BAKGRUNN VA-PLAN MED FLOMBEREGNING. NOTAT Rev INNHOLD

Transkript

1 Oppdragsgiver: Oppdrag: Kampestad Terrasse Dato: Skrevet av: Sjur Huseby Kvalitetskontroll: Øystein Tranvåg VA-PLAN MED FLOMBEREGNING INNHOLD Bakgrunn... 1 Vannforsyning og spillvann... 2 Overvann fra planområdet og høyereliggende områder Eksisterende bekkedrag, bekkelukking og flomveier Avrenningsmengder fra høyereliggende områder ved eksisterende situasjon Kapasitet i eksisterende bekkelukkinger Trygge vannveier fra planområdet og høyereliggende områder til resipient Håndtering av avrenning fra flatene inne på planområdet Vannføring og utforming av flomvei rundt Hengsleveien Vannføring og kapasitet i stikkrenner under jernbane og Bevergrendveien Konklusjon BAKGRUNN Asplan Viak er engasjert av Kampestad Terrasse Utbygging as til å utarbeide reguleringsplan for å boligutbygging av deler av eiendommen 8205/1. Dokumentet er en del av planleveransen. Her redegjøres det for prinsipp for løsning av vann og avløp i planen, samt håndtering av flom i bekker og overvann fra bebygde flater.

2 Side 2 av 14 2 VANNFORSYNING OG SPILLVANN Feltet forsynes med vann som trykkøkes i en eksisterende stasjon i krysset Kampestadlia/Frogs vei. Denne er dimensjonert for å levere trykk til 270 m.o.h mot et forbruk på 6 l/s. Ved større forbruk skal trykket ut fra stasjon øke mot kote 300 ved et forbruk på 26 l/s for å kompensere for friksjonstap i ledningsnettet. Forbruket tilsvarer maks samtidig forbruk til 600 personer (5 l/s), lekkasjer (1 l/s) pluss brannslokkevann på 20 l/s. Dette tilsvarer maksimalt forbruk fra 200 eneboliger (beregnet etter metode oppgitt i tekniske bestemmelser for sanitæranlegg). Dette betyr at forsyningssystemet er dimensjonert for det nye anlegget. I tillegg vil kapasiteten i det nye anlegget øke når en ny ringstruktur bygges. Spillvannsproduksjonen vil i stor grad tilsvare ordinær vannforbruk, så selv når alle de nye felta er utbygd vil ikke spillvannsproduksjonen overstige noe særlig mer enn 6 l/s. En 160 mm selvfallsledning med minimumsfall vil ha en kapasitet på 16 l/s, og samtidighetsfaktorer gjør at belastninga vil bli mindre enn summen av maks belastning fra eksisterende bebyggelse og nytt felt.

3 NOTAT Side 3 av 14 Figur 1 Illustrasjonen viser kartvedlegg «Plantegning overordnet VA Rev.03»

4 Side 4 av 14 3 OVERVANN FRA PLANOMRÅDET OG HØYERELIGGENDE OMRÅDER Denne overvannsplanen har tre problemstillinger å ta hensyn til, og som danner bakgrunnen for de løsningene som presenteres. De tre hensyna kan oppsummeres slik: 1) Lede vann i bekkene fra skogsområdene oppstrøms trygt igjennom planområdet. 2) Håndtere overvann fra tette flater inne på planområdet 3) Avbøtende tiltak for å redusere eksisterende risiko for at bekkelukkinger i boligområde nedenfor tilføres overvannsmengder større enn de har kapasitet til. 3.1 Eksisterende bekkedrag, bekkelukking og flomveier. Det renner i dag to bekker igjennom området, som ledes til kommunale overvannsledninger/bekkelukkinger i Hengsleveien (nordlige bekk) og Kampestadveien (sørlige bekk). Hvis vannføring i bekkene overstiger kapasiteten til bekkelukkingene vil vann renne på overflaten i hager og mellom boliger. I samband med hovedplan for overvann er det disse flomveiene modellert. Modelleringen avviker noe fra det som er observert ved kraftig regn, men i begge tilfeller viser kartleggingene et skadepotensiale når kommunale bekkelukkinger går fulle. Vannet vil renne inn i hager hvor det ikke er noen planlagte vannveier, og vannet kan derfra finne veien inn i bygg. Dette er eksisterende problemstillinger i dagens situasjon, helt uavhengig av utbygging av feltet ovenfor. Figur 2 Klinkekulemodell som illustrere eksisterende situasjon. Bekkene er markert med turkise linjer, mens bekkenes flomveier der de er lukket mellom eksisterende boligfelt er markert med rødt. Bekkelukkingene i boligfeltet nedenfor planområdet er også en del av overvannsystemet for det samme boligfeltet. Ledningsnettet er i dimensjon Ø mm, og begge bekkene samles før de ledes i rør ned til Lågen.

5 Side 5 av Avrenningsmengder fra høyereliggende områder ved eksisterende situasjon Vi har beregnet maksimal vannføring i henhold til retningslinjer gitt i Statens Vegvesen sin handbok N200 1, ved hjelp av den rasjonelle metode. Vi har beregnet vannføring for returperiode på 2, 20 og 200 år, de to sistnevnte returperiodene med klimafaktor på 1.4. Det vil si forventet nedbørintensitet vi rundt kommende århundreskifte ( ), i et pessimistisk utslippsscenarium for klimagasser. Disse beregningene representerer vannføring for «normalt styrtregn» (2 år), sjelden og kraftig regn (20 år) og ekstrem situasjon (200 år) Nedbørsfeltas areal Vannføringa i hver bekk vil i stor grad avhenge av hvor stort areal som drenerer mot bekkeløpene. Nedslagsfeltenes størrelse for hvert bekkeløp er bestemt ut fra kartdata. Dette er vist i Figur 3. Den nordlige bekken har et nedbørsfelt på 16 Ha, mens den sørlige bekken har et nedbørsfelt på 19 Ha. Figur 3 Nedbørsfelt bekk i nord (turkis) og i sør (rosa) 1 Håndbok N200 Vegbygging. Statens vegvesen; (Statens vegvesens håndbokserie).

6 Side 6 av Konsentrasjonstid Statens vegvesen handbok N200 foreslår følgende formel for beregning av konsentrasjonstid (t c ) for områder i utmark. Der L er feltets lengde (m), H høydeforskjell (m) A se er areal av innsjøer i feltet (ikke aktuelt her). Konsentrasjonstid er ca. 38 minutter, noe som betyr at dimensjonerende regn for vannføring i bekk inntreffer ved regnhendelser med denne varigheten. Nedbørsstatistikk i form av IVF fra Meteorologisk Institutt oppgir regnintensitet for varigheter på både 30 og 45 min varighet. Vi benytter derfor snittet av disse to tidspunkta som dimensjonerende nedbørsintensitet Nedbørsstatistikk Det benyttes Intensitet Varighet frekvens-kurver utarbeidet av Meteorologisk Institutt basert på måleserie fra Drammen (Marienlyst målestasjon ) Avrenningsfaktorer Avrenning fra området er avhengig av hvilke type overflater det er i nedslagsfeltet. Nedbørsfeltene i dette tilfellet består utelukkende av utmark/skogsområder. Avrenningsfaktoren er også avheng av nedbørens intensitet, og avrenningsfaktoren øker med økt nedbørsintensitet og varighet, utsnitt fra SVV veilieder er vist i Figur 4. Figur 4 Utsnitt fra SVV håndbok N200, med anbefalte verdier for avrenningsfaktorer Vi har i våre beregninger valgt følgende avrenningsfaktorer φ 2 år: år år år 0.43

7 Side 7 av Beregning av spissavrenning Maksimal vannføring beregnes ved hjelp av den rasjonelle formel for regnvarighet lik nedbørsfeltets konsentrasjonstid. Der A er areal, I er dimensjonerende nedbørsintensitet med varighet lik t c, klimafaktor lik k, mens φ er avrenningskoeffisienten. Ved å bruke parameterne beskrevet ovenfor kan vi beregne maksimal avrenning ved ulike returperioder. Tabell 1 Estimert spissavrenning i hver av bekkene beregnet etter retningslinjer i SVV handbok N200. Returperiode 2 år 20 år 200 år Dimensjonerende nedbør (l/s/ha) Klimafaktor Avrenningsfaktor Bekk Sør Nord Sør Nord Sør Nord Areal (Ha) Spissavrenning (l/s) Etter denne utregninga vil hver dekar i nedbørsfeltet tilføre overvann i en mengde på 1.3 l/s Da ved 2 års returperiode uten å ta høyde for klimaendringer (klimafaktor = 1). Tilsvarende tall for 20 og 200 år, med klimafaktor på 1.4 vil ligge på hhv 3.8 og 6.8 l/s Da. 3.3 Kapasitet i eksisterende bekkelukkinger Gjennom boligfeltet nedenfor samles vannet i kommunale bekkelukkinger. Kapasiteten av en bekkelukking kan begrenses av innløpskontroll eller ledningsdimensjon. Før oppstuving er det innløpskontroll som begrenser kapasiteten. Begge inntakene tillater oppstuving før vannet tar andre veier på overflata. Ved full oppstuving kan man oppnå langt større kapasitet enn vist. Vi har derfor funnet kapasitet ved innløpskontroll, samt beregnet kapasitet i bekkelukkingen for fullt rør med 20 fall. Sistnevnte er høyeste kapasitet det er trygt å føre inn på overvannsnettet for at det ikke skal oppstå oppstuving i overvannsnettet som kan trenge inn i kjellerdrenering og sluk utomhus. Beregnede verdier er oppsummert i Tabell 2. Inntaket til nordre bekk er utforma slik at fullt rør oppnås før vannet tar andre veier, siden man har stor plass til oppstuving foran inntak. Den søndre bekken har kun høyden av vingemuren som kan gi oppstuving. Dette er en mindre oppstuving, men en % reservekapasitet er mulig. Det vil si en vannføring på om lag l/s for dette inntaket. Tabell 2 Oversikt kapasitet i eksisterende bekkelukkinger i forskjellige situasjoner. Nordre bekk Søndre bekk Dimensjon kommunalt inntak (mm) Kapasitet innløpskontroll uten oppstuving (l/s) Kapasitet fullt rør 20 fall (l/s)

8 Side 8 av Trygge vannveier fra planområdet og høyereliggende områder til resipient Avrenning fra planområdet og områdene ovenfor samles i to bekker, som begge går i rør gjennom eksisterende boligområde nedenfor og ned til Lågen (Figur 2). Vi har beregnet vannføring i bekken (avsnittet over) og kapasitet for eksisterende bekkelukkinger. Alt dette er sammenholdt i Figur 7, sammen med forslag til løsning som ivaretar sikkerhet for både planområdet og eksisterende boligområde nedenfor. Hovedprinsipp for løsningen er å overføre vannmengder fra søndre bekk til nordre bekk hvor det er mulig å sikre trygg flomvei rundt eksisterende bebyggelse nedstrøms ut til Lågen Utforming av den sørlige bekken Bekkeinntaket til den sørlige bekken har lavest kapasitet, samtidig som det meste av planområdet drenerer til denne bekkelukkinga. For å bedre kapasitet i søndre bekkelukking foreslår vi å avskjære søndre bekk øverst i planområdet og lede vannet over til den nordlige bekken. Med en utbedring av inntaket til den eksisterende underdimensjonerte private stikkrenna i Hengsleveien vil den sørlige bekkelukkingen dermed ha kapasitet til å fungere som flomvei for overflatevann fra området som skal bygges ut. Vannet fra den sørlige bekken foreslåes overført til den nordlige bekken ved en kombinasjon av bekkelukking i rør, med en sekundær flomvei som går i veigrøfta. Bekkelukkingen foreslås dimensjonert fort 20 års vannføring i rør, mensoverskytende flomvannmengder ledes på overflaten i en kontrollert flomvei som følger veigrøfta. VA og veianlegg vil prosjekteres samtidig og handteres i samme byggesak. Derfor er det ikke noe problem å justere hvordan kapasiteten skal fordeles mellom overvannsledning og veigrøft/flomvei. Det er viktig å merke seg at det ikke er noen adkomster langs denne grøfta. Forskjellen i vannføring etter nedbør med hhv 20 og 200 års returperiode ligger på l/s. Et bekketverrsnitt som trengs for å transportere denne vannmengden gitt et lengdefall på 5 % er vist i figur 5. Figur 5 Nødvendig grøftetverrsnitt for å transportere l/s ved et lengdefall på 5 %. Bekkeløpet må utformes erosjonssikkert og med tilstrekkelig tetting slik at ikke veioppbygninga tar skade. Det er verdt å merke seg at det kun vil være i ekstreme situasjoner det vil renne vann i denne grøfta/flomveien. Det gir muligheter for å etablere vegetasjon i grøfta.

9 Side 9 av Utforming av den nordlige bekken Den nordlige bekken vil i stor grad følge sitt naturlige løp gjennom planområdet. Der bekken ligger i sitt naturlige bekkeløp vil det trolig ikke være nødvendig med tiltak selv om vannføringa blir større fra det punktet hvor den søndre bekken ledes inn på den nordre bekken. På to steder vil veifyllinger gå ut i eksisterende bekkeløp. Her må veifyllinga sikres mot inntrenging av vann. Dette kan gjøres med vanntett membran. Et eksempel på oppbygning av membran er vist i Figur 6. Figur 6 Eksempel på hvordan en steinfylling kan sikres mot vanninntrenging ved hjelp av membran. Bekken vil krysse et par veier. Stikkrenner under disse veiene dimensjoneres etter retningslinjer fra Statens Vegvesen på vanlig måte.

10 Side 10 av 14 Figur 7 Enkel illustrasjonsskisse som viser hovedgrepet for å håndtere overvann fra bekkene, og hvilke vannmengder som kan komme inn over planområdet. Videre er estimert kapasitet i eksisterende bekkelukkingssystem, vist. Lyse grå linjer illustrerer nytt veinett, stipla linje planavgrensning. Hovedgrepet ligger i å flytte vannet fra søndre bekk over til nordre bekk. For å hindre at kapasiteten til nordre bekkelukking overskrides, bygges ny flomvei rundt det eksisterende boligfelt. Terskel sørger for å ikke lede mer vann ned mot eksisterende bekkelukking enn den har kapasitet til å ta imot. 3.5 Håndtering av avrenning fra flatene inne på planområdet. Utbygging av felt innfører tette flater, noe som øker avrenninga både på grunn av redusert konsentrasjonstid og mindre infiltrasjon. For å bøte på dette, må det settes inn avbøtende tiltak. Det vil i praksis si fordrøyningsmagasin. For å dimensjonere disse riktig bør man ha vite hvor mye tett og hvor mye grønne flater som bygges. Området er planlagt som selvbyggertomter på dette feltet, og dermed har man ikke komplett oversikt over flater og terrengutforming innenfor hver tomt på reguleringstidspunkt. Derfor legges det et krav til at hver tomt må handtere sitt eget overvann. Dette settes i form av en maksimal tillatt videreført vannmengde til overvannsnettet, satt til 1 l/s Da for alt regn opp til 20 års returperiode. Gjennomsnittlig avrenning fra hele nedbørsfeltet før utbygging ved returperiode på 2 år uten klimafaktor er beregnet til 1.3 l/s Da.

11 Side 11 av 14 Figur 8 Illustrasjon av hvilke utbyggingsområder som drenerer til hver bekk. Etter at foreslått tiltak er utført vil det kun være det nedre området (markert med gult) som drenerer mot den søndre bekken. Det øvre området (blått) samt areal oppstrøms planområdet vil drenere mot den nordre bekken. Arealet for områdene som skal bygges ut er oppgitt i Tabell 3, og illustrert i kart i Figur 8. Tabellen viser avrenning for 20 år som er et regulert påslipp via fordrøyningsmagasin med en maksimal tillatt påslippsmengde på 1 l/s Da. I tillegg er avrenning ved 200 års returperiode estimert. Dette er beregnet som differansen mellom dimensjonerende nedbørintensitet ved 200 og 20 år (i framtidas klima). Dimensjonerende varighet er satt til 20 min, da disse vannmengdene normalt overstiger dimensjoneringskriteriene for kommunalt overvannsnett, og til en viss grad vil renne på overflata. Det tar som kjent lenger tid enn i ledningsnett.

12 Side 12 av 14 Tabell 3 Oversikt over avrenning fra planlagt utbygde områder og vannføring til bekkene Område Øvre Nedre Drenerer til Nordre bekk Søndre bekk Areal (Da) Avrenning 20 år (l/s) Avrenning for 200 år (l/s) Vannføring og utforming av flomvei rundt Hengsleveien For å ivareta sikkerhet for eksisterende boligfelt nedstrøms nordre bekk utenfor planområdet må det vises trygg flomvei. Eksisterende terreng nord for planområdet kan lede vannet trygt nordover og ned til undergang under jernbane og Bevergrendvei frem til Lågen, men fordi arealet er avsatt til fremtidig utbyggingsområde foreslår vi bygge en kombinert tursti og flomvei ned mot bekken i nord som illustrert i Figur 7. Det er inngått privatrettslig avtale som sikrer rett til opparbeidelse av denne løsningen. I denne flomveien vil det bare renne vann når avrenning fra planområde og nedbørsfeltene overstiger kapasiteten til eksisterende bekkelukking. Estimerte vannmengdene er angitt i Figur 7. Utforming av flomveien kan gjøres på flere måter, og noen eksempler er vist i Figur 9. Det er nødvendig med terrengbearbeiding/sprengning for å sikre fall hele veien. Nøyaktig utforming må prosjekteres i detaljeringsfasen. A B C Figur 9 Eksempel på utforming av flomvei illustrert som tverrsnitt med en forutsetning om 5 % fall i lengderetning. A og B viser varianter der hele turveien tas i bruk ved ekstrem vannføring estimert 20 års vannføring har plass i grøfta. C viser ei grøft som har plass til 200 års vannføring ved 5 % fall i lengderetning. Mål langs askene er i meter. 3.7 Vannføring og kapasitet i stikkrenner under jernbane og Bevergrendveien. Ved å anlegge flomvei nord for feltet kan det gi økt vannføring i stikkrennene under vei og jernbane. Dette er heller ikke en problemstilling som kun avhenger av denne planen. I disse dager planlegges nytt VA-anlegg i dette området, med en ny pumpestasjon plassert på fylling mellom vei og jernbane. Eksisterende, ukontrollerte flomvei for bekkene krysser jernbane og vei lenger sør som vist i Figur 2, hvor terrenget er brattere enn ved stikkrenna i nord. På grunn av brattere terreng her

13 Side 13 av 14 er skadepotensialet for vann som renner på overflata langt større enn i nord. I brattere terreng får vannet større hastighet og faren for utvasking er større. I nord er det et større forsenka område hvor vannet vil ha lavere hastighet, noe som kan gi lavere skaderisiko på vei og jernbane. Vi kan beregne vannmengder som kan nå stikkrenna nord for eksisterende boligfelt. Dette er et større nedbørsfelt og vil ha lengre konsentrasjonstid, og dermed noe lavere avrenning per dekar. I tillegg har vi vurdert hvordan en oppstuving opp til 1.5 m under jernbanen vil påvirke vannføring, ved å legge oversvømt areal inn som «effektiv sjø» i beregning av konsentrasjonstid. Resultatene er oppsummert i Figur 10. De viser at vannføringa ved 200 års returperiode i framtidas klima kan komme opp i om lag m 3 /s avhengig av om man tillater noe oppstuving bak stikkrenna eller ikke. Ved 20 års returperiode er det snakk om ei vannføring i størrelsesorden m 3 /s. Det er verdt å merke seg at området som oversvømmes allerede ligger på en kotehøyde som er innenfor 200 års flomsone for Lågen. Det kan tenkes at planlagt oppfylling av området mellom veien og jernbanen vil kunne stabilisere grunnen under jernbanefundamentet og gjøre den mer robust mot oppstuving foran inntaket. Figur 10 Beregning av vannføring til stikkrenne under vei og jernbane nord for planområdet oppsummert. Den informasjon vi har om kapasiteten i denne stikkrenna begrenser seg til at det i nasjonal veidatabank er registrert en Ø800 mm stikkrenne under Bevergrendveien. Det åpne bekkeløpet mellom jernbanen og veien er planlagt lukka i samband med bygging av en ny pumpestasjon. Lukkingen er planlagt i betydelig større dimensjon. Vi kan anta at det blir lagt Ø800 mm hele strekningen i et fullstendig neddykket system med vannspeil over jernbanen på kote 161 og vannstand i Lågen på kote 156. Det gir en trykkgradient tilsvarende et fall på om lag 40, og en kapasitet på 2.7 m 3 /s. Dersom kapasitet under jernbanen skal beregnes ved innløpskontroll må det gjøres innmålinger av kulverten eller stikkrenna under jernbanen. Vi antar det må påregnes noe oppstuving bak jernbanen ved en 200 års nedbørshendelse i framtidig klima, men det vil trolig være i trygg avstand til jernbanefundamentet.

14 Side 14 av 14 4 KONKLUSJON Vannforsyning og bortledning av spillvann er løst ved at man kobler seg inn på en relativt ny trykkøkningsstasjon for vann, mens spillvann ledes med selvfall ned til eksisterende pumpestasjon. Overvannshåndtering må ta hensyn til et relativt bratt nedbørsfelt ovenfor planområdet som gir rask avrenning og dermed svært stor beregna vannføring etter formelverket som anbefales av Statens Vegvesen i deres handbok N200. I prosessen er det blitt klart at planen også må ta hensyn til kapasitet og flomveier i eksisterende felt på nedsida planområdet. Her er det ikke vannveier som vil takle beregnet vannføring etter en nedbørshendelse med 200 års returperiode, sjøl uten noen utbygging på planområdet. Det vil være ekstremt krevende å etablere trygge flomveier i et eksisterende boligfelt. Det er derfor foreslått å bygge en ny flomvei som kontrollert fører alt vann som det ikke er kapasitet til å ta imot i eksisterende bekkelukkinger, til bekken som renner nordafor planområdet. På grunn av flatere terreng anses skadepotensialet lavere her enn i eksisterende boligområde under planområdet.