NL1027708C2 - Op insluiting van lucht gebaseerd zelfregelend watersysteem. - Google Patents

Description

Beschrijving: Op insluiting van lucht gebaseerd zelfregelend watersysteem

Methodische inrichting van een zelfregelend systeem, met behulp van voorzieningen die in werking treden door het ontstaan van een insluiting van lucht, voor de afvoer van schoon en / of verontreinigd water met als doel, afhankelijk van de optredende lokale hydraulische situaties, 5 lokaal de instroom en/of doorstroom gedeeltelijk of geheel te beperken waardoor uitstroom op ongewenste locaties wordt voorkomen, de aanwezige berging van het systeem en op het maaiveld vrijwel volledig kan worden benut en het water op het maaiveld en/of het water dat in bovenstrooms gelegen delen van het systeem of op het maaiveld aanwezig is naar andere gebieden of delen van het systeem kan worden geleid.

10

De uitvinding heeft betrekking op het toepassen van in serie en/of parallel geplaatste voorzieningen. Een individuele voorziening is zodanig ontworpen dat bij een laag watemiveau aan de benedenstroomse zijde van de voorziening, het water ongehinderd door de voorziening kan passeren, maar dat bij een stijging van het water aan de benedenstroomse zijde van de 15 voorziening de doorstroom van water verminderd en dat er bij verdere stijging op een bepaald moment zelfs helemaal geen water meer wordt doorgelaten. Kenmerkend voor de toegepaste voorziening is dat als deze laatste situatie is ontstaan, het watemiveau aan de bovenstroomse zijde van de voorziening aanzienlijk hoger kan worden dan het watemiveau aan de benedenstroomse zijde van de voorziening. Daarnaast is kenmerkend voor de werking van de 20 voorziening dat deze is gebaseerd op het ontstaan van een insluiting van lucht, in het vervolg aangeduid als luchtinsluiting tussen twee watemiveau’s.

Het toepassen van voorzieningen die gebruik maken van een luchtinsluiting, is kenmerkend voor de uitvinding en wordt geclaimd. Kenmerkend is tevens dat de luchtinsluiting in hoofdzaak 25 ontstaat doordat benedenstrooms van de voorziening de waterstand is gestegen. Voor het ontstaan en in standhouden van de luchtinsluiting wordt voornamelijk gebruikt gemaakt van al aanwezige lucht in de voorziening en/of benedenstrooms gelegen leiding.

De toegepaste voorzieningen kunnen, afhankelijk van de locaties van toepassing, de dimensies 30 van de voorzieningen en de hydraulische condities, in voornamelijk bovenstrooms gelegen delen van het systeem tot gevolg hebben dat het water op het maaiveld zal blijven staan, over het maaiveld zal wegstromen naar andere gebieden, of bovenstrooms zal stagneren. Dit in tegenstelling tot de gangbare inrichting van systemen voor de afvoer van water, deze zijn ontworpen om juist al het water dat op het maaiveld en in bovenstroomse delen van het systeem 35 aanwezig is zo snel mogelijk ongehinderd en/of onbeperkt te laten in-, en doorstromen. De 1027708- % 2 mogelijkheid om water op het maaiveld en in bovenstroomse gebieden en / of delen van het systeem te laten stagneren of laten afstromen via andere delen van het systeem / gebieden wordt beschouwd als zeer gewenst effect en is kenmerkend voor de uitvinding.

5 De genoemde manier van inrichten toegepast op rioolstelsels biedt grote voordelen ondermeer omdat het de mogelijkheid biedt om het eerste hemelwater dat tijdens buien op het maaiveld valt samen met het al aanwezige water in het rioolsysteem kan worden geborgen, en waarvan kan worden voorkomen dat het uitstroomt ter plaatse van ondermeer overstorten, kolken en putdeksels. Het hemelwater dat vervolgens nog naar het stelsels wordt geleid via het maaiveld 10 en/of aansluitleidingen kan via het maaiveld naar andere gebieden worden geleid of op het maaiveld tijdelijk worden geborgen. Vooral als het maaiveld als integraal onderdeel wordt meegenomen in het ontwerp van een stedelijk systeem voor waterafvoer biedt de voorgestelde manier van inrichten ondermeer milieukundige en economische voordelen. Bij rioolstelsels is het door toepassing van de genoemde voorziening tussen leidingen en inrichting van het systeem 15 ook mogelijk om het eerste water dat tijdens neerslag valt in het vuilwater en/of gemengde systeem te laten stromen en het hemelwater dat vervolgens nog valt via een buizensysteem of maaiveld naar een infiltratiesysteem of een systeem voor de afvoer van hemelwater te laten stromen zonder dat vermenging met het al aanwezige en/of vuile water optreedt. Deze manier van inrichten van een rioolsysteem valt binnen het te claimen gebied.

20

De genoemde manier van inrichten toegepast op een systeem voor open waterlopen zoals een systeem van sloten beekjes, en / of kanalen biedt de mogelijkheid om gedurende en na zware neerslag de wateroverlast te spreiden over een groter gebied en hierdoor bijvoorbeeld bovenstrooms water te infiltreren. Dynamisch peilbeheer wordt door deze voorziening te 25 integreren mogelijk zonder gebruik te maken van bewegende objecten.

De toe te passen voorziening heeft tevens als voordelen dat er geen bewegende onderdelen zijn die kunnen beschadigen en het feit dat de voorziening zelfstandig zonder hulpmiddelen in werking treedt. Het gedrag van de toegepaste voorziening en het systeem is sterk afhankelijk van 30 ondermeer de hydraulische condities en de geometrie. Het ontwerp van voorzieningen en systeem van voorzieningen kan worden geoptimaliseerd. Om te optimaliseren kunnen ook extra elementen in het systeem worden geïntegreerd zoals ondermeer interne overstorten, bezinkingsconstructies en olieafscheiders. Voor goed functioneren van het systeem zijn in een aantal situaties aanvullende en/of anders ingerichte overstroombeveiligingen en/ of 35 ontluchtingsvoorzieningen noódzakelijk.

f027708-

Hieronder wordt het ontstaan van een insluiting van lucht waarop de toe te passen voorzieningen zijn gebaseerd uitgelegd aan de hand van een schematisch voorbeeld. In figuur 1 staat een langsdoorsnede van een buiselement (1) met daarin de tussensituatie geschematiseerd zoals deze optreedt na toediening van een constant laag debiet en een lage benedenstroomse waterstand.

5 Met de stippellijn is het watemiveau in de tussensituatie weergegeven. Het ontstaan van deze situatie wordt hieronder uitgelegd. In eerste instantie bevat dit buiselement geen water maar alleen lucht. Vervolgens wordt aan de bovenstroomse opening (2) van dit element een klein constant debiet toegevoerd. Dit water zal eerst het gedeelte ter plaatse van (3) vullen. Vervolgens zal op een bepaald moment het piëzometrisch niveau ter plaatse van 3 zodanig zijn dat dit boven 10 de onderkant van de buis ter plaatse van punt 4 zal komen te liggen. Op dat moment zal er water ter plaatse van punt 4 gaan stromen en doorstromen naar punt 5 en 6 en verder benedenstrooms. Zolang ter plaatse van de benedenstroomse zijde (7) de waterstand niet hoger wordt kan de af voer aanzienlijk groot worden. Ter plaatse van 4,5 en 6 is relatief veel lucht en relatief weinig water aanwezig. In figuur 1 is door middel van een stippellijn schematisch de hydraulische 15 situatie weergegeven die nu optreedt.

In figuur 2 staat een langsdoorsnede van hetzelfde buiselement (1) als in figuur 1 maar nu met daarin de eindsituatie geschematiseerd zoals deze optreedt na toediening van een constant laag debiet en een verhoging van de benedenstroomse waterstand. Het ontstaan van deze situatie 20 wordt hieronder uitgelegd vanaf de situatie zoals hiervoor besproken en schematisch weergegeven in figuur 1. Door het debiet ter plaatse van 2 constant te houden maar de i waterstand ter plaatse van 7 te verhogen zal het debiet ter plaatse van 4 verminderen worden en afhankelijk van de hoogte van 2 ten opzichte van 4 en de diameter van 1. Afhankelijk van de geometrie en hydraulische situatie ontstaat hierdoor op een bepaald moment een luchtinsluiting, i 25 schematisch is het dan optredende watemiveau weergegeven in figuur 2. Deze luchtinsluiting blokkeert afhankelijk van de hydraulische situatie de doorstroom van water. Afhankelijk van de geometrie en hydraulische situatie ontstaat hierdoor zal er op een bepaald moment water uit 2 stromen terwijl de waterstand bij 7 significant lager is. In figuur 2 is door middel van een stippellijn schematisch de hydraulische situatie weergegeven die optreedt. Van het ontstane 30 verschil in watemiveau en/of doorstroombeperking wordt gebruik gemaakt voor het ontwerp van de voorzieningen en het toepassen van deze voorzieningen is kenmerkend voor de uitvinding.

Van de beschreven voorziening zijn eenvoudigere en complexere versies mogelijk. Afhankelijk van de situatie kan door het op de juiste wijze positioneren van een enkele buis met een enkele 3 5 knik of een enkele bocht al het beoogde effect worden behaald. De besproken voorziening kan 1027708- •i 4 ook door ook door combinaties van onderlaat- en overlaat constructies worden gecreëerd. Maar dit kan bijvoorbeeld ook door een buis die uitkomt in een ruimte waarin zich lucht bevindt onder en die wordt afgesloten als het watemiveau nabij/in deze ruimte stijgt. Kenmerkend voor de toegepaste voorzieningen is echter dat er lucht wordt ingesloten tussen twee watemiveau’s 5 waarbij de doorstroom verminderd en/of een niveauverschil wordt gegenereerd.

Een mogelijkheid om de uitvinding in praktijk te brengen is om een element gelijkvormig aan het hiervoor besproken in figuur 1 in te sluiten tussen twee waterlopen. Bij een systeem van gesloten waterlopen kan dit eventueel door middel van verloopstukken van de aansluitende 10 waterlopen naar de voorziening. Bij een systeem van open waterlopen kan dit door een gelijkwaardig element geïntegreerd in een scheidingswand tussen twee verschillende watemiveaus en/of segmenten te plaatsen en verloopstukken toe te passen.

Door middel van wijzigingen in de geometrie kan het element geoptimaliseerd worden voor het 15 doel. Belangrijke parameters zijn ondermeer de lengte, ruimtelijke oriëntatie van buizen, diameter en vergrotingen / vernauwingen van de verschillende onderdelen en vorm van verloopstukken. De vormgeving kan de luchtmeevoering die kan optreden aanzienlijk beperken. Essentieel is dat de voorzieningen voldoende vormvast, waterdicht en luchtdicht zijn daar anders de werking sterk zal verslechteren en / of de constructie kan beschadigen. Aanvullende 20 voorzieningen om extra lucht toe te voegen / vast houden om de werking van de voorziening te optimaliseren en / of verbeteren worden ook geclaimd. Vuilwerende uitbreidingen, vereenvoudigingen van de constructie, vormoptimalisatie ten behoeve van vermindering sedimentatie / bezinking / kans op verstopping worden voor de beschreven inrichting van het systeem geclaimd. Toepassing van de uitvinding kan tot gevolg hebben dat het systeem 25 stankafsluitende is. Andere uitvoeringsvarianten kunnen ook door in combinatie met toepassing van andere instroombeperkende voorzieningen worden gerealiseerd, deze worden ook geclaimd.

De integratie van de voorzieningen met als doel water op te stuwen in een systeem voor afvoer van al dan niet verontreinigd water valt binnen het te claimen gebied. Uit de hierboven 30 beschreven mogelijkheden volgt dat de uitvinding op verschillende wijzen kan worden uitgevoerd en van toepassing is voor verschillende systemen voor de afvoer van water en/of interacties tussen verschillende systemen. Een van de zaken om de werking van het systeem te garanderen kan het toepassen van voorzieningen voor ont-, beluchting via de inspectiekokers zijn.

1027708-

Claims (1)

1. -------------------------------- ---------__________________ ____________ . . _ ___ Λ Methodische inrichting van een zelfregelend systeem, met behulp van voorzieningen die in werking treden door het ontstaan van een insluiting van lucht, voor de afvoer van schoon en / of verontreinigd water met als doel, afhankelijk van de optredende lokale hydraulische situaties, 5 lokaal de instroom en/of doorstroom gedeeltelijk of geheel te beperken waardoor uitstroom op ongewenste locaties wordt voorkomen, de aanwezige berging van het systeem en op het maaiveld vrijwel volledig kan worden benut en het water op het maaiveld en/of het water dat in bovenstrooms gelegen delen van het systeem of op het maaiveld aanwezig is naar andere gebieden of delen van het systeem kan worden geleid. Een systeem dat op basis van het 10 bovenstaand is ingericht wordt geclaimd. Het toepassen van voorzieningen die op basis van luchtinsluiting werken zijn kenmerkend voor de uitvinding. De functionaliteit van genoemde voorzieningen kunnen door middel van wijzigingen in de geometrie en/of door aanvullingen op de voorziening worden verbeterd of vereenvoudigd, de 15 toepassing van dergelijke voorzieningen valt binnen het te claimen gebied. Uitvoeringen en / inrichting van een systeem voor afVoer van water die zich vergelijkbaar gedragen als het hiervoor beschreven systeem zijn voor degenen die bekwaam zijn in de stand der techniek, te herkennen als vergelijkbaar en deze uitvoeringen / inrichtingen van het systeem liggen dan ook binnen het bereik van de uitvinding en worden geclaimd. 1027708-