DEL129 11206001 Holle Wegen: Geotechnische en geohydrologische aspecten van de waterbergende weg

Aanleiding van het project

Klimaatverandering en intensivering van het landgebruik zetten het leefklimaat en het watersysteem in de stad steeds verder onder druk. Volgens de KNMI’14 scenario’s moeten we in de toekomst rekening houden met hogere temperaturen, nattere winters, heftigere buien, en drogere zomers. Tegelijk zien we steden en dorpen verdichten als gevolg van inbreidingen en toename van het verhard oppervlak. Als onderdeel van het Deltaplan Ruimtelijke Adaptatie moeten vanaf 2020 daarom alle gemeenten zich richten op klimaatbestendig inrichten en bij de herinrichting van bestaand stedelijk gebied rekening houden met klimaatadaptatie.
Behalve klimaatverandering speelt bij deze problematiek ook de toenemende verstedelijking en verstening van straten, pleinen en tuinen. Het aandeel verhard oppervlak binnen de stadsgrenzen neemt steeds verder toe, waardoor het hemelwater slechter kan infiltreren in de bodem. Piekbuien leiden hierdoor eerder tot wateroverlast, terwijl er minder grondwateraanvulling plaatsvindt en de buffercapaciteit van de ondergrond minder wordt gebruikt om te kunnen omgaan met periodes van droogte.
Tegelijk zien we dat burgers en bedrijven maar beperkt geneigd zijn om hun eigen terreinen en gebouwen anders in te richten. Adaptatiemaatregelen gericht op het vasthouden en bergen van water worden toch vooral gezocht in de openbare ruimte. Maar het bergen van geïnfiltreerd hemelwater in de ondergrond is voor veel gemeenten een relatief nieuwe vorm van klimaatadaptatie. Verschillende technische toepassingen worden op dit moment verkend om water te bergen in de ondergrond, van infiltratievelden en -stroken tot infiltratiekratjes en wadi’s, tot verschillende varianten van waterdoorlatende en waterpasserende verhardingen. Waterberging onder de weg /in de aardebaan3 / wordt in enkele gevallen overwogen maar zelden toegepast, terwijl toch de ondergrond voldoende ruimte biedt, zeker in geval er nog extra holle ruimte kan worden gecreeerd.

Doel van het project

Doel van het project is te onderzoeken welke constructies van de aardebaan geschikt zijn om de risico’s van waterberging in de aardebaan weg te nemen en de baten van een dergelijke constructie te maximaliseren. Richtlijnen voor de opbouw van de waterbergende aardebaan zullen worden opgesteld, inclusief een keuze-hulp voor de keuze van het juiste type waterbergende weg.
Eerste vraag daarbij is hoe holle ruimte kan worden gecreëerd zonder dat de stabiliteit van de weg in gevaar komt.
Tegelijk moet de waterbergende functie van de aardebaan worden gemaximaliseerd zonder dat stabiliteits- of opvriesproblemen ontstaan en zonder dat de aardebaan bijdraagt aan grondwateroverlast , zeker niet op het naastgelegen particuliere terrein (in relatie tot de gemeentelijke zorgplicht voor grondwater). Hoe kan de balans tussen wateraanvoer en -afvoer worden geregeld?
Deze vragen zullen worden onderzocht aan de hand van praktijkonderzoek en modelstudies.
Het onderzoek sluit aan bij en is afgestemd met grootschalig praktijkonderzoek opgezet door de hogescholen van Amsterdam, Groningen en Rotterdam. In diverse gemeenten zullen field-labs worden ingericht waar metingen verricht zullen worden. Die metingen zullen gebruikt worden voor de kalibratie en verificatie van de modellen, opdat de resultaten goed overdraagbaar worden voor de verschillende typen ondergrond waarop onze steden zijn gebouwd en de wegen zijn aangelegd.

Omschrijving van de activiteiten

WP1: Stabiliteit en bergingscapaciteit van de constructie
WP1 onderzoekt wat optimale constructies zijn van een waterbergende weg, gegeven verschillende omstandigheden in de praktijk zoals verkeerslast en ondergrond. Daarbij wordt onderzocht wat de optimale balans is tussen de te garanderen stabiliteit van de constructie en de te behalen bergingscapaciteit. De aardebaan kan dan volledig bestaan uit granulair materiaal zoals grof zand, maar er kan ook holle ruimte voor waterberging in zijn aangebracht in de vorm van infiltratiekratjes, -buizen of –‘stoeltjes’. Kernvraag is dan hoe stabiel deze opbouw is in relatie tot de verkeerslast en de ondergrond – aangenomen dat het granulaat optimaal is verdicht.
De verkeerslast in combinatie met de vorm en constructie van de holle waterbergende elementen zal van invloed zijn op de stabiliteit en op het waterbergend vermogen. Maar ook het type granulaat (materiaal, vorm, korrelgrootteverdeling) is van invloed op de stabiliteit en het waterbergend en het waterdoorlatend vermogen, nu en op langere termijn, in relatie tot de verkeerslast. Ook de ondergrond onder de aardebaan is evident van belang voor de stabiliteit van de wegconstructie. Wegen op een klei- of veenondergrond zijn minder stabiel dan op een zandgrond.
Middels literatuur en modelstudies worden nut en haalbaarheid van waterbergende maatregelen in de aardebaan vastgesteld. In field-labs wordt met behulp van digitale scanners de stabiliteit van de wegen gemeten. Gemonitord wordt hoe waterbergende wegen functioneren onder extreme omstandigheden (wegbelasting, neerslag en sedimentlast), terwijl de geotechnische eigenschappen van het granulaat waar nodig extra worden onderzocht in het geotechnisch lab. .
Op basis van deze informatie wordt geanalyseerd hoe – op korte en lange termijn-, onder invloed van omgevingsfactoren, beheer, en onderhoud, diverse typen waterbergende wegen stabiel blijven en effectief kunnen functioneren in de praktijk.

Verwachte resultaten

– Richtlijnen voor de opbouw van de aardebaan (granulaat, geotextielen, holle elementen, gronddekking) in relatie tot type verharding, verkeerslast, ondergrond, grondwaterregime in directe omgeving, grondwaterregime in de aardebaan, et cetera
– Nieuwe, geotechnisch stabielere vormen van holle waterbergende elementen die kunnen worden aangebracht in de aardebaan;
– Richtlijnen ten aanzien van aanleg, beheer en onderhoud van deze waterbergende wegen. Monitoringplan voor beheer en onderhoud.
– Praktijkvoorbeelden en -ervaringen van beheerders.
– Toolbox / keuze-assistent type waterbergende weg. Deze tool ondersteunt de keuze van het type waterbergende weg in relatie tot de vele omgevingsfactoren waarmee rekening moet worden gehouden. Ook geeft de tool aan hoeveel effectieve berging met behulp van deze waterbergende weg kan worden gerealiseerd en wat het effect zal zijn op het grondwater in de nabijheid van dit weglichaam.

Innovativiteit

Het project levert de praktijk richtlijnen voor een duurzaam functionerende waterbergende weg. Door inzicht in de geotechnische stabiliteit van de aardebaan, zelfs wanneer daarin holle elementen voor waterberging zijn verwerkt, kan de verkeerslast-bestendigheid straks worden gewaarborgd. En door de inrichting van de aardebaan wordt de waterbergende functie gemaximaliseerd terwijl (grond)wateroverlast op naastgelegen terrein wordt voorkomen, zelfs ingeval waterdoorlatende/-passerende verhardingen worden toegepast. Deze waterbergende functie omvat ook het vasthouden van water voor drogere perioden en de verbetering van de kwaliteit van dit water onder invloed van de retentie- en afbraakprocessen die in die aardebaan spelen.
Nieuwe vormen van inrichting van de aardebaan en nieuwe vormen van holle waterbergende elementen zullen worden afgeleid uit de het onderzoek in praktijksituaties en in het geotechnisch lab. Deze zullen worden opgenomen in de richtlijnen, inclusief aanbevelingen voor monitoring, beheer en onderhoud.
Deze kennis en dergelijke richtlijnen zijn – voor zover wij hebben kunnen nagaan – nog nergens ter wereld beschikbaar, terwijl de praktijk dringend op zoek is naar duidelijkheid over de beste wegconstructie gegeven een bepaalde situatie van ondergrond, verkeerslast en dergelijke. Deltares zit in het consortium van OSKA (Overleg Standaarden Klimaatadaptatie4) waar literatuuronderzoek is verricht naar aanwezige standaarden. Conclusie medio 2020: meer praktijkdata is nodig om richtlijnen op te stellen en vragen van stakeholders te beantwoorden.

Valorisatie

Onderzoekrapportage(s):
Wie gaat het gebruiken?
– Onderzoekrapportage: onderzoekers en beleidsmakers
– Ontwerprichtlijnen: ontwerpers en projectleiders overheden en het uitvoerende bedrijfsleven
– Aanleg en beheerrichtlijnen: uitvoerend bedrijfsleven
Wie gaat ervoor zorgen?
– Rapportages: Deltares i.s.m. Hogeschool van Amsterdam icm ander hogescholen.
– Richtlijnen: Deltares, Hogescholen ism Building Changes
– Publiceren op website(s) en (vak)artikelen

Ontwerp- en uitvoeringspraktijk GWW sector:
Wie gaat het gebruiken?
– Ontwerprichtlijnen: ontwerpers en projectleiders overheden en het uitvoerende bedrijfsleven
– Aanleg en beheerrichtlijnen: uitvoerend bedrijfsleven
Wie gaat ervoor zorgen?
– Richtlijnen: Deltares, Hogescholen ism Building Changes

Link naar projectresultaten…