Urban runoff drainage : case of Kjelsrud in Oslo

Abstract

The volume of the urban runoff is subjected to increase due to urbanization and climate change. The urbanisation plan for the catchment of Kjelsrud implies increasing the impervious surfaces in forms of roads and rooftops, in return this increases the generated runoff. The catchment area of 38 ha will be able to generate a considerable runoff volume of about 5069 l/s under current rainfall and 11406 l/s with climate change consideration. The goal of this thesis is t o provide VAV with two independent alternatives for the design of urban drainage system. The hydrologic performance of the two alternatives was used in relation to the systems response to the design storm. The first alternative is a pipe-based alternative; a SWMM model was used to evaluate the drainage system responses to both the current rainfall patterns and the expected increase due to climate change. The model shows high risk for flooding and manholes surcharge as the runoff exceeded the pipes designed capacity. The second alternative was the surface drainage open channel –based system, where stormwater mitigation structures (green-roof and detention ponds) were introduced to the catchment for their multi-functionality and ability to handle the runoff locally. The manual calculations for these structures provided with estimations about the hydrologic performance of these structures to adapt also with increase in the rainfall. The economic cost for suggested alternatives was considerable, but one can investigate further a combination of the two alternatives. Where the second alternative can be integrated into the first alternative to support the pipes and reduce the risk for flooding.

Mengder av urbane avrenning øker på grunn av både urbanisering og klimaendringer. Den urbane plan for nedslagsfelt av Kjelsrud innebærer å øke tette flater i form av veier og hustak, deretter øker avrenning. Den nedslagsfeltet på 38 hektar vil være i stand til å generere en betydelig mengder av avrenning på 5069 l/s etter gjeldende nedbør og 11406 l/s med klimaendring i tillegg. Målet av denne oppgave er å gi VAV to uavhengige alternativer av urbane dreneringssystem for håndtere disse mengder. Den hydrologiske resultater av de to alternativer ble anvendt i forbindelse med systemene reaksjon på utformingen storm. Det først alternative er et lukket ledning system, hvor det hydrologiske resultater basere seg på en SWMM modell. Den modellen ble brukt for å evaluere dreneringssystemet sin reposene på både nåværende nedbørsmønsteret og den forventet økning som skyldes på klimaendringer. Hvor modellen viser høy risiko for flom og oppstuving da avrenning overstiger den dimensjonerende kapasitet av systemet. Det andre alternative var overflate drenering med åpne kanaler basert system, hvor LOD klimatilpassing tiltak (grønntak og fordrøyningsdammer ) var introduserte til nedslagsfeltet. Dersom disse tiltakene har flere funksjonaliteter, også evner til å håndtere avrenning lokalt. De manuelle beregninger for disse strukturene gitt et bilde om hydrologiske ytelsen av disse strukturene for tilpasse også med økning i nedbør. Den økonomiske kostnaden for begge alternativer var betydelig, men man kan undersøke nærmere på en kombinasjon av de to alternativer. Hvor det andre alternative kan integreres i det første alternative for å støtte rør systemet og redusere risiko for flom samtidig.