Korte extreme regenbuien, droogte en hittestress. Steden moeten zich wapenen tegen de klimaatverandering. Integraal modelleren reikte in Medemblik de inzichten aan om de Noord-Hollandse gemeente voor de komende decennia klimaatproof te maken voor wateroverlast. “We zien precies waar we aan het systeem moeten sleutelen voor het beste resultaat.”
De herinrichting van het Gedempt Achterom in Medemblik is illustratief voor de puzzel die gemeenten moeten leggen om werk te maken van klimaatadaptatie. De lange straat in de historische vestingstad van de Noord-Hollandse gemeente aan het IJsselmeer is toe aan vernieuwing: de bestrating is verzakt en boomwortels drukken de klinkers op. De middenberm oogt als een parkeerterrein. De verstening beperkt de wateropname door de bodem aan zienlijk. Door slechte groeiomstandigheden staan de bomen in de straat matig in het blad. De schaduwwerking is veruit onvoldoende om bewoners te beschermen tegen de zomerse hittestress, naast de combinatie van langdurige neerslag en piekbuien een minstens zo impactvol effect van het veranderende klimaat.
In de historische stadskern van Medemblik met zijn smalle straatjes is het Gedempt Achterom ook nog eens de meest kwetsbare plek, weet projectleider openbare ruimte Willem Buijs van de gemeente. “De naam suggereert het al. Begin vorige eeuw was het nog een gracht, die net als in andere steden in Nederland werd gedempt. Er kwam een gemengd rioolstelsel en klaar, dacht men. Maar de omstandigheden zijn ingrijpend veranderd. Het gaat om het laagste punt in de binnenstad. De helft van al het regenwater dat op de oude stadskern valt, stroomt daar naartoe. De grondwaterstand is er vrij hoog. Logisch dat dit in de toekomst voor problemen gaat zorgen. Ook de riolering is hard aan vernieuwing toe.”
Masterplan
Zo’n twee jaar geleden maakte de gemeente samen met adviesbureau Nelen & Schuurmans een masterplan om de gemeente in de komende dertig jaar klimaatbestendig te maken. Het masterplan volgde op het eveneens door het adviesbureau opgestelde SSW (Systeemoverzicht Stedelijk Water, de opvolger van het basisrioleringsplan BRP). “Het SSW wees al uit dat de wateroverlast bij de extreme buien flink zou zijn. In de stadskern ligt een forse opgave om het gebied klimaatproof te maken. Het masterplan stelt ons in staat te achterhalen aan welke knoppen we moeten draaien om de wateroverlast te beperken”, zegt Buijs.
Elke herinrichtingsproject in de historische stadskern wordt aan de geselecteerde maatregelen uit het masterplan getoetst, ook de plannen voor het Gedempt Achterom. Het gemeentebestuur heeft inmiddels ingestemd met het stedenbouwkundig ontwerp voor de openbare ruimte. Ook duurzaamheid, groen en circulariteit hebben daarin een plek gekregen. Een belangrijke vraag is nog of de vernieuwing van de bovengrond en de riolering in de vorm van het ontworpen gescheiden stelsel voldoet aan de doelen uit het huidige Programma Stedelijk Water en Riolering van de gemeente. Een harde eis bij extreme neerslag in dit beleidsplan is dat er tot maximaal 25 cm water op straat mag komen te staan. Bij een calamiteit moeten de hulpdiensten het gebied in kunnen. Bij een bui van 60 mm in een uur, mag geen schade aan huizen optreden.
Integraal
De gemeente liet door Nelen & Schuurmans doorrekenen of het stedenbouwkundig ontwerp klimaatbestendig is en of de ontworpen riolering voldoende capaciteit zou hebben. De buien van de klimaatverandering vereisen namelijk een robuust systeem. De methode die het adviesbureau toepast is het integraal modelleren van het watersysteem (zie kader). Het integrale rekenmodel maakt het mogelijk de effectiviteit van maatregelen te toetsen. “In het model hebben we stresstestbuien losgelaten om na te gaan hoe het ontworpen gescheiden stelsel met regen- en vuilwater functioneert en hoe dat interacteert met het toekomstige maaiveld daarbij”, vertelt Jelmer Roosjen, businessmanager stedelijk water & klimaat van Nelen & Schuurmans. De riolering in Nederland wordt standaard ontworpen, om een standaardbui 08 en 09 (uit de Kennisbank Stedelijk Water) op te kunnen vangen, ofwel 20 en 30 mm hemelwater in een uur. Dit soort buien moet zonder grote problemen door het riool kunnen stromen. Van een heel andere orde, geeft Roosjen aan, zijn de extreme klimaatbuien van wel 60 tot 70 mm in een uur. Buien die begrijpelijk voor veel wateroverlast kunnen zorgen, waar de riolering niet voor is ontworpen. “Daarmee zet je de riolering zwaar onder druk, want de bergingscapaciteit is snel benut. Maar zo kom je wel te weten waar de overlast zal ontstaan. Vaak rekenen we ook met een nog extremere zogenaamde composietbui. Dit is een langdurige bui van 109 mm over 10 uur met de hoogste intensiteit in het midden (70 mm in een uur). Tijdens de piek valt er 200 mm gedurende een paar minuten. Dit scenario is extremer, omdat we rekening houden met de vulling van het rioolstelsel.”
Gelijktijdig
Integraal modelleren gaf inzicht in waar in het watersysteem de juiste maatregelen nodig zijn om de grote hoeveelheden regenwater van een klimaatbui te kunnen verwerken. “Met onze modellen kunnen we in extreme weerssituaties gelijktijdig in beeld brengen waar het water afstroomt via maaiveld en waar het de riolering instroomt en op andere momenten daar weer uitloopt”, vervolgt Roosjen. “Dit biedt een goede benadering van de werkelijkheid, want zo kun je precies berekenen welke volumes in de riolering passen en welke op maaiveld geborgen moeten worden. De traditionele ‘bakjesmodellen’, die veel toegepast worden, vereenvoudigen de stroming van water over maaiveld. Ze vereenvoudigen het proces dat juist bij klimaatverandering zo bepalend is. Bij het doorrekenen van klimaatbuien wil je in elk geval je maaiveldstroming in hoog detail in je model opnemen.”
Integraal modelleren volgens Nelen & Schuurmans
Bij integraal modelleren worden de verschillende aspecten van het waterbeheer – zoals afvalwater, hemelwater en grondwater – geïntegreerd in een gedetailleerd model van de boven- en ondergrond om de beste benadering te krijgen van het watersysteem. Niet alleen het rioleringssysteem (inclusief inloop van vuilwater vanuit huizen en regenwater vanaf daken) wordt in dit integrale rekenmodel meegenomen, maar ook de openbare ruimte en het oppervlaktewater. Nelen & Schuurmans heeft eigen hydrodynamische software ontwikkeld om dergelijke modellen te kunnen opstellen. Om de samenhang tussen stroming over maaiveld, door de riolering en door het watersysteem in beeld te brengen, stelt het adviesbureau een hydrodynamisch model op dat zowel de 1D- als de 2D-component bevat voor respectievelijk de riolering en maaiveldniveau. Zowel het landelijke als het stedelijke watersysteem worden geïntegreerd meegenomen in het rekenmodel.
Composietbuien
Voor het berekenen van de kans op wateroverlast wordt steeds vaker gerekend met ‘composietbuien’. Deze buien geven voor uiteenlopende neerslagafvoersystemen een maatge vende neerslagbelasting met een bepaalde kans van optreden. Hierdoor is aan de hand van slechts enkele buien een goed inzicht te verkrijgen in de kans van optreden van wateroverlast in een gebied. Het gedetailleerde integrale model vormt niet alleen de basis voor bovengrondse en ondergrondse maatregelen voor klimaatadaptatie, het levert gemeenten ook het integrale systeeminzicht om de stedelijke wateropgave goed te kunnen bepalen. Nelen & Schuurmans past integraal modelleren in tal van gemeenten toe voor het berekenen van de stedelijke wateropgave.
Uit de rekenexercitie kwam naar voren dat de eerste variant van het stedenbouwkundig ontwerp van het Gedempt Achterom de wateroverlast niet zou verminderen. Hiervoor moeten alsnog alle maatregelen uit het masterplan in de komende 25 jaar worden uitgevoerd. Daarop rekende Nelen & Schuurmans verder door en kwam het met een oplossing. In extreme situaties wordt het overtollige regenwater via een regenwateruitlaat op een nabijgelegen open water geloosd, dat het Achterom heet, een deel van de gracht dat indertijd niet is gedempt. Door het laatste stuk rioolbuis van een grotere diameter te voorzien en deels putdeksels te knevelen, zou de afvoercapaciteit van de riolering toereikend zijn om de extreme buien beter de baas te blijven. “Je hebt dan slechts tijdelijk last van water op maaiveld”, zegt Roosjen.
Samenspel
Voor het stedelijk watersysteem van Medemblik reikte het integraal model nog meer oplossingen aan. Zo is de aanleg van een wadi in het hoger gelegen deel van de binnenstad een effectieve maatregel. “Door het regenwater daar tijdelijk langer vast te houden en te laten infiltreren, kun je het Gedempt Achterom ontlasten”, zegt Roosjen. “Met integrale modellering kunnen we in elke situatie een vinger achter het volledige samenspel in het watersysteem krijgen en de effecten van maatregelen eenvoudig berekenen. Van al het water dat afstroomt, kunnen we het effect in kaart brengen. We zien precies waar we aan het systeem moeten sleutelen voor het beste resultaat.”
Roosjen spreekt zijn waardering uit voor de gemeente, omdat ze de meerwaarde inziet van het toetsen van weersextremen met integrale modellering. “De gemeente wil haar bewoners beschermen tegen wateroverlast. Dan kun je zomaar wat gaan aanleggen en er maar het beste van hopen. Met integraal modelleren ga je weloverwogen te werk en kom je beter beslagen ten ijs om voor de komende decennia de juiste keuzes te maken. Als de gemeente deze maatregelen gaat nemen, dan haalt ze in 2050 de gestelde doelen in het Programma Stedelijk Water en Riolering om de binnenstad klimaatbestendig te houden.”
