Anbefalinger for optimalisering av avrenningskoeffisienter ved bruk av SWMM tilpasset tretrinnsstrategien

Abstract

Norges vann- og avløpsnett krever store investeringer for å bevare deres funksjon ved økende avrenning. For å bevare denne funksjonen velges det å dimensjonere overvannstiltak for å redusere avrenningen som går direkte til avløpsnettet. Ved beregning av urban avrenning er den rasjonelle formel med avrenningskoeffisienter hyppig brukt. Den rasjonelle formel er enkel å bruke, men avrenningskoeffisientene er eldre og lite nøyaktige. Dette gjør at tiltakene som etableres kan være underdimensjonert eller overdimensjonert, og fører til unødvendig bruk av ressurser. Det å estimere avrenning ved hjelp av mer nøyaktige avrenningskoeffisienter vil bidra til å gi et bedre utgangpunkt for å anslå overvannsmengder, og blant annet forbygge flomskader. Formålet med denne oppgaven er å evaluere hvordan dagens verdier er i forhold til verdiene som kan generes fra simulering i dataprogrammet SWMM (Storm Water Management Model), hvor flere komplekse hydrologiske og hydrauliske prosesser beregnes.

I SWMM ble det utført simuleringer med variasjon i returperiode, nedbørsmengde, nedbørintensitet, areal, bredde og helning for seks ulike overflatetyper. Nedbøren ble simulert som et kasseregn med varighet på 60 minutter fra fem nedbørstasjoner. Resultatene av avrenningen og de resulterende avrenningskoeffisientene, samt parametere som påvirket disse, ble sammenlignet med fire metoder for valg av avrenningskoeffisienter som praktiseres i dag.

Resultatene viser tydelig at avrenningskoeffisientene bør være avhengig av nedbørintensiteten, eller følge et funksjonsutrykk med flere essensielle parametere, og ikke kun velges blant tabellverdier for permeable overflater. Enkelte overflatetyper som for eksempel større skogområder kan gi meget lav eller ingen avrenning, og det bør dermed innføres avrenningskoeffisienter som varierer med dimensjonerende nedbørsmengde og returperiode. Avrenningen blir også påvirket av en endring i helning der effekten er større ved mindre nedbør. Det er også anbefalt å se på avrenningskoeffisientene som viser 25 og 75 % persentilene, for å kunne gi et bedre intervall av verdier ved å ta hensyn til usikkerhet. Det har blitt utarbeidet anbefalinger til verdier for avrenningskoeffisienter som varierer med returperiode.

Norway’s water and sewer system require a lot of resources to preserve its function with the increase of runoff. To preserve the function, it is chosen to design stormwater measures to reduce the runoff which goes straight to the sewer system. Calculating runoff by using the rational formula is used frequently. The rational formula is easy to use, but the coefficients are old and inaccurate. This makes the calculated measurement to be undersized or oversized which leads to unnecessary use of resources. Estimating good runoff-coefficients will contribute to give a better estimate on runoff and to prevent measures against flood damage. The purpose of this thesis is to examine the run-off coefficients by using SWMM. The program is used to see if there is any potential for improvements for selecting a runoff-coefficient and examine the effect of parameters that can affect the runoff-coefficient.