Metodikk for kalibrering og verifisering av en overvannsmodell

Abstract

Komplekse overvannssystemer er ofte svært krevende å dimensjonere og analysere. Det er derfor nødvendig å utvikle hydrauliske modeller som beskriver transportsystemer for overvann i nedbørsfelt. Dette for å øke kunnskapen knyttet til muligheter og begrensning i det eksisterende overvannssystemet. Slike modeller kan også brukes til å undersøke fremtidige scenarier knyttet til boligfortetting, ledningsrehabilitering og klimaendringer, samt evaluere effekten av tiltak i nedbørfeltet. To forutsetninger for at modellen skal gi en tilstrekkelig god beskrivelse av systemet er: (1) Det eksisterende ledningsnettet er identifisert og lagt inn tilfredsstillende i modellen og (2) Modellen er kalibrert mht. nedbør-avrenning. En gjennomgang av tidligere modelleringspraksis i Norge viser at det er stor variasjon og et betydelig kunnskapsbehov knyttet til begge forutsetninger. Formålet med denne oppgaven er derfor å utvikle en metodikk som beskriver hvordan de to forutsetningene kan imøtekommes. For å utvikle metodikken er det tatt utgangspunkt i et urbant felt med utstrekning på 116 ha, lokalisert i Nordre Follo kommune. Feltet er modellert med SWMM, hvor det i kalibreringen er benyttet målt nedbør og vannføringsdata med tidsoppløsning på 5 minutter i perioden 03. juni 2020 til 25. oktober 2020. Resultatet fra oppgaven er en punktvis fremstilling av hvordan en modell for overvannsystem kan utvikles, kalibreres og verifiseres. De kritiske parameterne for utvikling av modellen er: Plassering av og dimensjon på rørledninger og kummer, samt arealet på nedbørsfeltet. Videre er de kritiske parameterne for kalibrering: Infiltrasjon, permeabilitet og feltbredde. Det er også essensielt med gode måledata for nedbør og vannføring. Det konkluderes med at gode grunnlagsdata og en grundig evaluert verifisering er viktige forutsetninger for å utvikle en tilfredsstillende beskrivelse av overvannssystemet. I fremtidig arbeid foreslås det videre å etterprøve metodikken for andre nedbørsfelt, legge inn grunnvannberegninger og verifisere modellen for flere kontrollpunkter i overvannsnettet.

Complex stormwater systems are often quite difficult to design and analyze. Development of models describing transportation systems for storm water in a catchment area is therefore necessary in order to increase knowledge related to the possibilities and limitations of the existing stormwater system. Hydraulic models can also be used to investigate future scenarios related to urban development, pipe rehabilitation and climate change, as well as evaluating the effect of LID control in the catchment area. Two prerequisites for the model to be able to provide a sufficient description of the network are: (1) that the existing stormwater network has been identified and build satisfactory in the model and (2) that the model has been calibrated with regard to precipitation genereated runoff. A review of previous modeling practices in Norway shows that there is great variation and a significant need for knowledge related to both prerequisites. The purpose of this thesis is therefore to develop a methodology that describes how the two prerequisites can be met. In order to develop the methodology, a case study for a 116 hectare large urban catchment, located in Nordre Follo municipality. The catchment is constructed in SWMM, and measured precipitation and water flow data in the period 03. June 2020 to 25. October 2020 have been used for the calibration. The result from the thesis is a point-by-point recipe of how a stormwater network model can be constructed, calibrated and validated. The critical parameters for the development of the model are: Area, pipelines, manholes and their dimensions. Furthermore, the critical parameters for calibration are: Infiltration, permeability and subcatchment width. God measurements data for precipitation and water flow is also essential for calibration. It is therefore concluded that obtaining good field data and thorough validation are important prerequisites for developing a good recipe. In future work, it is proposed to test the recipe for other catchments, add groundwater and validate the model for several control points of the stormwater network.