NN31545.0689
1NU1A co? a u g u s t u s 1972 Instituut voor C u l t u u r t e c h n i e k en Waterhuishouding
Wageningen
INTREEWEERSTANDEN VAN RIBBELDRAINBUIZEN VOORZIEN VAN MACHINAAL AANGEBRACHTE
OMHULLINGS MATERIALEN
H. J . Meijer
BIBLIOTHEEK S T A R ] h ^ -D l J L /'
'\ >. I
N o t a ' s van het Instituut zijn in p r i n c i p e i n t e r n e c o m m u n i c a t i e m i d -d e l e n , -dus geen officiële p u b l i k a t i e s .
Hun inhoud v a r i e e r t s t e r k en kan zowel b e t r e k k i n g hebben op e e n eenvoudige w e e r g a v e van c i j f e r r e e k s e n , a l s op een c o n c l u d e r e n d e d i s c u s s i e van o n d e r z o e k s r e s u l t a t e n . In de m e e s t e gevallen zullen de c o n c l u s i e s e c h t e r van voorlopige a a r d zijn omdat het o n d e r z o e k nog niet i s a f g e s l o t e n .
Bepaalde n o t a ' s komen niet voor v e r s p r e i d i n g buiten het Instituut in a a n m e r k i n g .
' iiiiiiiiilllllllllllllllllllllllUIII 11
i II II 11 I 11 I 11 11111 1111 II I
' IIllllII lil I 11111 1111 lil 1111 lil lilllll
I N H O U D
biz.
I. INLEIDING 1 II. O P Z E T VAN DE PROEVEN 3
2 . 1 . H o r i z o n t a l e bak 3 2 . 2 . V e r t i k a l e bak 5 III. BESCHRIJVING VAN DE MATERIALEN 8
IV. R E S U L T A T E N EN DISCUSSIE 10
V. CONCLUSIES 16
I. INLEIDING
Met de ontwikkeling van de d r a i n e e r m a c h i n e s en het h i e r b i j gebruikte d r a i n a g e m a t e r i a a l is h e t leggen van d r a i n a g e s y s t e m e n e r eenvoudiger op g e w o r d e n . D a a r n a a s t heeft het gebruik van kunststoffen z o a l s p l a s t i c s bij de f a b r i c a g e van d r a i n b u i z e n e e n grote v a r i a t i e in v o r m en kwaliteit o p g e l e v e r d . Te zelfder tijd w o r d e n a l l e r l e i nieuwe m a t e r i a l e n , welke geschikt w o r d e n b e vonden om d i e n s t te doen a l s o m h u l l i n g s m a t e r i a a l van de d r a i n -b u i s , in de h a n d e l g e -b r a c h t .
Onder d r u k van de e i s tot m e c h a n i s a t i e wordt m o m e n t e e l de r i b b e l d r a i n b u i s m e t van f a b r i e k s w e g e a a n g e b r a c h t e omhulling omwikkeld. De t e c h n i s c h e moeilijkheden om het a a n b r e n g e n van een omhulling r o n d o m de buis s y n c h r o o n te laten v e r l o p e n m e t de snelheid van het leggen van de b u i s w o r d e n h i e r m e e opgelost.
Op het ogenblik n e e m t de behoefte om een goede w a t e r b e h e e r sing op niet a g r a r i s c h e objecten, z o a l s bijvoorbeeld i n d u s t r i e of r e c r e a t i e t e r r e i n e n , te r e a l i s e r e n duidelijk t o e . Het d r a i n a g e -c r i t e r i u m is in deze gevallen dikwijls eng b e g r e n s d , v o o r a l d a a r w a a r het de m i n i m u m g r o n d w a t e r s t a n d s d i e p t e b e t r e f t . D a a r b i j komt nog dat m e e r m a l e n een d r a i n a g e s y s t e e m m o e t w o r d e n a a n -gelegd in gronden m e t een afwijkend b o d e m p r o f i e l . De o o r z a k e n van het m i n d e r goed functioneren van een t e c h n i s c h c o r r e c t a a n -gelegde d r a i n a g e z a l d a a r o m dikwijls m o e t e n w o r d e n geweten aan a n d e r e f a c t o r e n .
Op de a g r a r i s c h e objecten blijken v e r a n d e r i n g e n welke in de t e c h n i e k van het leggen en de typen o m h u l l i n g s m a t e r i a l e n a a n -g e b r a c h t zijn, -geleidelijk te zijn i n -g e v o e r d , d a a r b i j steunend op de v e r k r e g e n e r v a r i n g e n . In bovengenoemde m i n d e r goed w e r k e n d e d r a i n a g e s y s t e m e n zijn m o g e l i j k e r w i j s te v e e l nieuwe f a c t o r e n t e z a m e n g e b r a c h t zonder dat nog een voldoend inzicht w a s v e r k r e g e n in de d i v e r s e f a c t o r e n die een r o l s p e l e n .
Het gebruik van een omhulling of omwikkeling van een d r a i n b u i s m e t p o r e u s m a t e r i a a l heeft de volgende f u n c t i e s .
1. Tegenhouden (filteren) van g r o n d d e e l t j e s die afzettingen en v e r -stoppingen in de d r a i n b u i s kunnen v e r o o r z a k e n ;
a. door de s e l e c t e r e n d e werking van een f i l t e r w o r d e n de k l e i n s t e b o d e m d e e l t j e s afgevoerd zodat d a a r n a een n a t u u r l i j k filter wordt opgebouwd,
b . van belang i s de p o r i ë n g r o o t t e v e r d e l i n g van het filter in v e r -band m e t de grootte van de gronddeelljes en de s t r o o m s n e l h e i d van het w a t e r ,
c te grote t u r b u l e n t i e in h e t w a t e r bij hoge s t r o o m s n e l h e i d i s v e r l i e s aan e n e r g i e en v e r o o r z a a k t een daling in de effectieve afvoer (LUTHIN en HAIG, 1972),
d. het f i l t e r m a t e r i a a l dient r e s i s t e n t te zijn t e g e n v e r g a a n . 2 . V e r l a g i n g van de r a d i a l e w e e r s t a n d door v e r g r o t i n g van de
effec-tieve d i a m e t e r van de eigenlijke b u i s ;
3- V e r l a g i n g van de i n t r e e w e e r s t a n d (K f i l t e r > K grond);
4. B e v o r d e r i n g van het w a t e r t r a n s p o r t langs de uitwendige buiswand; 5- B e s c h e r m i n g van de b u i s .
In deze nota w o r d e n de r e s u l t a t e n b e s p r o k e n van l a b o r a t o r i u m -p r o e v e n w a a r b i j de i n t r e e w e e r stand van r i b b e l d r a i n b u i z e n , welke f a b r i e k s m a t i g van een omhulling zijn v o o r z i e n , v e r g e l e k e n m e t b u i z e n die zijn gelegd in e e n d r a i n s l e u f welke m e t l o s o m h u l l i n g s m a t e -r i a a l i s opgevuld. T e v e n s wo-rdt een v e -r g e l i j k i n g gemaakt m e t -r e e d s lange tijd in gebruik zijnde b u i z e n .
Bij alle in dit o n d e r z o e k b e t r o k k e n buizen hebben de f a b r i k a n t e n g e t r a c h t de bovengenoemde f a c t o r e n zo o p t i m a a l m o g e l i j k t e v e r w e zenlijken. A l s b a s i s b u i s w o r d e n de op r o l l e n g e l e v e r d e r i b b e l d r a i n -b u i z e n van 5 of 6 c m d o o r s n e d e g e -b r u i k t . Hoewel -bij deze -b u i z e n van v e r s c h i l l e n d e f a b r i k a t e n v a r i a t i e s in peröjfratie en r i b b e l v o r m v o o r k o m e n zijn de v e r s c h i l l e n in i n t r e e w e e r s t a n d van deze buizen o n d e r l i n g , a l t h a n s ten opzichte van de d o o r l a t e n d h e i d van de te d r a i n e r e n grond niet groot (MEIJER, 1969).
L e v e r t de keuze van f a b r i k a a t r i b b e l d r a i n b u i s geen m o e i l i j k heid, v e r w a c h t m a g w o r d e n dat t u s s e n de z e e r v e r s c h i l l e n d e o m -h u l l i n g s m a t e r i a l e n k w a l i t e i t s v e r s c -h i l l e n b e s t a a n . Ook -hebben v r o e g e r e o n d e r z o e k i n g e n en p r a k t i j k e r v a r i n g e n u i t g e w e z e n dat
hetzelfde m a t e r i a a l in v e r s c h i l l e n d e gronden z e e r afwijkend kan functioneren (MIEDEMA, 1971).
Een u n i v e r s e l e combinatie voor elke g r o n d s o o r t lijkt m e t de huidige b e s c h i k b a r e m a t e r i a l e n nog onmogelijk.
II. O P Z E T VAN DE PROEVEN
Het grote a a n t a l f a c t o r e n , dat bij een d r a i n a g e p r o c e s in het veld een r o l speelt: zijn bij m o d e l p r o e v e n in het l a b o r a t o r i u m m o e i l i j k tegelijk aan te b r e n g e n . G e t r a c h t i s eventuele s t o r e n d e invloeden op de u i t s l a g van de p r o e v e n te v e r m i j d e n of zo mogelijk te i n t e r p r e t e r e n .
De k o r t e lengte van de buizen bij de p r o e v e n ( 1 - 4 m) m a k e n het mogelijk een b u i s in optimale t o e s t a n d te t e s t e n . De wijze
w a a r o p het o m h u l l i n g s m a t e r i a a l is a a n g e b r a c h t is n a m e l i j k g e voelig voor b e s c h a d i g i n g tijdens t r a n s p o r t . E e n enkele b e s c h a
-diging kan van grote invloed zijn op de w e r k i n g van de b u i s . R e e d s b i j deze k o r t e lengte b l i j k e n omhullingen van n a t u u r l i j k e o o r s p r o n g een s t e r k v a r i ë r e n d e s a m e n s t e l l i n g te h e b b e n . Zo zijn b i j v o o r b e e l d onder het b e g r i p s t r o en v o o r a l vlasafval t i e n t a l l e n v e r s c h i l l e n d e s a m e n s t e l l i n g e n m o g e l i j k .
Ook k o m e n a l s gevolg van deze h e t e r o g e n i t e i t grote s c h o m m e l i n g e n in de pakking en d o o r l a t e n d h e i d van het o m h u l l i n g s m a t e r i a a l v o o r
-De p r o e v e n zijn u i t g e v o e r d volgens twee m e t h o d e n , n a m e l i j k m e t een h o r i z o n t a l e bak (2. 1) en m e t een v e r t i k a l e bak (2. 2. ).
2 . 1 . H o r i z o n t a l e b a k
Deze methode is v e r g e l i j k e n d en komt n e e r op m e t i n g e n van a f v o e r v e r s c h i l l e n bij gelijke a a n v o e r e n .
In een bak (4, 00 m lang, 0,6 0 m b r e e d en 0, 45 m diep) wor -den op 5 c m boven de b o d e m en op een onderlinge afstand van 30 c m een s t a n d a a r d b u i s en de te o n d e r z o e k e n b u i s a a n g e b r a c h t .
aanvoer afvoer vooraanzicht zand - A A A A A A A A A ' « * • zijaanzicht F i g . 1- S c h e m a en i n r i c h t i n g van de h o r i z o n t a l e m e e t b a k Als s t a n d a a r d b u i s w o r d t s t e e d s , om p r a k t i s c h e r e d e n e n , een gladde P . V . C . d r a i n a g e b u i s ( d i a m e t e r = 4 c m ) , welke v o o r z i e n i s van z a a g s n e d e n (40 stuks van 25 x 0, 6 m m p e r m b u i s ) en een omhulling heeft van één laag g l a s v l i e s , g e b r u i k t . Uit v r o e g e r e m e -tingen aan deze s t a n d a a r d b u i s blijkt dat h i e r v a n v r i j w e l gelijke af v o e r w a a r den w o r d e n g e m e t e n , onder dezelfde o m s t a n d i g h e d e n , a l s bij de j a r e n l a n g t o e g e p a s t e gebakken a a r d e n b u i s (inwendige (^ 5 cm) m e t een turf m o l m omhulling. A l s zodanig v o r m t deze s t a n d a a r d b u i s een bekende v e r g e l i j k b a r e a c h t e r g r o n d voor de te o n d e r z o e k e n b u i z e n .
De bak wordt tot 5 c m onder de b o v e n r a n d gevuld m e t stuif-zand. Dit zand heeft voor deze p r o e v e n gunstige e i g e n s c h a p p e n :
H o m o g e e n , som van de 3 topf r actie s 104 - 295 \x 80 à 85%, U-cijfer c a . 70 en K - f a c t o r c a . 10 m / d a g . Het v e r t o o n t geen
neiging tot l a a g v o r m i n g . Na vulling van de proefbak m e t stuifzand vindt w a t e r t o e v o e r p l a a t s via 2 boven de bak g e m o n t e e r d e s p r o e i -b u i z e n . Na v e r z a d i g i n g van het zand m e t w a t e r z o n d e r dat nog af-voer p l a a t s v i n d t (dit t e r b e v o r d e r i n g van een gelijkmatige pakking van het zand) wordt via de d r a i n b u i z e n w a t e r afgevoerd. De w a t e r a f v o e r wordt in het begin klein gehouden, doch wordt g e l e i d e -lijk opgevoerd om g e f o r c e e r d e inspoeling van zand in de b u i s t e v o o r k o m e n . H i e r n a w o r d e n bij w i s s e l e n d e a a n v o e r e n over een groot t r a j e c t van beide buizen gelijktijdig de afvoeren g e m e t e n .
Hoewel kan w o r d e n g e s t e l d dat de a a n v o e r n a a r beide b u i z e n s l e c h t s gelijk is indien het w a t e r n i v e a u in de bak boven het zand s t a a t , blijkt uit de r e s u l t a t e n van de m e t i n g e n m e t l a g e r e w a t e r -hoogtes (behalve voor z e e r kleine hoogten van het g r o n d w a t e r boven de d r a i n s ) e v e n e e n s geen afwijking van belang voor te k o m e n .
2 . 2 . V e r t i k a l e b a k
De tweede methode w a a r m e e de d r a i n b u i z e n w o r d e n o n d e r -zocht b e r u s t op het p r i n c i p e van de v r i j e p u t s t r o m i n g .
H i e r b i j wordt de te o n d e r z o e k e n d r a i n b u i s v e r t i k a a l o p g e -steld in het c e n t r u m van een c y l i n d r i s c h e bak ( d i a m e t e r 0, 80 m ) . Op afstanden van 40, 60, 90, 140, 210 en 330 m m uit het h a r t
van de buis zijn p i e z o m e t e r s a a n g e b r a c h t . Deze ( l o g a r i t h m i s c h e ) afstanden zijn zo gekozen omdat dan bij de v e r w e r k i n g van de
m e e t g e g e v e n s op een l o g a r i t h m i s c h e s c h a a l een r e c h t e lijn wordt v e r k r e g e n (zie v e r g e l i j k i n g van T h i e m ) . Op deze wijze w o r d e n e v e n -t u e l e afwijkingen g e c o n -t r o l e e r d en g e c o r r i g e e r d . De p i e z o m e -t e r s
zijn a f l e e s b a a r op een van m i l l i m e t e r v e r d e l i n g v o o r z i e n m a n o m e -t e r b o r d . Een r e g e l m a -t i g e v e r d e l i n g van de i n s -t r o m i n g van he-t w a t e r vanaf de buitenwand wordt b e v o r d e r d door een bekleding van k o p e r g a a s en een laag g l a s v l i e s . De a a n v o e r vindt p l a a t s via een d r i e t a l invoeropeningen op halve hoogte in de buitenwand. Het w a t e r wordt afgevoerd door een h e v e l vanuit de binnenzijde van de d r a i n b u i s . Z o w e l a a n a l s afvoer w o r d e n door m i d d e l van op b e -paalde hoogte in te s t e l l e n r e s e r v o i r s m e t o v e r l o o p b u i s j e s op e e n constant p e i l gehouden (zie figuur 2).
overstort drainbuis — omhulling manometers piezometers F i g . 2. S c h e m a van de i n r i c h t i n g van de v e r t i k a l e m e e t b a k
De bak wordt tot c i r c a 5 c m beneden de b o v e n r a n d gevuld m e t stuifzand. E v e n a l s bij de h o r i z o n t a l e bak heeft het gebruik van stuif zand v o o r d e l e n wegens de constante e i g e n s c h a p p e n en de wijze w a a r -op h e t kan w o r d e n v e r w e r k t .
Indien na constante a a n - en afvoer zich een e v e n w i c h t s t o e s t a n d heeft i n g e s t e l d w o r d e n op de m a n o m e t e r s de d r u k h o o g t e s binnen en buiten de d r a i n b u i s e n t e r p l a a t s e van de p i e z o m e t e r s in het zand afgelezen. Met de T h i e m - v e r ge lijking:
Q -y- (cm / s e c )
i/ rl
5
n 5 (1)
w a a r i n Q = afvoer, h . en h,- = stijghoogtes in c m van het w a t e r in de bak op afstanden van r e s p . r . en r,. c m van het c e n t r u m van de d r a i n s ,
wordt de d o o r l a t e n d h e i d van h e t zand b e p a a l d .
Uit m e t i n g e n van de afvoer en de stijghoogte wordt de d o o r l a t e n d heid (K) van de grond b e p a a l d . In dit geval b e t r e f t het stuifzand w a a r -van de K-factor bij b e n a d e r i n g bekend i s . Nu dient de bepaling -van de K - f a c t o r v o o r n a m e l i j k voor c o n t r o l e van de wijze van vulling van de
b a k . Een lichte afwijking van enkele p r o c e n t e n op de e e r d e r g e vonden K f a c t o r van stuif zand a l s gevolg van aflees o n n a u w k e u r i g -heden i s m o g e l i j k . Een eventuele grote afwijking s i g n a l e e r t e c h t e r niet t o e l a a t b a r e s t o r i n g e n in de m e e t o p s t e l l i n g welke dienen te wor den g e c o r r i g e e r d ( F i g . 3). stijghoogte in cm 68r~ -s" 6 7 6 6 -65 6 4 -63 6 2 - 61-60 i0 -Q c ö afvoer niveau J L ; < / / / /
A
/ _li invoer niveau J. • I 2 3 4 5 10 20 30 40afstand tot midden drain in cm
F i g . 3. D i a g r a m voor de b e r e k e n i n g van de d o o r l a a t f a c t o r van h e t zand en de i n t r e e w e e r s t a n d
Tijdens de p r o e v e n is gebleken, dat de aldus b e r e k e n d e K - f a c t o r van het stuifzand in de bak, z o a l s onder a n d e r e bij de opstelling van een d r a i n b u i s m e t omhulling van h a v e r s t r o v o o r k w a m , geleidelijk t o e n e e m t . In de proefbakken wordt h e t d r a i n a g e p r o c e s t e n opzichte van de v e l d p r a k t i j k s t e r k v e r -sneld in de t i j d s c h a a l . Door s t o p z e t t e n en a a n z e t t e n en door fluctuatie van de w a t e r a a n - en afvoer w o r d e n n a t t e en droge p e r i o d e n g e s i m u l e e r d . H i e r z a l e v e n t u e e l n a d e r o n d e r z o e k m o e t e n uitwijzen of deze v e r g r o t i n g van K - f a c t o r de v o r m i n g van
' s t a b i e l e gewelven' betreft (MIEDEMA, 1971).
Bij volumineuze omnullingen z o a l s v o o r k o m e n bij de t h a n s o n d e r z o c h t e buizen i s de p l a a t s van p i e z o m e t e r n r . 1 (fig. 3) aan de buitenzijde van de d r a i n t e v e n s ook v r i j w e l de g r e n s van
1
zand en o m h u l l i n g s m a t e r i a a l . C o r r e c t i e op het drukhoogteverlies t u s s e n t u s s e n de b u i t e n - en binnenzijde van de d r a i n b u i s behoeft dan ook
p r a k t i s c h in deze verhouding niet te w o r d e n t o e g e p a s t .
De i n t r e e w e e r s t a n d e n van de omhulling t e z a m e n m e t die van de wand van de b u i s w o r d e n b e r e k e n d (zie ook fig. 3) m e t behulp van de f o r m u l e h - h. W. = — l- ( S e c / c m ) (2) 1 Q / h . ï •3 w a a r i n : Q = debiet in c m / s e c
h . = stijghoogte in c m aan de buitenzijde van d r a i n b u i s en omhulling
h. = stijghoogte in c m in de d r a i n b u i s
III. BESCHRIJVING VAN DE MATERIALEN
1. H o r m a n v l a s I
M a n t e l van v r i j gaaf v e z e l m a t e r i a a l b e s t a a n d e uit geplette en geknikte v l a s s t e n g e l s vermengd m e t plukken fijne v e z e l s , v a r i ë r e n d in d i k t e . K r u i s l i n g s r o n d o m gebonden m e t s i s a l - en vla stouw rond r i b b e l b u i s , 60 m m 0 uitwendig, m e t 8 r i j e n ronde p e r f o r a t i e s . Totale uitwendige m a a t 0 78-83 m m .
2. H o r m a n v l a s II
M a n t e l van m i n d e r gaaf v e z e l m a t e r i a a l dan 1. Door s t e v i g e r binding c o m p a c t e r w a a r d o o r k l e i n e r e v a r i a t i e in d i k t e . S p i r a a l s
-gewijze gebonden m e t p l a s t i c d r a a d rond r i b b e l b u i s , 50 m m 0 uitwendig, m e t 6 r i j e n ronde p e r f o r a t i e s . Totale uitwendige m a a t 0 70-73 m m .
3 . H a v e r s t r o
M a n t e l van geplet h a v e r s t r o zonder kaf. Compact in de l e n g t e r i c h t i n g en k r u i s l i n g s h i e r o p gebonden m e t plat nylon lint. S p i r a a l s -gewijze gebonden m e t rond nylon d r a a d rond r i b b e l b u i s , 50 m m 0 uitwendig, m e t 6 r i j e n ovale p e r f o r a t i e s . Totale uitwendige m a a t 0 62-65 m m .
4. Turf m o l m
M a n t e l van in v o r m g e p e r s t e t u r f m o l m omgeven m e t nylon net m e t een m a a s w i j d t e van 4 m m en s p i r a a l s g e w i j z e omwonden m e t
n y l o n d r a a d rond r i b b e l b u i s , 60 m m 0 uitwendig, m e t 8 r i j e n ovale p e r f o r a t i e s . Totale uitwendige 0 70-75 m m .
5- F i l t a a n + p o l y s t y r e e n s c h u i m
O n r e g e l m a t i g g e v o r m d e k o r r e l s en s c h i l f e r s p o l y s t y r e e n -schuim door tot een kous dichtgenaaid filtaanband rond de b u i s a a n g e b r a c h t . De filtaan heeft e e n w a t t e n s t r u c t u u r . Het geheel i s k r u i s l i n g s omwonden m e t n y l o n d r a a d . Ribbelbuis uitwendig 0
60 m m , m e t 8 r i j e n ronde p e r f o r a t i e s . Totale uitwendige 0 6 2 -67 m m .
6- Cocos
M a n t e l van gelijkmatige dikte van lange v e e r k r a c h t i g e c o c o s -v e z e l s p i r a a l s g e w i j z e omwonden m e t n y l o n d r a a d r o n d r i b b e l b u i s , uitwendig 0 60 m m , m e t 8 r i j e n ronde p e r f o r a t i e s . T o t a l e u i t -wendige 0 70 m m .
7- F i l t a a n
Tot een kous dichtgenaaid filtaanband van w a t t e n s t r u c t u u r , k r u i s l i n g s omwikkeld m e t n y l o n d r a a d rond r i b b e l b u i s , u i t w e n -dige 0 60 m m , m e t 8 r i j e n ronde p e r f o r a t i e s . Totale uitwen-dige 0 62 m m .
8. F i l t a a n + turf m o l m
F i l t a a n b a n d , los b e s t r o o i d m e t v l o k k e r i g e t u r f m o l m , m e t c i r c a 2 c m overlapping gewikkeld en k r u i s l i n g s m e t n y l o n d r a a d gebonden rond r i b b e l b u i s , uitwendige 0 60 m m , m e t 8 r i j e n ronde p e r f o r a t i e s . Totale uitwendige 0 78 - 80 m m .
9. I e s o o r t t u r f m o l m
S t e r k s a m e n h a n g e n d grofvezelige turfvlokken en b r o k j e s . Licht stoffig.
10. V . M . F , - t u r f m o l m
A l s 9 doch m i n d e r g r o f v e z e l i g . Enig stof b e v a t t e n d . E g a a l van s t r u c t u u r .
1 1 . 2e s o o r t t u r f m o l m Als 9 doch z e e r stoffig.
12. T r i o t u r f m o l m
Weinig samenhangend v e z e l i g en b r o k k e l i g t u r f m a t e r i a a l m e t m a t i g stof.
1 3 . P o l y s t y r e e n s c h u i m
B r o k j e s p o l y s t y r e e n s c h u i m van c a . 5 m m g r o o t t e , licht vast-gekit op e e n fijn vilt van k u n s t v e z e l .
IV. RESULTATEN EN DISCUSSIE
Met behulp van de h o r i z o n t a l e bakken zijn 12 s e r i e s v e r g e l i j -kende m e t i n g e n u i t g e v o e r d . H i e r v a n betreffen 8 s e r i e s de b u i z e n welke een op de f a b r i e k a a n g e b r a c h t e omhulling hebben en 4 s t u k s w a a r b i j een v e r b e t e r d o m h u l l i n g s m a t e r i a a l los in de d r a i n s l e u f i s a a n g e b r a c h t . De r e s u l t a t e n van de m e t i n g e n en de r e l a t i e s t u s s e n de afvoeren van de s t a m b u i s en de te o n d e r z o e k e n b u i s zijn v e r m e l d in t a b e l A en uitgezet in fig. 4 en 5.
10
F i g . 4- R e l a t i e van de afvoer van r i b b e l d r a i n b u i s m e t in de f a b r i e k a a n g e b r a c h t e omhulling, ten opzichte van een gladde d r a i n ( 0 4 c m ) m e t z a a g s n e d e n en 1 laag ï s t v l i e s omhulling
10 20 30 40 50 60 70 80 90 n'/s
F i g . 5. R e l a t i e van de afvoer van r i b b e l d r a i n b u i s m e t los in de d r a i n s l e u f g e s t r o o i d e t u r f m o l m t e n opzichte van een gladde d r a i n (Ç) 4 cm) m e t z a a g s n e d e en 1 laag g l a s -vlie somhulling T a b e l A. Afvoerverhoudingen van r i b b e l d r a i n b u i z e n ( 0 5 en 6 c m ) m e t v e r s c h i l l e n d e omhullingen t . o. v . gladwandige d r a i n -b u i s ( 0 ) v o o r z i e n van 40 z a a g s n e d e n 25 x 0, 6 m m p e r m e t e r b u i s en omwikkeld m e t é é n l a a g g l a s v l i e s N r . B u i s -d i a m e t e r Omhulling a a n g e -b r a c h t in fa-briek A f v o e r van de standaardbuis in 10 » e c 1 200 c m 500 c m 1 0 0 0 c m 9 5 10 5 11 5 12 5 H o r m a n vla f. i d e m H a v e r s t r o T u r f m o l m in nylon F i l t a a n + s t y r e e n C o c o s F i l t a a n F i l t a a n + t u r f m o l m 1 , 0 8 0 , 9 3 0 , 8 2 0 , 7 7 1 , 1 1 1 . 1 2 1 , 0 7 1 , 4 1 Omhulling: l o s g e -stort i-i drainsleuf
I e s o o r t t u r f m o l m 1 , 5 3 V M F t u r f m o l m 1 , 9 8 2e s o o r t t u r f m o l m 1 , 5 5 T r i o t u r f m o l m 1, 18 V e r h o u d i n g s f a c t o r 1 , 0 4 1 . 2 8 0 , 9 6 1 , 1 2 0 , 9 4 1 , 0 3 0 , 8 1 1 , 0 4 1 , 3 2 1 , 4 1 1 , 4 2 1 , 5 6 1 , 2 5 1 , 3 4 1 , 3 1 1 , 2 7 t o e n e m e n d (behalve n r . 8) t o e n e m e n d 1 , 3 2 1 . 7 1 1 , 3 6 1 . 1 0 1 , 3 2 1 . 4 5 1 , 2 8 1 , 0 8 1 1
De w a a r d e n uit t a b e l A zijn g e c o r r i g e e r d op de ' v e r o u d e r i n g ' van de s t a n d a a r d b u i s . E r is n a m e l i j k gebleken dat, na enige tijd, in de p r o e f o p s t e l l i n g een g e r i n g e v e r s t o p p i n g van de p o r i ë n van h e t g l a s v l i e s en van de sleuven in de buiswand o p t r e e d t . Hoewel h e t F e g e -halte van het gebruikte w a t e r gering is (0, 28 m g F c / l ) w o r d t deze
v e r s t o p p i n g van het g l a s v l i e s v o o r a l v e r o o r z a a k t door i j z e r a f z e t t i n g e n . Op grond h i e r v a n wordt het gebruik van glasvlies a l s o m h u l l i n g s m a -t e r i a a l bij d r a i n a g e op s -t e r k ijzerhoudende of h u m e u z e gronden
af-g e r a d e n (VAN DER BEKEN, 1966). De m a t e van v e r o u d e r i n af-g wordt b e p a a l d d o o r , na een a a n t a l m e t i n g e n , de s t a n d a a r d b u i s te v e r g e -lijken m e t eenzelfde p a s gelegde b u i s . De gevonden afwijking wordt dan v e r d i s c o n t e e r d in de m e e t r e s u l t a t e n van de o n d e r z o c h t e b u i z e n .
Een o p m e r k e l i j k feit dat uit de v e r k r e g e n r e s u l t a t e n n a a r v o r e n k o m t is b i j een t o e n e m e n d e afvoer de b e t e r e w e r k i n g van de buizen die van e e n omhulling in de f a b r i e k zijn v o o r z i e n . J u i s t t e g e n g e steld i s dit v e r s c h i j n s e l w a n n e e r de o m h u l l i n g s m a t e r i a l e n los r o n d om de b u i s in de d r a i n s l e u f zijn a a n g e b r a c h t . D a a r n a a s t hebben o m -hullingen w a a r b i j k u n s t v e z e l s w o r d e n gebruikt een gunstige w e r k i n g . Dat c o c o s v e z e l a l s n a t u u r p r o d u k t h i e r m e e een o v e r e e n k o m s t i g e en zelfs b e t e r e w e r k i n g v e r t o o n t dan k u n s t v e z e l z a l kunnen w o r d e n v e r -k l a a r d uit de stugheid van h e t m a t e r i a a l en de r e s i s t e n t i e t e g e n vochtinvloeden. Bij het o p g r a v e n van de o n d e r z o c h t e buizen na de m e t i n g (ca. 10 dagen) is de a a n t a s t i n g van s t r o en v l a s a f v a l r e e d s t a m e l i j k g r o o t . Het s t r o i s v e r s l i j m d , de v l a s v e z e l i s z w a r t van k l e u r en opgezwollen. Na droging valt het m a t e r i a a l u i t e e n a l s g e -volg van v e r r o t t i n g . De k u n s t v e z e l s en ook c o c o s k o m e n evenwel o n v e r a n d e r d uit het stuifzand. Het m a t e r i a a l d r o o g t s n e l en behoudt de o o r s p r o n k e l i j k e v o r m . De g r o n d d e e l t j e s h e c h t e n niet s t e r k a a n de omhulling en de p o r i ë n blijven open. De m i n d e r goede w e r k i n g van de t u r f m o l m m a n t e l t e g e n o v e r de omhulling van los in de d r a i n s l e u f a a n g e b r a c h t e t u r f m o l m , z a l w a a r s c h i j n l i j k kunnen w o r d e n v e r k l a a r d uit de g r o t e r e p o r i ë n van h e t l o s s e m a t e r i a a l . Bij het a a n b r e n g e n van de m a n t e l m o e t de t u r f m o l m in m o d e l r o n d o m de b u i s w o r d e n g e p e r s t , v/aarbij de p o r i ë n geweld wordt a a n g e d a a n . Bij v e r g e l i j k i n g van b u i s n o . 4 t e g e n o v e r de n o ' s 9, 10, 11 en 12 m o e t d a a r e n b o v e n ook nog r e k e n i n g w o r d e n gehouden m e t de d i a m e t e r van de b u i s . De g r o t e r e d i a m e t e r van 6 c m van de f a b r i e k s m a t i g omhulde b u i s zou t h e o r e t i s c h de m i n d e r goede w e r k i n g van de omhulling t e g e n o v e r
de los a a n g e b r a c h t e t u r f m o l m rond buizen m e t een d i a m e t e r van 5 c m kunnen c o m p e n s e r e n . Het effect w o r d t i n t e g e n d e e l h i e r d o o r a l l e e n m a a r v e r s t e r k t . De opstelling van de proef laat niet toe b i j z e e r kleine a f v o e r e n nog b e t r o u w b a r e w a a r n e m i n g e n t e v e r -r i c h t e n . Doo-r de l e v e -r i n g in -r o l l e n zijn de b u i z e n s t e -r k g e k -r o m d . Z u i v e r h o r i z o n t a a l a a n b r e n g e n van de b u i s , zelfs in de p r o e f o p s t e l -ling, i s m o e i l i j k . A l s gevolg h i e r v a n w o r d e n v o o r a l bij k l e i n e r e drukhoogten van h e t w a t e r de v e r s c h i l l e n r e l a t i e f g r o o t , t e r w i j l door de grote d o o r l a t e n d h e i d van het zand s l e c h t s een g e r i n g e opbolling van h e t g r o n d w a t e r n i v e a u n a a s t de buizen o n t s t a a t .
De r e s u l t a t e n van de m e t i n g e n n a a r de i n t r e e w e e r s t a n d e n in de v e r t i k a l e bak zijn v e r m e l d in t a b e l B .
T a b e l B . I n t r e e w e e r standen van r i b b e l d r a i n b u i s m e t in de f a b r i e k a a n g e b r a c h t e omhulling bij v r i j w e l gelijke a f v o e r h o e -v e e l h e d e n en onder in-vloed -van de tijd
t> ._ A- K-factor Intreeweer stand
Buis c m n v ... Afvoer * J -u • . ». t
-i Omhulling , v / h zand van bui* + omhul-c m / s e omhul-c . ling seomhul-c / omhul-c m 13 vlasafval haverstro id. na 1 week id. na 2 weken id. na 4 weken id. na 6 weken turfmolm ,•-.••. id. (duplicaat) c o c o s id. na 2 weken id. na 4 weken polystyreenschuim id. na 4 weken id. na 8 weken 890 920 930 920 925 900 850 840 930 900 1010 925 990 700 0 , 0 1 2 0 . 0 1 0 0 , 0 1 0 0 , 0 1 0 0 , 0 1 5 0 , 0 1 5 0 , 0 1 0 0 , 0 1 0 0 , 0 1 0 0 . 0 1 0 0 , 0 1 0 0 , 0 1 1 0 , 0 1 5 0 , 0 1 5 2 , 5 4 . 2 4 , 1 7 , 3 1 3 , 0 1 8 , 0 1 2 , 6 1 0 , 0 1 . 2 2 , 0 2 , 0 0 , 4 1 . 0 1,1 * Turfmolm omhulling i s turfmolmmantel in nylongaas. Duplicaat i s een
tweede zending, welke z e e r kort na de fabricage i s beproefd
Hoewel de n i é t i n g e n ook m é t a n d e r e a f v o e r h o e v e e l h e d e n dan die welke in de t a b e l zijn v e r m e l d , w e r d e n u i t g e v o e r d , zijn h i e r de u i t k o m s t e n v e r m e l d van gelijkwaardige o m s t a n d i g h e d e n . E v e n w e l v e r o o r z a k e n a n d e r e a f v o e r h o e v e e l h e d e n geen grote v e r a n d e r i n g e n , zowel in de o n d e r l i n g e v e r h o u d i n g e n a l s in de i n t r e e w e e r -standen zelf.
stijghoogte in cm 69 r band polystyreenschuim cocosmantel vlasmantel turfmolmband op gaas stromantel turfmolmmantel in gaas I I . ill 1 2 3 4 5 10 20 30 35
afstand tot midden drain in cm
F i g . 6. Verloop van de hoogte van het waterniveau in de modelbak met constant buitenpeil bij een ribbeldrainbuis met
con-stante afvoer. De intreeweerstanden zijn uitgedrukt als stijghoogte s
In fig. 6 (zie ook jaarverslag ICW 4971) zijn schematisch de verhanglijnen in de proefbak weergegeven. Naast de fabrieks-matig aangebrachte mantels zijn losse bandomwikkelingen van turfmolm en polystyreenschuim opgenomen. Het betreft de w e e r -gave van de eigenschappen van materiaal dat korte tijd in bedrijf i s . De veroudering zoals vermeld in tabel B is in deze figuur bui-ten beschouwing gelabui-ten. Omhullingsmaterialen van natuurlijke oorsprong zoals stro, vlas en in mindere mate turfmolm, zullen aan verrotting, vertering of een andere vorm van aantasting onder-hevig zijn. De mate hiervan kan afhankelijk zijn van het milieu waarin het m a t e r i a a l is aangebracht. De samenstelling van het af te voeren grondwater is mogelijk tevens van invloed. Daarnaast wordt dit proces bevorderd door wisseling in de vochttoestand van de grond en het omhullingsmateriaal. Bij vele drainage systemen liggen de uitmondingen van de eindbuizen boven slootpeil. Indien in droge perioden geen afvoer plaatsvindt, treedt de lucht via de b u i s wandperforatie in de omhulling. De afwisseling van nat en droog b e -vordert sterk de aantasting van daarvoor gevoelige materialen.
In de p r o e f o p s t e l l i n g is het mogelijk door afhevelen van h e t w a t e r n i v e a u een t u s s e n t i j d s e droge p e r i o d e te s i m u l e r e n . Hoewel het n e m e n van d e r g e l i j k e l a n g d u r i g e p r o e v e n m e t alle m a t e r i a l e n niet mogelijk i s g e w e e s t , v e r t o n e n enkele m a t e r i a l e n z o a l s in t a b e l B v e r m e l d , r e e d s na k o r t e tijd een v e r a n d e r i n g in k w a l i t e i t .
Een langdurige proef is genomen m e t een omhulling van h a v e r -s t r o . Dit m a t e r i a a l i -s gekozen omdat a a n g e n o m e n m a g w o r d e n dat h e t weinig r o t r e s i s t e n t i s . R e e d s na 2 weken w a a r i n 2 droge p e r i o -den zijn v e r w e r k t blijkt de int r e e we e r stand te zijn v e r d u b b e l d . Het v e r d e r e v e r l o o p van de int r e e w e e r stand m e t de tijd i s w e e r g e g e v e n in fig. 7. intree weerstand 2 0r 2 / 17/ 2 4 / /11 / i l /11 datum F i g . 7. V e r l o o p van de i n t r e e w e e r s t a n d b i j een r i b b e l d r a i n b u i s m e t h a v e r s t r o omhulling onder invloed van de tijd
R e g e n e r a t i e van de i n t r e e w e e r stand a l s gevolg van het v e r gaan van h e t s t r o en d a a r n a afvoer van de v e r t e e r d e r e s t e n w a a r -door m e e r p o r i ë n o n t s t a a n i s niet w a a r te n e m e n . Indien een droge en e e n natte p e r i o d e de s i m u l a t i e i s voor e e n j a a r c y c l u s , dan m o e t w o r d e n g e c o n s t a t e e r d dat d e z e s o o r t omhulling a l t h a n s in
stuifzand in enkele j a r e n v e r t e e r t . In gronden w a a r i n de z o g e
n a a m d e s t a b i e l e r e p o r i ë n v o r m i n g k a n p l a a t s v i n d e n , zullen de r e s u l -t a -t e n evenwel g e h e e l a n d e r s kunnen z i j n . Ui-t de m e e -t r e s u l -t a -t e n b i j d e z e proef blijkt dat na e e n p e r i o d e van droogte e e n k o r t s t o n d i g e v e r -laging van de i n t r e e w e e r s t a n d o p t r e e d t . H i e r n a volgt e c h t e r e e n snelle t o e n a m e van de i n t r e e w e e r s t a n d tot h o g e r e w a a r d e n dan v o o r h e e n . V o o r d e l e n van de omwikkeling m e t s t r o zijn in dit opzicht dan ook niet a a n w e z i g .
O v e r z i c h t :
R e s u l t a t e n van m e t i n g e n van i n t r e e w e e r s t a n d e n en r e l a t i e v e afv o e r e n afvan d r a i n e e r b u i z e n m e t f a b r i e k s m a t i g a a n g e b r a c h t e o m h u l -ling en los in de d r a i n s l e u f a a n g e b r a c h t e m a t e r i a l e n .
Horizontale bakken Vertikale bakken
Goed 4 > K / Slecht Liage afvoer VMF turf m o l m , los 2e soort turfmolm, l o s Ie soort turfmolm, los Turfmolm in filtaan Trio turfmolm, los Cocos mantel Styreen in filtaan Horman v l a s mantel Filtaan mantel Haverstro mantel Turfmolm in nylongaas Hoge afvoer Cocos mantel Styreen in filtaan VMF turfmolm, lo» Filtaan mantel
Ie soort turfmolm, los 2e soort turfmolm, l o s Horman v l a s mantel Turfmolm in filtaan Trio turfmolm, l o s Turfmolm in nylongaas H a v e r s t r o mantel P o l y s t y r e e n band Cocos mantel Vlas mantel Turfmolm band Haverstro mantel Turfmolm in nylongaas Alle m e t i n g e n en de r e s u l t a t e n h i e r v a n betreffende d r a i n e e r -b u i z e n en o m h u l l i n g s m a t e r i a l e n zijn v e r r i c h t in stuifzand.
De mogelijkheid i s niet u i t g e s l o t e n dat door e e n a n d e r e granu« l a i r e , dan w e l c h e m i s c h e s a m e n s t e l l i n g v a n de grond of het g r o n d w a t e r a n d e r e r e s u l t a t e n z u l l e n w o r d e n v e r k r e g e n . De t e c h n i s c h e i n -r i c h t i n g van de p -r o e v e n stond h e l a a s niet toe b e t -r o u w b a -r e m e t i n g e n te v e r r i c h t e n n a a r de inspoeling van g r o n d d e e l t j e s in de b u i s .
V- CONCLUSIES
Bij de p r o e v e n k o m e n r e l a t i e f grote v e r s c h i l l e n in de a f v o e r k w a l i t e i t van de d r a i n s n a a r v o r e n . Deze v e r s c h i l l e n w o r d e n v e r o o r -z a a k t door de o m h u l l i n g s m a t e r i a l e n , a a n g e -z i e n de kwaliteit van de
b a s i s d r a i n b u i s weinig s p r e i d i n g v e r t o o n t .
De in de nota v e r m e l d e c i j f e r s zijn v e r k r e g e n bij m e t i n g e n in stuifzand. Het i s z e e r goed mogelijk dat in a n d e r e gronden a f w i j -kende r e s u l t a t e n w o r d e n gevonden.
Uit de c i j f e r s blijkt dat een v i s u e e l goede omhulling geen g a r a n -tie is voor een goede w e r k i n g .
De l o s s e in de d r a i n s l e u f a a n g e b r a c h t e m a t e r i a l e n geven b e t e r e r e s u l t a t e n dan de in de f a b r i e k a a n g e b r a c h t e omhullingen. Het a a n b r e n g e n van de l a a t s t e z a l w a a r schijnlijk te stevig g e s c h i e d e n , w a a r d o o r de gunstige e i g e n s c h a p p e n geweld w o r d t a a n g e d a a n .
Voor s o m m i g e m a t e r i a l e n , z o a l s s t r o en v l a s zou kunnen w o r -den overwogen e e n i m p r e g n e e r m i d d e l t e g e n r o t t i n g te g e b r u i k e n .
B e s c h a d i g i n g van de vooraf a a n g e b r a c h t e m a n t e l v e r o o r z a a k t een zwakke plek in de gehele d r a i n r e e k s .
LITERATUUR
VAN DER BEKEN, A . 1966. O n d e r z o e k n a a r de e i g e n s c h a p p e n van glas v l i e s gebruikt a l s omhulling s m a t e r i a a l voor de d r a i n e e r b u i z e n . Med. van h e t R i j k s s t a t i o n voor B o e r d e
-rijbouwkunde. Publi n r . 1 6 / W B - l
LUTHIN, J . N . and A. HAIG, 1972. Some f a c t o r s affecting flow into d r a i n p i p e s . H i l g a r d i a . Volume 41 n u m b e r 10. M E I J E R , H . J . , 1969- Enkele r e s u l t a t e n m e t m e t i n g e n aan p l a s t i c r i b b e l d r a i n b u i s . Nota ICW 519-MIEDEMA, G. 1 9 7 1 . I n t r e e w e e r s t a n d van d r a i n s . S c r i p t i e C u l t u u r t e c h n i s c h e Dienst WESSELING, J . en F . HOMMA, 1967. E n t r a n c e r e s i s t a n c e of p l a s t i c d r a i n t u b e s . T e c h n . Bulletin 5 1 , ICW. 17
