Luchtkwaliteit tussen Delft en Overschie

Delftse stromingsdeskundigen hebben een model gemaakt van hoe luchtverontreiniging van de A13 zich verspreidt door het aangrenzende Overschie. Het DisTUrbE project (dispersion in the turbulent urban environment) test de effectiviteit van maatregelen tegen luchtvervuiling.

Op satellietbeelden is te zien dat het Ruhrgebied, de Rijnmond en IJmuiden de vieste plekjes van Europa zijn qua stikstofoxide”, zegt professor Jerry Westerweel, hoofd sectie stromingsleer (3mE). “Ik woon middenin zo'n vlek. Modellen voor verspreiding van vervuiling zijn er vanaf een schaal van duizend meter. Wij wilden dichterbij de bron kijken, maar er is geen goed model tussen 10 en 1000 meter. Dat hebben we nu vereenvoudigd.” Als voorbeeld namen ze het deel van de A13 tussen Delft en Rotterdam dat door een perspex wand gescheiden wordt van de aangrenzende woonwijk Overschie. Zou dat helpen, zo’n wandje?

“Ze weten dat ze het rond de avondspits beter rustig aan kunnen doen, omdat je anders zo moet hoesten”

Bewoners van deze wijk weten dat ze vaak de kozijnen moeten schoonmaken omdat ze snel grijs worden. Ze weten dat ze het rond de avondspits beter rustig aan kunnen doen, omdat je anders zo moet hoesten. Ze denken ook dat je achter je woning minder last hebt van de snelweg dan aan de voorkant. 

De sectie stromingsleer benaderde het verspreidingsprobleem zowel experimenteel als theoretisch. Promovendus Jerke Eisma deed metingen in de watertunnel van het stromingslab. Een schaalmodel van een deel van de wijk werd op een draaibare schijf zo groot als een elpee gemonteerd. Daar overheen stroomde een 30 centimeter diepe laag water die de atmosfeer moest voorstellen. Door de schijf te draaien kon Eisma verschillende windrichtingen simuleren. Het voordeel van het werken met de waterstroom is een rustiger stroming (stromingswetenschappers  spreken over een lager Reynoldsgetal) dat de omstandigheden beter controleerbaar maakt. 

Promovendus Jasper Tomas, maakte gebruik van het Dales model (Dutch atmospheric large eddy simulation) om de verspreiding van uitlaatgassen over de wijk te berekenen. Dit model berekent de luchtstroming in een ‘doos’ met lucht met enkele kilometers afmetingen over de grond en twee kilometer hoogte. Promovendus Manu Goudar Vishwanathappa, verzorgde de theoretische basis onder de toegepaste numerieke vereenvoudigingen. 

Experiment (boven) en simulatie (onder) van verspreiding van vervuiling komen overeen. De wind komt van links, de witte blokjes zijn de woningblokken achter het geluidsscherm.

Door de oogharen gezien, stemmen de resultaten van het watertunnelexperiment (Exp.) en de simulatie (LES) goed overeen. De kleuren zijn een maat voor de verticale luchtbeweging. Het valt op dat de vermenging van de lucht na het scheidingsscherm een stuk groter is dan in de van links aanstromende lucht. Vlak voor het scherm gaat de lucht omhoog (lichtblauw) en aan de achterkant van de huizen (de witte blokjes) stroomt vervuilde lucht naar beneden. Het idee dat je aan de achterkant minder last van de fijnstof hebt, blijkt dus niet te kloppen.

Het vervolg van het project loopt langs twee lijnen. Onderzoekers willen met een vereenvoudigd stromingsmodel dat minder rekenwerk vergt toch de meest relevante aspecten van de verspreiding van fijnstof kunnen tonen. Daarnaast willen ze met een gecombineerde aanpak van simulaties en experimenten verschillende maatregelen tegen fijnstof testen en verbeteren. Denk aan begroeiing of aan afbuiging van stof door elektrisch geladen roosters. Maar wat zijn daar dan de beste afmetingen voor? En waarom is die ene boom of dat ene rooster effectiever in het verwijderen van fijnstof dan een ander? Voor de bewoners van Overschie en vergelijkbare wijken moet dat een opluchting zijn. <<

H.E. Eisma, J.M. Tomas, M.J.B.M. Pourquie, G.E. Elsinga, H.J.J. Jonker, J. Westerweel, Effects of a Fence on Pollutant Dispersion in a Boundary Layer Exposed to a Rural-to-Urban Transition, Boundary-Layer Meteorology, 3 Juli 2018

Coverfoto: De A13 tussen Delft en Rotterdam loopt vlak langs de woonwijk Overschie. Hier is veel luchtvervuiling. © Sam Rentmeester