Lekkage of explosie - Leidingen in waterkeringen

Lekkage of breuk van een leiding kan ontstaan door te grote verschilzettingen, maar ook ten gevolge van een constructiefout (bijvoorbeeld soort materiaal, lassen en aansluitingen, corrosie, beschadigingen, ventielen of kleppen, etc.) of een te grote belasting (bijvoorbeeld verkeersbelasting). Als gevolg van breuk of lekkage van de waterleiding of riolering of ten gevolge van een explosie van een gasleiding kan een ontgronding optreden. Bij dit laatste zou ook een een doorlopende kratervorming kunnen ontstaan (propagating split). Voor de water- en gasleiding wordt afzonderlijk de invloed van lekkage respectievelijk explosie op de omliggende grond in ogenschouw genomen.

Waterleiding

Voor waterleidingen waarvoor geldt:

met:
H = maximale bedrijfsdruk in meters waterkolom
D₁ = inwendige buisdiameter in meter
kan bij volledige breuk van de leiding een erosiekrater ontstaan, waarvoor geldt:

met:
Rb = breedte erosiegat in meter
R1 = lengte erosiegat in meter

Uit experimenten is gebleken dat bij een waterleiding met een diameter van 0,05 m en een druk van 30 m waterkolom net geen ontgronding optreed. Voor overige leidingen is in tabel 1 een klein overzicht gegeven van de ontgrondingszone. De diepte van de invloedszone of het erosiegat is circa 1 m (= de dieptelig­ging van de leiding plus 1,6 maal de diameter).

Voor wat betreft het toepassen van kwelschermen en damwanden bij kruisende waterleidingen wordt verwezen naar paragraaf 5.4.5.

Gasleiding

Voor een 8-bar, 3-bar en 1-bar deelnet zal op grond van de berekeningswijze volgens de pijpleidingcode [33] elk van de aspecten bij lekkage en explosie worden gekwantificeerd.

Bij lekkage van een gasleiding kan ontgronding ten gevolge van erosie ontstaan. De lengte van het erosiegat is gegeven in tabel 2; de breedte bedraagt ongeveer de helft van de lengte.

Bij explosie van gasleidingen zijn drie aspecten aan de orde namelijk:

• verwekingszones (tijdelijk t.g.v. schokgolf);
• erosiekraters;
• plastische vervorming (bolvormig) in de omgeving.

De verwekingszone wordt gedefinieerd als het gebied waarbinnen de conusweerstand meer dan 5% kan afnemen ten gevolge van de schokgolf tijdens explosie. Volgens [33] treedt er geen verwe­king op in klei en veen. Bij een exploderende gasleiding met een diameter van 0,2 m en een druk van 8 bar geldt voor water­verzadigd zand, dat verweking kan optreden in een zone van circa 4,2 m. In tabel 2 is voor een tweetal diameters de verwekingszone gegeven.

Uitgaande van een propagating split, een gronddekking van minimaal 0,65 m, een diameter van 0,2 m, een overdruk van 8 bar en een losse grondsoort zoals zand geeft volgens [33] geen explosie krater. Bij lagere drukken of kleinere diameters zullen deze dan ook niet ontstaan.

De straal van de plastische zone, c.q. de zone waarbinnen de vervormingen zodanig zijn geweest dat de grond plastisch heeft gereageerd, heeft bij een druk van 8 bar, een leidingdiameter van 0,2 m en een gronddekking van 0,65 m een grootte van 2,6 m. De waarden van andere diameters en drukken staan eveneens in tabel 2. Bij een grotere gronddekking neemt de straal van de plastische zone af.

Geconcludeerd kan worden dat voor de beschouwde 8-bar deelnet gasleidingen de maximale invloedszone circa 4,2 m in zand en 2,6 m in klei en veen bedraagt, waarbij het maximale gat dat bij erosie kan ontstaan 1,35 m is. De diepte van de in­vloedszone of het erosiegat is circa l m (1 m - maaiveld).

Opgemerkt wordt dat 8 bar en 3 bar maximale overdrukken in de leiding zijn terwijl de gemiddelde overdruk voor deze deelnetten in de orde van 1,5 bar respectievelijk 0,8 bar ligt, waaruit volgt dat de in werkelijkheid optredende effecten van lekkage en/of explosie van deze gasleidingen normaliter veel kleiner zullen zijn. Ook in de literatuur zijn er voor de beschouwde gasleidingen geen schadegevallen gevonden ten gevol­ge van lekkage en/of explosie.