SI VI LI N GENIØR ROLF BRYH NI AS

Transkript

1 SI VI LI N GENIØR ROLF BRYH NI AS Skogsrudjordet, Ingeberg, Hamar kommune OVERVANNSLØSNING 0

2 Innholdsfortegnelse 1. Innledning Oversikt over eks. grunnforhold situasjon Dimensjonering Beskrivelse av brukt beregningsmetode Returperiode/gjentaksintervall og klimafaktor Nedbørsfelter og avrenningskoeffisient Nedbørsfelter og avrenningskoeffisient for ek sisterende situasjon uten tiltak Nedbørsfelter og avrenningskoeffisient for pl anlagt situasjon Konsentrasjonstid Konsentrasjonstid for eksisterende situasjon uten tiltak Konsentrasjonstid for planlagt situasjon Resultater overvannsmengder Overvannsberegning eksisterende situasjon ute n tiltak Overvannsberegning planlagt situasjon Løsning oversikt Magasiner utførelsesanvisninger Selvfallsledninger Konklusjoner Kildelitteratur

3 1. Innledning Sivilingeniør Rolf Bryhni AS er engasjert for å pla nlegge overvannsløsning for et nytt privat boligområde ved Hersetgutua, Ingeberg i Hama r kommune. Planlegging er gjort etter gjeldende VA-normer for Hamar kommune. Denne rapporten beskriver beregninger av overvannsm engder og resultater brukt til å dimensjonere nødvendige overvannsledninger og vol umer av planlagte fordrøyningsmagasiner. VA/Miljøblad nr 69 beskriver tre ulike metoder for beregning av nødvendige volum for å fordrøye overvann. Metodene er ment for manuell b eregning og det er brukt regneark og iterasjon i regneprossesen som gjør det enkelt å justere inngangsdata. Nødvendig volum av magasin er beregnet for hvert en kelt regn fra IVF kurve etter valgt returperiode og regnintensitet. Forskjell mellom innløp vannmengder fra nedbørsfelt er og utløp gir planlagte volumer av magasiner. Utløpsmengder er konstant etter informasjon fra kom munen og er satt til 1,5 l / s / 1000 m 2 dvs.: 1,5 / for hele planlagt område. Størrelse av selvfallrør er valgt etter kalkulasjon er med bruk av Colebrook-White formell. Takvann fra nye boliger tilføres de ledningsanlegg som omhandles i denne rapporten. 1.1 Oversikt over eks. grunnforhold situasjon Kilde: Løsmasser tykk morene 2

4 Grunn infiltrasjonsevne - god Grunnvannspotensial antatt betydelig 3

5 2. Dimensjonering 2.1 Beskrivelse av brukt beregningsmetode Den rasjonelle metoden er en enkel formel for å ber egne dimensjonerende overvannsføring. For beregning av dimensjonerende vannføring, er met oden avhengig av faktorer som areal av nedslagsfelt, avrenningskoeffisient, nedbø rsintensitet og konsentrasjonstid. Rasjonell metode benyttes for små felter, A < 2-5 k m 2 (20-50 ha). Formell: Q = C x i x A x kf Q = dimensjonerende vannføring (l/s) C = avrenningskoeffisienten, ubenevnt i = nedbørintensitet (l/s x ha) A = areal av nedslagsfeltet i ha (1 ha = m 2 ) kf = klimafaktor Beregninger kan enkelt gjennomføres for forskjellig e regnvarigheter. Den regnvarigheten som gir høyeste vannføring er di mensjonerende for ledningene og magasiner. 2.2 Returperiode/gjentaksintervall og klimafaktor Det er benyttet returperiode 50 år, og et påslag på 40 % (klimafaktor) på de beregnede overvannsmengdene. Gjentaksintervall er a vhengig av den lokale situasjon. Klimafaktoren benyttes på grunnlag av antatt fremti dig økning av nedbør i løpet av områdets brukstid og for installasjoner som har for ventet levetid på 1 00 år og er satt til 1,4 for 50 år returperiode for nedbør. Nedbørsdata fra stasjon Hamar II i Hamar komm une i tidsrommet gir følgende intensiteter. Intensitet i mm/time er brukt som grunnlag for I VF- kurven. Kilde: Returperiode 50 år Varighet (min) Intensitet (l/s*ha) Intensitet (l/s*ha)*1,4 Intensitet (mm/time)*1, , , , , , , ,

6 2.3 Nedbørsfelter og avrenningskoeffisient Nedbørsfelt er et areal som bidrar med vann til et bestemt område. Nedbørsfelter er i tillegg til kart og våre tegning er basert på tolkninger av kart med høydekoter og illustrasjoner av flomveier. Tilrenningsveg er strekningen vannet renner fra ned slagsfeltets ende til beregningspunktet. Terrenghelning er et gjennomsnitt av helningen for nedslagsfeltet. Avrenningskoeffisient viser forholdet mellom avrenn ing fra et nedbørsfelt og nedbøren over samme området. Ved valg av avrennings koeffisient for beregning, vurderes blant annet faktorer som arealet størrelse, helning, andel impermeable flater, langvarig regn, mark type osv. Avrenningsfaktoren er valgt etter sannsynlig arealb ruk. For felter med forskjellige typer av planlagte flater, veiet avrenningsfaktor e r beregnet for hele feltet. Midlere avrenningsfaktor: C = (C1 x A1+ +Cn x An) / A En forutsetning for å bruke den rasjonelle formel e ller metode til beregning av maksimalavrenning er at regnvarigheten settes lik k onsentrasjonstiden. Ved modifisert rasjonell metode, testes i stedet et nettverk av nedslagsfelter og rørledningssystem med forskjellige regnvarigheter/i ntensiteter for å avdekke største vannføring og nødvendig dimensjoner på rørledninger, magasiner etc. 5

7 2.3.1 Nedbørsfelter og avrenningskoeffisient for ek sisterende situasjon uten tiltak Tabell avrenningskoeffisient for diverse flater. Avrenningskoeffisient Felt nr 1 [m 2 ] Felt nr 2 [m 2 ] Arealtype 0, som vist på bildet over 0, som vist på bildet over Total (m2) Total (ha) 1,85 0,66 naturområde Tabell gjennomsnittlig avrenningskoeffisient for felter. Nedslagsfelt nr Areal (m 2 ) Avrenningskoeffisient Arealtype ,30 som visst på ,30 bildet Total (m 2 ) Total (ha) 2,5 Feltene går under definisjonen av små felter, derfo r kan det brukes rasjonelle formel. Det samlede arealet på beregnede nedbørsområde er p å ca. 2,5 ha. 6

8 2.3.2 Nedbørsfelter og avrenningskoeffisient for pl anlagt situasjon Tabell avrenningskoeffisient for diverse flater. Avrenningskoeffisient Felt nr 1 [m 2 ] Felt nr 2 [m 2 ] Arealtype 0, som vist på bildet over 0, som vist på bildet over Total (m 2 ) Total (ha) 1,85 0,66 boligområde Tabell gjennomsnittlig avrenningskoeffisient for felter. Nedslagsfelt nr Areal (m2) Avrenningskoeffisient Arealtype ,60 som visst på ,60 bildet Total (m 2 ) Total (ha) 2,5 Feltene går under definisjonen av små felter, derfo r kan det brukes rasjonelle formel. Det samlede arealet på beregnede nedbørsområde er p å ca. 2,5 ha. 7

9 2.4 Konsentrasjonstid Konsentrasjonstiden er perioden det tar for avrenni ngsvannet å bevege seg fra et vannskille lengst borte og fram til dimensjonerings punktet i et nedslagsfelt. Konsentrasjonstiden blir beregnet som summasjon av tilrenningstider for ulike segmenter av strømningsveien. Dette kan være tilrenningstid på markoverflaten og strømningstider i rør, kanaler osv. Konsentrasjonstiden (tk) består av tiden vannet beveger seg på overflaten (tt) og strømningstiden i rørsystemet (ts). Konsentrasjonstiden (tk) beregnes av formelen: tk = tt + ts tt = Tiden vannet beveger seg på overflaten ts = Strømningstiden i rør (l/v) Ved bruk av den rasjonelle metoden settes regnvarig heten lik konsentrasjonstiden, under forutsetning av at en da har funnet regninten siteten som gir størst avrenning. For naturlige felt: Tc=0,6 x L x H -0, x Ase For urbane felt (utbygde felt): Tc=0,02 x L 1,15 x H -0,39 tc konsentrasjonstid [min] L lengde mellom fjerneste punkt og utløp på felte t H høyde forskjell mellom høyeste punkt og utløp p å feltet Ase andel innsjø i feltet, forholdstall Det er ingen innsjøer i feltet: Ase= Konsentrasjonstid for eksisterende situasjon uten tiltak Tabell med valgt konsentrasjonstid for nedbørsfelte r. Felt L (m) H (m) Naturlige felt Urbane felt Valgt tk ,6 2,6 20, ,8 20, Konsentrasjonstid for planlagt situasjon Tabell med valgt konsentrasjonstid for nedbørsfelte r. Felt L (m) H (m) Naturlige felt Urbane felt Valgt tk ,6 2,6 20, ,0 2,8 20,0 8

10 3. Resultater overvannsmengder. 3.1 Overvannsberegning eksisterende situasjon ute n tiltak Det er beregnet vannføring (l/s) for regnvær med in tensitet på 20 minutter og 50 år returperioden. Avrenningen (Q) korrigert for klimaendring blir: Tabell med resultater for felter Nr 1 Tid (min) Q maks inn (l/s) Q maks ut (l/s) Volum (m3) 20 98,4-118,0 Nr Tid (min) Q maks inn (l/s) Q maks ut (l/s) Volum (m3) 20 38,2-45,8 46 Total volum ved utløp 164 Utslippsmengde for hver felt ] 3100 [m t 80 s ite a 60 p a K Tabell med vannmengde på hele området. Nr 1 Nr 2 46 Total utslippsmengde (m 3 ) min regn (m 3 ) 635 9

11 3.2 Overvannsberegning planlagt situasjon Det er beregnet vannføring (l/s) for regnvær med in tensitet på 20 minutter og 50 år returperioden. Avrenningen (Q) korrigert for klimaendring blir: Tabell med resultater for felter Nr 1 Tid (min) Q maks inn (l/s) Q maks ut (l/s) Volum (m3) ,5 38,0 214,2 Nr 2 Tid (min) Q maks inn (l/s) Q maks ut (l/s) Volum (m3) 20 80,6 38,0 51,1 Valgt diameter Lengde 214 2,4 47 Valgt diameter Lengde 51 2,4 11 Total volum av alle magasiner 265 Volumer av fordrøyningsmagasiner 250 ] [m t 150 s ite a p 100 a K Nr 1 Nr

12 Utslippsmengde for hver felt 50 Nr 1 Nr ] 3 40 [m t 30 s ite a20 p a K10 0 Tabell med vannmengde på hele området. Total magasinert volum (m 3 ) 265 Total utslippsmengde (m 3 ) min regn (m 3 ) Løsning oversikt. Det er valgt å benytte kombinasjon av sandfang og f ordrøyningsmagasiner for å håndtere og rense overflatevannet fra planlagt boli gområdet. Sandfangkummer av betong: Bunnkum bredde: 1000 mm Kjegle bredde: 650 mm Kjegle høyde: 500 mm Toppjustering høyde: 100 mm Utløpsmengder på terreng eller til kommunalt nett e r begrenset etter valg av 160 mm svarte PVC selvfallsledning rør med maksimum fall p å 2 % eller bruk av virvelkammer. Det er valgt plast magasiner f.eks. fra ViaCon: Magasinene er priset som levert i en lengde (endrin ger i prisene hvis de må deles). Det er inkludert tette gavler med inn og utløp, ned stignings kum. Det er ikke inkludert betong eller annet tilbehør i tilbud. Noen av fordelene med ViaCon`s fleksible system er: Ulike størrelser Lang levetid over 100 år Lav vekt Kan dimensjoneres for full trafikklast Kort monteringstid Kundetilpassede løsninger 11

13 ViaCon budsjett priser - fordrøyningsmagasiner ViaCon rør plast u/mva ViaCon rør plast mva ViaCon rør plast m/mva ViaCon rør plast u/mva ViaCon rør plast mva ViaCon rør plast m/mva Total pris ViaCon rør plast u/mva ViaCon rør plast mva 12

14 3.4 Magasiner utførelsesanvisninger. 1. Fundament for plastrør i fjell grunn bør være mi n 150 mm tykk og skal ha kornstørrelse på 8-32 mm. 2. Komprimert fundament løsgjøres i 50 mm tykkelse under røret. 3. Omfyllingsmasser legges gradvis og komprimeres m ed største kornstørrelse på 100 mm. Maksimum lagtykkelse ved omfylling er 90 0 mm. 4. Gjenfyllingsmasser må ikke inneholde stein som e r større enn 2/3 av lagtykkelsen når massene komprimeres. 5. Fyllmasser skal legges ut langs røret fra minst mulig høyde. 6. Overdekning, min tykkelse av beskyttelseslag ove r topp rør: 500 mm. 7. Pakk godt under rørets nedre kvartsirkel. Mer informasjoner kan hentes fra oppgitt kildelitte ratur. 3.5 Selvfallsledninger. Oversikt over ledningstrekk, ledningsfall, valgt di mensjon og materialer. Ledningsnettet er dimensjonert for 50 års returperi ode med klimafaktor (40%). Overvannssystemer dimensjoneres ut fra maksimal kap asitet ved helfylte rør. Det er brukt Colebrookes-White formel for rør kapas itet beregning. Ruhetsfaktor settet til: 0,01 for rør av plast unde r gode forhold. Alle ledninger er svarte PVC grunnavløpsrør SN 8 me d integrert tetningsring. 13

15 4. Konklusjoner. Beregningen gir akseptabel nøyaktighet, og det er e nkelt å kontrollere resultater. Metoden er beste for små felter som i dette prosjek t. Usikkerheten: Frekvenskurven for nedbør. Avrenningsfaktoren varierer avhengig av helning på feltet, grunnforhold etc. derfor er det valgt omtrentlige verdiene. Kraftig r egn på frossen mark kan gi flere ganger mer avrenning enn dimensjonert. Det er ikke alltid en direkte sammenheng mellom ne dbør og avrenning. Overvannsmagasinenes størrelse er funnet å være til strekkelig for å kunne ivareta volumdifferanser mellom tilrenning fra nedbørsfelte r og antatte utløpskapasiter. 5. Kildelitteratur 1. NPG Norge. Legging av plastrør for vann og avl øp 2. Nedbørsdata 3. Uponor. Legging og montering anvisninger 4. Miljø blad. Nr 69 Overvannsdammer: Beregning a v volum Hamar Kommune. VA-NORM 6. Norsk Vann, Rapport 144 Veiledning i overvanns håndtering 14