bespeelbaarheid van sportvelden
TRANSCRIPT
Bespeelbaarheid van voetbalveldenBodemfysisch en bodemmechanisch bekeken
Wetenschappers Donald Gabriels en Davy Ottevaere van de vakgroep Bodembeheer en Bodemhygiëne van de Universiteit Gent laten in dit
artikel hun licht schijnen over de bespeelbaarheid van voetbalvelden. Zij bekijken de problematiek vanuit bodemfysisch en –mechanisch
oogpunt.
Auteurs: Donald Gabriels en Davy Ottevaere
Hoewel het speelseizoen zich steeds vroeger
aanmeldt, blijft voetbal nog altijd een najaars-,
winter- en voorjaarssport. In die periode valt in
onze contreien de meeste neerslag, ofschoon dit
met de neigingen tot klimaatverandering niet
meer zo zeker te voorspellen is. Maar toch dient
het overtollige regenwater, zeker tijdens de
wedstrijd, zo vlug mogelijk te worden afgevoerd.
Op de meeste velden is dan ook een onder-
grondse buisdrainage aanwezig. Maar soms kan
het overtollige water de drainbuizen niet berei-
ken wegens de geringe doorlatendheid van de
bovenste toplagen. Die geringe permeabiliteit, of
beter gezegd de geringe infiltratiesnelheid van de
toplaag, is meestal te wijten aan de verdichting
als gevolg van verslemping van de bovenste
centimeters van die toplaag. Ondanks herhaalde
bijeenkomsten, pogingen en goede voornemens
en de goede zorgen van trouwe plichtbewuste
‘terreinverzorgers’ (soms ‘fieldmanagers’
genoemd) -meestal nog op vrijwillige basis of in
ruil voor een gratis abonnementje op de tribune-
blijft het een oud zeer, en vechten tegen de
‘bierkaai’ om bij het aanleggen van nieuwe
terreinen min of meer de (eenvoudige) richtlijnen
of normen te volgen. Dit geldt zeker voor de
bovenste laag (0-10 cm), waarbij rekening dient
te worden gehouden met de eigenschappen van
de onderliggende lagen. De bezorgdheid over de
grasmat (in oude voetbaltermen nog dikwijls de
‘wei’ genoemd) komt op (bijna) de laatste plaats
na de kantine, de tribune, de spelers, de trainer
en de sponsoring op de truitjes. Improviseren is
meestal de boodschap bij het ‘verzorgen’ van de
grasmat. Want wie kent beter de zwakke plek-
ken van zijn patiënt dan de terreinverzorger; ‘
verzorgingsimprovisatie’ is toegelaten,
improvisatie bij de terreinaanleg is uit den boze:
er moeten bepaalde normen worden gerespec-
teerd. Het aanleggen van een goed natuurgras-
veld is een kunst waarbij ‘geknuts’ geen plaats
kan hebben, maar waar wel allerlei (eenvoudige)
specificaties (normen) gehanteerd dienen te
worden.
Bespelingnormen
In België, met zijn duizenden voetbalvelden en
vele duizenden spelers, wordt wat de aanleg en
de bespeelbaarheid van het veld betreft al te
vaak en gemakkelijkheidhalve verwezen naar
normen die opgesteld zijn in Nederland,
Duitsland of Engeland. Daarbij wordt geen
rekening gehouden met de verschillen in klimaat
en eigenschappen van het bodemprofiel. Zo is er
de bekende WETRA (WEdstrijd-TRAining) norm,
die moet aantonen hoe de opbouw van een
grasvoetbalveld zou moeten gebeuren. De
bespeelbaarheid moet het gehele jaar verzekerd
zijn en dat onder wisselende weersomstandig-
heden. De technische vaardigheden van de
spelers zullen daardoor beter tot hun recht
komen. Maar eerlijkheidshalve dient te worden
gezegd dat een wedstrijd niet door de scheids-
rechter wordt afgelast omdat er op sommige
intensief betreden plaatsen geen gras groeit.
Daarentegen zijn waterplassen te mijden als de
pest; ’de bal moet kunnen rollen’ wordt soms als
www.fieldmanager.nl 37
enig criterium van bespeelbaarheid gehanteerd.
Bij de aanleg van voetbalvelden worden bij de
opbouw allerlei normen gehanteerd met als doel
dat het jaar rond optimaal kan worden
gevoetbald en dat het liefst onder alle mogelijke
omstandigheden, waarbij het weer en de
intensiteit van bespelen als limiterende factoren
optreden. Voetbalvelden met natuurgras worden
in het algemeen opgebouwd uit een (0-10 cm of
diepere) bovenlaag die bestaat uit zand met een
specifieke korrelgroottefractie. De verdeling van
die korrelgrootte varieert over het algemeen
tussen verschillende bandbreedten waarbij een
M50 korreldiameter als representatief voor de
gehele verdeling wordt beschouwd. Het M50
cijfer betekent dat 50% van de korrels een
diameter heeft die kleiner is dan dit cijfer.
Uiteraard heeft 50% van de korrels een diameter
die groter is dan M50. (zie figuur 1)
NOC*NSF stelt voor wedstrijdvoetbalvelden met
natuurgras een M50 cijfer van 180 tot 280 µm
voor met een hoeveelheid organisch materiaal
tussen 2 en 6%. De dikte van de toplaag hangt
deels af van de ondoorlatendheid van de onder-
grond. Ter informatie wordt er aan herinnerd dat
de ‘zand’fractie individuele korrels bevat met een
diameter tussen 50 µm en 2000 µm (of 2 mm).
In sommige laboratoria wordt 63 µm als laagste
diameter van de zandfractie gebruikt. Even aan
herinneren dat 1 µm (micrometer) gelijk is aan
één duizendste van een millimeter. Zo zijn de
‘klei’deeltjes kleiner dan 2 µm en is de leem-
fractie begrepen tussen 2 en 50µm (of 63 µm).
Individuele grinddeeltjes zijn groter dan 2 mm.
Zand met een hoge permeabiliteit is belangrijk in
de opbouw van toplagen en kan verder onder-
verdeeld worden in:
• zeer fijn zand: met diameter tussen 50 en 100
µm;
• fijn zand: tussen 100 en 250 µm;
• medium zand: tussen 250 en 500 µm;
• grof zand: tussen 500 en 1000 µm;
• zeer grof zand: tussen 1000 en 2000 µm.
Er is evenwel meer informatie nodig dan enkel
een M50 diameter om het ene zand van het
andere te kunnen onderscheiden. Dit is voer voor
verder onderzoek waar ir. Davy Ottevaere mee
bezig is aan de Universiteit Gent.
Toplaag
De toplaag bestaat voornamelijk uit grond (zand,
leem en klei), deeltjes organisch materiaal en
poriën die geheel of gedeeltelijk opgevuld zijn
met water en lucht. De ruimtelijke verdeling van
de deeltjes noemt men de ‘structuur’ van de
toplaag. De bespeelbaarheid van een veld hangt
dus in zekere mate af van de samenstelling en de
structuur van de toplaag. In zekere mate, want
de intensiteit van belasting of bespeling van het
grasvoetbalveld zal in de meeste gevallen het
voornaamste criterium zijn. Er kan ook
drastisch(er) worden opgetreden: een veld
aanleggen dat een hoge intensiteit van bespelen
toelaat: kunstgras!
Waterdoorlatend
Het overvloedige regenwater moet tijdens de
wedstrijd vlug worden afgevoerd. Hoewel in de
meeste velden een ondergrondse buisdrainage
aanwezig is, kan het overtollige water dikwijls de
drainbuizen niet bereiken wegens de geringe
doorlatendheid van de bovenste toplaag. Die
lage doorlatendheid, of beter gezegd de geringe
infiltratiesnelheid van de toplaag, wordt meestal
veroorzaakt door verdichting als gevolg van
verslemping of versmering. En die is meestal
weer het gevolg van een te hoge intensiteit van
bespelen, voornamelijk tijdens natte weers-
omstandigheden, op te vochtige velden of door
het gebruik van te zwaar materiaal en wielspoor-
vorming bij het onderhouden van het veld.
Normaal zou een regenbui van 25 mm/dag, die
tijdens het laatste decennium in onze contreien
zelfs jaarlijks enkele malen is voorgekomen,
geborgen kunnen worden in een zandige toplaag
van 30 cm dikte. Maar die 25 mm is een dag
gemiddelde en een groot deel van de neerslag
kan in een uur of minder vallen. Wanneer tijdens
de wedstrijd een hevige regenbui van bijvoor-
beeld 5 mm (5 liter per m?) of meer gedurende
een uur valt, berekenen we dat met een toplaag
met een middelmatige (verzadigde) doorlatend-
heid van bijvoorbeeld 40 mm/uur, de drains op
een diepte van 60 cm kunnen worden geplaatst
met een onderlinge tussenafstand van een
tweetal meter. Met deze ruwe berekening wordt
evenwel verondersteld dat de toplaag volledig
met water is verzadigd, waardoor er gesproken
wordt van een ‘verzadigde’ waterdoorlatendheid.
Tevens wordt verondersteld dat de doorlatend-
heid een constante grootheid is, wat evenwel
niet zo is. Bij het begin van een regenbui is de
toplaag in de meest gevallen niet verzadigd met
water, maar zijn de bodemporiën al dan niet
gedeeltelijk met lucht gevuld. Deze lucht moet
eerst uit de poriën worden verdreven alvorens
deze ten volle kunnen bijdragen tot de drainage.
In feite is het beter rekening te houden met de
infiltratiesnelheid of infiltratiecapaciteit van de
toplaag en dit ten opzichte van de regen-
intensiteit. Wanneer de regenintensiteit (en deze
kan relatief hoog zijn en tijdens korte hevige
regenbuien van enkele minuten gemakkelijk tot
meer dan 100 mm per uur) hoger is dan de
‘onverzadigde’ waterdoorlatendheid of
infiltratiesnelheid kan een deel van de regen
gedurende die korte periode niet in de toplaag
infiltreren en blijft het water op het veld staan.
Wanneer de (gemiddelde) toplaag wel voldoende
doorlatend is, maar de bovenste millimeters of
zelfs centimeters verslempt zijn, blijft het water
sowieso stagneren.
38 www.fieldmanager.nl
Bodem
Figuur 1: De auteurs van dit artikel -Donald Gabriels en Davy Ottevaere- zijn werkzaam bij de VakgroepBodembeheer en Bodemhygiëne, Universiteit Gent, Coupure links 653, B9000 Gent, België. E-mail:[email protected] / [email protected]
www.fieldmanager.nl 39
Mechanische weerstand
Een goede dichte natuurlijke grasmat kan de
toplaag beschermen. Een veld met weinig of
geen gras is onbeschermd tegen de impact van
verschillende krachten; en dan voornamelijk
tegen die door de spelers zelf worden
uitgeoefend. Het rekenvoorbeeld (zie kader)
illustreert dit.
Om weerstand te kunnen bieden aan de
krachten die slidings ontwikkelen, zou de
draagkracht van de toplaag 5 tot 10 Mpa
moeten bedragen. Deze waarden kunnen alleen
bereikt worden bij een bodemdichtheid waarbij
geen wortelgroei of kieming van zaden meer
mogelijk is en de permeabiliteit voor water en
lucht zeer gering of niet bestaand is. We hebben
dan met ‘verharde’ oppervlakken te doen.
Natuurlijk gras kan de drukkrachten gedeeltelijk
opvangen. Graswortels en graskiemen kunnen
tijdens hun ontwikkeling of groei een weerstand
van 2 Mpa overwinnen. Ter vergelijking
vermelden we dat weerstanden hoger dan 4
Mpa worden gemeten in de zogenaamde
‘verharde’ ploegzolen onderaan de bouwvoor
van landbouwvelden. Die ploegzolen verhinderen
de doorgroei van wortels van maïs, andere
graangewassen en bieten, met vervorming tot
gevolg. De toplaag mag niet ‘te zacht’ zijn, maar
dient over voldoende stevigheid of draagkracht
te beschikken. Hiervoor wordt een minimum
‘indringings’weerstand van 1,0 MPa voor-
geschreven. In feite is het verschil tussen
minimum (1,0 Mpa) en maximum (2,0 MPa) vrij
gering; een bevestiging van de moeilijkheids-
graad om de ‘bespeelbaarheid’ van voetbalvelden
in cijfers (of normen) uit te drukken. Wanneer de
optimale dichtheid of ‘verdichting’ is bereikt (een
ander thema dat door ir. Davy Ottevaere in een
verdere studie zal worden aangepakt) dient het
‘overtollige’ regenwater toch nog vlug te worden
afgevoerd. Dit kan enkel door het behoud van
een hoge infiltratiesnelheid van de toplaag,
voldoende waterberging in de toplaag en afvoer
van het drainerend water naar de drains. De
bespeelbaarheid van een veld is een toplaag-
probleem en heeft te maken met de samen-
stelling en opbouw van de toplaag en dan meer
in het bijzonder deze van de bovenst 5-10 cm.
Toplaagonderzoek
Sinds meerdere jaren wordt aan de Vakgroep
‘Bodembeheer en Bodemhygiëne’ van de
Universiteit Gent al dan niet systematisch veld-
en laboratoriumonderzoek verricht op voetbalvel-
den in Vlaanderen en Engeland. In Vlaanderen
zijn dit onder meer de terreinen van de steden
Gent, Oostende, Waregem, Denderleeuw,
Deinze, Knokke, Heist, Lovendegem en
Anderlecht. In Engeland noemen we de hoofd-
terreinen van de voetbalclubs Blackburn Rovers,
Bolton Wanderers, Queens Park Rangers, West
Ham United, Selhorst Park (Wimbledon, Crystal
Palace) en Manchester United. Een deel van het
‘toplaagonderzoek’ – dat aan de Universiteit
Gent in samenwerking met diverse instanties
wordt gevoerd – bestaat uit een inventarisatie
van de verschillende velden in Vlaanderen en
Engeland, waarbij bodemstalen uit de toplaag
genomen en geanalyseerd worden. In het
laboratorium worden een aantal bodemfysische
en bodemmechanische karakteristieken van de
toplaag bepaald. Uit deze waarden kunnen
‘grenswaarden’ (normen of richtlijnen) worden
opgesteld waaraan een toplaag zou moeten
voldoen om bespeelbaar te zijn.
Korrelgrootteverdeling
Het uitgangspunt bij de aanleg van een veld is de
korrelgrootteverdeling of de granulometrische
samenstelling van de toplaag, ook de textuur
genoemd en uitgedrukt in % zand, % leem, %
klei en % organisch materiaal. De textuur bepaalt
in grote mate de lucht- en waterhuishouding van
de toplaag. In het algemeen kan een grond met
kleinere korrelgrootte of ‘fijnere’ textuur, zoals de
kleigronden, meer water vasthouden dan de
grovere zandgronden. Maar door hun grovere
textuur hebben zandgronden grotere poriën en
daardoor een betere drainerende werking dan de
Rekenvoorbeeld
Een speler, met een gewicht van 80 kg in
rust, steunt op beide voeten (500 cm?). De
verticale druk op een onbegroeid oppervlak
bedraagt: 80 kg/500 cm? of 0,16bar =
0,016 MPa (MegaPascal).
Bij het wandelen is die druk verdeeld over 1
voet. De druk is nu 80 kg/250 cm? of 0,32
bar = 0,032 MPa.
Bij het lopen en afrollen op de hiel (50cm?)
is de druk nu 80 kg/50 cm? of 1,6 bar =
0,16 Mpa.
Bij spelers met voetbalschoenen met
‘klassieke’ noppen wordt de druk verdeeld
over de oppervlakte van zes noppen per
schoen. Die oppervlakte bedraagt 6 x 2,0
cm? = 12 cm?. De druk bedraagt nu 80
kg/12 cm? = 6,7 bar = 0,67 Mpa. Per nop
is de druk 0,11 Mpa.
Bij krachtig lopen en zeker bij slidings
worden drukken ontwikkeld die 50 tot 100
maal hoger liggen en waarden bereiken van
5 tot 10 Mpa per nop of 50 tot 100 bar.
Figuur 3: Staalname op het veld van Manchester United
klei- of leemgronden. Wanneer een nieuw terrein
aangelegd wordt, is voorkennis van de samen-
stelling van de bodem en van de toplaag nodig.
Uit de inventarisatie en bemonstering van de
velden in België en Engeland kunnen we stellen
- zonder rekening te houden met de intensiteit
van bespelen - dat die velden met een zandge-
halte (fractie 50 – 2000 µm) hoger dan 90% in
de toplaag onder de ‘betere’ kunnen worden
gerangschikt.
Staalname
De textuur of de korrelgrootteverdeling wordt
bepaald door het nemen van een aantal ring-
stalen (zie figuur 4) die in het laboratorium
worden geanalyseerd.
Het is bekend dat een voetbalveld zijn ‘slechte’
en ‘minder goede’ plaatsen heeft, zoals het
zestienmetergebied, de doelmonden of de
centrale lengtezone van het terrein (zie figuur 5).
Een bodemanalyse van een ‘mengstaal’ wordt
afgeraden. Het is beter enkele ‘referentieplaat-
sen’ te bemonsteren, zoals op figuur 6 is
aangeduid. Die referentieplaatsen zijn: vier plaat-
sen in een zone op 1 m van de hoekpunten van
het zestienmetergebied, twee plaatsen aan de
rand van de cirkel aan het zestienmetergebied,
één plaats in de middencirkel. Dat geeft ons de
mogelijkheid om de variatie van een parameter
over het terrein na te gaan, zoals de textuur en
de mechanische weerstand of indringings-
weerstand.
Wanneer we de textuur van de toplaag (0-5 cm
en 5-10 cm) van de terreinen van Westkapelle
(stond bekend als een minder goed tot slecht
veld, deels door de hoge graad van bespelen) en
Blackburn Rovers (meermaals geselecteerd in de
top 3 van de beste velden in Engeland) met
elkaar vergelijken, is er een duidelijk verschil waar
te nemen (zie tabel 1). Westkapelle heeft
duidelijk meer klei en leem in de toplaag dan
Blackburn met een bijna 100% zandtoplaag met
een M50 waarde tussen 280 en 300 µm. Dat is
een voldoende tot hoge waarde volgens de
NOC*NSF normen voor wedstrijdvelden met
natuurgras. Het terrein te Westkapelle heeft een
M50 waarde duidelijk beneden de voorgestelde
norm. Dit verschil weerspiegelt zich ook in de
mechanische weerstand die bijvoorbeeld een
naald ondervindt wanneer deze door het
oppervlak wordt gedreven.
40 www.fieldmanager.nl
Figuur 4: Ringmonstername op 1 m van het hoekpunt van de 16 m zone
9.8 m
10.5 m
Figuur 5 Ruimtelijke verdeling van de verdichting en risicogebieden op plasvorming
Bodem
www.fieldmanager.nl 41
Penetrologger
Om de maat van verdichting van de toplaag te
bepalen, kan de weerstand gemeten worden die
een materiaal (conus, plaat, nop of naald) onder-
vindt wanneer deze in de toplaag wordt gepene-
treerd. De indringingsweerstand (in kg/cm?, bar,
MPa) kan worden gemeten, hetzij met een labo-
ratoriumpenetrometer, hetzij met een draagbare
penetrologger (figuur 7).
Om de indringingsweerstand bij verschillende
toplagen te kunnen vergelijken wordt een
standaardconus met een basisoppervlakte van 1
cm? en een tophoek van 60° gebruikt. Dit is van
belang omdat bij andere afmetingen van de
conus de reactie van de grond hierop niet direct
vergelijkbaar is. Om de weerstand te meten die
een graswortel kan ondervinden, wordt een
naald gebruikt. De weerstand die deze naald
ondervindt wanneer ze langzaam met een
snelheid van 2 mm per minuut door het
oppervlak van een ringmonster gedreven wordt,
kan als maat van de mechanische sterkte
beschouwd worden op een bepaalde referentie-
plaats in het terrein. Indringingsweerstanden
worden op de Vakgroep Bodembeheer en
Bodemhygiëne van de Universiteit Gent bepaald
met een laboratoriumpenetrometer (zie figuur 8)
en gemeten tot 15 mm diep, een diepte die een
nop in de toplaag kan indringen. De
mechanische weerstand in de bovenste 5 cm van
het terrein te Westkapelle bedraagt 2.7 MPa;
deze is hoger dan de limietwaarde van 2 MPa
voor optimale graswortelontwikkeling.
Vochtgehalte
Het vochtgehalte in de bovenste centimeters van
de toplaag heeft invloed op de indringings-
weerstand. Die vermindert met stijgend vocht-
gehalte in de toplaag. Wanneer de toplaag te
droog is, kan de verdichtingsweerstand door
besproeien, enkele uren vóór de wedstrijd of
vóór de training, gevoelig dalen. Ervaring heeft
geleerd dat onder ‘normale’ weersomstandig-
heden, op een niet te nat veld, een bespelings-
intensiteit van maximum een tiental uren per
week kan worden toegelaten, waarbij tijdens de
trainingen erop gelet wordt de ‘typisch gevoelige
plaatsen’ niet extra te belasten, bijvoorbeeld in
het doelgebied of op plaatsen waar herhaaldelijk
dezelfde oefeningen worden uitgevoerd. Ook zal
het herstellen van de ‘slidingsporen’ onmiddellijk
na de wedstrijd of training de kwaliteit van de
grasmat in stand houden. Andere oneffenheden
kunnen met een lichte rol of door ‘slepen’ met
een metalen net worden weggewerkt. Een
grasveld dient regelmatig, maar niet té intensief,
te worden betreden. Een minimum van 4 à 5
uren per week zal het ‘straatgras’ uit de grasmat
houden.
De auteurs van dit artikel - Donald Gabriels
en Davy Ottevaere - zijn werkzaam bij de
Vakgroep Bodembeheer en Bodemhygiëne,
Universiteit Gent, Coupure links 653,
B9000 Gent, België. E-mail:
Parameter Westkapelle Blackburn RoversDiepte 0-5 cm 5-10 cm 0-5 cm 5-10 cm
-2 µm (%) 6.3 12.4 1.5 1.82 - 50 µm (%) 6.0 14.3 0.3 0.0>50 µm (%) 87.7 73.3 98.2 98.2org. matter (%) 2.9 4.3 1.5 0.83M50-value (%) 176 88 300 280Total volume of pores (%) 49.5 54.7 47.6 46.4Available water (%) 10.8 15.9 16.5 11.5Pen. resistance cone (MPa) 0.9 - 0.7 -Pen. resistence needle (MPa) 2.7 - 1.6 -
Tabel 1: Korrelgrootteverdeling en mechanische weerstand in de toplagen van de velden van Westkapelle enBlackburnne
Figuur 6: de 7 referentieplaatsen voor staalname op eenvoetbalterreinne
Figuur 8: De laboratoriumpenetrometer van de Vakgroep Bodembeheer en Bodemhygiëne van de Universiteit Gentmet een aantal verschillende probes
Figuur 7. Penetrologgere