Model warmte-indringing in bodem voorspelt opwarming

Model warmte-indringing in bodem
voorspelt opwarming watertemperatuur
in distributieleidingen
In 2006 bleek tijdens onderzoek van de Tilburgse Waterleidingmaatschappij
(nu Brabant Water) dat op sommige plaatsen in het Tilburgse leidingnet hoge
watertemperaturen kunnen voorkomen. Deze temperaturen kunnen (incidenteel tijdens een hittegolf) zelfs stijgen tot boven het maximum van 25 °C uit het
Waterleidingbesluit. Een Matlab-model is getest en getoetst aan monitoringgegevens en blijkt bodemtemperaturen correct te voorspellen. Vergelijking van
bodemtemperaturen en temperaturen in de leidingen heeft aangetoond dat de
watertemperatuur in de leidingen zeer snel de bodemtemperatuur benadert.
Belang: temperatuur kan eisen
Drinkwaterbesluit overschrijden
Door hoge bodemtemperaturen kunnen de temperaturen in ondergrondse
waterleidingen opwarmen tot boven de
25 °C, waardoor het water niet meer voldoet aan de eisen van het Waterleidingbesluit. Dit komt incidenteel plaatselijk
(zogenaamde hotspots) voor tijdens een
hittegolf. Modellen kunnen deze risicogebieden mogelijk aanwijzen.
Jaar van publicatie: 2009
Dr.Ir. Ilse Pieterse
T (030) 606 96 72
E [email protected]
Drs. Nellie Slaats
T (030) 606 95 24
E [email protected]
Aanpak: bovengrondse monitoringgegevens gebruikt in Matlab-model
De opwarming van de bodem wordt
beïnvloed door weer, grondsoort, vochtgehalte in de bodem en bodembedekking. Om grip te krijgen op deze factoren
heeft KWR de Vrije Universiteit Amsterdam opdracht gegeven gedurende drie
maanden een uitgebreid monitorprogramma uit te voeren. Dit onderzoek is
opgezet in samenwerking met Brabant
Water en uitgevoerd op drie locaties in
Breda. Voor het onderzoek zijn metingen
uitgevoerd boven de grond, in de grond
en in het leidingnet. De metingen boven
de grond zijn gebruikt als input voor een
model dat de opwarming van de ondergrond voorspelt. Dit Matlab-model is
binnen het BTO beschikbaar. De door het
model voorspelde grondtemperaturen
zijn vervolgens vergeleken met de gemeten grondtemperatuur. Omdat tijdens
de meetperiode geen werkelijke hittegolf plaatsvond, is die gesimuleerd door
een warme dag (24 juli) diverse malen te
“herhalen” in het model.
Watercycle Research Institute
Resultaten: model voorspelt temperaturen correct; belangrijkste invloeden
zijn weer, bodembedekking en bodem
Het model geeft een goede voorspelling van de toename van bodemtemperatuur op een wolkenloze dag op
niet beschaduwde plaatsen. Omdat de
meest extreme opwarming plaatsvindt
in wolkenloze periodes (m.n. een hittegolf) is het model zeer bruikbaar voor
een worstcase benadering. Gedurende
de warmste dag in de meetperiode is het
duidelijk geworden dat er grote verschillen bestaan tussen opwarming op
verschillende plaatsen in de stad.
Het is duidelijk dat grondsoort en bodembedekking een grote invloed hebben
op de opwarming van de ondergrond.
Bestrating met daaronder zand geeft de
grootste kans op hoge bodemtemperaturen. De volgende factoren blijken een
sterke invloed te hebben op de opwarming van de bodem:
• Weer: temperatuur, zonne-instraling, bewolking, windsnelheid en
het aantal dagen dat een hittegolf
aanhoudt
• Bodembedekking: gras, bomen,
(zwarte) klinkers of asfalt.
• Bodem: grondsoort en vochtgehalte.
• giftingsysteem
• bioactiviteit van geneesmiddelen.
Stadsverwarming, riolering en vrij liggende leidingen in tunnels kunnen ook
invloed hebben op de opwarming van
drinkwater in distributieleidingen, maar
zijn hier niet onderzocht.
Implementatie: toetsen aan echte
hittegolf en inzetten voor identificeren “hotspots”
Omdat gedurende de meetperiode geen
echte hittegolf heeft plaatsgevonden
kan niet worden geverifieerd of de
extrapolaties van het model voldoende
nauwkeurig de werkelijkheid beschrijven. Aanbevolen wordt om deze me-
tingen (eventueel in beperkte omvang)
te herhalen tijdens een echte hittegolf.
Waterbedrijven kunnen dan aan de hand
van dit (aangepaste) model de risico’s
voor opwarming in hun eigen leidingnet
effectief signaleren.
Rapport
De resultaten van metingen en de simulaties met het model zijn beschreven in
het rapport Warmte-indringing in de bodem
(BTO 2008.053).
Watercycle Research Institute
Postbus 1072
3430 BB Nieuwegein
T
F
E
I
MSBTO 2008.053 - februari 2009
030 60 69 511
030 60 61 165
[email protected]
www.kwrwater.nl