Utrecht ontwierp een innovatief waterbufferingsysteem voor kunstgrasvelden

Klimaat verandert

Dat is in Nederland te merken aan het toenemende aantal hete dagen, langere droge periodes en meer extreme neerslag. Gemeenten spelen hierop in door onder andere buitensportaccommodaties klimaatadaptief te maken. Daarbij gaat het niet alleen over het omgaan met droge periodes en resulterende watertekorten, maar ook om de opvang van het overtollige water van hevige hoosbuien en overstromingen. Werd vroeger hemelwater zo snel mogelijk van een sportveld afgevoerd naar de riolering of het oppervlaktewater, tegenwoordig is het zaak dit water op te vangen en tijdelijk op te slaan, oftewel te bufferen.

Uniek

De gemeente Utrecht ontwikkelde in 2023 een multifunctioneel waterbufferingsysteem onder een voetbalveld met kunstgras. Uniek aan dit in eigen huis ontworpen systeem is een speciale watervasthoudende foam in de toplaag, in combinatie met een onderbouw van – onder andere – zeer grof lava. Het foam, bestaande uit gerecyclede Recticel-matrassen, stond als toepassing in een waterbufferingsysteem nog niet op de Sportproductenlijst van Sportinfrastructuur.nl.

“Voor zover we weten waren wij de eersten die dit systeem toepasten onder een wedstrijdvoetbalveld van kunstgras”, zegt Marcel Bouwmeester, projectmanager en adviseur sportparken bij de gemeente Utrecht en mede-ontwikkelaar van het nieuwe systeem. “Het Recticel-foam kan, in tegenstelling tot gewoon foam, water absorberen en vasthouden. Deze eigenschappen hebben we benut om het kunstgras te koelen. Een kunstgrasmat is een potentieel hitte-eiland. Als de zon erop staat, kan door de opwarming van het polyethyleen en de rubber infill de temperatuur in de mat flink oplopen. Door de mat continu te koelen, wordt het sporten een stuk aangenamer. En wordt het effect van een stedelijk hitte-eiland verminderd.”

Koeling

In de holle ruimten tussen de lavablokken wordt na een regenbui het hemelwater opgeslagen. Een waterdichte folie voorkomt dat het water wegloopt in de grond. Op warme zomerse dagen verdampt en condenseert een deel van het opgeslagen water. Het foam in de toplaag absorbeert het condenswater en houdt het vast. Hierdoor blijft het foam constant en over de hele oppervlakte vochtig. Dit houdt de grasmat koel. Is de temperatuur niet hoog genoeg om het gebufferde water te laten verdampen en condenseren, dan kan de waterstand in de onderbouw worden aangepast. Bij een bepaald waterpeil wordt de foamlaag alsnog vochtig.

Meer voordelen

Naast de koelingsmogelijkheden heeft het opvangen en bufferen van hemelwater meer voordelen. Onder andere bij het voorkomen van wateroverlast. “Door het hemelwater van een extreme regenbui vast te houden in de grove lava, wordt het niet meteen afgevoerd naar het oppervlaktewater”, legt Bouwmeester uit. “Pas als een zeker maximum in het buffersysteem is bereikt, wordt via een kantelstuw in de controleput het overtollige water afgevoerd naar de omliggende sloten. Door deze vertraging in de afvoer is de kans op wateroverlast veel kleiner.”

Ook kan het gebufferde water van pas komen tijdens langdurig droge perioden. “In de holle ruimten van de lavalaag kan 1 miljoen liter water worden opgeslagen. Dat is 1.000 kubieke meter. Als tijdens een droge periode een beregeningsverbod geldt, kunnen wij uit dit reservoir putten om het naastgelegen natuurgrasveld van de voetbalclub te beregenen.”

Bijvullen

Een ander uniek element in het Utrechtse bufferingssysteem is de mogelijkheid het water in de grove lavalaag bij te vullen met slootwater. “Het hemelwater dat in het najaar, de winter en het voorjaar wordt opgevangen en gebufferd, zou genoeg moeten zijn om de hele zomer de grasmat te koelen. Maar als er te weinig regen valt, lukt het koelen niet. Om dit probleem te voorkomen hebben we de beregeningsinstallatie op de locatie slim omgebouwd. Deze beregeningsinstallatie lag er al ten behoeve van het oude natuurgrasveld, dat vervangen is door het nieuwe kunstgrasveld. We kunnen nu bij regentekort water uit de sloot halen en in de lavalaag pompen.”

Experimenteren

Omdat het systeem geen voorgangers kent, moesten Bouwmeester en zijn team met een aantal aspecten experimenteren. Onder meer met de dikte van de foamlaag. “De foamlaag moet enerzijds voldoende water kunnen vasthouden om de grasmat te koelen, anderzijds moet de toplaag aan sporttechnische normen voldoen. Door verschillende diktes uit te proberen, weten we nu welke dikte aan beide voorwaarden voldoet. Het veld voldoet aan alle sporttechnische waarden van de KNVB en is daarom door de KNVB gecertificeerd. Ik ben heel tevreden dat de balstuit aan de ondergrens van de norm zit. Omdat het veld minder hard is, vinden de gebruikers het een prettig veld om op te voetballen.”

Waterpeil

Momenteel wordt geëxperimenteerd met het waterpeil in de onderbouw. “We zoeken nog naar de optimale balans. Bij welk niveau is de koeling maximaal en blijft de foamlaag het langst vochtig? Om dit te onderzoeken hebben we twee sensoren in het kunstgrasveld aangebracht. Door het waterpeil te variëren bekijken we bij welk peil het effect het grootst is. Er zijn ook sensoren aangebracht in drie naastgelegen kunstgrasvelden zonder bufferingssysteem. Door de gegevens van de verschillende typen met elkaar te vergelijken, kunnen we zien hoeveel graden het scheelt.”

Het onderzoeksresultaat geeft ook aan hoeveel water overblijft voor eventuele andere toepassingen. “Het gebufferde hemelwater wordt nu alleen voor koeling en beregening gebruikt. Wellicht kunnen we een deel ook op andere manieren benutten. Bijvoorbeeld voor het doorspoelen van de toiletten in het clubgebouw.”

Ervaringen

De ervaring met het nieuwe systeem zal worden gebruikt bij de bouw van twee nieuwe kunstgrasvelden in Utrecht, later dit jaar. Zo zal worden gekeken naar een verbetering van de werking van de kantelstuw. “De kantelstuw heeft een iets te grote lekmarge voor waterbuffering. Voor toekomstige projecten zullen we de kantelstuw in zijn huidige vorm niet gebruiken, denk ik. We zijn hierover in overleg met de leverancier van de stuw. Wellicht kunnen we samen de stuw doorontwikkelen om een acceptabele lekmarge te krijgen.”

Bouwmeester heeft tevens een praktisch nadeel ontdekt bij het beheer en onderhoud. “Doordat het Recticel-foam altijd vochtig is, groeien snel onkruiden in de randen. De onkruidwortels halen water uit de foamlaag. Bij een traditioneel kunstgrasveld verdrogen onkruiden in warme perioden. We moeten dus vaker op de knietjes om het onkruid bij de randen te verwijderen.”

Keuze onderbouw

Inmiddels is het veld door KIWA Isa Sport gekeurd en gecertificeerd. Het nieuwe systeem is op de Sportproductenlijst geplaatst. “Omdat wij het systeem hebben bedacht en het RAW-bestek en de keuringen hebben bekostigd, wilden we de inbreng van de gemeente in de naam laten terugkomen. Het systeem staat op Sportproductenlijst als Condor Grass Wave 4609 Cool-Ut TPE Foam (december 2023). Cool Ut is een afkorting van Cool Utrecht, oftewel Koel Utrecht. Gemeenten of verenigingen die een veld met waterbuffering willen bouwen, kunnen hiervoor ons gecertificeerd systeem gebruiken.”

Een opdrachtgever kan kiezen welke onderbouwmaterialen worden toegepast om het water te bufferen. De onderbouw moet wel voldoen aan de prestatie-voorschriften met betrekking tot stabiliteit en waterdoorlatendheid. Deze prestatie-eisen zijn uitgewerkt in het nieuwe Kwaliteitszorgsysteem voor buitensportaccommodaties. “Elke opdrachtgever moet zich hierbij realiseren dat hijzelf het risico draagt voor de gebouwde onderbouw en fundatie. Kies daarom voor materialen die stabiel blijven en niet het gebufferde water vervuilen. Puingranulaat van een gesloopt gebouw bijvoorbeeld lijkt mij geen goede keuze, omdat hierin gips, cement en metalen kunnen zitten die bij uitloging het water vervuilen. Lava of grauwacke is beter. Omdat deze materialen niet uitlogen, worden ze onder meer toegepast bij waterwinning en zelfs waterzuivering. Daarbij zijn aan het eind van de levensduur van het veld lava of grauwacke prima te hergebruiken. Deze materialen behouden hun waarde.”