Transcript de-afvoercapaciteit-van-het-lavaliet-in-een

W E R K D O C U M E N T
DE AFVOERCAPACITEIT VAN IiET LAVALIET
I N EEN DRAINSLEUF
door
I . Leehuis
1978-221
\
i2158
I J K S D I E N S T
/
i
/
V O O R
Abw
september
D E L I J S S E L M E E R P O L D E R S
S M E D I N G H U I S
L E L Y S T A D
Errata
Behorende b i j h e t werkdocument: De a f v o e r c a p a c i t e i t v a n h e t l a v a l i e t i n
een d r a i n s l e u f , n r . 1978-Abw, d o o r
H. Leehuis.
1 . P a g i n a 5 , 5 e a l i n e a : h y d r o l o g i s c h l a b o r a t o r i u m moet- z i j n h y d r a u l i s c h
laboratorium.
2 . P a g i n a 10, l e a l i n e a ; d i t moet z i j n : "na d e b e s i n d i g k g v a n d e p r o e f
i s d e d r a i n s l e u f opgegraven e n
gekeken o f e r i n s p o e l i n g van zand
i n h e t l a v a l i e t was".
3 . P a g i n 3 10, 2e a l i n e a : d e z i n : " I n d e d r a i n werd geen ( n i e t noemensw a a r d i g ) zand a a n g e t r o f f e n " .
Deze z i n d i e n t t e v e r v a l l e n .
Inhoud
1 . INLEIDING
2. PROEFOPZET
3. MEETMETHODEN
4. VERWERKING VAN DE GEGEVENS
5. BEREKENING "K" VAN HET LAVALIET
6. SAMENVATTING
Bijlagen
.;,,...
.
.
.
.
..
.,
1 : Meetgegevens bij ingesteldepotentialen ten opzichte van de onde'rkint
van de.drain van 15 cm naar 45 cm (le serie)
.
,
!.
.
2. Meetgegevens bij ingestelde potentialen ten opzichte van de onderkant
:
van de drain van 35 cm naar 15 cm (1.e serie)
3. Meetgegevens (2e serie) bij ingestelde potentialen ten opzichte van
de onderkant van de drain van 45 cm naar 15 cm
4. Verhanglijnen van de grondwaterstanden uit de le serie metingen
5. Verhanglijnen van de grondwaterstanden uit de 2e serie metingen.
.
'
..
'
,-
.. ,.
;<
.
.
.
1.
INLEIDING
In de IJsselmeerpolders worden de bouwterreinen voor stedelijke gebieden opgespoten met 1 meter zand. Na het opspuiten worden deze terreinen
zo spoedig mogelijk gedraineerd. De norn-die voor de berekening van de
drainafstand wordt gebruikt is 5 mm afvoerletmaal bij een drooglegging
van 70 cm (dit geldt voor bebouwd terrein d.w.z. 50% verhard en 50%
onverhard).
Bij de aanleg van rioleringen en heiwerkzaamheden, wordt de drainage
op diverse plaatsen verstoord. Om dat probleem enieszins te kunnen
ondervangen en wateroverlast tegen te gaan wordt een zgn. "aanpassingsdrainage" gelegd. Deze aanpassingsdrainage bestaat uit hoofddrains en
zuigdrains welke rechtstreeks lozen op het open water of worden aange-,
sloten op het R.W.A. riool.
Het voordeel van deze aanpassingsdrainage is dat een goede ontwateringstoestand kan worden verkregen doch het grote nadeel hiervan is de hoge
kosten per m'.
Om bovengenoemde kosten te kunnen drukken is bij de sectie stedelijk
en recreatief gebied van de,afdeling ~aterhuishoudin~
een onderzoek
gaande naar "mogelijke andere drainage systemen". Enige mogelijke
systemen zijn:
- kruislingse drainage
- verticale drainage
Bij bovengenoemde systemen komt de volgende vraag naar voren: wat is
de afvoercapaciteit van het lavaliet in de drainsleuf. Omdat dit in de
praktijk (in het veld) niet of heel moeilijk te meten is, is in de
stroomgoot van het hydrologisch laboratorium een drainsleuf nagebootst.
In het navolgende worden besproken:
- proefopzet
- meetmethoden
- verwerking gegevens
- berekening K van het lavaliet
- samenvatting.
2. PROEFOPZET
Voor het onderzoek naar de doorlatendheid van het lavaliet in een
drainsleuf is in de stroomgoot van het hydrologisch laboratorium een
drainsleuf nagebootst.
In de goot is over een lengte van 9.90 meter een wand geplaatst op een
afstand van 20 cm uit de zijkant van de goot. Om het geheel waterdicht
te krijgen is langs de wanden en over de bodem plastic folie aangebracht.
Aan de in- en uitstroomzijde van de sleuf zijn lavalietkoffers geplaatst,
bestaande uit twee geperforeerde metalen platen op een afstand van 10 cm
van elkaar waartussen lavaliet (3-7 mm) is gestort.
Naast de.drainsleuf ligt het bufferpand welke aan beide zijden is afgesloten. Aan de instroonzijde is in de wand een flexibele buis aangebracht,
waarvan het uiteinde op en neer is te bewegen. Aan de uitstroomzijde is
in de wand eveneens eenbuis aangebracht. Via deze buis stroomt het
overtollige water in de afvoerbak.
Door nu water in.het eerste gedeelte van de stroomgoot in te laten en de
uitmonding van de flexibele buis op een bepaalde hoogte te stellen, kan
het benodigde p o t e n t i a a l w o r d e n i n g e s t e l d . Het water zal vervolgens door
de drainsleuf stromen.
In figuur I is een bovenaanzicht van de ingerichte stroomgoot weergegeven.
Figuur 1 . ~ovenaanzicht ingekichte stroomgoot
-
1
12 3
9.70
--------------I
4
I
ofvowbok
toevoer water
l avalietkotfer
regellng potentiool
.
,
.
- 8
Figuur 2. Detail potentiaalregeling
-
-
Voor het meten van de waterstanden, zijn potentiaalbuizen geplaatst. De
afstanden van deze potentiaalbuizen tot de binnenzijde van de instroomkoffer zijn:
buis
1
2
3
4
5
6
afstand in cm
10
30
70
150
300
485
buis
I
afstand in cm
7
670
8
820
9
10
900
94 0
960
970
II
b innenzijde
uitstroomkoffer
De drainsleuf is van onderen naar boven als volgt opgebouwd:
- 5 cm ongerijpte klei
- ongeperforeerde drain p.v.c.-ribbelbuis 0 65-58, welke aan de uiteinden
is afgestopt
- nanst en tot 10 cm boven de drain lavaliet 3-7 mm
- als verdere opvulling opspuitzand tot 40 cm boven het lavaliet
- naast de drain zijn op de bovenomschreven plaatsen potentiaalbuizen
geplaatst tot op de klei met een filtergedeelte van 10 cm.
Om de situatie in het beld zo eoed mogelijk na te bootsen is onder de
drain een laagje ongerijpte klei aangebracht.
Daar de afvoercapaciteit van het lavaliet dient te worden berekend en
geen stroming door de drain map, plaatsvinden is een ongeperforeerde
buis, welke aan de uiteinden is afgestopt, aangebracht.
Voor de verdere opvulling van de drainsleuf is opspuitzand gebruikt.
In figuur 3 is in dwarsdoorsnede A-A' de stroomgoot met daarin de
drainsleuf weergegeven.
Figuur
3. Doorsnede van de stroomgoot met de drainsleuf
+ 0.30-
\
0,20d\dmin
pvc.ribbelhis 0 65-58
\ onqeriipte klei
3. MEETMETHODEN
Voor de berekening van de afvoercapaciteit van het lavaliet zijn een
drietal gegevens van belang:
a. de afvoer
b. de verhanglijn
c. het doorstroomoppervlak
.
Na het instellen van het potentiaal ten opzichte van de onderkant van de
drain, zijn de afvoeren en de waterstanden in de potentiaalbuizen 1 tot
en met I I gemeten. Met deze metingen is doorgegaan totdat geen verandering meer te meten was in de afvoer en de grondwaterstand. Bij het
bereiken van deze stationaire situatie, werd de eindmeting uitzevoerd.
De bovengenoemde wijze van meten is uitgevoerd bij ingestelde potentialen van respectievelijk 15 cm, 25 cm, 35 cm en 45 cm ten opzichte van
de onderkant van de drain.
In eerste instantie zijn deze metingen verricht beginnend met een lage
en eindigend net een hoge potentiaal. Na deze serie is nog gemeten met
een omgekeerde volgorde van potentiaalinstelling.
Na deze twee series metingen werd aan het begin (instroomzijde) van de
soot een zichtbare daling van het zandoppervlak geconstateerd. Aan het
eind van de drainsleuf was geen noemenswaardige zakking opgetreden.
Om dit probleem enigszins te ondervangen is de drainsleuf gedurende
een weekend onder water gezet. Hierna is het potentiaal ingesteld op
45 cm t.0.v. de onderkant van de drain en is wederom met de metingen
bcgonnen. Evenzo zijn de metingen uitgevoerd bij een ingesteld potentiaal van 35. 25 en '15 cm.
4. VERWRKING VAN DE GEGEVENS
Met behulp van de uit punt.3 verkregen gegevens zijn op de bijlagen 4
en 5 verhanglijnen met de daarbij behorende afvoeren weergegeven.
Op de bijlage 4 staan de gegevens uit de eerste serie metingen terwijl
op bijlage 5 die uit de tweede serie staan vermeld.
Worden deze twee figuren met elkanr vergeleken dan blijkt dat de verhanglijnen uit de tweede serie metingen gemiddeld iets laser liggen .
dan de verhanglijnen uit de eerste seyie. De bijbehorende afvoeren zijn
eveneens afgenomen.
Na de beeindiging van de proef is de drain opgegraven en gekeken of er
inspoeling van zand in het lavaliet en de drain was.
In de drain werd geen (niet noemenswaardig) zand aangetroffen. In het
lavaliet bleek zandinspoeling in de bovenste 2 2 4 cm te hebben plaatsgevonden. Verder was in het lavaliet geen inspoeling te constateren.
Voor de verdere berekeningen zijn de gegevens uit de tweede serie metingen aangehouden.
5. BEKEKENING VAN DE DOORLATENDHEID VAN HET LAVALIET
Uit de figuur op bijlage 5 blijkt, dat aan het begin en aan het eind
van de sleuf de verhanglijn niet rechtlijnig is. Verder bevindt geen
enkele verhanglijn zich over de gehele lengte in het zand. Behoudens
een klein gedeelte van de verhanglijn bij potentiaal 35 bevinden de
verhanglijnen bij potentiaal 45 en 35 zich tussen meetpunt 1 en meetpunt 6 in het zand. Om de intreeweerstand buiten de berekeningen te
houden, zal verder enkel het gedeelte tussen meetpunt 4 en 6 worden
gebruikt.
5.1. De doorlatendheid bii-pgten~igg~-:-25_cm
.........................
Uit de figuur op bijlage 2 kan worden afgelezen dat zich tussen meetpunt 4 en meetpunt 6 een verval heeft ingesteld van 8.5 cm bij een afvoer van 2.61 literlminuut.
Met de formule Q = K.i.f. kunnen we de doorlatendheid van het lavaliet
berekenen waarin:
Q = afvoer
i = verhang
f = doorstroomoppervlak.
De gegevens bij potentiaal = 35 cm zijn:
= 2610 cclminuut
Q
f
=
oppervlakte lavaliet - oppervlakte drain
=
320 - 33,2
hieruit volgt: Q = I<.i.f. ofwel K = Q = 2610
ixf 0.025x286.8
Dus: K = 5242 mfetmaal.
=
=
286,8 cm2
364 cm/minuut
?LlL_~~reksni~-v~!!-is-do_~1:1.ste"_iheiG-biii~~te~tisa_L-:-4?s~m
De gegevens zijn:
f = 286.8 cmL
hieruit volgt: Q = K.i.f. ofwel K
Dus: K = 4923 mletmaal.
=&
3530
= 0.036x286.8. =
342 cm/minuut.
6 . SAMENVATTING
de afvoercapaciteit te berekenen van het lavalietin een drainsleuf
is in de stroomgoot van het hydrologisch laboratorium een drainsleuf
nagebootst. Hierin werden bij verschillende ingestelde potentialen ten
opzichtevan de onderkantvan de drain stijghoogte- en afvoemetingen
verricht. Uit de verkregen afvoeren met de daarbij behorende verhanglij
nen werd met behulp van de fomule Q = K.i.f. een doorlaatfactor van
+ 5000 m/etmaal van het lavaliet in de drainsleuf berekend.
Deze verkregen waarden zullen verder worden gebruikt bij het onderzoek
naar de toepasbaarheid van kruislingse-drainage of vertikale drainage
in stedelijke gebieden. ,
Om
Bijlage I
Onderzoek afvoercapaciteit lavalietjzand in een drainsleuf
Datum
:
Waarnemer:
31 augustus I976
H. Leehuis
Buis
Bovenkant
buis
-horiz.
vlak
1
1260
1259
1263
1265
1272
1275
1298
1255
1260
1278
1235
2
3
4
5
6
7
8
9
10
.
II
Afvoer
Ingesteld
potentiaal
15 cm
Ingesteld
potentiaal
25 cm
40,5
40,5
40,5
41 , O
42,5
43,O
44,5
47,5
48,5
49,5
50,O
30,s
31 , O
31,5
32,5
35,O
36,5
39,O
42,O
44,5
47,O
48,5
5 8 sec.11
21 sec.11
n.b. ingesteld potentiaal is t.0.v.
Ingesteld
potentiaal
35 cm
20,5
21,s
22,5
24,O
28,O
31,5
35,5
39,5
42,5
45,5
47,5
Ingesteld
potentiaal
4 5 cm
11,O
13,O
13,5
16,5
22,O
27,O
33,O
38,O
41 , O
44,5
47,O
1 3 , 5 sec.11 1 0 , s sec./l
onderkant drain.
Onderzoek afvoercapaciteit lavalietfzand in een drainsleuf
Datum
: 1 september 1976
Waarnemer: H. Leehuis
Buis
I
2
3
4
5
6
7
8
9
10
II
Afvoer
Bovenkant
buis
-horiz.
vlak
1260
1259
1263
1265
1272
1275
1298
1255
1260
1278
1235
Ingesteld
potentiaal
35 cm
21,5
23,O
24,O
26,O
30,O
33,O
37,O
40,5
43,O
45,O
47,O
14 sec.11.
Ingesteld
potentiaal
25 cm
30,5
31 ,O
32,O
33,O
35,5
37,O
40,O
42,5
45,5
47,5
49,5
Ingesteld
potentiaal
1 5 cm
40,5
40,5
40,5
41 , O
42,5
43,O
45,O
46,5
48,5
49,5
50,O
22,2 sec.11 6 0 sec.11
n.b. ingesteld potentiaal is t.0.v. onderkant drain
Ingesteld
potentiaal
Bijlage 3
Onderzoek afvoercapaciteit lavaliet/zand in een drainsleuf
Datum
: 9 september 1976
Waarnemer: H. Leehuis
2e serie metingen
Buis
Bovenkant
buis
-horiz.
vlak
I
1260
1259
1263
1265
1272
1275
1298
1255
1260
1278
1235
2
3
4
5
6
7
8
9
10
II
Afvoer
Ingesteld
potentiaal
45 cm
Ingesteld
Ingesteld Ingesteld
potentiaal potentiaal potentiaal
15 cm
25 cm
35 cm
12,O
14,5
17,5
20,O
25,5
32,O
36,O
40,O
42,7
45,5
47,s
21 ,O
23,O
25,O
26,5
31 ,O
35,5
38,O
41,5
44,O
46,s
48,7
17 sec.11
23 sec.11
30,7
32,O
33,O
34,O
36,5
39,O
41 ,O
43,5
46,O
48,O
50,O
36,5 see./
n.b. ingesteld potentiaal is t.0.v. onderkant drain
100 sec./l
.-c
E
'
\
:
:
:
- . . .
E
U
:
:
:
m m m m
U m N -
-
.-*8
c
ti
:
:
- . .
g : :
8
.*
c
i
:
:
:
.-C
E
L
:
:
:
.-E
smz -- .sdQ f
e : : : ?%.i
L
&J