NEDERBÖRDSDATA VID DIMENSIONERING OCH ANALYS AV AVLOPPSSYSTEM (P104) Avrinningsförlopp inom urbana områden - korttidsnederbörd

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "NEDERBÖRDSDATA VID DIMENSIONERING OCH ANALYS AV AVLOPPSSYSTEM (P104) Avrinningsförlopp inom urbana områden - korttidsnederbörd"

Isak Andreasson
för 8 år sedan
Visningar:

dimensionering av dagvattensystem, är regnförlopp/statistik i kort tidsskala (ex. 10-minuter upp till ca.

1 NEDERBÖRDSDATA VID DIMENSIONERING OCH ANALYS AV AVLOPPSSYSTEM (P104) Claes Hernebring, DHI Sverige AB Gilbert Svensson, CIT Urban Water Avrinningsförlopp inom urbana områden - korttidsnederbörd Inom urbanhydrologin, för t.ex. dimensionering av dagvattensystem, är regnförlopp/statistik i kort tidsskala (ex. 10-minuter upp till ca. 2 h) av primärt intresse. Innefattar avrinningssystemet tröga förlopp (magasinering) blir också statistik för längre regnvaraktigheter (6-24 h) viktiga att ta hänsyn till. 1

mm / 5 min 2011-04-01 Regndata och regnbearbetning - Blockregnsstatistik Regndata och regnbearbetning Varje regn utvärderas m.a.p.

2 mm / 5 min Regndata och regnbearbetning - Blockregnsstatistik Regndata och regnbearbetning Varje regn utvärderas m.a.p. maximal blockregnsintensitet för olika regnvaraktighet Gemla/ Regn nr:412, regnstart:30-sep :16:01 Regnvolym:35.0 mm Maximal 5-minutsintensitet, tidp. kl:19: :00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 00:00 01:00 02:00 03:00 2

maximal blockregnsintensitet för olika regnvaraktighet 10 8 6 Gemla/ Regn nr:412,

3 Nederbörsintensitet l/s,ha Blockregnsintensitet, l/s, ha Regndata och regnbearbetning Blockregnsintensiteterna utvärderas statistiskt 10 3 Blockregnvaraktighet, min:60 Data LogPearson typ Återkomsttid, år Exempel på anpassning av en statistisk fördelning (log Pearson typ III) till rangordnade blockregnsintensiteter (60 min) för en datamängd som representerar 204 stationsår med kontinuerliga data, Hernebring (2006). Datapunkter är markerade med kryss, och skattade intensitetsvärden från den anpassade fördelningen är markerat med kvadrater Regndata och regnbearbetning Utvärderingsresultatet sammanfattas i intensitets-varaktighetskurvor/ekvationer 600 Återkomsttider: 0.5, 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100 år 500 T, år: a: b: c: Blockregnsvaraktighet, minuter Intensitets-varaktighetskurvor för samtliga regndata enl. VA-FORSK-projekt från 15 orter i Sverige. Återkomsttid 0.5 till 100 år. Regnvaraktighet 5 min 2 timmar. Kurvor av typen i = a/(t R +b) + c. 3

representerar 204 stationsår med kontinuerliga data, Hernebring (2006).

4 Regnstatistik-storleksordningar Återkomsttid Regnvaraktighet minuter 24 timmar 1-årsregn ca 8 mm ca 30 mm 10-årsregn ca 15 mm ca 60 mm Blockregnstatistik vad gäller? Historik Falk (1951) Stockholmskurvorna Dahlström (1979) - Z-konceptet Hernebring (2006) data från 15 kommuner -> Sverigemedel, Z ifrågasätts Dahlström (2006) revidering av Z håller ej: alfa-beta konceptet Hernebring (2008) alfa-beta behöver justeras Dahlström (2010) molnfysikalisk revidering 4

Historik Falk (1951) Stockholmskurvorna Dahlström (1979) - Z-konceptet Hernebring (2006) data från 15 kommuner ->

5 Blockregnsvolym, mm Blockregnstatistik vad gäller? Om inte annat är känt kan samband enl. Dahlström 2010 användas Dahlström 2010 Blockregnstatistik vad gäller? Jämförelser med andra data 10-årsregn årsregn från olika källor, referens: VA-Forsk Sverigemedel (15 kommuner) minus 5% Sverigemedel plus 5% Dahlström_2010 Dahlström 1979, Z=18 Stockholm 84_06 Halmstad_ Blockregnsvaraktighet, minuter 5

Jämförelser med andra data 10-årsregn 100 10-årsregn från olika källor, referens: VA-Forsk 2006-04 - Sverigemedel

6 Dimensionerande flöden från blockregnsstatistik Rationella metoden Tid/area metod Vid sammanlagring av delområden med individuella koncentrationstider/ avrinningskoefficienter/areor Rinntid, koncentrationstid, minuter Extremflöden - Datorberäkningar MAXFLÖDEN Dimensionering Använd beräkningsregn, gärna av CDS-typ MAXFLÖDEN Funktionskontroll av dimensionering enl. P90 Använd blockregn, gärna en serie blockregn Block2YDag [mu-m/s] Rainfall Intensity : :00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 6

MAXFLÖDEN Dimensionering Använd beräkningsregn, gärna av CDS-typ MAXFLÖDEN Funktionskontroll av dimensionering enl.

7 Specifik magasinsvolym, m 3 /ha_red Volymsdimensionering Volymdimensionering - utan hänsynstagande till rinntid Regnstatistik: Dahlström årsregn 5-årsregn 10-årsregn Specifik avtappning, l/s, ha_red Diagram for dimensionering av utjämningsmagasin utan hänsynstagande till rinntid. Kurvorna baserar sig på intensitets-varaktighetssamband enl. Dahlström (2010). Siffrorna vid sneda streckade linjer anger den regnvaraktighet (minuter) som varit dimensionerande. 7

Specifik avtappning, l/s, ha_red Diagram for dimensionering av utjämningsmagasin utan hänsynstagande till rinntid.

8 Volymdimensionering - Datorberäkningar Historiska regn Utvalda separata regnhändelser, observera avstånd mellan regn. CDS-regn Tillräckligt lång varaktighet Kontinuerliga regnserier Så lång att tillräckliga variationer inryms Trender och framtid Antalet fall per tioårsperiod med mycket extrem nederbörd över ett större område (minst 90 mm över arean 1000 km² under 24-timmar). Källa: smhi.se 8

CDS-regn Tillräckligt lång varaktighet Kontinuerliga regnserier Så lång att tillräckliga

9 Arealnederbörd Förhållningssätt inför klimatframskrivningar Den framtida differensen i årligt nederbördsmaximum - medelvärdet för årliga maxima under 30-årsperioden för nederbördsintensiteten under 30 minuter - (perioden i förhållande till perioden ). 9

årliga maxima under 30-årsperioden för nederbördsintensiteten under

10 Förhållningssätt inför klimatframskrivningar Tolkningsproblem Klimatscenariodata avser arealnederbörd 50*50 km 2, 25*25 km 2 Vi jämför med punkt -nederbörd, kanske representativt för någon enstaka km 2. Illustration av hur relationen mellan punktdata för regn nu och i framtiden kan analyseras med stöd av areella klimatmodelldata, Grum et.al (2005). Tolkning av SMHIs prognoser Scenariodata bygger på det globala rutnätet med sidan 50 km, dvs alla data avser en areal på km 2 Alla värden på nederbördsintensiteter måste läsas med hänsyn till detta Arbete pågår att skala ned nederbördsdata till 5 x 5 km 2 Nedskalade data finns för bl a Stockholm 10

Illustration av hur relationen mellan punktdata för regn nu och i framtiden kan analyseras med stöd av areella klimatmodelldata, Grum et.al (2005).

Klimatfaktor och SMHIs prognoser SMHI och Rossby Center arbetar kontinuerligt med att ta fram nya data om regn för de kommande 100 åren Resultaten presenteras på SMHIs hemsida, det finns bl a en

11 Klimatfaktor och SMHIs prognoser SMHI och Rossby Center arbetar kontinuerligt med att ta fram nya data om regn för de kommande 100 åren Resultaten presenteras på SMHIs hemsida, det finns bl a en klimatportal: /klimatet-forandras/framtidens-klimat/analyseroch-data Här finns idag regionala prognoser för nederbörd Möjlig framtida nederbördsökning 11

12 Rekommendation Svenskt Vatten/FORMAS: REGNINTENSITET I EUROPA MED FOKUS PÅ SVERIGE - ETT KLIMATFÖRÄNDRINGSPERSPEKTIV 12

13 REGNINTENSITET I EUROPA MED FOKUS PÅ SVERIGE - ETT KLIMATFÖRÄNDRINGSPERSPEKTIV Regnintensitet och klimatförändring: Ett varmare klimat innebär att atmosfären kan innehålla mer vattenånga, vilket ger potential för ökade regnmängder. Indikationer finns, att det regnintensitetsklimat som idag finns i Centraleuropa kan komma att förekomma även i Sverige. Projektbeskrivning med en mening: KLIMATANALOGER Om det idag finns en ort någonstans i Europa med samma klimat i relevanta avseenden som orten X i Sverige kommer att få i framtiden enligt klimatscenariedata kan det vara sannolikt att X får samma regnstatistik i framtiden. VI SOM FORSKAR: Claes Hernebring, DHI Bengt Dahlström, Ombros (f.d. SMHI) Erik Kjellström, SMHI, Rossby Centre. ANVÄNDARGRUPP: Göteborg/Göteborg Vatten Västerås/Mälarenergi Växjö kommun Östersund Vatten 13

Projektbeskrivning med en mening: KLIMATANALOGER Om det idag finns en ort någonstans i Europa med samma klimat i relevanta avseenden som orten X i Sverige kommer att få i framtiden enligt

Bearbetning och analys av observerad regn- Intensitet i europeiska länder Syntes av resultat Klimatprojektioner från bl.a. det europeiska ENSEMBLES -projektet och från Rossby Centre Källa: Bengt Dahlström VAD GÖR VI I PROJEKTET?

14 Bearbetning och analys av observerad regn- Intensitet i europeiska länder Syntes av resultat Klimatprojektioner från bl.a. det europeiska ENSEMBLES -projektet och från Rossby Centre Källa: Bengt Dahlström VAD GÖR VI I PROJEKTET?: Datainsamling från vädertjänster Källa: Bengt Dahlström 14

15 DATABASUPPBYGGNAD Data från enkätsvaren har överförts till enhetliga tabeller och enheter (l/s, ha) Återkomstid år, varaktighet 5 min 1 dygn Visst urval har gjorts Kriterium ex.vis.: Utvärderingen ska vara baserad på en lång period, helst minst 20 års mätdata Data har kompletterats från annat håll t.ex. med känd statistik från några svenska orter Bakgrundsdata för stationsplaceringen har hämtats från E-OBS-data (ENSEMBLES) Statistik från tidsserier för dygnsnederbörd och dygnsmedeltemperatur under 60 år ( ) Informationen har matats in i en databas Sammanlagt 139 stationsplaceringar från 19 europeiska länder har matats in (Status ) Enkätsvar - regnstatistik 15

: Utvärderingen ska vara baserad på en lång period, helst minst 20 års mätdata Data har kompletterats från annat håll t.ex.

16 Visualisering av höjddatabasen i E-OBS dataset Tidsserier (dygns värden ) för en gridpunkt (Göteborg) från E-OBS-data här dygnsmedeltemperatur Extracted Daily Mean Temperature, oc Extracted Daily Mean Temperature, oc Från de 60 åren med dygnsdata kan sedan t.ex. månadsmedelvärden räknas ut Månadsmedeltemp , oc Månad, nr 16

dygnsmedeltemperatur Extracted Daily Mean Temperature, oc 30 20 10 0-10 -20 Extracted Daily Mean Temperature, oc

17 Regndataexempel från Slovenien Exempel från databasen Korttidsintensitet som funktion av årsmedeltemperatur 17

2010-07-01 2010-12-30 2011-07-01 2011-12-30 2012-06-30 2011-04-01 Vad skulle en ökning av årsmedeltemperaturen innebära?

18 Vad skulle en ökning av årsmedeltemperaturen innebära? + 50% - 15% En ökning av årsmedeltemperaturen med 3-4 o C Fortsatt arbete Vi är här Det fortsatta arbetet går just ut på att utröna vilka faktorer som kan förklara redovisade skillnader i extremstatistiken. En viktig faktor (bland andra) är den relativa frekvensen av konvektiv resp. frontalnederbörd på den aktuella platsen. -1 Basic data phase Compilation and synthesis of methods /database development Analysis in connection to development of general mathematical relations Develop relations to the physiography within Sweden Timescale of migration - Information from climate scenario result databases Final synthesis and analysis Möte Kommuntillämpningar bestämda Prel. delrapporteringar, avstämning Nytt möte Delrapporteringar, Slutmöte Slutrapport 18

extremstatistiken. En viktig faktor (bland andra) är den relativa frekvensen av konvektiv resp. frontalnederbörd på den aktuella platsen.

19 Kommuntillämpningar Göteborg Vatten: Bräddningar och källaröversvämningar i kombinerade system Växjö: Översvämningsproblem i dagvattensystem. Mälarenergi, Västerås: Tillskottsvatten/tillrinning till avloppsverk. Östersund: Snösmältningspåverkan på tillrinningen till avloppsverk alternativt (ännu inte bestämt) dagvattenhantering i kallt klimat (som blivit varmare). Ytterligare tillämpningskommuner är tillfrågade och kan eventuellt tillkomma i ett senare skede. [m3/s] Exempel på variationer i tillrinningen till Kungsängsverket i Västerås

Östersund: Snösmältningspåverkan på tillrinningen till avloppsverk alternativt (ännu inte bestämt) dagvattenhantering i kallt klimat (som blivit varmare).

Relevanta dokument

Vad tror vi om häftiga regn i framtiden?

Vad tror vi om häftiga regn i framtiden? Claes Hernebring DHI Sverige AB claes.hernebring@dhi.se Pågående arbete Svenskt Vatten/FORMAS: REGNINTENSITET I EUROPA MED FOKUS PÅ SVERIGE - ETT KLIMATFÖRÄNDRINGSPERSPEKTIV