Ondergrondse waterberging en bodemenergie

Abstract

Dit onderzoek is uitgevoerd om meer inzicht te verkrijgen over de de invloed van ondergrondse waterberging (owb) systemen op warmte- koudeopslag (wko) systemen. Meer specifiek is er onderzoek gedaan naar de situatie in Utrecht. In Utrecht zijn meerdere wko-systemen aanwezig en de Gemeente heeft plannen geformuleerd om in de buurt hiervan een plantsoen aan te leggen om hemelwater op te vangen en in de ondergrond te bergen. In deze studie is de invloed van deze owb op de omliggende wko-systemen onderzocht. Bij het bepalen van de invloed van een owb-systeem is zijn de neerslag- en ontwerp dimensies variabel.

Het onderzoek is gestart met de inventarisatie van de bodem in Utrecht. Hierbij is gekeken naar eigenschappen die van belang zijn voor de toepassing van beiden systemen. De bodem in Utrecht is opgebouwd uit twee verschillende typen lagen: de scheidende klei- en veenlagen en de watervoerende zandpakketten (aquifers). De dikte van de eerste scheidende laag is ca. 4 meter en de dikte van de eerste aquifer is ca. 40 meter. Met deze opbouw kan water in de aquifer worden geborgen zonder dat dit voor wateroverlast op het maaiveld (mv) zorgt.

De bodemenergiesystemen rondom het plantsoen betreffen die van de Jaarbeurs en de Rabobank. De omvang van de bron (het volume in de aquifer waar warme of koude wordt opgeslagen) is onderverdeeld in de thermische- en de hydraulische omvang en de vorm is cilindervormig beschouwd.
Alle bronnen hebben een filterlengte van 18 meter die begint op 8 meter -mv. De grootte van de type bronnen en de grondwaterstromingsrichting verschillen per seizoen door de warmte- en koude vraag en beschikbaarheid.

Voor de ondergrondse waterberging zijn de KNMI-neerslaggegevens van de Bilt sinds 2000 geanalyseerd en is het gemiddelde neerslag per meteorologisch seizoen bepaald. Het percentage hiervan dat beschikbaar komt voor owb is op basis van drie verschillende scenario’s bepaald met als variabelen het verharde oppervlakte en het percentage van de neerslag dat op verhard oppervlakte
valt én naar het owb-systeem wordt geleid. Voor iedere scenario is de minimale afstand tussen de owb-bron en de wko-systemen bepaald aan de hand van (1) de hydraulische straal, (2) de zuurstof spreiding en (3) de radiaal afgelegde afstand van het infiltratiewater. De afgelegde afstand van het infiltratiewater is bepaald op de tijd die nodig is voor de bodem om alle zuurstof om te zetten op 25 meter van de put. De grootste waarde van (1), (2) en (3) is maatgevend genomen.

Uit de resultaten van het onderzoek blijkt de hydraulische straal van de owb in geen enkel scenario te overlappen met de wko-bronnen. Dit geldt ook voor de zuurstofspreiding op basis van zowel een lineair- als een exponentieel verband tussen de zuurstofconcentratie en afstand van de owb-put.
Afhankelijk van de ontwerpdimensies en het scenario overlapt de radiale afstand afgelegd door het infiltratiewater wel met de wko-bronnen en wordt de installatie van een owb-systeem afgeraden.