Flödesberäkning och dagvattenutredning för kvarter 5 i Tyresö Centrum

Transkript

1 Flödesberäkning och dagvattenutredning för kvarter 5 i Tyresö Centrum Riksbyggen ekonomisk förening och Småa AB RAPPORT nr A Författare: Maja Granath och Jonas Andersson, WRS Uppsala AB

2 Innehåll 1 Bakgrund och syfte Planbeskrivning Planens konsekvenser för dagvattenförhållanden Flödesberäkningar Belastningsberäkningar Förslag på dagvattenhantering i kvarter Slutsatser Bilagor Bilaga 1. Typytor tak och innergård kvarter 5, Tyresö C. Bilaga 2. Dagvattenavledning- kvarter 5, Tyresö C. 2 (10)

3 1 Bakgrund och syfte För närvarande (augusti 2015) pågår utveckling och exploatering av Norra Tyresö centrum, där det aktuella området kvarter 5 ingår. Kvarteret ska bebyggas med bostäder och exploateringen utförs av Riksbyggen och Småa. Idag används området för skolverksamhet och utgörs till största del av hårdgjorda ytor, se Figur 1. Figur 1. Lokalisering av planerade kvarter 5 i Tyresö centrum. Syftet med uppdraget är att med utgångspunkt i rekommendationer som presenteras i dagvattenutredningen för Norra Tyresö centrum 1 : 1) Beräkna dimensionerande flöden och utjämningsbehov för planområdet, samt effekten av planen på föroreningsbelastning. 2) Redovisa förslag på hantering av dagvatten så att de uppställda kraven för dagvattenhantering i området nås. 2 Planbeskrivning Kvarteret ska bebyggas med ett byggnadskomplex med lägenheter som omringar en innergård. Riksbyggen och Småa exploaterar 50 % vardera av kvarteret. Taken kommer främst anläggas med sedumväxter. I kvarter 5a kommer en mindre andel anläggas som takträdgårdar. Totalt utgörs ca 75 % av takytorna av gröna tak. 1 WSP, 2015, Norra Tyresö centrm, Dagvatten och VA. 3 (10)

4 Innergården nås genom en öppen ingång vid kvarterets sydöstra del. Två tredjedelar av innergården utgörs av gräsbevuxna ytor, planteringar och gångstigar. Gångstigarna anläggs med gallerdurk eller trä ovan gräsytan. Den övre delen av innergården utgörs av en hårdgjord yta som beläggs med tegel. Figur 2. Illustrationsplan för kvarter 5 i Tyresö centrum. 3 Planens konsekvenser för dagvattenförhållanden I tidigare dagvattenutredning gjord för hela Norra Tyresö centrum 2 står det beskrivet att dagvattenavrinningens högsta intensitet får med hänsyn till klimatförändringarna inte vara större än innan utveckling av området. Detta bedöms klaras med god marginal genom föreslagna åtgärder i avsnitt 4 nedan. I samma rapport rekommenderas att gårdar ska klara att utjämna 33 m 3 /1000 m 2. Det motsvarar alstrad volym efter 10 minuters nederbörd vid ett 100-årsregn eller alstrad volym efter 210 minuter vid ett 10-årsregn, enligt beräkningar i bilaga 2 i Svenskt Vattens publikation P90 (z-värde 18). I ovan nämnda rapport av WSP rekommenderas även att samtliga nya takytor anläggs som gröna tak (minst 100 mm) och de utgår från att dessa kan magasinera 10 mm nederbörd. Vårt förslag är att dagvattenhanteringen i kvarteret ska ha kapacitet att kunna utjämna 20 mm nederbörd, vilket motsvarar drygt 90 % av årsnederbörden i Stockholm 3. 2 WSP, 2015, Norra Tyresö centrum, Dagvatten och VA. 3 DHI, PM Kompletterande regnstatistik för Stockholm. 4 (10)

5 Med en utjämningskapacitetet på 20 mm inom kvarteret kommer dagvatten vid ett 10-årsregn att avrinna från kvarteret först efter drygt 25 min. Fram till dess ryms hela regnvolymen i magasinen. Dagvatten från hårdgjorda takytor där takdagvattnet avrinner direkt mot gatan kommer dock att avrinna direkt. I avsnitt 3.1 och 3.2 presenteras flödes- och belastningsberäkningar för området i dag och i framtiden utifrån planerad exploatering. 3.1 Flödesberäkningar Nutid Nuvarande markanvändning har uppskattats ha följande ytfördelning: skolgård (hårdgjord) 55 %, takyta (hårdgjord) 30 % och grönyta 15 %. I Tabell 1 presenteras arealfördelningen och det genererande maxflödet vid ett 10-årsregn. För de hårdgjorda ytorna har en avrinningskoefficient på 0,85 använts och för grönytorna användes avrinningskoefficient 0,1. Tabell 1. Fördelning av olika typytor inom kvarter 5 idag samt maxflöde vid ett 10-årsregn Hårdgjord yta skolgård Takyta Grönyta Ansluten yta m iregn efter 10 min vid ett 10-årsregn l/s ha Avrinningskoefficient 0,85 0,85 0,1 Red area ha 0,14 0,08 0,005 q dim l/s Maxflöde från området vid 10-årsregn l/s 50 Maxflöde från området inkl. klimatfaktor 1,2 l/s 60 Framtid Vid ett 10-årsregn uppgår det beräknade totala maxflödet efter exploatering när hela kvarteret bidrar till 43 l/s inkl. klimatfaktor (se Tabell 5). Det innebär en flödesminskning på ca 28 % i och med exploateringen av kvarteret. I beräkningarna har det antagits att när utjämningsmagasinen är fulla är avrinningskoefficienten 0,9 för samtliga ytor. Antagen ytfördelning mellan olika typer av tak och markanvändning på innergården beskrivs i Bilaga 1. I tabell 3-5 presenteras flöden och magasinsbehov för alstrande dagvatten från kvarteret efter exploatering, uppdelat på takytor och innergård och totala flöden. Magasins- och flödesbehovet har beräknats med hjälp av de uppgifter som presenteras i Tabell 2. Magasinen ska klara att utjämna en nederbörd på 20 mm och antas ha en porositet på 30 %. Beräkningen bygger på att utjämningsmagasinen töms på 12 timmar. Flödet har beräknats utifrån ett 10- årsregn enligt beräkningar i den handledning för Dimensionering av trög 5 (10)

6 dagvattenavledning 4 som Stockholm Vatten och Stockholms Stad för närvarande arbetar fram. Tabell 2. Antagen porositet, regnvolym som ska kunna utjämnas, återkomsttid (regntillfälle) som använts vid beräkningar av flödesberäkningar och behov av utjämnande magasin Grunddata Antagen porositet i magasin på innergård 30 % Kapacitet utjämnande regnvolym Återkomsttid 20 mm 10 år Merparten av regnvattnet som faller på det hårdgjorda taket utjämnas lokalt på innergården, upp till 20 mm nederbörd. En mindre del av taken avleder vatten direkt till gatan. De gröna taken antas anläggas enligt rekommendationer i WSP:s utredning 5 och därmed kunna utjämna 10 mm nederbörd. För att klara att utjämna 20 mm även från dessa ytor avleds resterande 10 mm till innergården för utjämning. Maxflödet från dessa ytor uppstår tack vare utjämning på tak och innergård först efter 25 minuter. Tabell 3. Genererad volym takvatten efter 20 mm nederbörd, samt maxflöde vid ett 10-årsregn TAK Grönt tak 100 mm tjocklek Hårdgjord takyta mot innergård Hårdgjord takyta mot gata Ansluten yta m Genererad nederbördsvolym m Fördröjningsvolym mm Dimensionerande avrinning när fördröjningsvolymerna är utnyttjade Tid innan avrinning min iregn (efter 25 min vid ett 10-årsregn) l/s ha Avrinningskoefficient (när mag. fullt) 0,9 0,9 0,9 Red area ha 0,123 0,037 0,018 q dim l/s Högsta flödet från ytan med hårdgjort tak mot gata uppstår efter 10 minuter och är 5 l/s (inkl. klimatfaktor 1,2), Det totalt sett högsta flödet uppstår när hela området bidrar till avrinningen och sker först efter 25 minuter. Innergården måste även ha kapacitet att utjämna tillkommande dagvatten som genereras på de delar av taket som är hårdgjort och avrinner mot innergården. Takträdgårdarna byggs upp med en 400 mm mäktighet och bedöms därför kunna utjämna 20 mm nederbörd. Magasinsbehovet på gården blir i det här fallet alltså 40 m 3 /1000 m 2 gård, vilket kräver ett magasinsdjup, utifrån ovan 4 Stockholm Vatten & Stockholms Stad, 2015, Beräkningsmetodik för dagvattenflöde och föroreningstransport i Stockholm (arbetsversion ). 5 WSP, 2015, Norra Tyresö centrum, Dagvatten och VA. 6 (10)

7 givna förutsättningar, på 14 cm. Magasinsbehovet på takträdgården kräver ett magasinsdjup på 7 cm. Tabell 4. Genererad volym dagvatten på innergård efter 20 mm nederbörd, samt maxflöde vid ett 10-årsregn Innergård och takträdgård Innergård Takträdgård Ansluten yta m Genererad nederbördsvolym m Erforderligt magasinsdjup cm 14 7 Dimensionerande avrinning när fördröjningsvolymerna är utnyttjade Tid innan avrinning min iregn (efter 25 min vid ett 10-årsregn) l/s ha Avrinningskoefficient (när fördröjningsmagasinen är utnyttjade) 0,9 0,9 Red area ha 0,084 0,021 q dim l/s 11 2 Det beräknade totala maxflödet vid ett 10-årsregn från området efter planerad exploatering presenteras i Tabell 5. Tabell 5. Beräknat maxflöde från hela kvarteret utifrån planerad exploatering vid ett 10-årsregn. Maxflöde från området l/s 36 Maxflöde inkl. klimatfaktor 1,2 l/s Belastningsberäkningar För att beräkna förändringen för områdets befintliga och framtida föroreningsbelastning har beräkningar gjort som baseras på schablonhalter och avrinningskoefficienter (se Tabell 6). Schablonhalter och avrinningskoefficienter hör till modelleringsprogrammet StormTac 6. Områdets markanvändning idag bedöms motsvara Skolområde och den framtida markanvändningen Flerbostadshus med full LOD enligt typområdena i StormTac. Avrinningskoefficienten för skolområde bedöms vara högre i kvarter 5, än vad som angetts i StormTac och är satt till 0,74 som är medelvärdet i flödesberäkningarna för nutid i avsnitt 3.1. Avrinnande årsmängder har sedan beräknats enligt beräkningsformeln nedan utifrån den genomsnittliga årsnederbörden (618 mm, Gustavsberg 7 ) SMHI, 2003, Korrektion av nederbörd enligt enkel klimatologisk metodik. Gustavsberg (stationnr 9818). 7 (10)

8 Formel för belastningsberäkningar: [Årlig förorenings- /närsalttransport] = [areal per markanvändningsslag] x [markanvändningsspecifik avrinningskoefficient] x [markanvändningsspecifika schablonhalter] x [årlig nederbörd per ytenhet] Tabell 6. I beräkningarna använda avrinningskoefficienter och schablonhalter. Avr. P N Pb Cu Zn Cd Cr Ni Hg Susp Olja PAH16 Koeff. mg/l mg/l mg/l µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l mg/l mg/l µg/l Skolområde 0,74 0,30 1, , ,0 0, ,70 0,6 Flerfamiljshusområde med total LOD 0,22 0,24 1,4 9, ,42 8,4 7,2 0, ,46 0,36 Tabell 7. Genererande närings- och föroreningsmängder i dagvatten från kvarteret, före och efter exploatering. Markanvändning P N Pb Cu Zn Cd Cr Ni Hg Susp Olja PAH16 kg/år kg/år g/år g/år g/år g/år g/år g/år g/år kg/år kg/år g/år Nutid Skolområde 0,4 2, , ,0 99 1,0 0,9 Framtid Flerfamiljshusområde med total LOD 0,1 0,6 3,8 8,9 34 0,2 3,5 3,0 0,0 16 0,2 0,2 Minskning -76% -75% -82% -79% -76% -82% -79% -76% -80% -84% -81% -82% Belastningen från samtliga parametrar minskar mellan % i och med exploateringen och den förbättrade dagvattenhanteringen. 4 Förslag på dagvattenhantering i kvarter 5 Målsättningen bör vara att ha en utjämnande kapacitet (fördröjningsvolym) på 20 mm inom kvarteret. En stor del av takytorna i planen är försedda med gröna tak som har viss utjämnande kapacitet av takdagvattnen. Överskottsvatten från takdagvattnet bör avledas mot innergården i så stor utsträckning som möjligt, där det kan fördröjas. En mindre andel av takdagvattnet måste avledas ut mot angränsande gata, liksom dagvatten från trappan i sydöstra delen av området. Se schematisk skiss av dagvattenflödet inom området i Bilaga 2. Takdagvatten som avrinner mot innergården kan avledas i stuprör direkt ner till ett hålrumsmagasin och vidare därifrån till ett makadamlager i markprofilen. Se schematisk beskrivning i Figur 3. Takdagvattnet ska ledas ut en bit från 8 (10)

9 byggnaden dels för att inte belasta byggnadens dräneringssystem och dels för att vatten inte ska avrinna in mot byggnaden. Figur 3. Takvattnet leds direkt till ett hålrumsmagasin under mark. Den strypta tömningsledningen ansluts till det porösa lagret i markprofilen. Bild från Svenskt Vatten publikation P105. Innergården kommer anläggas med en jordprofil som har en mäktighet på ca 800 mm. Hela innergårdens area bedöms kunna utnyttjas för utjämnande dagvattenmagasin, d.v.s. marken under grönyta, gångväg och uteplatser. Både grönytan och marktegelytan har infiltrerande kapacitet, dagvatten från uteplatser får avledas till angränsande yta med infiltrationskapacitet. Innergården ska kunna utjämna den nederbörd som faller på gården och det överskottsvatten som kommer från taken. Om hela arean utnyttjas, innebär det att det behövs ett magasinsdjup på 14 cm med en porositet på 30 % för att utjämna 20 mm nederbörd. För att erhålla fördröjning av flödet ut från markmagasinet behöver utloppet vara försett med en strypanordning. Den kan t.ex. utformas som ett hål i en vertikal skiva i en brunn och bör vara enkel att rensa ifall igensättning skulle ske. Strypningen utformas så att magasinet kan tömmas på 12 timmar (vilket är en förutsättning för de flödesberäkningar som gjorts i avsnitt 3.1). Grönytor/växtbäddar som anläggs på innergården ska anläggas så att de har kontakt med det porösa marklagret som takvattnet leds ner till för att växterna ska kunna tillgodogöra sig det vattnet. För att undvika stående vatten och dämningseffekter på innergården ska det finnas ett bräddningssystem för dagvatten. Gården ska anläggas med flera lågpunkter där dagvattenbrunnar för avledning av överskottsvatten placeras (se Bilaga 2). Marken på innergården ska slutta mot dessa platser så att ytavrinning kan ske dit. Marken på innergården ska luta ut från huskropparna. 5 Slutsatser - I tidigare utredning för hela Norra Tyresö C av WSP (2015), beskrivs att avrinningen från området inte får öka i och med exploatering. Med föreslagna dagvattenåtgärder inom kvarteret minskar maxflödet vid ett 10-årsregn med knappt 30 %. 9 (10)

10 - Åtgärdsförslagen innebär att kvarteret har en kapacitet av utjämna nederbördsmängder på upp till 20 mm. Denna kapacitet innebär att området har potential att utjämna ca 90 % av årsnederbörden. - Genom att ha en kapacitet att utjämna 20 mm nederbörd för de ytor som avleds till innergården, lever planen upp till de rekommendationer som finns om en utjämningskapacitet på 33 m 3 /1 000 m 2 gård, med god marginal, då innergården får en kapacitet på 40 m 3 /1000 m 2 gård. - Det takdagvatten och den nederbörd som faller direkt på innergården kan utjämnas lokalt. Systemet på innergården ska utformas så att vattnet kan utnyttjas av den växtlighet som finns på gården. - Det är viktigt att anpassa dagvattensystemet på innergården så att dagvattnet via bräddavlopp kan avledas på självfall till en kommunal anslutningspunkt. 6 Bilagor Bilaga 1. Typytor tak och innergård kvarter 5, Tyresö C. Bilaga 2. Dagvattenavledning- kvarter 5, Tyresö C. 10 (10)

11 Bilaga 1 Typytor - tak och innergård, kvarter 5 Tyresö C MG Takytorna i planen kommer till ca 50 % utgöras av så kallade gröna tak. De antas dels anläggas enligt de rekommendationer som finns i WSP utredning 1 och dels som takträdgårdar (med 400 mm jordprofil) som antas kunna utjämna 20 mm nederbörd. Övriga takytor utgörs av trallgolv eller mer klassiska hårdgjord takytor. Se fördelning av olika typer av takytor i tabell 1. Tabell 1. Fördelning av olika typer av takytor inom kvarteret. Takytor Sedumtak (100 mm) m Grönt tak i trädgård (400 mm) Hårdgjord takyta mot innergård m m Hårdgjord takyta mot gata m Total takyta m Hela innergården antas byggas upp med en jordprofil på 800 mm. Den utgörs i huvudsak av tre olika typytor, grönyta (framförallt gräs), gångväg (marktegel) och uteplatser (hårdgjorda ytor). Fördelningen mellan dessa typytor presenteras i 2. Tabell 2. Ytfördelning mellan olika markanvändningstyper på innergården. Innergård Grönyta (framförallt gräs) m Gångväg (marktegel) m Uteplatser (hårdgjord yta) m Trappa + mindre takyta m 2 70 Summa m WSP, 2015, Norra Tyresö centrum, Dagvatten och VA.

12 Bilaga 2 Kvarter 5, Tyresö C Dagvattenavledning WRS MG Kv. 5b Yta marktegel Takträdgård Grönt tak sedum Dagvattenavledning Avledning av överskottsvatten