DAGVATTENHANTERING I DJUPBÄCKENS

Transkript

1 DAGVATTENHANTERING I DJUPBÄCKENS AVRINNINGSOMRÅDE NU OCH I FRAMTIDEN FÖR LWR, KTH Jonas Holmberg Februari 2005 TRITA-LWR Master Thesis ISSN X LWR-EX-05-31

2 Jonas Holmberg TRITA-LWR-Master Thesis ii

3 Dagvattenhantering i Djupbäckens avrinningsområde 1 INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1 INNEHÅLLSFÖRTECKNING...III 2 FÖRORD... V 3 SAMMANFATTNING... VI 4 SUMMARY...VII 5 INTRODUKTION B AKGRUND S YFTE M ETODIK G ENOMFÖRANDE A VGRÄNSNINGAR TEORETISK BAKGRUND Regnvattenavrinning Smältvattenavrinning Metoder för beräkning av vattnets avrinning Modellberäkning med MOUSE BESKRIVNING AV OMRÅDENA B EFINTLIGA OMRÅDEN Djupbäckens avrinningsområde inom I-20 området Djupbäckens avrinningsområde i stadsområdet E XPLOATERADE OMRÅDEN Förutsättningar Exploateringsscenario BEFINTLIGA FÖRHÅLLANDEN: HYDROLOGISKA BERÄKNINGAR OCH FLÖDESMÄTNING H YDROLOGISKA BERÄKNINGAR Beräkning av koncentrationstid Beräkning av regnets intensitet Metoder MOUSE-BERÄKNING ÖVER STADSOMRÅDET M ÄTNINGAR I FÄLT Hastighetsmätare DETEC V/h-mätare SIGMA Sammanställning och diskussion av mätningar FLÖDESUTJÄMNING F LÖDESBERÄKNING EFTER EXPLOATERING Koncentrationstid Rationella metoden Tid-area-metoden MOUSE modellering Diskussion H ANTERING AV FLÖDEN...19 iii

4 Jonas Holmberg TRITA-LWR-Master Thesis Ujämningsmagasin Alternativa utjämningsmagasin Anläggande av våtmark SAMMANFATTNING OCH SLUTSATSER REFERENSLISTA...27 BILAGOR 1. Översikt över avrinningsområdet 2. Nederbördsintensitetens variation över Sverige 3. Beräkning av flöden enligt rationella metoden 4. Indelning av avrinningsområdet i isokroner 5. Flödesmätning och regntillfälle den 4 maj enligt Gandalf Exploateringsområden med tillhörande huvuddagvattenledning 7. Beräkning av flöden enligt rationella metoden vid exploatering 8. CDS-regn 9. Höjdnivåer för utjämningsmagasin 10. Våtmarkens placering iv

5 Dagvattenhantering i Djupbäckens avrinningsområde 2 FÖRORD Denna rapport är ett examensarbete som omfattar 20 poäng. Det är det avslutande momentet inom utbildningen Väg- och vattenbyggnadsteknik 180 poäng vid Kungliga tekniska högskolan i Stockholm. Detta arbete har kommit till på initiativ av Umeå Vatten & Avfall AB (UMEVA) på grund av de framtida planer som finns att exploatera naturmarken på I20-området. Jag vill börja med att tacka alla Ni som gett av Er tid för att besvara frågor och på olika sätt bistå mig med synpunkter och infallsvinklar. Jag vill rikta ett särskilt tack till UMEVA och medarbetarna där som bistått med sin kompetens. Speciellt vill jag omnämna Mattias Palo som hjälpt till vid mätningarna i fält samt Lars Nilsson som hjälpt till med MOUSE-modelleringen. Ett stort tack vill jag också rikta till Henrik Bergström och övriga medarbetare på Rambölls kontor i Umeå för en värdefull och givande vistelse under våren Ett speciellt tack till Johan Åström-Rönnbäck som bland annat hjälpte mig att komma igång med Autocad vid karthanteringen. Min fru Johanna förtjänar ett speciellt tack för hennes tålamod och stöd även under dom tunga perioderna av arbetet. Slutligen vill jag tacka mina två handledare Kurt Knutsson på UMEVA och Hans Bergh på Kungliga tekniska högskolan i Stockholm. Utan dessa två hade detta arbete inte varit möjligt att genomföra. v

6 Jonas Holmberg TRITA-LWR-Master Thesis SAMMANFATTNING Detta examensarbete kan delas in i tre huvuddelar. Första delen utgör en bakgrund som i huvudsak presenterar olika sätt att beskriva ett område. Denna del innefattar även ett studium av det nuvarande förhållandet när det gäller terrängtyper, jordarter och nederbördsförhållanden för avrinningsområdet till Djupbäcken. För att ha något att relatera mot har även undersökningar för naturmarksområdet gjorts i fält. Dessa innefattas framförallt av mätningar med en v/h-mätare samt en portabel hastighetsmätare. Nästa del av arbetet handlar om att en exploatering läggs på naturmarksområdet i norr (I20-området). Detta nya scenario kommer att innebära förändrade flöden. Därför görs nya hydrologiska beräkningar. Syftet med dessa beräkningar är att få en tydlig problemställning. Detta för att veta vilka flöden och volymer vatten som blir aktuella att ta hand om. Tredje och sista delen utgörs av en genomgång av de mest aktuella alternativen för att hantera förhöjda vattenflöden som kommer att bli följden av en exploatering i I20-området. vi

7 Dagvattenhantering i Djupbäckens avrinningsområde 4 SUMMARY This examination work can be separated into three main sections. The first section constitutes a background which mainly presents different ways of describing an area. This section contains a study of present conditions depending on terrain types, soil types and precipitation conditions for the drainage area of Djupbäcken. In order to have something to relate to, there have been some field investigations in the natural land area. This mainly contains measurements with a v/h-meter and a portable velocity meter. The next section of the work is about a exploitation that comes to the I20-area. This new scenario leads to different flows. Therefore new hydrological calculations are done. The purpose with these calculations are to get a clear presentation of the problem. This is done in order to know which flows and volumes of water that needs to be taken care of. The third and the last section is an examination of the most current alternatives, concerning how to deal with increasing water flows, that will be the consequences of an exploitation in the I20-area. vii

8 Dagvattenhantering i Djupbäckens avrinningsområde 5 INTRODUKTION 5.1 Bakgrund Umeå är en stad i stark tillväxt och har som ett uttryck för detta satt upp ett övergripande mål. Detta övergripande mål som gäller Umeå kommun, fastställdes av kommunfullmäktige , och säger att Umeå har som ett av sina mål att Umeå, innan år 2050, ska ha invånare. Detta innebär en befolkningstillväxt på personer per år, dessutom minst 600 nya bostäder och arbetsplatser varje år. Detta medför att exploatering av nya områden kommer att bli nödvändig för att rymma denna tillväxt. I20-området har på senare år blivit alltmer intressant då militärverksamheten där har minskat. Det finns därför framtida planer på att utnyttja vissa delar av området till uppförandet av bostäder. Byggande av bostäder innebär en stor påverkan på omgivningen på en mängd olika sätt. En aspekt är att det vatten som passerar genom området kommer att ta andra vägar och dessutom kommer vattentransporten att ske i snabbare takt genom att man hårdgör markytor. Den gemensamma huvudvägen för vattnet är Djupbäcken och dess avrinningsområde. Detta område kan indelas i två områden: området norr och söder om nuvarande E4. Med nuvarande menas att E4 i framtiden kommer att få en annan sträckning. E4:an kommer då att dras genom I20: s naturmarksområde, den s.k. norra länken. Området norr om nuvarande E4 kommer att gå under benämningen I20-området, detta trots att det område som behandlas i detta arbete endast utgör en liten del av hela I20-området. Dessutom är väl inte I20-området ett aktuellt namn då mycket av den tidigare militära verksamheten är nerlagd. Men för enkelhetens skull används ändå I20 som en benämning för området. Området söder om E4 kommer att benämnas stadsområdet. Problemen? Umeå har redan idag problem med att ta hand om dagvattnet från Djupbäckens avrinningsområde, med bland annat översvämningar i Haga-parken som följd. Hagaparken ligger strax söder om utloppet från naturmarken. Problemet är att allt det vatten som rinner av från naturmarken ska passera genom stadsområdet i söder. Problemen existerar alltså redan och ledningsnätet är maximalt utnyttjat redan som det är idag. En exploatering på I20-området skulle innebära en ytterligare belastning på dagvattensystemet genom att ytor då hårdgörs. Detta innebär att betydligt större mängd vatten kommer att rinna av området. Detta kommer att leda till en ohållbar situation och därför behövs att man tittar på olika lösningar för att hantera detta. D v s vad kan göras för att man ska kunna ta hand om allt det vatten, både då det gäller volym och flödestoppar, som kommer att passera genom området. Möjliga lösningar är anläggandet av utjämningsmagasin, omdimensionering av ledningar, breddning av diken, anläggande av våtmarker mm. Av dessa lösningar kommer fokus att ligga på de lösningar som anses ha störst effekt vid hantering av vattenflödena. Detta arbete kan ses som ett led i en rad av tidigare gjorda utredningar och undersökningar. Bland dessa kan nämnas: Scandiaconsult (SCC) (1974): en utredning avseende avrinningsförhållanden inom Djupbäckens nederbördsområde. Vatten och samhällsteknik AB (1999): ett idéförslag till en våtmark i Djupbäcken. SWECO (2001): kontrollberäkning (modellberäkning med MOUSE) av det befintliga systemets kapacitet och bedömning vilken effekt en ökad belastning kommer att få. WSP (2002): dagvattenutredning avseende avrinning från naturmarken i Djupbäckens avrinningsområde. Utgörs av en beräkning med den rationella metoden. 5.2 Syfte Syftet med detta arbete är att hitta de bästa lösningarna för att kunna hantera framtida dagvattenflöden till följd av en exploatering. Dessa lösningar studeras framförallt utifrån en teknisk synvinkel. Men där det känns relevant kommer även andra förhållningssätt att presenteras, såsom exempelvis estetik. 5.3 Metodik Arbetet har genomförts på följande sätt: Inventering Hur ser situationen ut idag? Vilka problem kan identifieras? Litteraturstudie Görs för att klarlägga grundläggande begrepp och metoder. Det som framkommer från denna genomgång kommer senare i arbetet att användas som verktyg för att beskriva området, och för att genomföra beräkningar som krävs. Avrinning under naturliga förhållanden Detta görs dels genom användning av olika handräkningsmetoder för att beräkna avrinning och flöden. Dessutom görs flödesmätning med hjälp av både en portabel hastighetsmätare och en v/h-mätare. Avrinning under exploaterade förhållanden Detta görs genom uppställning av ett troligt framtida scenario över hur en exploatering kan tänkas se ut. Problemlösning 1

9 Jonas Holmberg TRITA-LWR-Master Thesis Vad kan göras för att komma tillrätta med de problem som finns? Vilka är de främsta alternativen? Sammanställning med slutsatser 5.4 Genomförande Inventeringen har genomförts framförallt genom kartstudier över området i fråga. Till största delen har en digital karta i dwg-format använts. Men även en kvartärgeologisk karta har använts för att få en så korrekt återgiven bild av området som möjligt. Fältbesök har gjorts för att få en visuell bild av området. Flödesmätningar i dagvattenledningar har gjorts med hjälp av en v/h-mätare och en portabel hastighetsmätare för att få värden att korrelera mot den teoretiska beskrivningen av hur vattnet transporteras genom området. Beskrivningen av den framtida situationen i området kommer att ske på liknande sätt som vid inventeringen av den nuvarande situationen. Ett scenario kommer att målas upp och utifrån detta kommer beräkningar att göras. Slutligen kommer ett försök till problemlösning att göras. Förslag till åtgärder åt de problem som uppkommer vid hårdgörandet av ytor på I20-området. 5.5 Avgränsningar Examensarbetet kommer att enbart innefatta Djupbäckens avrinningsområde, d v s naturmarken i norr (I20-området) och det urbana området i söder (stadsområdet). Enda undantaget blir då beräkningen med MOUSE görs för då kommer även Sandbäcken att ingå. 6 TEORETISK BAKGRUND Med dagvatten menas ytligt avrinnande regn- och smältvatten (Svenskt Vatten 2004). Vid hantering av dagvatten är det viktigt att ta hänsyn till en mängd faktorer. Det grundläggande är att hanteringen av dagvattnet ska ske utan att påverka vattenbalansen mer än nödvändigt. Vid avledning av dagvatten bör det ske i ränndalar, öppna diken eller i ledningar som enbart är avsedda för dagvatten. Detta görs för att rätt kunna behandla vattnet beroende på dess kvalitet. Det finns en del krav ta hänsyn till då det gäller funktionen för ett dagvattensystem (Svenskt Vatten 2004): avvattning av hårdgjorda ytor skall ske så att risken för besvärande dämning minimeras dagvatten från hårt smutsade hårdjorda ytor såsom trafikleder, starkt trafikerade centrumområden och industriområden kan behöva genomgå rening före utsläpp till känsliga recipienter Regnvattenavrinning Storleken på regnvattnets avrinning bestäms av en mängd olika aspekter. Bland dessa kan nämnas nederbördens intensitet och varaktighet, hur markytan ser ut till innehåll och hur lutningsförhållanden ser ut. Avrinningsområdets storlek och form har också en mycket stor betydelse (VAV 1976). Regnets intensitet, varaktighet och återkomsttid För att kunna dimensionera dagvattenförande ledningar behövs värden på regnens intensitet, varaktighet och återkomsttid. För att bestämma dessa faktorer används lokal statistik och här behövs observationer under minst en tioårsperiod. Regnets intensitet och varaktighet Man har funnit ett användbart samband mellan den maximala dygnsnederbörden och nederbördsintensiteter med varaktigheter kortare än ett dygn. Det principiella utseendet på detta är (Svenskt Vatten 2004): i(t r ) = k t m r i(t r ) = regnintensitet [l/s ha] t r = regnets varaktighet [h] k, m = konstanter Genom att införa en regional parameter Z kan sambandet skrivas om. Z är en variabel som får olika värden utifrån hur medelnederbörden är under sommarmånaderna (se bilaga 2). Förenklat kan detta samband uttryckas som (Svenskt Vatten 2004): i(t r, Z) = 2,78 (a + Z b) c i(t r, Z) = regnintensiteten för valfri ort i Sverige [l/s ha] Z = regional parameter (se bilaga 2) t r = regnets varaktighet [h] a(t) = 1,7 T 0,47 - T -1 b(t) = 0,32 0,72 (T+3) -1 T = återkomsttid i månader c = [1 + 0,1 (t r 0,167)/(t r 0,157)] t -0,72 r Med hjälp av denna ekvation kan regnintensiteten beräknas för givna regnvaraktigheter mellan 5 minuter och 24 timmar. De regnintensiteter som tas fram på detta sätt stämmer inte helt med verkligheten utan är en förenkling av den. De förenklingar som görs är (VAV 1991): - De kurvor som tas fram ger inte någon information om regnens verkliga tidsförlopp. - Kurvorna representerar endast en del av den totala volymen hos de verkliga regnen. För- och efterregn har alltså inte ingått vid framtagandet av de ekvationer som ger intensitetsvaraktighetskurvor. Detta har viss betydelse då utjämningsmagasin ska dimensioneras. Det finns framtaget hur stor del av den totala volymen av ett regn som ingår i ett blockregn. Ett sådant samband visas i bild 1. Denna visar på att 2

10 Dagvattenhantering i Djupbäckens avrinningsområde Tabell 1 Återkomsttider för regn vid dimensionering av avloppssystem (Svenskt Vatten, 2004). Typ av område Ej instängt område utanför citybebyggelse Ej instängt område inom citybebyggelse Instängt område utanför citybebyggelse Instängt område inom citybebyggelse Dimensionering för fylld dagvattenledning Återkomsttid för trycklinje i marknivå för dagvattenledning 1 år 10 år 2 år 10 år 5 år >10 år 10 år >10 år med ökad varaktighet på regnet följer att den volym som ingår i blockregnet ökar. Regnets återkomsttid Valet av dimensionerande återkomsttid beror på var det aktuella området ligger. Är området instängt eller inte och ligger det inom eller utanför citybebyggelse. Med instängt menas där avrinningen sker med självfall på ytan via rännstenar, diken och vattendrag. Om återkomsttider väljs enligt tabell 1 kommer kravet då det gäller översvämning att uppfyllas. Avrinningskoefficient Allt regn som faller på ett avrinningsområde når inte avloppsledningarna utan en del kommer att avdunsta, magasineras på markytan eller absorberas av marken och växtligheten. När beräkning utförs av avrinningen brukar hänsyn tas till dessa faktorer med en s.k. avrinningskoefficient, ϕ. Definitionen på avrinningskoefficienten är att den uttrycker förhållandet mellan maximal dagvattenavrinning och maximal regnintensitet (VAV, 1976). Tabell 2 beskriver i allmänna ordalag hur avrinningskoefficienten varierar för olika typer av ytor. Bild 1 Ett exempel på andelen regnvolym av totala regnvolymen som ingår i ett blockregn (VAV 1991). Tabell 2 Avrinningskoefficienter för olika ytor (VAV, 1976) Yta Avrinningskoefficient Tak 0.9 Betong- och asfaltyta, berg i dagen i stark lutning 0.8 Stensatt yta med grusfogar 0.7 Grusväg, starkt lutande bergigt parkområde utan nämnvärd 0.4 vegetation Berg i dagen i inte alltför stark lutning 0.3 Grusplan och grusad gång, obebyggd kvartersmark 0.2 Park med rik vegetation samt kuperad bergig skogsmark 0.1 Odlad mark, gräsyta, ängsmark etc Flack, tätbevuxen skogsmark Denna tabell ger en generaliserad bild och stämmer inte alltid överens med verkligheten. En betydande faktor i detta sammanhang är hur marken är sammansatt. Består marken av lera sker en mycket större avrinning än om den består av sand. Detta måste tas hänsyn till. Tabell 3 beskriver hur avrinningskoefficienten varierar med olika terrängtyper och markens innehåll. När ett område består av många områden med olika avrinningskoefficienter tas en sammanvägd avrinningskoefficient fram. Här används följande formel: ϕ = (A 1 ϕ 1 + A 2 ϕ A n ϕ n ) / (A 1 + A A n ) Här anger A 1 och ϕ 1 area respektive avrinningskoefficient för ett delområde. När en sammanvägd avrinningskoefficient tas fram måste hänsyn tas till hur kuperat området är. Lägre värden används för flackare områden och de högre värdena används för de mer kuperade områdena. Där bebyggelse finns kan avrinningskoefficienten sättas lika med den andel hårdgjorda ytor som finns. Detta ger ett överslagsmässigt godtagbart värde. Tabell 4 3

11 Jonas Holmberg TRITA-LWR-Master Thesis Tabell 3 Avrinningskoefficienter för olika terräng- och marktyper i naturmark (Jones 1997). Jordtyp Terrängtyp Sandig (Loamy) Mjälig Lerig Åkermark 0,20 0,40 0,50 Betesmark 0,15 0,35 0,45 Skogsmark 0,10 0,30 0,40 visar den sammanvägda avrinningskoefficienten vid olika typer av bebyggelse. Vattenhastighet och rinntid (koncentrationstid) Med koncentrationstid menas rinntiden för en vattenpartikel från den avlägsnaste punkten i området till den studerade punkten i ledningssystemet (Chalmers Tekniska Högskola 1995). Då dimensionerande avrinning ska fås fram måste rinntiderna på mark och i ledningar uppströms beräkningspunkten beaktas. Med beräkningspunkt menas den punkt där utloppet för vattnet i ett område ligger. Om inte andra värden kan fås fram bör vattenhastigheterna i tabell 5 användas. Dessa värden ligger på säkra sidan vid en dimensionering av någon konstruktion (Svenskt Vatten 2004) och är en förenkling av verkligheten men är ändå en grov överskattning då andra värden inte finns att tillgå. Vid noggrannare studier måste framförallt hänsyn tas till de lutningsförhållanden som råder i området. Detta har en stor betydelse för hur stor hastigheten blir över ett område. Tabell 6 visar just hur hastigheten varierar för vatten som avrinner från olika typer av marker Smältvattenavrinning I början snösmältningen infiltreras smältvattnet i marken. Mot slutet av snösmältningen blir marken mer eller mindre vattenmättad varav stora delar av naturmark kommer att fungera som täta ytor. Detta leder till förhöjd dagvattenavrinning. Något som ytterligare höjer avrinningen kraftigt är om det kommer regn i samband med snösmältningen Tabell 5 Vattenhastigheten i olika miljöer (Svenskt Vatten 2004) Ledning i allmänhet Tunnel och större ledning Dike och rännsten Mark 1.5 m/s 1.0 m/s 0.5 m/s 0.1 m/s Tabell 6 Approximativ medelhastighet i m/s* för ytavrinning vid beräkning av koncentrationstid (Chow 1988). Lutning i procent Landskaps -typ: Skogsmark 0-0,46 0,46-0,76 0,76-1,00 1,00- Ängsmark 0-0,76 0,76-1,07 1,07-1,30 1,30- Åkermark 0-0,91 0,91-1,37 1,37-1,68 1,68- Asfalterat 0-2,59 2,59-4,11 4,11-5,18 5,18- Kanal**: Naturlig kanal, ej väl definierad 0-0,61 0,61-1,22 1,22-2,13 2,13- *I referenslitteraturen är tabellen presenterad i ft/s. Vid omvandlingen har antagits att 1 fot = 0,3048 m. **Dessa värden kan variera med kanalstorleken samt andra egenskaper. Där det är möjligt bör bättre bestämningar göras för de specifika egenskaperna genom Mannings ekvation. (Westerström 1986). Det räcker då med måttliga regn. I vissa fall av dimensionering av olika konstruktioner kan snösmältningen vara det som blir dimensionerande. Detta gäller i de fall då ytavrinningen sker från stora arealer icke-hårdjorda ytor, t ex gräsmattor, parkmark, skogsmark mm. Grundat på erfarenheter har det visat sig att snösmältning främst sker på dagtid (VAV 1983). Dimensionerande snösmältningsintensiteter med 2 års återkomsttid är ungefär 30 mm/12 h för norra Sverige Bebyggelsetyp Avrinningskoefficient Flackt Kuperat Slutet byggnadssätt, ingen vegetation 0,70 0,90 Slutet byggnadssätt med planterade gårdar, industri- och skolområden 0,50 0,70 Öppet byggnadssätt (flerfamiljshus) 0,40 0,60 Radhus, kedjehus 0,40 0,60 Villor, tomter < m 2 0,25 0,35 Villor, tomter > m 2 0,15 0,25 Tabell 4 Avrinningskoefficienter vid olika bebyggelser (Svenskt Vatten, 2004). 4

12 Dagvattenhantering i Djupbäckens avrinningsområde (Svenskt Vatten 2004). Det finns framtaget en tabell, tabell 7, över maximal snösmältningspåverkan under en 10-årsperiod. Denna räknar med att snösmältningen sker enbart på dagen, alltså under 12 av dygnets 24 timmar. Dessutom grundar den sig på snösmältning i urbana områden Metoder för beräkning av vattnets avrinning Det finns en mängd olika metoder för att beräkna den avrinning som sker från ett område. För att få så stor noggrannhet på beräkningarna som möjligt, när det exempelvis gäller trycknivåer, avrunna volymer, hela avrinningshydrografer, magasinsvolymer m.m. krävs stora beräkningar som med fördel görs med olika dataprogram. Här kommer tre metoder som görs med handräkning att behandlas. Dessa är rationella metoden, tid-area-metoden, dessutom kommer en syntetisk hydrograf att framställs. Rationella metoden För att rationella metoden ska kunna användas finns några krav på området. Området ska vara i det närmaste rektangulärt. Avrinningskoefficienter bör vara jämnt fördelade över hela området. Rinntiderna får inte variera för mycket. Detta betyder, i termer av tid-area-metoden som beskrivs nedan, att tid-area kurvan kan fastställas som en rät linje. Man säger att rationella metoden främst bör användas vid små och jämnt exploaterade områden (VAV 1976). I den rationella metoden bestäms avrinningen med formeln q dim = A ϕ i, där i = medelregnintensiteten vid den regnvaraktighet som motsvarar den rinntid som krävs för att regn från hela avrinningsområdet ska nå fram till beräkningspunkten. Denna rinntid måste vara minst 10 minuter, då det finns många olika faktorer att ta hänsyn till som man med säkerhet inte kan veta vilken inverkan de har. Detta gäller bl.a. fyllnadshöjd, ledningsdimension och ledningens lutning (VAV 1976). Tid-area-metoden Metoden är en utveckling av den rationella metoden där en hydrograf fås, med vars hjälp maxflöden och avrinningshydrografer med volymer kan beräknas. Det förekommer datorprogram för metoden, men metoden används i första hand som en handräkningssmetod för överslagsberäkningar (CTH 1995). Tid-area-metoden är en grafisk metod, där s.k. isokroner uppritas för att fastställa deltagande area för olika rinntider. En isokron är en linje genom punkter för vilka rinntiden till beräkningspunkten är samma. Därefter behandlas varje delområde mellan en isokron och beräkningspunkten enligt q dim = A ϕ i, för den tid som isokronen representerar. Det finns några antaganden som görs för att förenkla konstruktionen av tid-area kurvor (Stahre 1981): Den deltagande reducerade arean är konstant. För varje delområde är tid-area kurvan linjär. Koncentrationstiden är oberoende av nederbördsintensiteten. Flödeshastigheten på mark och i ledningar är konstant. För att förenkla beräkningarna delas området in i delområden. Dessa delområden tas fram genom att dela in området i mindre avrinningsområden. Helst ska områdena inom dessa delområden vara homogena, d v s ha gemensam avrinningskoefficient och rinnhastighet. Sambandet mellan tiden och den deltagande arean A ϕ, eller den s.k. reducerade arean, kan redovisas genom en tid-area-kurva. Denna kurva beskriver hur den deltagande arean ökar med tiden. Genom att parallellförskjuta denna kurva fås en uppfattning av hur minskningen sker av den deltagande arean. Utifrån detta går det att få fram maximal deltagande area vid viss regnvaraktighet, dvs. maximalt lodrätt avstånd (restordinatan) söks då mellan ursprunglig och parallellförskjuten kurva. Sedan gäller det att söka den parallellförskjutning som ger den största produkten av reducerad area och regnintensitet. Då man vet den parallellförskjutning som ger största produkten kan en hydrograf konstrueras som beskriver hur flödet varierar över tiden. Genom att beräkna arean under denna hydrograf kan den volym vatten som avrinner från området tas fram. Tid-area-metoden kan ta större hänsyn till olika rinntider, områdets form, och olika avrinnings- Ort 1 dygn 2 dygn 7 dygn 17 dygn mm/d l/s ha mm/d l/s ha mm/d l/s ha mm/d l/s ha Kiruna 31,5 7,3 26,1 6,0 19,0 4,4 10,8 2,5 Luleå 24,2 5,6 22,0 5,1 15,4 3,,6 10,1 2,3 Råneå 26,0 6,0 24,9 5,8 17,2 4,0 11,2 2,6 Malå(90-93) 22,4 5,2 20,5 4,8 16,7 3,9 9,7 2,2 Lycksele 22,4 5,2 20,8 4,8 17,0 3,9 11,2 2,6 Kåge 33,1 7,7 27,9 6,5 19,1 4,4 13,1 3,0 Sundsvall 36,0 8,3 27,1 6,3 19,7 4,6 11,5 2,7 Huskvarna 17,1 4,0 13,8 3,2 7,8 1,8 4,0 0,9 Tabell 7 Maximala snösmältningsintensiteter, [mm/dygn] under en 10- årsperiod (Svenskt Vatten 2004) 5

13 Jonas Holmberg TRITA-LWR-Master Thesis koefficienter inom ett område än vad rationella metoden gör. Men detta beror till stor del på vilka ansatser och antaganden som görs. En tveksamhet med metoden är att den räknar med regn som har konstant intensitet. Att den gör det beror på det sätt som intensitets- och varaktighetssambanden är konstruerade, vilket tidigare beskrivits under avsnittet som behandlar regnets intensitet, varaktighet och återkomsttid. SCS Triangulär Syntetisk Hydrograf SCS (Soil Conservation Service) triangulär syntetisk hydrograf är en förenkling av en syntetisk enhetshydrograf där flödet är uttryckt som flödesgraden q genom toppflödet q p och där tiden är uttryckt som tiden t genom tiden T p, som är tiden det tar att nå toppflödet. Om toppflödet q p och varaktigheten, t r, för regnet är givna, kan en enhetshydrograf tas fram från den syntetiska dimensionslösa hydrografen för området (Chow 1988). Värdena på q p och T p kan fås fram genom att använda en förenklad modell. Detta görs genom en triangulär enhetshydrograf, se bild 2, där tiden anges i timmar och flödet i m 3 /s cm. Den höga stapeln anger det regn som kommer vid nederbördstillfället och arean under enhetshydrografen ska vara lika med en direkt avrinning på 1 cm. Man har då kommit fram till att (Chow 1988): CA q p = [m T 3 /s] p där, C = 2, 08 [-] A = dräneringsarean [km 2 ] Genom många studier av stora och små avrinningsområden, bestående av naturmark, har man kommit fram till att basin lag, t p som är tiden från mitten på ett regntillfälle och till toppflödet, kan sättas till ungefär 0.6T c., där T c är koncentrationstiden. Som bild 2 visar kan den tid för vilket flödet ökar T p uttryckas i termer av t r och varaktigheten på regnet t p.. Detta ger följande uttryck: tr T p = + t p 2 Dessutom kan ett uttryck tas fram, ur vilket volymen på det avrinnande vattnet kan tas fram. Detta uttryck fås då arean under grafen i bild 2 tas fram. 1 V = 2, 67T p q p Modellberäkning med MOUSE MOUSE är ett simuleringsprogram som används för att se hur flöden varierar genom ett område. Användningsområden för MOUSE är: Bild 2 Triangulär enhetshydrograf (Chow 1988) Att beräkna återkomsttid för överbelastning av befintligt ledningsnät Att kontrollera vad som orsakar överbelastning av avloppssystemet. Det kan vara dämning eller otillräcklig ledningskapacitet mm. Att kunna kontrollera förslag till åtgärder som kan finnas för att förändra flödesförhållanden. Detta kan exempelvis vara att bygga nya bräddavlopp, magasin, ledningar osv. Att kontrollera bräddningar. Bland annat handlar det om att få fram frekvensen på bräddarna samt volymen på dessa. I detta arbete används MOUSE bland annat för att bestämma vilket flöde som kan accepteras genom stadsområdet. Detta görs med tanken på att man genom framtida anläggningar ska kunna styra den mängd vatten som kommer från I20-området och som sen rinner genom stadsområdet. Denna MOUSE modell som, i sitt grundutförande, är framarbetad av SWECO 2001 räknar med ett konstant tillflöde från I20-området. Detta basflöde är 370 l/s och kommer ursprungligen från SCC: s regnvattenutredning Värdet är enligt denna utredning normal högvattenföring. I MOUSE modellen finns ytterligare ett tillflöde som utgörs av Sandbäcken. Utifrån att avrinningsområdet för Djupbäcken respektive Sandbäcken är relativt lika stora har därför antagits att flödesfördelningen mellan dem anses lika stora. Därför får även Sandbäcken ett konstant basflöde på 370 l/s. Efter det att SWECO gjort grundmodellen har vissa justeringar gjorts av UMEVA för att anpassa modellen till dagens förhållanden. Vid körning av modellen visar det sig att den klarar av att utföra beräkningar upp till 6

14 Dagvattenhantering i Djupbäckens avrinningsområde 2 års regn. Vid ett 5 års regn klarar inte modellen att räkna färdigt. Detta beror på att vattennivån stiger över markytan. Det går att utöka modellen till att klara även dessa förhållanden, men då får man höja gränsen för vad beräkningarna klarar av. Egentligen handlar det om att göra tvärsektionen längre i höjdled så att vattnet inte når det tak man sätter upp. Men att arbeta med denna modell med ett konstant tillflöde från I20-området anses inte ge ett helt tillförlitligt värde. Därför görs ingen vidareutveckling av MOUSE modellen i detta skede. Det bästa är att göra en modell över hela området som utgörs av både I20 området och stadsområdet. Detta kommer att göras vid beräkningen med en kommande exploatering. Problemet med att enbart ha en modell över stadsområdet men inte över I20-området är att hitta de regn som är dimensionerande. Vid handräkningsmetoderna för I20-området räknas med att regnet kommer som ett blockregn, medan MOUSE modellen använder sig av ett s.k. CDS-regn som innefattar både för- och efterregn som blockregnet bortser ifrån. Enklaste sättet att konstruera ett CDSregn är att anta att intensitetsmaximum är lokaliserat i mitten av regnet och sedan fördela regnet symmetriskt runt intensitetsmaximum (VAV 1991). I MOUSEprogrammet finns en CDS-generator som tar fram efterfrågade regn. För att komma fram till vilka regn som är dimensionerande behövs en modell som innefattar båda områdena. 7 BESKRIVNING AV OMRÅDENA Beskrivningen av områdena sker dels för befintliga förhållanden, men även för exploaterade områden. 7.1 Befintliga områden Det finns två system som kommer att behandlas var för sig. Det är Djupbäckens avrinningsområde norr om E4 (I20-området) och avrinningsområdet söder om E4 (stadsområdet) Djupbäckens avrinningsområde inom I-20 området Detta område karaktäriseras av att till största delen bestå av naturmark med undantag för den södra delen som är bebyggd mark. Arean för hela avrinningsområdet har genom studier av digitala kartor uppskattats till 465,8 ha. Procentuellt består marken i runda tal av 84 % skogsmark, 8 % grusplan och grusad gång, 6 % sankmarker och 2 % bebyggd mark (se bilaga 1). Jordarterna i området är (SGU 1987): svallsediment, huvudsakligen sand-grovmo älvsediment med huvudsakligen grov silt eller fin sand älvsediment med huvudsakligen grus morän, med olika svallningsgrad torv kalt berg Området är relativt flackt men med en del branta partier. Området behandlas ur två synvinklar: regnvattnets avrinning och smältvattnets avrinning. Dessutom kommer de metoder att presenteras som används vid beräkningen av avrinningen från området. Dessa metoder är rationella metoden, tid-areametoden, samt hur konstruktionen av en SCS triangulär syntetisk hydrograf sker Djupbäckens avrinningsområde i stadsområdet Avrinningsområdet sträcker sig här från E4 i norr ner till Umeälven i söder. Ytan som innefattas har antagits vara den som SWECO (2001) använder sig utav vid MOUSE-modelleringen av Djupbäckens avrinningsområde. 7.2 Exploaterade områden I-20-området står idag inför en exploatering. Tidpunkten för denna är inte bestämd, men säkert är att det kommer att ske. I vilken form och över vilken yta det kommer att ske finns heller inte på något sätt definierat. Ett tänkbart scenario kommer därför att antas för att på något vis definiera en kommande exploatering Förutsättningar Det finns ett par förutsättningar som behöver fastställas för att en undersökning och beräkningar av det exploaterade området skall kunna ske. Exploateringens yta En fast plan för detta finns inte, utan den beror mycket på hur Umeås framtida tillväxt kommer att se ut. Den beror också på vilken typ av exploatering som kommer att ske. Kommer villor, radhus, lägenhetsbyggnader eller industriella byggnader att byggas? Exploaterade områden Här finns heller ingenting som är planerat. Det finns några faktorer som kommer att avgöra hur området kommer att utvecklas: Djupbäckens strömfåra kommer att bevaras. E4:an kommer att dras genom området, den s.k. norra länken. Vad som händer i framtiden med försvarets markområden är osäkert. Men de områden som befinner sig inom Djupbäckens avrinningsområde och som ägs av militären är relativt små och utvecklingen av dessa har liten påverkan på flödena i Djupbäcken. Därför kommer dessa områden att förutsättas att de även fortsättningsvis kommer att tillhöra militären och ingår således inte i det exploateringsscenario som antas här. 7

15 Jonas Holmberg TRITA-LWR-Master Thesis Exploateringsscenario Detta scenario bygger på antagandet att försvarets markområde fortfarande tillhör försvaret och att det i stort sett bara sker bebyggelse öster om Djupbäcken. Den bebyggelse som antas är en ganska tung bebyggelse men med viss vegetation mellan byggnaderna. Enligt tabell 4 väljs slutet byggnadssätt med planterade gårdar, industri- och skolområden med en avrinningskoefficient på 0,60 då området både innehåller flacka och kuperade områden. De områden som markerats för exploatering finns på de fria ytor som finns mellan Djupbäckens naturliga strömfåra och nuvarande och kommande vägar (se bilaga 6). Detta innefattar även byggandet av E4: an, den s.k. Norra Länken. Dessutom har områden med sankmark undvikits, men detta är ganska naturligt då dessa i princip ligger i anslutning till Djupbäcken. Även de små områdena som militären äger kommer att undantas från exploateringen. Storleken på exploateringen är 175 ha utöver den bebyggelse som ursprungligen finns. Då områdena för exploateringen läggs ut tas inte hänsyn till de varierande lutningar som finns i området. I praktiken bebyggs områden som är relativt plana. De enda ytor som inte exploateras i beräkningen är de som överstiger en lutning på 12 %. 8 BEFINTLIGA FÖRHÅLLANDEN: HYDROLOGISKA BERÄKNINGAR OCH FLÖDESMÄTNING Området undersöks för att få en uppfattning av hur vattnet transporteras genom området. Detta görs dels genom hydrologiska beräkningar men även genom mätningar i fält av flöden i bäcken. 8.1 Hydrologiska beräkningar För att få en uppfattning av hur vattnet transporteras genom I20-området undersöks markförhållanden utifrån det kartmaterial som finns tillgängligt. Utifrån dessa markförhållanden beräknas flöden i bäcken med olika metoder. Målet är att få fram hydrografer i avrinningsområdets utlopp. Då det gäller stadsområdet görs inga nya beräkningar utan här kommer den MOUSE-modell att användas som i sitt grundutförande gjordes av SWECO Här ges enbart en kort översikt av resultatet Beräkning av koncentrationstid Beräkningen av rinntiden inleds med att välja ett antal punkter som ligger längst bort från Djupbäcken. Med det menas att de punkter i avrinningsområdet väljs som det tar längst tid för en vattenpartikel att transporteras ifrån. Utloppet är avrinningsområdets utlopp vid E4 i söder. Det som ingår i denna beräkning är endast naturmarksområdena då de bebyggda områdena ligger så nära utloppet att de inte kan bli bestämmande för koncentrationstiden. Bestämning av rinnväg I detta fall väljs 3 punkter, där vattnet tycks transporteras lång väg och under lång tid. Dessa tre punkter undersöks närmare. Uppskatta vattentransportens längd Detta görs utifrån det kartmaterial som finns tillgängligt. Den första punkten har en längd av m, den andra m och den tredje m. Områdena som vattnet transporteras genom är relativt homogent, men det finns områden som skiljer sig och som därigenom gör att vattnet i dessa områden transporteras på lite andra sätt. Här måste en uppskattning göras över de olika hastigheter vattnet har genom området. Det finns tre typer av terräng som är representerade: skogsmark, sankmark och öppen terräng. Då en uppskattning måste göras måste hänsyn tas till terrängtypen, men något som har än större betydelse är lutningen på marken i de olika delarna. Värdena för olika lutningar har tagits utifrån tabell 6, och där har medelvärden tagits på hastigheten för givet intervall på lutningen. Exempelvis ifall lutningen är 5 % ligger hastigheten på 0,46-0,76 m/s. Då har medelvärdet i intervallet valts, alltså i detta fall 0,61 m/s. Vid kontroll av de tre punkterna visar det sig att den sista punkten också har den längsta rinntiden. Detta behöver inte vara någon självklarhet då vattnet har olika hastighet i olika delar av området. 8

16 Dagvattenhantering i Djupbäckens avrinningsområde 600 Regnintensitet i [l/s*ha] ,33 år 0,5 år 1 år 2 år 5 år 10 år 15 år 20 år 50 år 100 år Regnets varaktighet tr [min] Bild 3 Regnintensiteter i Umeå (Z-värde = 16) Beräkning av koncentrationstiden Den tid det tar för en vattendroppe längst bort i avrinningsområdet att ta sig till avrinningsområdets utlopp är 190 minuter eller 3,17 timmar Beräkning av regnets intensitet Z-värdet för området bestäms till 16, enligt bilaga 2. Utifrån detta kan förhållandet mellan regnets intensitet och varaktighet för olika återkomsttider i Umeå beskrivas enligt bild 3. Denna statistik bygger på gamla mätningar, så eventuella klimatförändringars påverkan av de dimensionerande regnintensiteterna finns fortfarande inte underlag för (Svenskt Vatten 2004). Men detta är något som man kan ta med i beräkningen vid dimensionering av olika anläggningar. Resultatet för hur regnintensiteten varierar med varaktigheten redovisas i bild 3. Giltighetsområdet för kurvorna är för regnvaraktigheter mellan 5 minuter och 24 timmar (Svenskt Vatten 2004) Metoder Beräkning av flödena och framtagandet av hydrografer sker med tre olika metoder: den rationella metoden, tid-area-metoden och SCS syntetiska hydrograf. När det gäller den rationella metoden används den till att beräkna flödena både vid regn- och smältvattenavrinning. Rationella metoden Rationella metoden används till att beräkna flödena både vid regn- och smältvattenavrinning. Regnvattenavrinning För I20-området beräknades en sammanvägd avrinningskoefficient till 0,143 (Bilaga 3), vilket innebär att en stor del av vattnet kommer att infiltreras i området. Utifrån detta ska då, tillsammans med regnintensiteten, det dimensionerande dagvattenflödet beräknas. Återkomsttid för dimensionerande regn väljs till. 5 och 10 år med en varaktighet på 190 minuter (Svenskt Vatten 2004). För en återkomsttid på 5 år fås regnintensiteten i = 22,1 l/s ha enligt bild 4. Nu kan q dim beräknas genom att: Flöde [m3/s] Tid [min] Bild 4 Hydrograf utifrån den rationella metoden med en återkomsttid på 5 år för regnet. (Bilaga 3). 9

17 Jonas Holmberg TRITA-LWR-Master Thesis Flöde [m3/s] Tid [min] Bild 5 Hydrograf utifrån den rationella metoden med en återkomsttid på 10 år för regnet. (Bilaga 3). q dim = A ϕ i Där, A = 465,8 ha ϕ = 0,143 (bilaga 3) Detta ger att q dim = 1472 l/s vilket visas i bild 5. För en återkomsttid på 10 år ger det regnintensiteten i = 28,2 l/s ha. Detta ger att q dim = 1878 l/s, vilket visas i bild 5. Som tidigare nämnts ser kurvan ut för deltagande arean som en rät linje. Detta innebär att summationskurvan för ökning av deltagande area ökar rätlinjigt från noll och får sitt maxvärde vid tiden 190 min. Därefter avtar den deltagande arean linjärt under lika lång tid. Till följd av detta kommer hydrografen att få utseendet av en triangel. Smältvattenavrinning För Umeå finns inget givet värde på snösmältningsintensiteten (tabell 7). Men en bra uppskattning kan göras ändå. Det finns två städer, Sundsvall och Luleå, som även de ligger vid kusten. De har alltså liknande klimat fast på olika breddgrader. Utifrån tabellen med olika Z-värden ligger dessa städer på samma värde (Z 16), vilket vill säga att nederbördsmängden i mm är ungefär lika stor. Då avstånden till både Sundsvall och Luleå ungefär är det samma borde värdet för Umeå ligga mittemellan dessa städer. Ared [ha] Snösmältningsintensiteten blir alltså: (8,3 + 5,6)/2 = 6,95 l/s ha, vilket ger ett maximalt flöde på 6,95 465,8 = 3 237,3 [l/s]. Detta gäller för det dygn under en 10- årsperiod som har maximal snösmältning (se tabell 7). Detta visar på ett mycket högt flöde till följd av avrinningen från smältvattnet. Tid-area-metoden Uppritandet av isokronerna görs med vissa modifieringar av de förenklingar som enligt Stahre (1981) behövs göras. Detta görs för att hänsyn ska kunna tas till hur flödets hastighet varierar i olika delar av området. Genom uppritandet av isokroner (bilaga 4) för det aktuella området kunde en summationskurva tas fram (Bild 6). Denna kurva parallellförskjuts horisontellt medan den ursprungliga kurvan hålls kvar (Bild 7). Det som söks är det längsta lodräta avståndet mellan den ursprungliga och den parallellförskjutna kurvan. Sedan gäller det att få fram den parallellförskjutning som ger den största produkten av reducerad area och regnintensitet. Regnintensitet väljs för återkomsttid om 5 och 10 år. Detta ger att största värdet fås vid en regnvaraktighet på 15 min och då efter 27 minuter. Detta ger ett dimensionerande flöde på 1560 resp l/s vid 5- och 10-års regn. I bild 8 och 9 visas hydrograferna som kan konstrueras utifrån de två kurvorna ovan. Volymen på det vatten som rinner av fås fram genom 100 Tid [min] Bild 6 Summationskurva för deltagande area Bild 7 Summationskurva för ökning av deltagande area (vänster kurva) och minskning av deltagande area (höger kurva) vid regnvaraktigheten 15 min. Ared [ha] Fast summationskurva Parallellförskjuten summationskurva 2 per. glid. med. (Parallellförskjuten summationskurva) 2 per. glid. med. (Fast summationskurva) Tid [min] 10

18 Dagvattenhantering i Djupbäckens avrinningsområde Flöde [l/s] Flöde [l/s] Tid [m in] Bild 8 Hydrograf utifrån tid-area-metoden med en återkomsttid på 5 år för regnet. Flöde [l/s] Tid [min] Bild 9 Hydrograf utifrån tid-area-metoden med en återkomsttid på 10 år för regnet. att beräkna arean under de båda graferna. Med en återkomsttid på regnet på 5 år blir volymen m 3. Med 10 års återkomsttid blir volymen m 3. Dessa volymer är framtagna utifrån beräkningen av vilket regn som ger det maximala flödet. När det gäller volymen på regnet kommer regn med längre varaktighet att ge större volymer, men detta beräknas inte vidare då volymerna blir mer intressanta vid en kommande exploatering. SCS Syntetisk hydrograf Vid framställningen av en SCS syntetisk hydrograf utgår man från en mängd som avrinner från området. Vid den effektiva avrinningen 1 cm och regnvaraktigheten på 10 min ger detta ett maxflöde på l/s, vilket visas i bild 10. Detta innebär en intensitet på regnet med 166,6 l/s ha. Detta stämmer bra överens med en återkomsttid på 5 år om man ser på de intensiteter som använts vid beräkningen enligt rationella metoden och tid-areametoden. Om det regn väljs som är dimensionerande enligt tidarea-metoden, med en varaktighet på 15 minuter, fås ett maxflöde på l/s. Diskussion Här görs en sammanställning av de metoder som använts. Först görs en kort sammanfattning av var och en av metoderna, och därefter en gemensam sammanställning och värdering av vilken av metoderna som ger den bästa beskrivningen av området. 0 0,0 0,7 1,3 2,0 2,6 2,6 4,0 4,6 5,3 Tid från regnets början [h] Bild 10 Triangulär avrinningshydrograf enligt SCS Den rationella metoden Den rationella metoden förutsätter antagandena att området i princip ska vara rektangulärt och att det ska ha jämnt fördelade avrinningskoefficienter och rinntider som inte får variera för mycket inom området. Då det gäller I-20-området stämmer det att det att det i princip är rektangulärt. Men då det gäller avrinningskoefficienter och rinntider stämmer det inte så väl. Värdet på maximala smältvattenavrinningen blir mycket högt och skulle kunna bli det som är dimensionerande, men då ska man ha i åtanke att snön anses smälta 12 timmar/dygn. Men trots allt måste snösmältningens omfattning vidare undersökas. Tid-area-metoden Tid-area-metoden beaktar hur området är beskaffat när det gäller avrinningskoefficienter och rinntider. Svårigheten är att beräkningarna blir ganska komplexa då alla hänsynstaganden ska göras. D v s vad blir resultatet då alla olika parametrar vägs samman och hur påverkar det utseendet på isokronerna som i sin tur till slut påverkar utseendet på avrinningshydrografen. Men görs dessa avväganden med noggrannhet ger det en bra, men inte fullständig, beskrivning av området. SCS triangulär syntetisk hydrograf SCS triangulära syntetiska enhetshydrograf bygger på undersökningar från ett flertal olika avrinningsområden. Denna metod bygger på att området är ett naturmarksområde. Detta stämmer ganska bra med I- 20-området. Undantaget för området är det bebyggda området som ligger längs ner i avrinningsområdet. Detta område har stor betydelse då vattnet från detta område rinner av relativt snabbt. Denna metod ger dock en fingervisning om vilket maxflöde som finns att vänta från området men kan inte säga så mycket om hur avrinningen kommer att utveckla sig över tiden. Sammanfattning Vägs dessa metoder samman står det ganska klart att tid-area-metoden är den bästa metoden för att bestämma avrinningsförloppet. Förutsättningen är att antaganden som används i beräkningarna görs med största möjliga noggrannhet. Men som nämndes vid beskrivningen av denna metod är den tänkt att vara en 11

19 Jonas Holmberg TRITA-LWR-Master Thesis överslagsmässig handräkningsmetod. I detta arbete har den använts till att få utgöra en översiktlig beskrivning av området. Detta anses vara möjligt då noggranna hänsynstaganden har gjorts för området. Dess hänsynstaganden blir ändå bara grova uppskattningar som är svårt värdera riktigheten av. Resultatet från metoden att beräkna smältvattenavrinningen är svårt att värdera. Här skulle det behöva göras ytterligare undersökningar lokalt i Umeå. För att få den bästa noggrannheten måste egentligen olika datorsimuleringar användas. Detta har inte getts något större utrymme i denna del av arbetet men kommer att tillämpas i och med beräkningen med exploateringen. Förutom då det gäller beskrivningen av stadsområdet som anses för komplicerat och tidsödande för att beräknas för hand. Den rationella metoden och konstruktionen av en SCS triangulär syntetisk hydrograf har ändå sitt värde då man vill ha ett approximativt värde över ett homogent område. hur avrinningsområdet är beskaffat när det gäller avrinning Hastighetsmätare DETEC 3013 För att, på ett ungefär, kunna verifiera de värden som kommer från v/h-mätningen görs mätning med hjälp av en portabel hastighetsmätare. Allmänt Som hastighetsmätare har DETEC 3013 Portable Spot Velocity Meter använts. Denna mätare ger värden i punkter där mätaren sätts ner. Platser där mätningar utförs är dels i den nedstigningsbrunn (till dagvattenledningen) där v/h-mätaren är placerad. Dessutom görs en mätning i nedstigningsbrunnen närmast uppströms. Denna mätare används som grund till att använda hastighet-areametoden. Denna metod använder hastigheten uttryckt som ett medelvärde över en Tabell 8 Mätningar gjorda med hastighetsmätare den 30 april klockan 11:45-12:25 [m/s] Mätserie Mätpunkt 1 Mätpunkt 2 Mätpunkt 3 Mätpunkt 4 Mätpunkt 5 Mätpunkt 6 Mätpunkt 7 1 (11:43-12:03) 1,48 1,75 0,41 1,43 0,83 0,35 0,63 2 (12:03-12:13) 1,28 1,85 0,39 1,58 1,63 0,43 1,23 3 (12:13-12:24) 1,28 1,64 0,48 1,00 1,22 0,57 0, MOUSE-beräkning över stadsområdet Trots att UMEVA gjort vissa justeringar i MOUSE efter att förbättringar gjorts i ledningsnätet, kvarstår fortfarande problemet för MOUSE att utföra beräkningen. MOUSE i befintligt utförande klarar inte av att slutföra beräkningen för ett regn med mer än 2- års återkomsttid. Ett 5-års regn klarar programmet inte av då vattenytan här stiger över marknivån. Trots att rätt omfattande justeringar görs klarar ändå inte programmet av att göra beräkningen. 8.3 Mätningar i fält Fältmätningar har utförts med en portabel hastighetsmätare DETEC 3013 och med v/h-mätaren SIGMA 950. Dessa mätningar har gjorts med syftet att få en uppfattning av snösmältningens intensitet samt tvärsektion med arean A. Utifrån detta kan volymflödet momentant bestämmas (Häggström 1999). Tillvägagångssättet är först och främst ta fram en medelhastighet för ett tvärsnitt. Ett antagande som görs är att punkternas hastighet representerar lika stora areor i förhållande till varandra. Dimensionen på dagvattenledningen är 1200 mm. Resultat Tre mätningar gjordes. Den första gjordes den 30 april klockan 11:45-12:25 i den nedstigningsbrunn där v/hmätaren fanns monterad. Vid denna mätning gjordes tre mätserier enligt tabell 8. Nivån på vattenytan var vid detta tillfälle 35 cm från ledningsbotten. Detta ger en tvärsnittsarea för vattnet på 0,217 m 2. Medelvärdet för mätserierna är i tur och ordning 0,98, 1,20 och 0,97 m/s. Medelvärdet på dessa mätserier blir 1,05 m/s. Detta ger ett flöde på 228 l/s. Tabell 9 Hastigheter [m/s] i tvärsnittet utifrån mätning som gjordes med hastighetsmätare den 4 maj klockan 10:23-11:04. Mätserie 1 (10:23-10:40) 2 (10:40-11:04) Mätpunkt 1 Mätpunkt 2a Mätpunkt 2b Mätpunkt 3 Mätpunkt 4 Mätpunkt 5 Mätpunkt 6 Mätpunkt 7 0,6 2,37 2,73 1,80 0,97 2,48 2,57 2,42 0,62 2,49 2,67 1,49 1,46 2,34 2,46 2,15 12