Bepaling van de afvoercapaciteit van straatkolken : Voorstel voor een gestandaardiseerde methodologie & resultaten voor 5 geteste straatkolken
Achtergrond:
Op verzoek COPRO is een proefopstelling ontworpen en gebouwd waarmee de afvoercapaciteit van straatkolken kan worden bepaald. Op dit moment bestaan er alleen normen voor de sterkte-eigenschappen van straatkolken (NBN EN 124 norm), maar er zijn geen normen voor de objectieve bepaling van hun afvoercapaciteit. De opdracht bestond uit het ontwerpen van een proefopstelling die het mogelijk maakt om alle bestaande typen afvoeren volgens dezelfde procedure te testen.
Experimentele opstelling
De experimentele opstelling bestaat uit een tafel (ongeveer 1 m hoog) waarop een beperkt oppervlak (6 m lang en 1 m breed) van een weg is nagebootst, inclusief een geul (0,3 m breed). Het hoogteverschil tussen straat en geul is 0,03 m. Zowel het straatoppervlak als de geul zijn gemaakt van in de handel verkrijgbare betonplaten (oorspronkelijk gemaakt voor de constructie van hekken). De ruwe kant van deze platen is gekozen als oppervlak om de ruwheid van echte straatoppervlakken beter te benaderen.
Voor de onderlinge vergelijking van de vijf geteste straatkolken werden enkel de varianten met lege vuilvanger en met rooster bekeken. Wanneer alle afvoerkarakteristieken van alle afvoeren en alle uitloopvarianten in één grafiek worden samengebracht, valt op dat de afzonderlijke karakteristieken in drie duidelijk te onderscheiden groepen uiteenvallen:
– Groep 1: capaciteit van 16 liter/sec: K1, K3 en K5.2
– Groep 2: capaciteit van 17,5 liter/sec: K4 en K5.1
– Groep 3: capaciteit van 21 liter/sec: K2
De resultaten voor groep 1 en 2 laten zien dat de invloed van de configuratie van de uitgangsaansluiting, de verbinding tussen de drain en het verzamelriool, belangrijker is dan het ontwerp van de straatdrain zelf.
De straatkolk K2 onderscheidt zich het meest. Onverwacht bereikt de intuïtief meest nadelige afvoerconfiguratie (K2.3) de hoogste afvoercapaciteit. Het grote verschil tussen deze afvoer en de andere is de vorm van de vuilvanger, die afgerond is, waardoor een meer gestroomlijnde afvoer in de syfon mogelijk is. Bovendien is het volume van deze afvoer het kleinst van allemaal.
Verder is er nauwelijks verschil tussen afvoeren met hoofduitgang of zijuitgang. In beide gevallen moet het water evenveel bochten maken. Bij afvoeren met een zijuitgang bevindt de eerste bocht waar plaatselijke verliezen worden gegenereerd zich in de syfon; bij afvoeren met een hoofduitgang bevindt de eerste bocht zich in de eerste bocht van de afvoerbuis. Omdat een bocht in de pijp meer gestroomlijnd is, verwacht men in het laatste geval iets minder verliezen.
Het vullen van de vuilvanger op de bodem van de drain, om het effect van vuilophoping te simuleren, laat zien dat er weinig hinder wordt ondervonden zolang de syfonopening niet te veel geblokkeerd is. Dit zou in vervolgonderzoek systematischer onderzocht kunnen worden.
Zoals verwacht heeft het type rooster, of zelfs de aan- of afwezigheid ervan, geen merkbaar effect op de afvoercapaciteit. Het kan effect hebben bij lagere afvoeren, maar dat is niet van belang. Het ontwerp kan echter wel van belang zijn gezien de functie om grof vuil tegen te houden (zoals bladafval in de herfst). Het onderzoek naar de effectiviteit van de verschillende soorten roosters maakte geen deel uit van het huidige onderzoek.
De lengte en de helling van de afvoerpijp in de experimentele opstelling worden in grote mate bepaald door de locatie van de beschikbare afvoergaten die verbonden zijn met de kelderreservoirs van het watercirculatiesysteem van het laboratorium. Tijdens de experimenten met K2 (en K3 zonder syfondeksel) werd opgemerkt dat de lucht die werd meegezogen met de stroom door de afvoer zich kon ophopen en uiteindelijk tijdelijk geblokkeerd kon raken, wat leidde tot een instabiele toestand (onder K2). Daarom wordt aanbevolen om meer aandacht te besteden aan de configuratie van de afvoerpijp bij eventuele vervolgexperimenten, zodat verschillende drains zo goed mogelijk met elkaar vergeleken kunnen worden.
Daarom wordt aanbevolen om een apart onderzoeksproject te overwegen om dieper in te gaan op de studie naar de invloed van verschillende afvoerpijpconfiguraties op de afvoercapaciteit van dezelfde drain. Dit is van belang gezien de verschillende mogelijke configuraties in echte straatomstandigheden, waarbij bijvoorbeeld de afvoeren van de twee zijden van de straat verbonden zijn in één centraal verzamelriool of in aparte verzamelriolen aan elke kant van de straat. Ontwerpoptimalisatie van de gehele configuratie zou zeer interessant zijn.
De volledige studie is beschikbaar via het ledengedeelte.