Skip to main content

Vasthouden water

Beschrijving​

In de stedelijke omgeving kunnen bodemecosystemen bijdragen tot een stabiele waterhuishouding omdat water wordt vastgehouden en ondergronds kan draineren. De stabilisatie van de waterniveaus is een ondersteunende dienst voor heel wat andere diensten: watervoorziening, scheepvaart, vermeden schade door droogte en overstroming enz.

Oppervlakteverzegeling door de aanleg van straten, gebouwen, pleinen,… heeft consequenties voor de waterhuishouding van de bebouwde omgeving. Stromingsverhoudingen in de stedelijke waterbalans wijzigen en veelal neemt de infiltratiecapaciteit af met als gevolg een lagere waterretentiecapaciteit en bijgevolg neemt de runoff toe. Dit brengt bepaalde rechtstreekse problemen met zich mee waaruit kosten ontstaan:

  • Grotere overstromingsrisico's, zowel on-site als off-site
  • Vervuiling van het oppervlakte- en grondwater doordat vervuilende deeltjes zoals olie en herbiciden accumuleren in afstromend water
  • Daling van het grondwater en minder grondwaterafstroming naar oppervlaktewaterlichamen
  • Uitbreiding rioleringsinfrastructuren (grotere afvoercapaciteit) en lager zuiveringsrendement door verdunning van afvalwaterstromen en meer overstorten.

Elk oppervlaktetype kan uiteindelijk overstromen, maar hoe meer de bodem dienst kan doen als waterbuffer, des te meer neerslag er moet vallen om tot een overstroming te komen. Overstroming treedt op wanneer de aanvoer van water groter is dan de afvoer. Dit effect zal meestal bereikt worden wanneer de bodem compleet waterverzadigd is, of wanneer de bodem niet kan bereikt worden door het water (verminderde of geen infiltratie) en als de oppervlakkige afvoer (riolering, runoff) niet snel genoeg verloopt. Elke verzegelingsgraad zorgt voor een mindere infiltratiecapaciteit van het water. Bijgevolg is de ecosysteemdienst inzake waterhuishouding dus maximaal wanneer er geen enkele vorm van verzegeling aanwezig is op een bepaalde plaats, d.w.z. een 100% open en niet-verdichte bodem.

We kunnen bijgevolg de dienst kwalitatief gaan waarderen aan de hand van het potentieel voor waterretentie dewelke afhankelijk is van de verhardingstypes die aangelegd worden.

Benodigde informatie:
  • Oppervlakte per groenvorm
  • voor wadi/infiltratievelden: de vullingsdiepte en aangesloten verharde oppervlakte
  • boomgrootte van de nieuw aan te planten bomen

Kwalitatieve en kwantitatieve waardering impact op retentie​

De scores voor waterhuishouding worden bepaald op basis van de oppervlaktetypes omdat deze rechtstreeks de waterretentiecapaciteit bepalen. Hiervoor zijn coëfficiënten bekend (zie tabel). Deze coëfficiënten zijn afkomstig van Verbeeck et al. (2013). Ze hebben met de biotope area factor (BAF) getracht wegingsfactoren te genereren voor de aspecten waterretentie voor Vlaanderen. Hiervoor hebben ze de ‘rainwater retention efficiency of parcs'-tool (REP) ontwikkeld in GIS. Voor deze tool zijn de onderzoekers in wetenschappelijke literatuur op zoek gegaan naar een reeks runoff coëfficiënten, representatief voor een 48-uren regenbui met een terugkeerperiode van 2 jaar, een precipitatielengte van 53 mm en een maximale intensiteit van 72 mm/u, wat typisch is voor geheel Vlaanderen. Een dergelijke regenbui is representatief voor korte intense zomerse regenbuien, maar ook voor langer durende buien met een lagere intensiteit.

Deze wegingsfactoren zijn daarop geïntegreerd in de GIS-applicatie. De bedoeling van REP is om meer specifiek te zijn voor het aspect waterretentie ten opzichte van de BAF door meer landgebruikscategorieën en variabelen te integreren. Uit de studie is gebleken dat REP een goede tool is om een schatting te maken van de mogelijkheid van verschillende oppervlaktetypes om water te laten infiltreren, te laten verdampen of te evapotranspireren. In het kader van de natuurwaardeverkenner stad kunnen we dus besluiten dat we een gelijkaardige methodiek kunnen toepassen om de runoff- en retentiecoëfficiënten te bepalen.

Vooraleer de coëfficiënten kunnen gebruikt worden als wegingsfactoren, dienen deze eerst specifiek bepaald te worden. Een deel ervan is immers afhankelijk van één of meerdere variabelen waardoor ze binnen een range vallen. In het kader van de natuurwaardeverkenner stad is dit echter niet wenselijk omdat dit een te hoge mate van detail zou opleveren en zijn er dus aanpassingen doorgevoerd.

Om een unieke runoff waarde per oppervlaktetype te berekenen zijn een aantal aannames en vereenvoudigingen gebeurd. Een eerste vereenvoudiging zit in het feit dat alle daken als plat worden beschouwd. Daarom wordt voor alle daktypes (conventioneel dak, extensief groendak, intensief groendak) 0° als hellingshoek gebruikt. Dit heeft tot gevolg dat de daken geen oriëntatie hebben, waardoor het gemiddelde van de oriëntatieconstanten is genomen. Voor bepaling van de oriëntatie van groene gevels wordt aangenomen dat gemiddeld gezien alle oriëntaties even veel voorkomen in Vlaanderen. Daarom is ook het gemiddelde van de hieraan verbonden oriëntatieconstanten genomen.

Op basis van een literatuuronderzoek is voor de gemiddelde substraatdikte van extensieve groendaken 7,5 cm gekozen. Voor intensieve groendaken is een substraatdikte van 20 cm gekozen. Het gebruik van 75% vegetatiebedekking is een aanname.

De Runoff-coëfficiënten van half-gesloten verhardingen zijn afgeleid uit de biodiversiteitstoets-enquête. De experten die hun mening gaven over de runoff van de halfgesloten verhardingen, waren echter wel grotendeels dezelfde als deze van het KU Leuven onderzoek (M. hermy, K. Verbeeck). Voor het bepalen van de Runoff-coëfficiënten van niet-groene klinkerverharding is het gemiddelde genomen van de Runoff-coëfficiënten uit de biodiversiteitstoetsenquête van kasseien, kleiklinkers, niet-waterdoorlatende betonklinkers, tegels, waterdoorlatende betonklinkers met niet-waterdoorlatende voegvulling en waterdoorlatende betonklinkers met waterdoorlatende voegvulling. Voor het bepalen van de Runoff-coëfficiënten van groene verharding is het gemiddelde genomen van de Runoff-coëfficiënten uit de biodiversiteitstoetsenquête van betonnen grasdallen en gras op kunststofplaten (Brabers, 2014).

Omdat er voor zowel jonge als oude gazon en voor plantenborders geen gegevens zijn van de vegetatiebedekking, is momenteel het gemiddelde genomen van de bedekkingsconstanten gekoppeld aan vegetatiebedekkingsklassen 50-75% en 75-100%. De klassen 0-25% en 25-50% worden buiten beschouwing gelaten omdat wordt aangenomen dat de meeste Vlaamse groendiensten streven naar een zo hoog mogelijke bodembedekking om de arbeidsintensiviteit zo laag mogelijk te houden.

Bomen zijn opgesplitst in bomen van 1e (hoogte > 12m), 2e (6m < hoogte < 12m) en 3e grootte (hoogte < 6m) voor zowel bladhoudende als bladverliezende bomen. Dit is gebeurd omdat de kroondiameter een belangrijke rol speelt in de range van de retentie-coëfficiënt. De kroonbreedte is bepaald met behulp van de meest recente lijst van voorkomende bomen in stedelijk Antwerpen (Antwerpse Groendienst, 2014). Hiervoor is van alle bomen behorende tot een bepaalde grootteklasse het totale gemiddelde van het individuele gemiddelde van de onder- en bovenwaarde per boomsoort van de opgegeven kroonbreedtediameter genomen. Voor de leaf area index (LAI) van de loofbomen en naaldbomen zijn respectievelijk de gemiddelde LAI-waardes van gematigde bladverliezende bossen en gematigde naaldbossen, afkomstig van Asner et al. (2003), gebruikt. Voor de bladverliezende bomen is echter het gemiddelde genomen van deze waarde en nul, omdat bladverliezende bomen ongeveer gedurende de helft van het jaar geen bladeren dragen en in deze periode dus een LAI gelijk aan nul hebben. Hetzelfde principe is toegepast voor de gap fractie van loofbomen. In het onderzoek van Verbeeck et al. (2013) werd voor zowel loof- als naaldbomen een gap fractie van 0,1 aangehouden, wat aannemelijk is. Voor bladverliezende bomen werd er echter ook gesproken over een gap fractie wanneer de bladeren niet aan de boom hingen, deze was 0,69. Daarom is voor bladverliezende bomen het gemiddelde genomen van beide waardes met 0,4 als resultaat.

Over de drainagehoogte (= bovenste hoogte van een waterhoudend lichaam of structuur dat geen water bevat en dus dienst doet als buffer tegen overstroming van dat waterlichaam of structuur) van open water zijn geen cijfers bekend, daarom is als waarde momenteel 3 cm gekozen.

De retentiecoëfficienten (zie tabel) zijn berekend volgens onderstaande formule, waarin RC staat voor retentiecoëfficiënt en ROC voor runoffcoëfficiënt:

RC=1−ROCRC=1-ROC

Voor een wadi of infiltratieveld of vergelijkbaar wordt ook het water dat ze vasthouden van de aangesloten verharding berekend. Op basis van de vullingsdiepte wordt berekend hoeveel water ze kunnen extra capteren en hoeveel ervan dit water infiltreert in de bodem. Op basis van opslag en infiltratie wordt de retentie-coëfficient berekend voor de aangesloten verharding. Cijfers zijn gebaseerd op berekeningen met Flood4Cast in het kader van de Projecttool op het Klimaatportaal.

Monetaire waardering​

De baten van een verbetering van waterretentie hebben betrekking op het vermijden van maatschappelijke kosten m.b.t. de afvoer van hemelwater van verharde oppervlaktes. We onderscheiden hierbij verschillende soorten van kosten, afhankelijk van de situatie.

  • Kosten voor afvoer hemelwater: Als de afstroming van hemelwater van verharde oppervlaktes wordt afgevoerd via de riolering leidt dit tot kosten voor investering en onderhoud van riolering, wat zich vertaalt in hogere bijdragen via de integrale waterfactuur om deze kosten te dekken.
  • Zuiveringskosten: Komt het water terecht in zuiveringsstations, dan leidt dit verder tot extra kosten m.b.t. verhoogde volumes voor behandeling. Verdunning van afvalwater leidt ook tot lagere zuiveringsrendementen.
  • Kosten voor overstromingen: Wordt dit verder afgevoerd via beken en waterlopen dan leidt dit mogelijk tot bijkomende overstromingen stroomafwaarts of kosten van maatregelen om deze overstromingen te vermijden. Daarnaast kunnen ook lokaal overstromingen optreden omdat het water niet tijdig kan afgevoerd worden.
  • Overstorten: Bij piekafvoeren kan niet-geïnfiltreerde water leiden tot extra overstorten van afvalwaters, met mogelijk ecologische schade tot gevolg en extra kosten om dit te vermijden of te compenseren.

Het zou per geval een gedetailleerde studie vergen om het effect van kleine veranderingen in afgevoerde volumes op de kosten te schatten. In veel gevallen zal het effect verwaarloosbaar zijn, omdat de kosten voor investeringen en onderhoud grotendeels vast zijn. Als beperking van afvoer echter extra uitbreidingsinvesteringen kan vermijden, dan zijn de baten heel hoog. We kunnen geen rekening houden met de specifieke context, maar kunnen wel een idee geven van de gemiddelde omvang van deze vermeden kosten.

  • Voor vermeden kosten voor riolering baseren we ons op de jaarlijkse bijdrage die burgers betalen voor de financiering van afvoer van afval- en hemelwater, zoals deze nu geïnd wordt via de integrale waterfactuur en het aandeel voor afvoer hemelwater in deze bijdrage. De bijdrage voor afvoer (gemeentelijke saneringsbijdrage) is gemiddeld 1,15 €/m³ drinkwater (cijfers voor 2012 (VMM, 2014)). Dit cijfer moeten we interpreteren als een minimum schatting voor deze kosten, maar het is het best beschikbare cijfer.
    Deze kost wordt enkel berekend op het volume verbruikt drinkwater. Dit volume vertegenwoordigt ongeveer één derde van het totale volume dat wordt afgevoerd via de riolering. De kost voor afvoer van 1 m³ water wordt dus voor Vlaanderen geschat op 33% van deze bijdragen (Van Dijk Management, 2010; Agro-business-consultancy, 2008). Samengevat kunnen we de vermeden jaarlijkse kosten voor riolering dus schatten op 0,38 €/m³.
  • Als hemelwater wordt afgevoerd naar waterzuiveringsstations heeft dit effect op de te behandelen volumes, maar niet op de vuilvrachten. Het leidt tot extra kosten voor bijvoorbeeld het oppompen van water en mogelijk tot extra kosten m.b.t. de dimensionering van installaties. In de analyse van de kosten van waterzuivering in Vlaanderen (bovengemeentelijke saneringskosten) worden de kosten die te maken hebben met het extra volume hemelwater dat wordt gezuiverd ingeschat op 16% van de totale kosten of omgerekend 0,14 €/m³ (Van Dijk Management, 2010).
  • Verhoogde infiltratie stroomopwaarts is één van de nodige maatregelen om risico's op overstromingen stroomafwaarts te beperken. Als dit gepaard gaat met tijdelijke berging van hemelwater bij piekafvoeren, zijn de baten groter. De omvang van het risico hangt sterk af van de specifieke context, en is moeilijk te begroten in algemene kengetallen.
  • Vermeden kosten m.b.t. beperken van overstorten kunnen we niet schatten op basis van de beschikbare informatie.

Conclusie: we kunnen de totale vermeden kosten dus inschatten op 0,52 €/m³.

Dit cijfer komt overeen met 25 % van de bijdragen die gezinnen betalen voor afvoer en sanering van hun afvalwater. Deze verhouding is vergelijkbaar met informatie voor Duitsland en Nederland, waar de kosten voor afvoer van hemelwater worden geschat op 30% tot 50% van de totale kost voor afvoer en zuivering (Dudey, 2011, CIW, 1999).

Bronnen​

Agro-business-Consultancy (2008) Kostentoerekening van bovengemeentelijke saneringskosten in Vlaanderen, Studie uitgevoerd in opdracht van VMM, 2008

Asner, G., Scurlock, J.M.O. & Hicke, J.A. (2003). Global synthesis of leaf area index observations: implications for ecological and remote sensing studies. Global Ecology & Biogeography 12: 191-205.

Brabers, L. (2014). De biodiversiteitstoets: wetenschappelijk rapport. Leuven. http://www.biodiversiteitstoets.be

CIW (1999), 'Financiering Zuiveringsbeheer, Voorstel voor een nieuwe heffingsmaatstaf en bouwsteen in de discussie rond de financiering van het waterbeheer,' 87 p.

De Nocker, L., Broekx, S. (2012) Onderzoek naar een uniforme tariefstructuur voor leidingwaterproductie en –levering in Vlaanderen, Studie uitgevoerd in opdracht van: Dienst Reguleringsinstantie, Vlaamse Milieumaatschappij, Vito, RMA, december 2012

Dudey, J. (2011) Financing of wastewater drainage and treatment in Germany, presentatie op Vlario, 2011.

Keeley, M. (2011). The Green Area Ratio: An Urban Site Sustainability Metric. Journal of Environmental Planning and Management 54 (7): 937–958.

Verbeeck, K., Van Rompuy, R., Hermy, M., Van Orshoven, J. (2013). Infiltrating into the paved garden – a functional evaluation of parcel imperviousness in terms of water retention efficiency. Joernal of Environmental Planning and Management.

Van Rompay, R., Verbeeck, K., Van Orshoven, J., Hermy, M. (2012). Masterproef: Ecologische efficiëntie van percelen in stedelijke gebieden. KU Leuven.

Uitgangspunten​

Voor het bepalen van de run-off coëfficiënten hebben we op basis van de literatuur vereenvoudigingen moeten maken zodat de gebruiker niet teveel detailinformatie nodig heeft.zie onder kwalitatieve en kwantitatieve waardering Voor de bomenrij veronderstellen we bomen van grootte 2 die op een onverharde oppervlakte staan bijv. gras.

Te gebruiken cijfers​

Een overzicht van de kwalitatieve score en de retentiecoëfficienten voor de standaard indeling in groenmaatregelen wordt opgelijst in tabel. Tabel geeft meer detail over de gemaakte assumpties en oorsprong van deze cijfers.

Om van retentiecoëfficienten tot een volume te komen worden de percentages gecombineerd met een gemiddelde jaarlijkse neerslaghoeveelheid. Deze wordt van een kaart afgehaald omdat deze licht kan verschillen tussen regio's (2019) Jaarlijks meet men gemiddeld 880 mm water in Laag- en Midden-België of 0,88 m³ per m² (KMI, 2014).

Belangrijk hierbij is dat de impact van retentie op een specifieke locatie niet los kan gezien worden van de ruimtelijke context. Retentie heeft slechts een maatschappelijke meerwaarde als vermeden wordt dat water direct afgevoerd wordt via riolering en verharde oppervlakte naar een waterloop. Zo kan een bepaald gedeelte van een plein volledig verhard zijn, maar hoeft dit niet noodzakelijk negatief te zijn indien het water afstroomt richting volle grond bijvoorbeeld. In die zin is het belangrijk dat een gebruiker op de juiste manier omgaat met de opgelijste kengetallen.

Voor de monetaire waardering kan men gebruik maken van de volgende formule:

Waarde = gemiddelde RC studiegebied x 0,88 m³ per m² per jaar x oppervlakte studiegebied dat oorspronkelijk direct afloopt naar riolering of waterloop x 0,52€/m³

Tabel: Kwalitatieve waardering impact groenmaatregelen op retentie en gemiddelde retentiecoëfficient(RC)

HoofdcategorieënVerhardings- en groenmaatregelenScoreRC (%)
GroendakenExtensief groendak558%
Semi-intensief groendak558%
Intensief groendak775%
VerhardingenGesloten verharding02%
Groene voegen, grasdallen en vergelijkbaar335%
Half-verharding (grond, houtsnippers, gebroken fracties)770%
Water en vochtige/natte groenvormenStilstaand water10100%
Stromend water10100%
Wadi, infiltratieveld, infiltratiestrook en vergelijkbaar772%
Natte groenvormen (oeverzones, wetland en andere )772%
Open (droge) groenvormenNaakte bodem556%
Bloemenweide en kruidachtigen774 %
Grasveld, gazon en perkplanten772%
Heide774 %
Privé-tuinen (gazon, borders, moestuin)770%
Groene ruimte rond bedrijven en andere gebouwen770%
Volkstuinen662%
Andere agrarische vormen662%
Struiken, hagen en houtkantenLoofhou, bladverliezend778%
Naaldhout, groenblijvend881%
Gemengd of onbekend778%
BosLoofbos883%
Naaldbos885%
Gemengd bos883%
Mantel- en zoomvegetatie (bosrand)883 %
BomenrijLoofbomen776%
Naaldbomen882%
Gemengd of onbekend bomen779%
Fruitbomen776%
Gevelgroen/muurgroen218%
Bebouwde oppervlakte02%

Voor vrijstaande bomen is de retentiecoëfficient afhankelijk van het type boom en de boomgrootte. Tabel: Kwalitatieve waardering waterretentie en gemiddelde retentiecoëfficient RC per boomgrootte

BoomtypeBoomgrootteScoreRC %
Loof- fruitboomgrootte 1226%
grootte 2114%
grootte 3111%
Naaldboomgrootte 1447%
grootte 2335%
grootte 3332%
Onbekendgrootte 1336,5%
grootte 2224,5%
grootte 3221,5%

Tabel: Runoff- en Retentiecoëfficiënten van een aantal relevante oppervlaktetypes en de variabelen die de grootte hiervan bepalen.

Hoofdtype oppervlakteSubtype oppervlakteROCRCVariabele(n)Gebruikte waardes (respectievelijke volgorde t.o.v. kolom variabelen)
Conventioneel dakGravel0,750,25
glas/zonnepaneel1,000,00
bitumen/leisteen/dakpan0,810,19Hellingshoek (°), oriëntatie0°; Gemiddelde van de oriëntatieconstanten
Extensief groendakExtensief groendak0,420,58Substraat diepte (cm), hellingshoek (°)7 cm; 0°
Intensief groendakIntensief groendak0,190,81Substraat diepte (cm), hellingshoek (°),vegetatiebedekking (%)20 cm; 0°; 75%
Open verhardingOpen verharding0,300,70
Half-gesloten verhardingNiet-groene klinkerverharding0,650,35
Groene verharding0,540,46
Gesloten verhardingGesloten verharding0,980,02
GazonJonge gazon (<10 jaar)0,420,58Vegetatiebedekking (%)Gemiddelde van de bedekkingscontanten gekoppeld aan vegetatiebedekkingsklassen 50-75% en 75-100%
Oude gazon (>10 jaar)0,280,72Vegetatiebedekking (%)
BorderBladverliezende border0,340,66Vegetatiebedekking (%)
Altijd-groene border0,260,74Vegetatiebedekking (%)
Groene gevelGroene gevel0,820,18OriëntatieGemiddelde van de oriëntatieconstanten
Struik (<1,5m)Bladverliezende struik0,220,78
Altijdgroene struik0,190,81
Boom (>1,5)Bladverliezende boom 1e grootte0,740,26Kroon diameter (m), LAI (%), gap fractie (%)11,36 m; 2,65; 0,4
Bladverliezende boom 2e grootte0,860,144,78 m; 2,65; 0,4
Bladverliezende boom 3e grootte0,890,113,17 m; 2,65; 0,4
Bladhoudende boom 1e grootte0,530,4711,36 m; 6,91; 0,2
Bladhoudende boom 2e grootte0,650,354,78 m; 6,91; 0,2
Bladhoudende boom 3e grootte0,680,323,17 m; 6,91; 0,2
Open waterMet drainagehoogte > 5cm0,001,00
Met drainagehoogte < 5cm0,430,57Drainagehoogte
TuinTuin0,001,00

(Bewerkt van Verbeeck et al., 2013)..ROC staat voor runoff coëfficiënt (%),RC staat voor retentiecoëfficiënt (%). De retentiecoëfficiënt kan gebruikt worden als wegingsfactor en is telkens berekend uit de runoff coëfficiënt. In de rechterkolom staan de waardes van de variabelen die gebruikt zijn voor het berekenen van de runoff coëfficiënten. Voor meer informatie over de mogelijke waardes van de variabelen wordt verwezen naar de paper van Verbeeck et al.

Vertaling naar een indicator​

Het water dat extra wordt geïnfiltreerd zorgt er enerzijds voor dat wateroverlast wordt vermeden en vult anderzijds oppervlaktewater en grondwater aan. We vertalen de cijfers naar het aantal personen dat deze hoeveelheid water gebruikt.

Het gemiddeld kraanwaterverbruik van een gemiddeld Vlaams huishouden = 73 m³/jaar

Een voorbeeld​

We veronderstellen een verhard plein van 100m² waar het regenwater rechtstreeks naar de riolering afstroomt. De gemeente beslist om 5 bloemenperken aan te leggen. Elk vak is ongeveer 4 m².

Kwalitatieve waardering

Bloemenperken scoren 7 op infiltratie.
Het water dat hierin infiltreert kan niet meer aflopen naar de riolering.

Gemiddeld heeft het project 1,4 punten extra ten opzichte van het volledig verharde plein ((7 x 5 x 4m²/100m²)

Kwantitatieve waardering

Voor het verharde plein is de retentiecoëfficient 2%
De bloemenperken hebben een RC van 72 % Infiltratie = gemiddelde RC studiegebied x 0,8 m³ per m² per jaar x oppervlakte studiegebied dat anders direct afloopt naar riolering of waterloop

Infiltratie van het verharde plein = 0.02x 0,88 m³/m² x 100m²= 1,76 m³/jaar
Infiltratie na de groenmaatregelen=(0.02 x 80m² +0.72 x 20m²) x 0,88 m³/m² = 14,08 m³/jaar

Monetaire waardering

De extra monetaire waarde voor de ecosysteemdienst infiltratie bedraagt (14,08 m³/jaar-1,76 m³/jaar)x 0,52€/m³=6,40€/jaar