Analyse av overvannsnettet i Ås sentrum ved bruk av simuleringsprogrammet SWMM

Abstract

Jorden står ovenfor klimaendringer med økende temperaturer og en hyppigere forekomst av intense nedbørshendelser. For overvannssystemer i urbane strøk er den økte nedbørintensiteten en stor utfordring. Urbanisering har medført en stor andel tette flater, og lukking av naturlige bekkesystemer. Dette krever en raskere bortledning av regnvannet gjennom rør i bakken. Store deler av det norske overvannssystemet er ikke dimensjonert etter dagens norske standard. Denne ble revidert senest 2008 for å ta høyde for en hyppigere forekomst av intense nedbørshendelser. Den høye intensiteten på nedbørshendelser gir liten mulighet for infiltrasjon, og den krever mye kapasitet i rørene ettersom avrenningen skjer raskt. Dette skaper oversvømmelser og kan føre til skade på bebyggelse. Omfanget av skader på bebyggelse og oversvømmelse kan reduseres ved hjelp av LOD tiltak (lokal overvannsdisponering) uten utskiftning av hele rørsystemet. LOD går ut på lokal infiltrering og fordrøyning av vannet før det eventuelt blir ledet videre i rør. IVF-kurver (intensitet, varighet, frekvens) er fremstilt av Meteorologisk institutt, som på grunnlag av målt nedbør ved en målestasjon har estimert hvor intense, hvor lange og hvor ofte nedbør av ulike størrelser vil inntreffe i området til målestasjonen. Varighetene kan eksempelvis være på 10-, 20-, 50- og 100-års gjentaksintervall. Denne oppgaven er skrevet etter et forslag fra Ås kommune som ønsker å kartlegge kapasiteten til overvannsnettet i Ås sentrum. Det ble laget en overvannsmodell i SWMM som ble kalibrert ved hjelp av 5 nedbørshendelser. Til kalibreringen ble det benyttet nedbørsdata fra NVE sin database Hydra ΙΙ og avrenning ble målt i en kum ved hjelp av måleutstyr som benytter ultralyd. Gjennom følsomhetsanalysen til modellen ble det funnet at parameterne som gav størst utslag på den maksimale avrenningen var andel tette flater, både for boliger og veier. Til kalibreringen ble 2 av nedbørshendelsene benyttet under selve kalibreringen og 3 til etterprøving av modellen. Gjennom modellen ble det sett på antall kummer med oversvømmelser og hvor mange av dem som gav skade på bygninger ut fra dagens dimensjoneringskriterier, samt hvordan systemet ble påvirket under nedbørshendelser med 50 % klimatillegg. Det ble simulert tre ulike LOD tiltak for fire ulike gjentaksintervall, for å kartlegge påvirkningen mot antall oversvømmelser. Reduksjonen ble sett på som tilfredsstillende om effekten av tiltaket med et klimatillegg på 50 % ble redusert til dagens IVF-kurver uten tiltak. Gjennom simuleringen ble det funnet at: Dagens ledningsnett oppfyller ikke kriteriene til dagens dimensjoneringsstandard. LOD tiltakene som ble gjennomført var å frakoble direkte taknedløp, fordrøyning i alle delfeltene og bruk av Bio-Retention Cell. Sistnevnte hadde tilnærmet ingen effekt ved høye gjentaksintervaller. Tette flater frakoblet fra bygninger gav god reduksjon på de fleste gjentaksintervall. Fordrøyning var et tiltak som var tilfredsstillende for alle gjentaksintervall.

The earth is facing rising temperatures and more frequent occurrence of intense precipitation events. For stormwater systems in urban areas the increased precipitation intensity is a major challenge. Urbanization has led to a large proportion of impervious surfaces, and closing of natural stream systems. This requires a faster drainage of rain water through the pipes in the ground. Large parts of the Norwegian stromwater system are not designed for today’s Norwegian standard. This was revised up latest in 2008 in order to allow for more frequent occurrence of intense precipitation events. The high intensity of rainfall events gives little opportunity for infiltration and it requires a lot of capacity in the pipes since the runoff occurs quickly. This creates floods and can cause damage to buildings. The extent of damage to buildings and flooding can be reduced by using LID controls (low impact development) without replacing the entire piping system. LID concerns local infiltration and attenuation of the water before it possible being led further into pipes. IVF curves (intensity, duration, frequency) being prepared by the Norwegian Meteorological Institute, which on the basis of measured precipitation at a weather station has estimated how intense, how long and how often precipitation of various sizes will occur in the area around the station. The duration can for example be in 10-, 20-, 50- and 100-year recurrence interval. This thesis is written based on a suggestion from Ås municipality who want to map the capacity of the stormwater network in the center of Ås. It was made a stormwater model in SWMM which was calibrated by using 5 precipitation events. For calibration rainfall from NVE’s database Hydra ΙΙ and runoff measured in a manhole by equipment using ultrasound were used. Through sensitivity analysis of the model, it was found that the parameter that gave the greatest impact on the maximum runoff was the proportion of impervious surfaces, both for housing and roads. For calibration 2 of the rainfall events was used for the calibration and 3 for verification of the model. The model looked closer into the number of manholes with floods and how many of those who did damage to buildings based on the current design criteria and how the system was affected during precipitation events with 50 % climate addition. It was simulated three different LID controls at four different return periods to chart the impact on the number of flooding. The reduction was seen as satisfying if the effect with the addition of 50 % for climate was reduced to the current IVF curves. Through simulations, it was found that: Today’s pipe system does not meet the criteria to the current design standards. LID controls simulations were disconnection of rooftops, attenuation in all subfield and use of Bio- Retention Cell. The last one had no effect at high recurrence. Impervious surfaces disconnected from buildings gave good reduction on most recurrence. Attenuation was satisfying for all recurrences.