Kennis over waterverbruik op het niveau van individuele huishoudens is uiterst waardevol voor het ontwerpen van nieuwe leidingen en installaties en voor de kwaliteitsbewaking van drinkwater. Tot die conclusie komt Mirjam Blokker, onderzoeker bij KWR Watercycle Research Institute. Zij promoveert op 15 oktober aan de TU Delft op het simulatiemodel SIMDEUM met haar proefschrift "Stochastic water demand modelling for a better understanding of hydraulics in water distribution networks". Met dit statistische eindgebruikersmodel is het mogelijk om een drinkwaterleidingnet tot in de kleinste details te modelleren. Dit levert nuttige informatie op over de effecten van gedragsverandering en besparende maatregelen op het waterverbruik en over de veranderingen van de waterkwaliteit tijdens het verblijf in het waterleidingnet, zonder dat daarvoor dure en moeilijk uitvoerbare meetcampagnes nodig zijn.
Uit de studie van Mirjam Blokker blijkt dat het waterverbruik van mensen haarfijn te voorspellen is uit relatief simpele gegevens, zoals het aantal bewoners per huis, hun leeftijdscategorie, de gebruikte soorten waterverbruikende apparatuur (van douche en toilet tot wasmachine) in het huis en het totaalverbruik per jaar. Door deze gegevens in te voeren in SIMDEUM, ontstaat een zeer realistisch model van het stromingspatroon in de kleine distributieleidingen in de straat. Met dat model is bijvoorbeeld een goede studie te maken van de gecompliceerde waterkwaliteitsprocessen die vooral in deze kleine leidingen plaatsvinden. Omdat het model is gebaseerd op statistische informatie en niet op meetgegevens, is het inzetbaar in willekeurige distributienetten en in verschillende landen.
Vernieuwend
Het vernieuwende van de SIMDEUM methode is dat het waterverbruik van de huishoudelijke en andere aansluitingen wordt opgebouwd uit het functionele watergebruik in huis, bijvoorbeeld door kranen, douches, vaatwassers, WC's, etc. Met behulp van stochastische technieken (op basis van waarschijnlijkheid) stelt SIMDEUM realistische verbruikspatronen op, die bij elkaar opgeteld over langere perioden de afname van een drinkwaterpompstation opleveren. Tot nu toe werd juist omgekeerd gerekend, namelijk door het verbruikspatroon van een pompstation te verdelen over de verschillende onderdelen van een netwerk. De resultaten daarvan kloppen wel voor de grotere leidingen in het transportnet, maar minder goed voor de kleinere leidingen in het distributienet. Ze zijn in ieder geval niet goed genoeg om de gecompliceerde processen van waterkwaliteitsveranderingen te simuleren. Met SIMDEUM kan dat wel.
Waterkwaliteit
Met de verbruikspatronen die SIMDEUM genereert, kan ook goed worden voorspeld welke veranderingen optreden in de waterkwaliteit als gevolg van de verblijftijden en snelheden in het leidingnet. Waterbedrijven maken op hun zuiveringslocaties water van een zeer hoge en stabiele kwaliteit, dat vervolgens begint aan de reis naar de klant, door het leidingnet. In dat leidingnet verandert de kwaliteit onder invloed van de verblijftijd, het contact met verschillende leidingmaterialen en temperaturen en als gevolg van de hydraulische omstandigheden. Een voorbeeld daarvan is het ontstaan van bruin water. Elk jaar bellen 3000 tot 6000 Nederlandse klanten hun waterbedrijf om hierover te klagen. Bruin water ontstaat als gevolg van een gecompliceerd samenspel tussen diverse zeer kleine deeltjes in het water en de stroomsnelheid in de leidingen. Kort samengevat zullen deeltjes bij lage snelheden in de leiding achterblijven en ophopen, terwijl bij kortstondige hoge snelheden de opgehoopte deeltjes kunnen opwervelen en het water verkleuren. Dit fenomeen speelt zich voornamelijk af in de kleinere distributieleidingen waarop de klanten rechtstreeks aangesloten zijn. De snelheden in die leidingen kunnen nogal variëren: 's nachts staat het water nagenoeg stil, maar 's ochtends zorgt de douchepiek voor een forse toename. Met gedetailleerde modellen en SIMDEUM-verbruikspatronen kan het gedrag van de deeltjes beter en vooral sneller worden bestudeerd. Op den duur is het mogelijk te voorspellen waar de grootste risico's voor de waterkwaliteit optreden en dus waar maatregelen het meest efficiënt zijn.
Besparing in utiliteitsbouw
SIMDEUM is ook toepasbaar gemaakt voor utiliteitsgebouwen als hotels, kantoren en verzorgingshuizen. Op basis van SIMDEUM-studies zijn de Nederlandse ontwerpregels voor binneninstallaties voor dergelijke gebouwen herzien. De vorige regels waren in de afgelopen eeuw bepaald op basis van een intensieve en dure meetcampagne. De nieuwe regels zijn bepaald op basis van analyses van binneninstallaties, het gedrag van de gebruikers en de functies van de gebouwen. Een belangrijk bijkomende voordeel is dat nu ook bekend is hoeveel warm of koud water nodig is; iedere toepassing is immers meegenomen. Met deze gegevens kunnen warmwaterinstallaties veel beter, goedkoper en energiezuiniger worden ontworpen en is bovendien het risico op groei van Legionella in de installatie beter te beheersen.
Achtergrondinformatie
E.J.M. Blokker, J.H.G. Vreeburg & J.C. van Dijk – Simulating Residential Water Demand with a stochastic End-Use Model, Journal of Water Resources Planning and Management, jan/feb 2010, pp. 19-26.
