SOLNA UNITED Kv. Tygeln 2

Transkript

1 SOLNA UNITED Kv. Tygeln 2 DAGVATTENUTREDNING ÅF/ Niklas Pettersson Dagvattenrapport Kv Tygeln

2 DAGVATTENRAPPORT KV TYGELN (14) Sammanfattning Skanska Fastigheter Stockholm AB planerar att uppföra en ny byggnad inom Frösunda, kvarteret Tygeln 2. ÅF har fått i uppdrag att beskriva de ändrade förutsättningar exploateringen innebär för dagvattenavrinningen från området. Avrinningen från fastigheten bedöms öka med ca 7 % utan åtgärder, på grund av omfördelning ytor inom fastigheten. Det valda dimensionerande regnet har 10 minuters intensitet och återkomsttid 10 år. Som åtgärdsföreslag kommer gröna tak att anläggas på upp till 90 % av takytan. Med en konstruktion av det gröna taket så att minst en vattenvolym på 25 m 3 skapas minskar belastningen på dagvattennätet med 20 % vid regn med återkomsttid 10 år jämfört med dagsläget. Med föreslagna åtgärder kommer kvaliteten på det utgående flödet vid dimensionerande regn att förbättras i förhållande till befintlig situation och miljökvalitetsnormen för Brunnsviken (MKN) avseende verksamhetsområden med hög andel hårdgjord yta bedöms vara tillgodosedd. Vid små till medelstora regn bedöms fördröjningen av dagvattnet med det gröna taket vara betydande och utflödet från fastigheten bedöms minska med över 50 % på årsbasis. Kvartersgatan kommer att byggas om och avvattningen kommer att ledas ut till Gårdsvägen.

3 DAGVATTENRAPPORT KV TYGELN (14) Innehållsförteckning 1 GEOLOGI RECIPIENT KRAV PÅ DAGVATTENHANTERING BEFINTLIG AVRINNING...5 Avrinningsberäkning, befintlig situation FRAMTIDA AVRINNING...7 Avrinningsberäkning...9 Fördröjning genom gröna tak...9 Lagringsvolym för gröna tak Dräneringshastighet av gröna tak Diskussion VATTENKVALITET Befintlig situation Framtida situation KONSEKVENSANALYS AV 100-ÅRSREGN FÖRESLAGNA ÅTGÄRDER FRAMTIDA TRÄDPLANTERING I GÅRDSVÄGEN SLUTSATS REFERENSER... 14

4 DAGVATTENRAPPORT KV TYGELN (14) 1 Geologi Inom avrinningsområdet finns fyllnadsmassor och lera. 2 Recipient Den största andelen av dagvattnet från området vid dimensionerande regn bedöms i dagsläget att anslutas till Solna Vattens dagvattennät, med slutrecipient i Brunnsviken. Endast en liten andel av dagvattnet bedöms att infiltrera till grundvattnet. Brunnsviken är känslig för ökad belastning av föroreningar. Därför ställer kommunen och Länsstyrelsen särskilda krav på hanteringen av dagvatten i avrinningsområdet. Med utgångspunkt från att den ekologiska statusen ska förbättras innan 2021, måste belastningen av näringsämnen på Brunnsviken minska. Figur 2 Översiktsbild över området, kvarteret Tygeln 2 ligger inom den gula linjen. 3 Krav på dagvattenhantering Med utgångspunkt i miljökvalitetsnormen för Brunnsviken, nationella miljökvalitetsmål och Solna stads miljöpolicy så bör dagvattenhanteringen i kvarteret Tygeln planeras så att utsläpp av framförallt fosfor och kväve inte ökar. Mål för Solna Dagvattenstrategi är.

5 DAGVATTENRAPPORT KV TYGELN (14) Dagvatten som avleds till recipient eller omhändertas lokalt genom infiltration ska vara så rent att det inte ger negativ påverkan på levande organismer. Dagvatten ska tas omhand så nära källan som möjligt. Grundvattennivåer ska inte förändras på grund av exploatering. Dagvatten ska utnyttjas som resurs vid stadens utbyggnad. 4 Befintlig avrinning Takytor samt hårdgjorda ytor är anslutet till kommunalt ledningssystem för dagvatten. Hårdgjord yta är avvattnad med dagvattenbrunnar. Takytan avvattnas med invändiga ledningar anslutna till dagvattenservis. Nedströms området är ledningssystemet underdimensionerat. På Solna stads anvisning väljs därför dimensionerande regn med 10 års återkomsttid för fördröjningsanläggningar. ANSLUTNING KOMMUNAL DAGVATTENLEDNING Kvartersgata Figur 3 Avrinningsytor kvarteret Tygeln 2, befintlig situation.

6 DAGVATTENRAPPORT KV TYGELN (14) Figur 4 Befintlig situation kvartersgata, fotografi tagen i östlig riktning. Avrinningsberäkning, befintlig situation Rinntiden inom området bedöms till 10 min. Till dimensionerande regn valdes återkomsttid 10 år, t=10 min: 225 l/s*ha Beskrivning Yta (HA) Avrinningsfaktor Ψ A red (HA) Q dim. 10 år t= 10min (l/s) Tak 0,39 0,9 0,35 79 Hårdgjord yta 0,24 0,8 0,18 41 Grönyta 0,06 0,05 0,00 0 Summa 0,69 0, Tabell 4.1 Flödesuppskattning från Kv Tygeln 2 befintliga förhållanden, 10-årsregn.

7 DAGVATTENRAPPORT KV TYGELN (14) 5 Framtida avrinning Den planerade byggnaden kommer fortsatt vara ansluten till ledningsnätet. Som takbeklädnad kommer bland annat sedumtak (grönt tak) användas. Figur 5. Exempel på sedumtak, Sempergreen, Kvartersgatan kommer byggas om helt och nytt ledningssystem kommer anläggas. Höjdsättningen av kvartersgatan förändras så att befintlig lågpunkt byggs bort så att risken för översvämning av garageinfart minimeras. Se figur 6.

8 DAGVATTENRAPPORT KV TYGELN (14) ANSLUTNING KOMMUNAL DAGVATTENLEDNING Figur 6 Avrinningsytor efter exploatering, kv Tygeln 2.

9 DAGVATTENRAPPORT KV TYGELN (14) Avrinningsberäkning Rinntiden inom området bedöms till 10 min. Till dimensionerande regn valdes återkomsttid 10 år, t=10 min: 225 l/s*ha Förändringen inom fastigheten innebär att den reducerade ytan ökar från befintlig yta 0,54 HA till 0,58HA. För ett regn med 10-års återkomsttid innebär förändringen ett ökat teoretiskt utflöde från fastigheten från 120 l/s till 131 l/s, varav takytan står för ca 90 % av flödet. Beskrivning Yta (HA) Avrinningsfaktor Ψ Ared (HA) Qdim 10 år t= 10min (l/s) Tak 0,54 0,9 0, Hårdgjord yta 0,12 0,8 0,10 22 Grönyta 0,01 0, Summa 0,67* 0, Tabell 5.1 Flödesuppskattning från Kv Tygeln 2 efter exploatering, utan åtgärder vid 10-årsregn. *Fastighetsytan minskar i och med planläggningen. Föreslagen fördröjningskapacitet: Med målet att minska risken för översvämning i nedströms ledningsnät föreslås att lagringskapaciteten på det gröna taket sätts till 25 m 3. Det innebär att vid dimensionerande regn blir dimensionerande utflöde 97 l/s. Beskrivning Yta (HA) Avrinningsfaktor Ψ Ared (HA) Qdim 10 år t= 10min (l/s) Tak 0,05 0,9 0,05 10 Grönt tak med reducering 0,49 0,6* 0,29 65 Hårdgjord yta 0,12 0,8 0,10 22 Grönyta 0,01 0, Summa 0,67** 0,34 97 Tabell 5.2 Flödesuppskattning från Kv Tygeln 2 efter exploatering, med åtgärder vid 10-årsregn. *Avrinningsfaktorn som krävs för att uppnå 25 m 3 lagringsvolym. Det motsvarar en vattennivå på 5 mm jämnt fördelad på takytan. **Fastighetsytan minskar i och med planläggningen. Fördröjning genom gröna tak Inom VA-branschen i Sverige finns ingen norm för att beräkna gröna taks fördröjande effekt vid dimensionerande regn.

10 DAGVATTENRAPPORT KV TYGELN (14) Det finns internationell och svensk forskning på gröna tak, som påvisar att den årliga avrinningen av dagvatten från gröna tak kan minskas med uppemot 54 % (1) jämfört med avrinningen från traditionella tak. De största flödesminskningarna uppnås vid mindre regn, då allt vatten helt kan lagras i växtbädden, för att sedan evaporera eller tas upp i växtmassan. Vid kraftiga regn, vilka dimensionerar nedströms ledningssystem, är effekten av gröna tak svårare att uppskatta. Nedströms ledningssystem bör i regel dimensioneras utan att räkna med den fördröjande effekt som gröna tak medför. Faktorer som påverkar den fördröjande effekten av en takyta med sedumväxter är Lagringsvolym Dräneringshastighet Dessa faktorer styrs av växtbäddens tjocklek, takbrunnarnas placering och taklutning. Lagringsvolym för gröna tak Under ett dimensionerande blockregn med 10 års återkomsttid och varaktighet 10 minuter faller ca 76 m 3 vatten på takytan. För att taket ska kunna dräneras utan risk för att permanenta vattenpölar uppstår vid lokala försänkningar i takbjälken så krävs en taklutning på 1:40. Takstrukturen är dimensionerad för en snölast motsvarande 0,2 m vattenpelare. Det innebär att vattennivån vid fördröjning inte bör överstiga 0,2 m. Med en list på 0,2 m vid den lägst liggande takdelen bedöms en lagringsvolym på ca 50 m 3 kunna skapas på ömse sidor om taknocken. Vid sargen bör utlopp förses med bräddmöjlighet. Denna beräkning visar att med relativt enkla medel går det att lagra mer än 50 m 3 vatten utan att takets bärighet måste förstärkas. Figur 7 Exempel på tvärsektion av grönt tak

11 DAGVATTENRAPPORT KV TYGELN (14) Figur 7 Beräkning av lagringskapacitet i gröna tak En lösning med sarg runt om de lägre delarna av taket möjliggör att vattnet lagras temporärt ovanför det gröna taket. Därmed behöver inte växtsubstratet dimensioneras med hänsyn taget till lagringskapacitet enligt beräkningsexemplet ovan. Dräneringshastighet av gröna tak Avrinningen från normala hustak är mer eller mindre omedelbar med en hastighet >1,5 m/s, jämförbart med rinntiden i en ledning. Om vatten avrinner på ytan på det gröna taket i flack lutning kan avrinningshastigheten antas motsvara rinntiden för grönytor till 0,1 m/s (5), pga. friktionen i växtligheten. Växtbäddsmaterialet ska samtidigt ha god dräneringsfunktion, då det inte är önskvärt att stående vatten bildas på taket. För att det gröna taket på kv. Tygeln ska kunna fördröja dimensionerande regn ska avrinningen från taket överstiga 20 minuter, d.v.s. det ska ta minst 20 minuter att dränera taket från det överskottsvatten som binds i växtbäddsmaterialet. Övrigt regn kommer rinna på ytan av det gröna taket mot närmsta brunn. Räkneexempel Om utloppet från taket placeras med ett avstånd på 60 m tar det 5 minuter innan dagvatten med rinntiden 0,1 m/s når utloppet. Efter 5 minuter är fördröjningen avseende rinntid på ytan försumbar. Regn med varaktighet under 5 minuter kan fördröjas enbart genom ökad rinntid ovanpå det gröna taket. För regn med varaktigheter över 5 minuter sker däremot fördröjningen genom den volym vatten som taket kan innehålla. När väl vattnet runnit ner i växtbädden kommer vattnet fördröjas på grund av betydligt lägre rinnhastigheter genom växtmaterialet. För ensartat material, t ex sand är rinnhastigheten ca 0, ,0005 m/s (4). Där bedöms rinntiden vara >30 minuter, beroende på avstånd till brunn.

12 DAGVATTENRAPPORT KV TYGELN (14) Diskussion Konsekvensen av resonemanget ovan är att fördröjning på gröna tak för dimensionerande regn enbart kan uppnås om vattenmängden ryms i växtbäddsmaterialet eller att vattnet genom en tillkommande takkonstruktion lagras ovanpå det gröna taket. Den årliga avrinningen från taket kommer märkbart påverkas med fördröjda flöden, en bättre vattenkvalitet samt en halverad avrinning. 6 Vattenkvalitet Befintlig situation Vattenkvaliteten i det avledda vattnet från fastigheten bedöms som god då avrinningsområdet till största delen består av inert takmaterial. Metaller som zink och koppar i takmaterial kan dock lösas ut av vattnet. Nedfallande partiklar från luften påverkar också vattenkvaliteten. Emellertid består 0,15 HA, ca 30 % av fastigheten av hårdgjord yta och parkeringsplatser. Dagvatten från denna yta går orenat på recipienten Brunnsviken. Framtida situation I och med ombyggnaden ökar andelen tak och asfaltsytor minskar på fastigheten. Det nya taket ska bestå av material som t ex rostfritt stål och plastmaterial. På upp till 90 % av takytan anläggs ett grönt tak. Reningseffekten av det gröna taket på partiklar bedöms vara god strax efter installationen, sedan minskar den successivt allt eftersom växtbädden fylls av nedfallande atmosfäriskt material. Flera studier (1,2,3) har visat att utsläpp av näringsämnen som kväve och fosfor kan öka jämfört med vanlig takyta på grund av gödselmedel som läggs ut i växtbäddsmaterialet. Urlakningen av näringsämnen minskar med tiden. Detta kan jämföras med utsläpp från en gräsmatta. De växter som planeras (t. ex. sedum-växter) har ett lågt näringskrav och gödslingen kan därför begränsas till en låg nivå. Val av gödselmedel bör väljas så att urlakningen av näringsämnen är långsam. För recipienten bedöms förändringen innebära en förbättring av vattenkvaliteten, p.g.a. av den parkeringsyta som byggs bort. Förbättring av vattenkvaliteten orsakas även av att den hydrauliska belastningen av ledningsnätet minskar, vilket i sin tur minskar risken för översvämningar och nödutsläpp av avloppsvatten. 7 Konsekvensanalys av 100-årsregn Vid ett 100-årsregn bedöms det invändiga ledningssystemet dämma flödet och delar av vattnet från taket rinna utmed fasaderna och ut på markytan. Vid projekteringen av lokalgatan kommer den befintliga lågpunkten att byggas bort så att ingen del av fastighetens markdelar blir instängd. Dagvatten från intilliggande fastigheter bedöms heller inte ledas in på fastigheten.

13 DAGVATTENRAPPORT KV TYGELN (14) Direktkopplingar till dag- och spillvattennät bör förses med backventil då höga trycknivåer kan befaras i det allmänna nätet. Rinntiden inom området bedöms till 10 min. Till dimensionerande regn valdes återkomsttid 100 år, t=10 min: 489 l/s*ha Beskrivning Yta (HA) Avrinningsfaktor Ψ Ared (HA) Qdim 100 år t= 10min (l/s) Tak 0,54 0,9 0, Hårdgjord yta 0,12 0,8 0,10 49 Grönyta 0,01 0, Summa 0,67* 0, Tabell 7.1 Flödesuppskattning från Kv Tygeln 2 efter exploatering, 100-årsregn. *Fastighetsytan minskar i och med planläggningen. 8 Föreslagna åtgärder Utformningen av det gröna taket ska säkerställa en fördröjande effekt på dagvattnet. 1. Det gröna taket konstrueras så att det kan lagra en dagvattenvolym på 25 m Dräneringshastigheten från taket ska överstiga 20 minuter. 3. Anslutande ledningar till dag- och spillvattennät bör förses med backventil. 9 Framtida trädplantering i Gårdsvägen Solna stad planerar att i Gårdsvägen anlägga träd. Utredningen är i tidigt skede men sektionen nedan visar på möjligheten att anlägga trädgropar med skelettjord. Skelettjord är en konstruktion med syfte att säkerställa lufttillförsel till trädens rötter för att främja trädens hälsa och tillväxt. Det finns även möjlighet att via brunnar avleda dagvatten från hårdgjorda ytor som gång- och cykelbanor ner i skelettjord. Dagvattnet kommer då infiltrera i marken och även bevattna trädet. Fördröjningskapacitet i skelettjord kan uppskattas till ca 300 l per m 3 skelettjord. Det innebära att varje träd med omgivande skelettjord kan hantera dagvatten från 25 m 2 hårdgjord yta. Flera positiva effekter kan uppnås: Tillförsel av grundvatten genom infiltration. Sjunkande grundvattennivåer i tätbebyggda områden kan orsaka sättningar. Minskande belastning av ledningsnät. Minskande belastning på recipient. Risker: En riskanalys av anläggningar för infiltration av dagvatten i närheten av under mark liggande konstruktioner bör genomföras. I gatan finns befintliga ledningar vilka ligger i konflikt med föreslagna trädplaceringar. Dessa kan behöva läggas om.

14 DAGVATTENRAPPORT KV TYGELN (14) Figur 8 Sektion av Gårdsvägen utanför Kv. Tygeln med föreslagen trädplantering 10 Slutsats Med dagvattenanläggningar på kvarteret Tygeln som gröna tak och trädgropar med skelettjord i gatumark kan flera av målen i Solna Stads dagvattenpolicys uppfyllas: - dagvatten kommer att tas om hand nära källan i det gröna taket - grundvattennivå i området kan bibehållas i och med om infiltration i skelettjord - dagvatten används som resurs för trädbevattning. Den hydrauliska belastningen på ledningsnätet bedöms minska med ca 20% jämfört med dagsläget. Vid mindre regn kommer nästan 100% av dagvattnet tas upp av gröna taket. Det är viktigt vid projekteringen av skelettjord ta hänsyn till undermarksanläggningar i närheten, t ex parkeringsgarage, så att inte dess dräneringssystem blir överlastad av infiltrerande dagvatten. Fastighetens påverkan på recipienten Brunnsviken kommer i och med åtgärderna i framtiden utgöra en mindre belastning än i dagsläget avseende näringsämnen. Påverkan på Brunnsviken avseende näringsämnen i dagsläget är liten på grund av den höga andelen takyta. Andel gatumark och parkering på fastigheten i dagsläget (35 %) har den största påverkan på vattenkvaliteten i dagsläget. I och med att grönt tak anläggs och hårdgjord yta minskar på fastigheten till ca 17% av den totala ytan kommer föroreningshalten i dagvattnet minska motsvarande grad. 11 Referenser (1) Green Roofs for Stormwater Runoff Control, EPA/600/R-09/026, USA (2) Green roof in Stormwater runoff and water quality. Bruce G. Gregoire. University of Connecticut, USA. (3) Green roofs for storm water management: a review. A. Mohammad. CQ University, Australia (4) Lokalt omhändertagande av dagvatten LOD, P46, VAV (5) Dimensionering av allmänna avloppsledningar, P90. Svenskt Vatten (6) Dagvattenstrategi för Solna Stad. 2002