen en onderbouw dit zo nodig rekenkundig.
Ga bij de gemeente, omgevingsdienst en/of provincie na of in de omgeving van de bemaling mobiele grondwaterverontreinigingen bekend zijn. Stel vast of er een reële kans bestaat dat eventuele verontreinigingen door de bemaling significant verplaatsen en onderbouw dit zo nodig rekenkundig.
Om een berekening uit te voeren van de invloed van een bemaling op een grondwaterverontreiniging is, naast inzicht in de bodemgegeven, inzicht nodig in onder andere:
- de grondwaterstromingsrichting zonder de bemaling;
- de diepte en de meest recente contour van de grondwaterverontreiniging;
- de aard en concentratie van de grondwaterverontreiniging;
- de afstand tot de bemalingslocatie;
- de verlaging ter plaatse van de grondwaterverontreiniging;
- de duur van de verlaging ter plaatse van de grondwaterverontreiniging.
Tref maatregelen als de berekende verplaatsingen of beïnvloeding ontoelaatbaar zijn. Deze kunnen bestaan uit:
- Het plaatsen van een beheersonttrekking in de betreffende verontreiniging om op de rand van de verontreiniging een naar binnen gerichte verplaatsing te initiëren. Behandeling van het onttrokken water is dan doorgaans noodzakelijk voordat het kan worden afgevoerd.
- Het plaatsen van een retourbemaling om de verlagingen te compenseren. Bewerkstellig door een zorgvuldige dimensionering van de retourbemaling dat de verontreiniging op haar plaats blijft en zorg dat door de retourbemaling de verontreiniging niet een geheel andere kant opgedwongen wordt.
- Het plaatsen van een waterkerend scherm om een hydrologische barrière tussen de bemaling en de verontreiniging te creëren.
Dimensionering van de hiervoor genoemde maatregelen vergt veelal een zeer zorgvuldig ontwerp dat met bevoegd gezag moet worden afgestemd. Monitoring is tijdens de uitvoering noodzakelijk om te controleren of het ontwerp aan de eisen van de beheersing voldoet.
Er is een aantal in-situ-reinigingstechnieken om een zone te creëren waarbinnen de verontreiniging, wanneer deze de zone passeert, wordt gesaneerd. Deze diverse technieken (reactive barriers, sparge en C-sparge enzovoort) worden nog niet vaak in verband met de uitvoering van bemalingen toegepast.
Als geen sprake is van een sanering(splicht) kan door het uitvoeren van de bemaling alsnog een (gedeeltelijke) sanering worden uitgevoerd als verontreinigd grondwater wordt opgepompt. Op deze wijze kan “werk met werk” worden gemaakt.
Verontreinigd grondwater: z uiveringsmethoden
Verontreinigd water dat door de bemaling is opgepompt of water dat afkomstig is van een beheersonttrekking, mag in de meeste gevallen niet zonder zuivering geloosd worden. In tabel 4 staat een beknopt overzicht van de beschikbare technieken voor het zuiveren van opgepompt verontreinigd water.
Verontreinigd water dat door de bemaling is opgepompt of water dat afkomstig is van een beheersonttrekking, mag in de meeste gevallen niet zonder zuivering geloosd worden. In tabel 4 staat een beknopt overzicht van de beschikbare technieken voor het zuiveren van opgepompt verontreinigd water.
Tabel 4. Soort verontreiniging en mogelijk toepasbare zuiveringstechnieken (niet limitatief)
| Type verontreiniging | |||||||||
| Zwevende stof | Zware metalen | Vrije cyaniden | Complexe cyaniden | Minerale olie | Enkelvoudige aromaten | Polycyclische aromaten | Vluchtige gecholeerde koolwaterstoffen | Bestrijdingsmiddelen | |
| Type techniek | |||||||||
| Olie-afscheiding/bezinking | + | + | 0 | 0 | |||||
| Precipitatie | + | + | 0 | ||||||
| Coaguiatie/flocculatie | + | + | + | + | 0 | 0 | 0 | ||
| Flotatie | + | 0 | 0 | 0 | + | + | 0 | ||
| Chemische oxidatie/reductie | + | 0 | + | 0 | + | + | |||
| Luchtstrippen | + | + | |||||||
| Ultrafiltratie | + | 0 | + | 0 | 0 | + | |||
| Hyperfiltratie | + | + | + | + | + | + | + | + | + |
| lonenwisseling | + | + | + | ||||||
| Zandfiltratie | + | 0 | 0 | + | 0 | 0 | 0 | ||
| Actieve koolabsorptie | + | 0 | + | + | + | + | + | + | + |
| Biologische zuivering | + | 0 | + | + | + | 0 | 0 | ||
| Eenvoudige adsorbens | + | 0 | + | + | + | + | + | + | + |
| + = goede verwijdering 0 = matige verwijdering | |||||||||
Drinkwaterpompstations en kwetsbare gebieden
Bemalingen in intrekgebieden van pompstations van water voor de drinkwatervoorziening zijn aan strenge regels gebonden. Het water in deze gebieden is 'gereserveerd' voor hoogwaardige doeleinden, wat meestal gepaard gaat met de verplichting tot het retourneren van het onttrokken water. De omvang en locaties van deze intrekgebieden en van andere gebieden waar het water voor andere doeleinden is gereserveerd of die gekenschetst worden als 'kwetsbaar' (bijvoorbeeld zoetwatervoorraden en boringsvrije zones), staan op websites van overheden, zoals provincies, water- en hoogheemraadschappen en Atlas Leefomgeving.
Bemalingen in intrekgebieden van pompstations van water voor de drinkwatervoorziening zijn aan strenge regels gebonden. Het water in deze gebieden is 'gereserveerd' voor hoogwaardige doeleinden, wat meestal gepaard gaat met de verplichting tot het retourneren van het onttrokken water. De omvang en locaties van deze intrekgebieden en van andere gebieden waar het water voor andere doeleinden is gereserveerd of die gekenschetst worden als 'kwetsbaar' (bijvoorbeeld zoetwatervoorraden en boringsvrije zones), staan op websites van overheden, zoals provincies, water- en hoogheemraadschappen en Atlas Leefomgeving.
Andere bemalingen of permanente onttrekkingen
De bouwput-/sleufbemaling kan andere grondwateronttrekkingen beïnvloeden als deze binnen het invloedsgebied van de bemaling liggen. Bestudeer de gezamenlijke invloed op de omgeving bij gelijktijdigheid van bemalingen. Stel vast of de doelstelling niet in het geding is wanneer de andere onttrekking voor proceswater dient.
De bouwput-/sleufbemaling kan andere grondwateronttrekkingen beïnvloeden als deze binnen het invloedsgebied van de bemaling liggen. Bestudeer de gezamenlijke invloed op de omgeving bij gelijktijdigheid van bemalingen. Stel vast of de doelstelling niet in het geding is wanneer de andere onttrekking voor proceswater dient.
Grond- of grondwatersaneringen
Bij de sanering van een grond- of grondwaterverontreiniging met in-situ-technieken in de nabijheid van de bouwput-/sleufbemaling, kan de werking van de saneringsinstallatie nadelig worden beïnvloed door de verlagingen van het grondwater als gevolg van de bemaling, of door de verhogingen van het grondwater als gevolg van een retourbemaling.
Bij de sanering van een grond- of grondwaterverontreiniging met in-situ-technieken in de nabijheid van de bouwput-/sleufbemaling, kan de werking van de saneringsinstallatie nadelig worden beïnvloed door de verlagingen van het grondwater als gevolg van de bemaling, of door de verhogingen van het grondwater als gevolg van een retourbemaling.
Ook kan verontreinigd grondwater door de bemaling worden op gepompt waardoor de contour van de verontreiniging groter wordt. Verruiming van verontreinigingscontour moet worden voorkomen, tenzij met het oppompen van verontreinigd water de bodemkwaliteit verbetert en sprake is van “werk met werk maken”. Bij het oppompen van verontreinigd water kunnen maatregelen ter bescherming van mensen en zuivering van het water voorafgaand aan de lozing noodzakelijk zijn.
Warmte- en koude opslagsystemen (WKO)
Beoordeel of de bemaling de thermische balans van de installatie niet onacceptabel beïnvloedt wanneer een bemaling in de directe nabijheid van een warmte- en koudeopslaginstallatie is geplaatst. Dit kan gevolgen hebben voor de effectiviteit van de koude- of warmteafgifte en dus voor de energiebalans van het pand dat van de installatie gebruikmaakt. Dit is te verifiëren met speciaal daarvoor ontwikkelde programmatuur. Ga na of het onttrokken water een niet dermate afwijkende temperatuur heeft, dat dit water niet zonder meer geloosd mag worden. Modelleer en bereken de situatie (bemaling en koude-warmteopslagsysteem) met bijvoorbeeld Feflow [S4] voor het nauwkeurig inschatten van het effect van een bemaling op een koude-warmteopslagsysteem.
Beoordeel of de bemaling de thermische balans van de installatie niet onacceptabel beïnvloedt wanneer een bemaling in de directe nabijheid van een warmte- en koudeopslaginstallatie is geplaatst. Dit kan gevolgen hebben voor de effectiviteit van de koude- of warmteafgifte en dus voor de energiebalans van het pand dat van de installatie gebruikmaakt. Dit is te verifiëren met speciaal daarvoor ontwikkelde programmatuur. Ga na of het onttrokken water een niet dermate afwijkende temperatuur heeft, dat dit water niet zonder meer geloosd mag worden. Modelleer en bereken de situatie (bemaling en koude-warmteopslagsysteem) met bijvoorbeeld Feflow [S4] voor het nauwkeurig inschatten van het effect van een bemaling op een koude-warmteopslagsysteem.
De nabijheid van een koude-warmteopslagsysteem kan van invloed zijn op de uitvoering van een bemaling. Zo kan in perioden dat nabij het bouwwerk sprake is van infiltratie, de waterdruk stijgen waardoor een spanningsbemaling noodzakelijk is.
Landbouwschade
De berekening van de vermindering van de gewasopbrengst door verlagingen of verhogingen van de grondwaterstand kan pas achteraf worden vastgesteld, aangezien de heersende weersomstandigheden sterk bepalend zijn voor de mate waarin schade zal optreden.
De berekening van de vermindering van de gewasopbrengst door verlagingen of verhogingen van de grondwaterstand kan pas achteraf worden vastgesteld, aangezien de heersende weersomstandigheden sterk bepalend zijn voor de mate waarin schade zal optreden.
Voor een indicatie van de te verwachten opbrengstvermindering kan gebruik worden gemaakt van HELP-tabellen, TCGB-tabellen en AGRICOM met IKC-tabellen. Omdat deze methoden zijn gebaseerd op verouderde meteorologische gegevens en omdat zoutschade niet is opgenomen, is in 2018 de Waterwijzer Landbouw (STOWA) ontwikkeld. Dit is een instrumentarium waarmee effecten van waterbeheer, waaronder een tijdelijke bemaling, en het klimaat als gevolg van vernatting, droogte en verzilting op de landbouwopbrengst, kunnen worden gekwantificeerd voor onder andere akkerbouw, grasland, bloembollen en fruitteelt. Een eerste eenvoudige inschatting is te maken met de Waterwijzer Landbouw tabel (WWL-tabel). Daarnaast zijn met de WWL meer complexe maatwerkberekeningen uit te voeren, waarin simulaties zijn gemaakt voor de onverzadigde zone (SWAP) gekoppeld aan de dynamische gewasgroei (WOFOST). Om niet voor al de situaties complexe modelberekeningen uit te hoeven voeren zijn, op basis van een groot aantal SWAP-WOFOST simulaties, relaties gelegd tussen grondwaterkarakteristieken, bodemtypen en opbrengsten. Meer informatie staat op Waterwijzer [W29].
Een ander aspect in dit verband is de kwaliteit van op open water geloosd bemalingswater. Wanneer open water wordt gebruikt voor het drenken van vee, houd dan rekening met vereisten van bijvoorbeeld ijzergehalte (beïnvloedt melkopbrengst van koeien). Een te hoog chloridegehalte speelt een beperkende rol als open water wordt gebruikt voor beregening.
Aantasting natuurwaarden en stadsgroen
Voor stadsgroen en natuurgebieden binnen de invloedssfeer van de bemaling gelden bijzondere regels voor aan- en afvoer van en naar de bouwplaats, verstoringen van de vochthuishouding en lozing van het bemalingswater. Met name in de periode van bladvorming is begroeiing extra gevoelig. Stel in overleg met de beheerder van het stadsgroen of het natuurgebied vast hoe hiermee om te gaan.
Voor stadsgroen en natuurgebieden binnen de invloedssfeer van de bemaling gelden bijzondere regels voor aan- en afvoer van en naar de bouwplaats, verstoringen van de vochthuishouding en lozing van het bemalingswater. Met name in de periode van bladvorming is begroeiing extra gevoelig. Stel in overleg met de beheerder van het stadsgroen of het natuurgebied vast hoe hiermee om te gaan.
Voor (monumentale) bomen is het mogelijk om te berekenen wat de minimaal noodzakelijke hoeveelheid verdamping in mm/dag moet bedragen om de gezondheid van de boom niet aan te tasten. Stel op basis van dit gegeven een plan op voor watersuppletie. Deze watersuppletie kan plaatsvinden door een wateraanvoersysteem met drains of door periodieke watergiften met een tankwagen.
De beïnvloeding van de kwaliteit en het niveau van het grondwater, vormt ook een risico voor de natuurlijke vegetatie. Met name in beekdalen en bij sloten kan de chemische samenstelling van het bodemvocht door vermindering van de opwaartse (kwel)stroming worden beïnvloed, met mogelijk nadelige gevolgen voor de aanwezige natuurlijke vegetatie en fauna. Een verlaging van de grondwaterstand kan door de plotselinge aanwezigheid van zuurstof leiden tot oxidatie. Hierdoor kan een toename van voedingsstoffen (nutriënten) in het bodemvocht optreden, met verruiging van de vegetatie als gevolg. Er is een tool in ontwikkeling om het effect van een verandering van de grondwaterstand op natuur vast te stellen, de Waterwijzer Natuur [W29]. Tevens is door diverse partijen de bomenposter opgesteld met praktische tips als nabij bomen werkzaamheden worden uitgevoerd, waaronder bronbemaling [W24].
Ook het natuurlijke milieu voor de aanwezige dieren (het dierlijk leven) kan door de bemaling worden aangetast wanneer door de daling van de grondwaterstand sloten, vennen en dergelijke droogvallen. Houd hier vooral bij zeer omvangrijke en langdurige bemalingen rekening mee.
Ontwerp maatregelen om het effect van de bemaling te mitigeren als de bemaling het natuurlijke milieu voor de aanwezige dieren aantast. Als bijvoorbeeld de daling van de grondwaterstand een daling van het open-waterpeil tot gevolg heeft, of zelfs het droogvallen van sloten en vennen, dan betekent dit een reductie in omvang en kwaliteit van het leefmilieu voor de dieren. Dan moet mogelijk, in overleg met de eigenaar/beheerder van het terrein en bevoegd gezag, een systeem ontworpen worden om dit te voorkomen.
Ook stijgingen van de grondwaterstand kunnen leiden tot schade aan stedelijk groen en natuurwaarden door te hoge grondwaterstanden en/of een verandering van de waterkwaliteit.
Archeologisch en aardkundige waarde
De Erfgoedwet en de Nieuwe Omgevingswet [R14] voorkomen dat tijdens de uitvoering van een werk bestaande archeologische waarden worden beschadigd (beschadiging, vervorming, uitdroging) of dat archeologische vondsten in de bouwput/sleuf verloren (dreigen te) gaan. Bij een archeologische vondst wordt het werk stilgelegd totdat er meer duidelijkheid is over de vondst.
De Erfgoedwet en de Nieuwe Omgevingswet [R14] voorkomen dat tijdens de uitvoering van een werk bestaande archeologische waarden worden beschadigd (beschadiging, vervorming, uitdroging) of dat archeologische vondsten in de bouwput/sleuf verloren (dreigen te) gaan. Bij een archeologische vondst wordt het werk stilgelegd totdat er meer duidelijkheid is over de vondst.
Het bevoegd gezag ligt grotendeels bij de gemeenten. De Rijksdienst voor het Cultureel Erfgoed (RCE) treedt op als nationaal expertisecentrum en is bevoegd gezag voor zover het bestaande monumenten en 'grotere ingrepen' betreft [31].
Nederland is grotendeels een sedimentatiegebied waar archeologische waarden begraven zijn door later afgezette of gevormde zanden, venen of kleilagen. Het archeologisch beleid en de selectiemomenten werken met de volgende instrumenten:
- ARCHeologisch Informatie Systeem (ARCHIS) is een databank waarin alle bekende vindplaatsen in Nederland staan [W32].
- Op de Archeologische Monumenten Kaart (AMK) staan archeologische terreinen waaraan door de RCE in overleg met de provincie een waardering is toegekend [W33].
- Op de Indicatieve Kaart Archeologische Waarden (IKAW) staan indicaties over archeologische waarden die niet bekend zijn, maar wel verwacht worden [W34].
Het beste instrument om inzicht te krijgen in archeologische en aardkundige waarden is de IKAW in combinatie met de AMK's. De RCE [W31] maakt de IKAW en deze is niet vrijelijk verkrijgbaar. De IKAW en de AMK schenken alleen aandacht aan archeologische waarden en niet aan de integrale cultuurhistorie: aardkundige waarden, historische geografie en historische bouwkunde.
Aardkundige waarden hebben betrekking op de niet-levende natuur (bodem, geologie, geomorfologie en geohydrologie) en geven inzicht in de ontstaansgeschiedenis van Nederland.
Keuze uitvoeringswijze
Als op basis van de effectenbeschouwing de uitvoeringsvariant is gekozen, moet deze variant worden uitgewerkt in een definitief uitvoeringsplan. Vraag vergunningen aan, stel bemalingsplannen op en tref de voor de uitvoering noodzakelijke voorbereidingen. Neem hierbij eveneens de andere relevante onderdelen in acht, zoals de ontgravingswijze en de aanleg/installatie van de fundering.
Kies een andere uitvoeringwijze of pas mitigerende maatregelen toe indien de effecten als onacceptabel worden beschouwd. Voer hierbij de berekeningen opnieuw uit. Kijk dan ook naar de andere aspecten, zoals de kans op schade door trillingen of andere uitvoeringsrisico’s (let op dat ‘het middel niet erger is dan de kwaal’). Hoofdstuk 5 beschrijft een aantal alternatieve bouwputvarianten.
In vergelijking met bouwputten is voor de aanleg van leidingen het aantal alternatieve uitvoeringswijzen minder groot of ingrijpender op de uitvoeringswijze (financieel en in tijd). Voorkom in sommige gevallen vervanging door aan de binnenzijde van de leiding een kous of nieuwe leiding aan te leggen (relinen). Een ander tracé kiezen behoort in sommige gevallen ook tot de mogelijkheden. Voor rioolvervangingen is dit niet mogelijk en is vaak sprake van een beperkte afstand tot soms kwetsbare belendingen. Probeer dan het riool zo ondiep mogelijk aan te leggen en zorg voor een goede voorbereiding en monitoring.