Overvann i tre trinn og regnbed

Transkript

1 Overvann i tre trinn og regnbed Stauder i fokus Ås 20. september 2016 dr.ing, Kim H. Paus

2 Avrenning Utfordring 1: Fortetting påvirker avrenningen Kapasitet på ledningsnett (rørdiameter etc.) Tid Increasing Økende urbanisering Urbanization Figur fra Stream Corridor Restoration Principles, processes, and Practices (2001) USDA-Natural Resources Conservation Service

3 Avrenning Utfordring 2: Ledningsnettet har stadig dårligere tilstand Kapasitet på ledningsnett (rørdiameter etc.) Redusert kapasitet på ledningsnett Tid Increasing Økende urbanisering Urbanization Figur fra Stream Corridor Restoration Principles, processes, and Practices (2001) USDA-Natural Resources Conservation Service

4 Avrenning Utfordring 3: Effekt av forventede klimaendringer Kapasitet på ledningsnett (rørdiameter etc.) Redusert kapasitet på ledningsnett Tid Increasing Økende urbanisering Urbanization Figur fra Stream Corridor Restoration Principles, processes, and Practices (2001) USDA-Natural Resources Conservation Service

5 Hvordan håndterer naturen overvann? Tilbake til naturen

6 Paradigmeskiftet i håndteringen av overvann Tradisjonell håndtering av overvann Mengder Rask transport til nærmeste vassdrag Bærekraftig og klimatilpasset håndtering overvann Mengder Kvalitet Lokal håndtering og fordrøyning av overvann ved kilden Ressurs

7 Paradigmeskiftet i håndteringen av overvann AVRENNING FRA TAK TIL RØR AVRENNING FRA TETTE FLATER TIL RØR AVRENNING FRA VEG TIL RØR Tradisjonell håndtering av overvann og vassdrag LUKKET SYSTEM LUKKET VASSDRAG Bærekraftig og klimatilpasset håndtering overvann og vassdrag GRØNNE VEGGER REGNBED AREAL TIL OVERSVØMMELSE GRØNNE TAK INFILTRASJON ÅPENT VASSDRAG DAM VÅTMARK ÅPEN GRØFT Illustrasjoner: Hanna Haukøya Storemyr, Bymiljøetaten, Oslo kommune (2015).

8 Strategi for håndtering av overvann i tre trinn Fang opp og infiltrer Forsink og fordrøy Sikre trygge flomveier Avrenning fra mindre regn Avrenning fra store regn Avrenning fra ekstreme regn TRINN 1 TRINN 2 TRINN 3

9 Hvilke regn skal vi ta høyde for når vi utformer (dimensjonerer) overvannssystemene våre? Oktober 2014, Oslo Foto: Olav Fergus Kvalnes (2014)

10 Regnmengde [mm] Dimensjonerende regn Regnmengder og regnvarighet Foto: Olav Fergus Kvalnes (2014) 8,0 mm ila. 100 min 3,2 mm ila. 10 min Regnvarighet [min]

11 Regnmengde [mm] Dimensjonerende regn Regnmengder og regnvarighet Foto: Olav Fergus Kvalnes (2014) Foto : Mathilde Hyldal Eberholst (2013) Foto: Vaidar Ruud / NTB Scanpix (2015) Foto : Jonas Dixon Østhassel / NRK (2014) Regnvarighet [min]

12 Regnmengde [mm] Dimensjonerende regn Regnmengder, regnvarighet og frekvens Foto: Olav Fergus Kvalnes (2014) Foto : Mathilde Hyldal Eberholst (2013) Foto: Vaidar Ruud / NTB Scanpix (2015) Foto : Jonas Dixon Østhassel / NRK (2014) Regnvarighet [min]

13 Regnmengde [mm] Dimensjonerende regn Regnmengder, regnvarighet og frekvens Foto: Olav Fergus Kvalnes (2014) Foto : Mathilde Hyldal Eberholst (2013) Foto: Vaidar Ruud / NTB Scanpix (2015) Foto : Jonas Dixon Østhassel / NRK (2014) Regnvarighet [min]

14 Regnmengde [mm] Dimensjonerende regn Regnmengder, regnvarighet og frekvens Foto: Olav Fergus Kvalnes (2014) HÅNDTERES VIA FLOMVEIER Foto : Mathilde Hyldal Eberholst (2013) Foto: Vaidar Ruud / NTB Scanpix (2015) HÅNDTERES LOKALT PÅ EGEN GRUNN Foto : Jonas Dixon Østhassel / NRK (2014) Regnvarighet [min]

15 Regnmengde [mm] Dimensjonerende regn Tre-trinnsstrategien TRINN 1: Fang og infiltrer TRINN 2: Forsink og fordrøy TRINN 3: Trygge flomveier Regnvarighet [min]

16 Tiltak for håndtering av overvann Fem grupper tiltak med ulike karakteristikker for håndtering av overvann 1. Lagring 2. Permeable overflater 3. Fordrøyning 4. Transport 5. Ikke-strukturelle

17 Regnbed

18 Regnbed The Minnesota Stormwater Manual

19 Regnbed The Minnesota Stormwater Manual

20 Regnbed Prinsipper Lokalt tiltak for å håndterere overvannsmengder og fjerne forurensning Vegetasjon bestående av varierte arter som tåler perioder med både stående vann og tørke Filtermediet som typisk består av sand, matjord og løv-kompost Paus og Braskerud (2013) Forslag til dimensjonering og utforming av regnbed for norske forhold. Vann (1) 48.

21 Regnbed Utforming Tilpasset relativt små nedbørsfelt (< 0,4 ha). Kan anlegges langs veger, P- areal, tette urbane områder, som en del av en park, i privat hage, nybygg eller etter-monteres ved rehabiliteringsprosjekt. Trygge flomveier må alltid sikres. Grunnforhold avgjør om regnbedet må dreneres og om stedegne masser kan benyttes som filtermedium. Landskapsarkitekt mht. plassering i nedbørsfelt, geometrisk form og plantevalg.

22 Observert vannvolum infiltrert [m 3 ] Regnbed Dimensjonering formel med best tilpasning A regnbed = A felt c P h maks + K sat t r A regnbed er regnbedets overflateareal [m 2 ] A felt er nedbørsfeltets størrelse [m 2 ] c er nedbørsfeltets gjennomsnittlig avrenningskoeffisient [-] P er dimensjonerende nedbørsmengde [m] h maks er vannstanden på overflaten når vannet går i overløp [m] K sat er filtermediets mettede hydrauliske konduktivitet [m/t] t r er dimensjonerende varighet på tilrenningen til regnbedet (regnvarighet + konsentrasjonstid) [t] Modellert vannvolum infiltrert [m 3 ]

23 Regnbed Dimensjonering eksempel Eksempel: Det skal anlegges et regnbed for å håndtere avrenningen fra et tak i Oslo med utstrekning på m 2. Hvor stort må overflateareal må regnbedet ha for å håndtere vannmengder i trinn 1 og trinn 2? Antagelser: Avrenningskoeffisienten på taket er 1,00 (alt som faller på taket renner av). Infiltrasjonskapasiteten gjennom regnbed-overflaten er 2,5 mm/min (15 cm/t). Maksimal vannstand på regnbed-overflaten er 30 cm. Nedbørmengden i trinn 1 tilsvarer den nedbørmengde hvor 95% av årsnedbøren blir håndtert. Nedbørmengden i trinn 2 opptrer hvert 20 år i et fremtidig klima (antatt 40 % økning). 1. Laster ned nedbørstatistikk for Oslo fra eklima.no : Regnvarighet [min] Trinn 1 [mm] Trinn 2 [mm]

24 Regnbed Dimensjonering eksempel Eksempel: Det skal anlegges et regnbed for å håndtere avrenningen fra et tak i Oslo med utstrekning på m 2. Hvor stort må overflateareal må regnbedet ha for å håndtere vannmengder i trinn 1 og trinn 2? Antagelser: Avrenningskoeffisienten på taket er 1,00 (alt som faller på taket renner av). Infiltrasjonskapasiteten gjennom regnbed-overflaten er 2,5 mm/min (15 cm/t). Maksimal vannstand på regnbed-overflaten er 30 cm. Nedbørmengden i trinn 1 tilsvarer den nedbørmengde hvor 95% av årsnedbøren blir håndtert. Nedbørmengden i trinn 2 opptrer hvert 20 år i et fremtidig klima (antatt 40 % økning). 2. Bruker formel for å beregne størrelse: Regnvarighet [min] Trinn 1 [mm] Trinn 2 [mm] Areal trinn 1 (m 2 ) 6 A felt c P Trinn 1 (10 min): A regnbed = h maks + K sat t r m 2 1,00 0,002 m A regnbed = 0,30 m + 0,0025 m/min 10 min = 6 m2

25 Regnbed Dimensjonering eksempel Eksempel: Det skal anlegges et regnbed for å håndtere avrenningen fra et tak i Oslo med utstrekning på m 2. Hvor stort må overflateareal må regnbedet ha for å håndtere vannmengder i trinn 1 og trinn 2? Antagelser: Avrenningskoeffisienten på taket er 1,00 (alt som faller på taket renner av). Infiltrasjonskapasiteten gjennom regnbed-overflaten er 2,5 mm/min (15 cm/t). Maksimal vannstand på regnbed-overflaten er 30 cm. Nedbørmengden i trinn 1 tilsvarer den nedbørmengde hvor 95% av årsnedbøren blir håndtert. Nedbørmengden i trinn 2 opptrer hvert 20 år i et fremtidig klima (antatt 40 % økning). 3. Nødvendig areal må beregnes for alle varigheter: Regnvarighet [min] Trinn 1 [mm] Trinn 2 [mm] Areal trinn 1 (m 2 ) Areal trinn 2 (m 2 )

26 Regnbed Dimensjonering eksempel Eksempel: Det skal anlegges et regnbed for å håndtere avrenningen fra et tak i Oslo med utstrekning på m 2. Hvor stort må overflateareal må regnbedet ha for å håndtere vannmengder i trinn 1 og trinn 2? Antagelser: Avrenningskoeffisienten på taket er 1,00 (alt som faller på taket renner av). Infiltrasjonskapasiteten gjennom regnbed-overflaten er 2,5 mm/min (15 cm/t). Maksimal vannstand på regnbed-overflaten er 30 cm. Nedbørmengden i trinn 1 tilsvarer den nedbørmengde hvor 95% av årsnedbøren blir håndtert. Nedbørmengden i trinn 2 opptrer hvert 20 år i et fremtidig klima (antatt 40 % økning). 4. Største beregnede areal blir dimensjonerende: Regnvarighet [min] Trinn 1 [mm] Trinn 2 [mm] Areal trinn 1 (m 2 ) Areal trinn 2 (m 2 ) Trinn 1: Regnbedet må ha en overflate på 13 m 2 (1,3 % av taket) Trinn 2: Regnbedet må ha en overflate på 79 m 2 (7,9 % av taket)

27 Regnbed Forsøk for å undersøke infiltrasjonsevne over tid Infiltrasjons-kapasitet [cm/t]

28 Regnbed 9 regnbed anlegges i dag i Deichmansgate i Oslo Illustrasjon: BYM v/ Hanna Haukøya Storemyr (2015)

29 Referanser Paus K.H. og Braskerud, B. C. (2013). Dimensjonering og utforming av regnbed under norske forhold. Vann, 1 (48): 54-67: Braskerud, B. C. and Paus, K. H. (2013). Anlegging av regnbed. En billedkavalkade over 4 anlagte regnbed, NVE rapport nr. 3/2013 LeFevre, G. H., Paus, K. H., Natarajan, P., Gulliver, J. S., Novak, P. J. and Hozalski, R. M. (2014). A Review of Dissolved Pollutants in Urban Stormwater and their Removal and Fate in Bioretention Cells. Journal of Environmental Engineering Paus, K. H., Morgan, J., Gulliver, J. S., Leiknes, T. and Hozalski, R. M. (2014). Assessment of the Hydraulic and Toxic Metal Removal Capacities of Bioretention Cells After 2 to 8 Years of Service. Water, Air, and Soil Pollution, 225 (1). Paus, K. H., Morgan, J., Gulliver, J. S., Leiknes, T. and Hozalski, R. M. (2014). Effects of Temperature and NaCl on Toxic Metal Retention in Bioretention Media. Journal of Environmental Engineering Paus, K. H., Morgan, J., Gulliver, J. S. and Hozalski, R. M. (2014). Effects of Bioretention Media Compost Volume Fraction on Toxic Metals Removal, Hydraulic Conductivity, and Phosphorous Release. Journal of Environmental Engineering Paus, K.H., Braskerud, B.C. (2014) Suggestions for Designing and Building Bioretention cells for Nordic Conditions. VATTEN Journal of Water Management and Research (70). Paus, K.H., Muthanna, T.M., Braskerud, B.C. (2016). The Hydrological Performance of Bioretention Cells in Regions with Cold Climates: Seasonal Variation and Implications for Design. Hydrology Research Dalen, T., Paus, K. H., Braskerud, B. C. og Thorolfsson, S. T. (2012). Målt og modellert hydrologisk ytelse til regnbed i Trondheim. Vann, 3 (47): Braskerud, B. C., Kihlgren, K. S., Saksæther, V. og Bjerkholt, J. T. (2012). Hydrologisk testing av regnbed for bruk som LOD-tiltak i småhusbebyggelse. Vann, 4 (47):

30 Faktaark for blågrønne løsninger