WSP Sverige AB. Oskarshamns kommun:

Transkript

1 SKÄRMBASSÄNG I NORRA INRE HAMNEN Rapport Upprättad av: Wladimir Givovich Granskad av: Johanna Persson

2 SKÄRMBASSÄNG I NORRA INRE HAMNEN I OSKARHAMNS KOMMUN KUND Oskarshamns kommun Samhällsbyggnadskontoret Erik Hjertqvist KONSULT WSP Sverige AB Box Karlskrona Besök: Högabergsgatan 3 Tel: Fax: WSP Sverige AB Org nr: Styrelsens säte: Stockholm KONTAKTPERSONER Oskarshamns kommun: Erik Hjertqvist Erik.Hjertqvist@oskarshamn.se WSP: Johanna Persson johanna.persson@wspgroup.se Wladimir Givovich wladimir.givovich@wspgroup.se 2 (14)

3 INNEHÅLL 1. SAMMANFATTNING 4 2. BAKGRUND OCH SYFTE 4 3. AVRINNINGSOMRÅDEN OCH RECIPIENT 6 4. FÖRSLAG PÅ DAGVATTENHANTERING Anläggningens reningseffekt Förslag till utformning Funktion vid extremt vattenflöde DRIFT- OCH SKÖTSELBEHOV Generella driftinsatser KOSTNADSBEDÖMNING OCH ANLÄGGNINGENS LIVSLÄNGD ÖVRIGA KONSEKVENSER BEHOV AV YTTERLIGARE UTREDNINGAR OCH UNDERSÖKNINGAR 14 3 (14)

4 1. SAMMANFATTNING Oskarshamns kommun planerar åtgärder för att förbättra vattenkvalitén i inre hamnen. Man har därför utrett olika lösningar för det dagvatten som når dit. Den nu föreslagna dagvattenanläggningen utgörs av en kajpromenad/soldäck med en tillhörande skärmbassäng under dess konstruktion. En skärmbassäng är en reningsanläggning där dagvatten hanteras i recipienten. Reningen sker främst genom sedimentering av partikelbundna föroreningar och avskiljning av oljor som lägger sig på ytan i bassängerna. Skärmbassängen har dimensionerats för att ta hand om ett flöde på 12,7 l/s, red ha vilket motsvarar ca 90 % av den totala årsnederbörden. Dimensionen på skärmbassägen blir då ca 625 m 2 stor. Det förväntas att minst 85 % (5 000 kg/år) av suspenderade partiklar (TSS) i det behandlade dagvattnet sedimenteras i anläggningen. Som en effekt av anläggningen förväntas belastningen på recipienten minska för samtliga föroreningsämnen. När det gäller till exempel mängden total fosfor (P) och total kväve (N) förväntas en reduktion på 14,4 kg respektive 66 kg per år. Anläggandet av en kajpromenad/soldäck ger andra värden utöver rening av dagvatten. Kajpromenaden ger ökade rekreationsmöjligheter genom att ett nytt promenadstråk skapas med möjlighet att uppleva Inre hamnen på ett helt ny sätt liksom möjlighet till fiske och förtöjning av mindre båtar. 2. BAKGRUND OCH SYFTE Oskarshamns kommun har tagit fram ett program till detaljplan för Inre hamnen i Oskarshamns kommun. I samband med framtagandet fick WSP i uppdrag att ta fram en dagvattenutredning för hela planområdet (Inre hamnen dagvattenutredning ). Ett flertal åtgärder för att omhänderta dagvattnet, främst för att minska dess föroreningsinnehåll föreslogs. Till norra sidan av planområdet föreslogs 8 stycken raingarden, ett öppet avvattningsstråk (Figur 1). Till södra delen av planområdet föreslogs raingarden, separat avledning av takdagvatten och övriga dagvatten, samt en skärmbassäng placerade vid Ölandsfärjans kajplats (Figur 2). 4 (14)

5 Figur 1. Exempel på områden (markerade med rött) lämpliga för Rain Gardens/biofilter i norra delen av planområdet. Ungefärlig yta på Rain Gardens/Biofilter utgår från ett normalregn på ca 10 mm. Källa: WSP Inre hamnen dagvattenutredning Raingarden Figur 2. Till vänster: Exempel på områden (markerade med rött) lämpliga för raingardens//biofilter i södra delen av planområdet. Ungefärlig yta på raingardens/biofilter utgår från ett normalregn på ca 10 mm. Till höger: Placering av skärmbassägen. Källa: WSP Inre hamnen dagvattenutredning I samband med framtagandet av detaljplanen till norra delen av inre hamnen har WSP på uppdrag av Oskarshamns kommun, gjort en utredning för att klargöra lämplighetet för anläggandet av en skämbassäng för att ta hand om dagvattnet från den norra delen av planområdet (Figur 3). En skärmbassäng är ett sätt att anlägga en reningsanläggning utan markanspråk. Vertikala skärmar (dukar) fungerar som väggar i en serie bassänger. Skärmen (duken) fästs i en flytkropp och förankras mot botten med tyngder. Flytkropp kan vara en flytbrygga eller annat flytande objekt med tillräcklig stabilitet och hållbarhet. 5 (14)

6 Figur 3. Inre hamnens planområde, norra delen markerade med rött. Reningen av dagvatten i en skärmbassäng sker främst genom sedimentering av partikelbundna föroreningar och avskiljning av oljor som lägger sig på ytan i bassängerna. Däremot är reningen av lösta föroreningar som finns i dagvattnet begränsad i denna typ av anläggning. För att ta hand om de lösta föroreningarna krävs att det finns ett betydande inslag av vegetation i anläggningen. Skärmbassängens reningseffekt redovisas i avsnitt AVRINNINGSOMRÅDEN OCH RECIPIENT Den norra delen av inre hamnen består i huvudsak av hårdgjorda ytor i form av asfalt och tak. Inom området finns det enstaka gröna ytor. Storleken på området är ca 6,8 ha och där finns en industribyggnaden som idag står tom. Övrig bebyggelse är små industrier, ett tvätteri samt en del bostäder. Söder om Norra Strandgatan och järnvägen finns idag en stor hårdgjord kajyta, uppställningsplats, parkering och museum (Figur 4). Figur 4. Bilder från den norra delen av planområdet, industribyggnaden och järnvägsspåret. 6 (14)

7 Det befintliga dagvattensystemet i den norra inre hamnen innebär att allt dagvatten leds från planområdet, antingen till dagvattenbrunnar och ledningar och vidare till de utlopp som mynnar i inre hamnen, eller via ytlig avrinning direkt ned i inre hamnen. Det här innebär att allt dagvatten från norra inre hamn når recipienten utan någon behandling. Det noteras att detta gäller även för dagvattnet från övriga delar av Oskarshamns tätort som leds direkt till inre hamnen eller till Döderhultsbäcken som via en damm mynnar i inre hamnen (Figur 5). EU:s vattendirektiv (Ramdirektivet för vatten) infördes i den svenska lagstiftningen år 2004 genom bland annat Vattenförvaltningsförordningen. Implementeringen av vattendirektivet bedrivs med hjälp av ett antal definierade miljökvalitetsnormer (MKN) som beskriver den kvalitet eller den status en vattenförekomst 1 ska ha uppnått vid en viss tidpunkt. För statusklassning av sjöar och vattendrag utgörs klassningen av ekologisk status och kemisk status. Det generella målet med MKN har varit att alla vattenförekomster ska ha uppnått god status år Där detta ansetts tekniskt omöjligt har tidsfrist införts till år 2021 och längst till år MKN har som mål att inte försämra vattenkvalitet i någon vattenförekomst. Recipient för planområdet är Inre Oskarshamns hamnområde (vattenförekomst SE ). Miljökvalitetsnormer för Inre Oskarshamns hamnområde fastställdes senast år Då bedömdes vattenförekomsten ha måttlig ekologisk status pga övergödning och den uppnår ej god kemisk status. Döderhultsbäcken Inre hamnen Skärmbassäng Figur 5. Utsläpspunkter av dagvatten (prickar) och den tilltänka placeringen av skärmbassängen i norra Inre hamnen. Syftet med anläggandet av en skärmbassäg i den norra delen av inre hamnen är i första hand för att ta hand om dagvattnet från norra delen av planområdet (Figur 3). 1 En vattenförekomst är ett vatten som definierats inom ramen för vattenförvaltningen. 7 (14)

8 Den tilltänka placeringen av skärmbassängen ligger vid anslutningen till utloppet från det gröna området (Figur 5). Detr föreslås utnyttja anläggandet av skärmbasssägen för att ta hand om dagvattenet från det gröna området i sin helhet. Det dimensionerande flödet har beräknats med hänsyn till de sammanvägda avrinningskoefficienterna inom det gröna området (Figur 6). Samtliga areor och reducerade areor redovisas i Tabell 1. Figur 6. Avrinningsområdet. Planområdet markerade med blått. Tabell 1 Areor och avrinningskoefficienter för aktuella avrinningsområden Delområde Area (ha) Avrinnings koefficient φ Reducerade area (ha) Norra inre hamn 6,80 0,75 5,10 Villaområde/skog 77,20 0,15 15,44 SUMMA 84,00 20,54 4. FÖRSLAG PÅ DAGVATTENHANTERING För att inte hindra lastmöjligheter och båttrafiken i området föreslås att en träbrygga/kajpromenad byggs. Dess struktur kan utnyttjas för anläggandet av skärmbassängen. 8 (14)

9 Skärmbassängen dimensioneras för att ta hand av dagvattnet från det gröna området (Figur 5 och Figur 6). Reningsanläggningar dimensioneras med hänsyn till avskiljning av olika föroreningar. Vid en kostnadseffektiv dimensionering av reningsanläggningar används vanligen mängden regn vid en statistisk återkomsttid på mellan 0,5-1 år 2. Flöden som uppkommer vid kraftigare regn leds förbi (bräddas förbi) anläggningen. Detta görs för att skydda anläggningen och säkerställa en bra reningseffekt. Om man till exempel tillåter att allt dagvatten passerar genom dammarna vid kraftiga regn finns det risk för att sedimenterade partiklar spolas bort vilket är mindre bra utifrån reningssynpunkt. Ca 90 % av den totala årsnederbörden beräknas kunna behandlas i skärmbassängen. Med hänsyn till framtida ökade nederbördsmängder har klimatfaktor 1,25 använts (Svensk Vatten P110). För att beräkna det dimensionerande flödet har modellverkliget Stormac använts. Det dimensionerande flödet har beräknats till 12,7 l/s, /ha A red. Anläggningens funktion vid kraftigare regn än dimensionerande regn redovisas i avsnitt 4.3. Reningen i en skärmbassäng sker genom att partiklar sedimenteras till följd av en sänkt vattenhastighet. De största och tyngsta partiklarna sedimenterar först medan små lerpartiklar kan hållas sig svävande i vattnet i flera dagar. Tabell 2 redovisar sedimenteringshastighet i vatten med avseende på partikelstorlek. Tabell 2 Sedimenteringshastighet hos olika jordarter (WSUD Technical design guidelines, 2006) Fraktion Benämning Partikeldiameter μm Sedimenterings hastighet m/h Sand Mycket grov sand Grovsand Mellansand ,8 Finsand ,6 Silt Grovsilt 62 8,28 Mellansilt 31 2,376 Finsilt 16 0,648 Ler Lera 2 0,396 Grovkorniga partiklar sedimenterar snabbare och kan bilda bankar som ligger kvar länge trots höga vattenflöden. I vissa fall kan även finkornigt material skapa aggregat som kan bidra till att bilda en slemmig film som kan sitta kvar på stenar. Finkorniga partiklar kan hålla sig svävande i vattenskiktet under lång tid innan de sedimenterar och kan därför sprida ut sig över ett stort område. Mängden av partiklar, benämns normalt suspenderade ämnen (eller TSS, total suspended solids) i dagvatten liksom deras storleksfördelning varierar starkt. Det finns 2 Generella metoder för dimensionering av dammar och våtmarker samt allmänt om riktlinjer för rening av dagvatten. Larm, Thomas (14)

10 flera faktorer som påverkar förekomsten av partiklar i dagvattnet såsom markanvändning, markerosion, period mellan regn, fordonstrafik, byggmaterial etc. Studier kring TSS:s kornstorlek och dess fördelning i dagvatten är begränsad i Sverige. Referensvärden har därför tagits från en studie från Holland. Distributionen av partiklar i dagvatten med avseende på dess storlek redovisas i Figur 7. Erfarenhetsmässigt är det svårt att uppnå mer än 85 % partikelreduktion genom sedimentering, vilket kan betraktas som en hög ambitionsnivå för naturliga reningsmetoder. För att uppnå 85 % sedimentering av TSS bör partiklar större än 20 µm (finsilt) sedimenteras i anläggningen (Figur 7). Enligt tabell 2 är sedimenteringshastigheten för finsilt 0,648 m/h. Figur 7. Fördelningen av partiklars partikelstorlek i dagvatten, enligt olika undersökningar. Källa Floris C. Boogaard För att nå en bra reningseffekt bör anläggningen utformas så dagvattnet sprids väl i hela bassängen. Med flytväggar styrs vattnet i anläggningen och minskar samtidigt risken för kortslutningsströmmar samt förekomst av döda zoner i bassängen. Detta är avgörande för att nå en bra avskiljning av partikelbundna föroreningar genom sedimentering. Vid utformning av dammar och våtmarker bör därför hänsyn tas till den så kallade hydrauliska effektiviteten (λ). Hydraulisk effektivitet är ett mått på hur väl det inströmmande vattnet sprids ut i dammen (WSUD 3 ) Det vill säga hur stor del av ytan som utnyttjas för rening. Desto högre λ är, desto högre reningspotential finns i anläggningen. Hydraulisk effektivitet påverkas bl.a. av formen på dagvattenreningsanläggning, bottenstruktur och förekomsten av vegetation. Utformningen och placeringen av inloppet och utloppet är också viktigt. Den hydrauliska effektiviteten kan beräknas antigen genom empiriska metoder eller genom bedömning utifrån typfall (Figur 8). 3 WSUD Water Sensitive Urban Design. Technical desing guidelines, (14)

11 Figur 8 Hydraulisk effektivitet för olika geometriska former (WSDU) En acceptabel λ bör ligga på minst 0,7 (WSUD). För en utformning enligt presenterat förslag uppskattas λ till 0,85 vilket anses ge goda förutsättningar för rening. För att beräkna storleken på skärmbassänganläggningensyta, A, har följande ekvation använts: Där: R = ( + ) ( + ) = Andel av sedimentmängden som avlägsnas, (0,85) Figur 7 samt tillhörande text. Vs = Sedimenteringshastighet, (0,00018m/s =0,648m/h.) Se tabell 2 Q/A = Dimensionerande flödet dividerat med anläggningsytan A, (Q=0,220 m 3 /s). (90 % årsnederbörd) n = Turbulens- och kortslutningsströmningsparameter (6,67) de = Regleringsnivå (0 m) dp = Permanent vattendjup (4,5 m) d = Djup under dp som är tillräckligt för att hålla sediment (1,0 m) För att beräkna turbulens- och kortslutningsströmningsparametern (n) har följande ekvation använts: Där λ = 1 1 λ = hydraulisk effektivitet (0,8). Se ovan Enligt beräkningar behövs en skärmbassäng på 625 m 2 för att minska 85 % av TSS i dagvattnet från det gröna området vid det dimensionerande flödet på 0,220 m 3 /s vilket motsvarar ca 90 % av den totala årsnederbörden. 11 (14)

12 4.1. Anläggningens reningseffekt För att genomföra föroreningsberäkningar har modelleringsverktyget Stormtac använts. Årsnederbörden för Oskarhamnsområdet har uppskattats till 600 mm. I tabell 3 redovisas föroreningsbelastning i kg/år från avrinningsområden samt skärmbassängens reningseffekt i % och avskild mängd i kg/år. Som utgångspunkt för beräkningarna har schablonvärden använts motsvarande de som kan förväntas vid en SS-reduktion på 85 %. Tabell 3. Total föroreningsbelastning (kg/år) från aktuella avrinningsområden samt avskiljning i skärmbassäng Föroreningsämne ARO P N Pb Cu Zn Cd Cr Ni SS olja Villaområde/skog (kg/år) 18,0 182,0 0,8 1,8 7,6 0,0 0,3 0, ,0 Inre hamnen (kg/år) 11,0 62,0 0,5 1,1 3,7 0,0 0,4 0, ,0 Föroreningar som inte passerar skärmbassängen (kg/år) * 2,9 24,4 0,1 0,3 1,1 0,0 0,1 0, ,9 Föroreningar som passerar skärmbassängen (kg/år) * 26,1 219,6 1,2 2,6 10,2 0,1 0,7 0, ,1 Total Föroreningar (kg/år) 29,0 244,0 1,4 2,9 11,3 0,1 0,8 1, ,0 Avskiljningsgrad i skärmbassäng (%) ** 55,0 30,0 75,0 80,0 85,0 70,0 90,0 35, ,0 Avskiljningsmängd i skärmbassäng (kg/år) 14,4 65,9 0,9 2,1 8,6 0,0 0,6 0, ,8 Föroreningsbelastning efter behandlingen (kg/år) 11,7 153,7 0,3 0,5 1,5 0,0 0,1 0, ,3 Total föroreningsbelastning Inre hamnen (kg/år)*** 14,6 178,1 0,4 0,8 2,7 0,0 0,1 0, ,2 * 90% av årsvolym behandlas i anläggningen medan 10 % bräddas förbi. ** Avskiljningsgrad av skärmbassäng Stormtac (juni 2015). *** Föroreningsbelastning efter skämbassängen samt föroreningar som inte passerar skärmbassängen. Enligt beräkningarna förväntas en årlig reduktion genom sedimentering motsvarande ca 14,4 kg P, 66 kg N respektive 5002 kg TSS Förslag till utformning Den redovisade anläggningen har en total yta på ca 625 m 2. En träbrygga/soldäck som är 5 m bred och 125 m lång föreslås. För att förbättra hydrauliken och därmed uppehållstiden i skärmbassängen föreslås en mellanvägg. För att reglera vattenflödet mellan innersta bassängen och yttersta bassängen, förses skärmen med luckor placerade 0,4 m under vattenytan. Kajkonstruktion kommer även fungera som fästpunkt som ska anpassas för att klara isbildning och vågpåverkan från Gotlandsfärjans rörelser. Detta gäller även om fritidsbåtar lägger till längs skärmbassängen. Utformningen av anläggningen bör studeras vidare med hänsyn till landskapsbilden. Ett föreslag på utformning av anläggningens utseende redovisas i Figur (14)

13 Figur 9. Förslag på utformning av reningsanläggning Skärmens (dukens) längd anpassas till djupet, samt med hänsyn till vattenståndsvariationer. Medelvattenståndet under 2014 var +0,13 m (RH 2000). Länsstyrelsen i Kalmar har nyligen publicerat rekommendationer för bebyggelseplanering vid kusten. Där framgår framtida extremvattenstånd med 100 års återkomsttid. Medelvattenståndet år 2100 är beräknad till +0,91 m. Utöver det tillkommer lokala effekter av vågor och vindpåverkan. Vid 10, 50 och 100 års återkomsttid för högvatten har vattenståndet beräknats vara +0,87m, +0,98 m respektive +1,01 m (RH 2000, beräknat utifrån medelvattenstånd). Det föreslås att duken blir 6,5 m, de vill säga 2,5 meter längre än medelvattendjupet i området (4,5 m) Funktion vid extremt vattenflöde Vid kraftiga regn följer kraftiga flöden som kan orsaka att partiklar samlade i bottensediment virvlas upp. För att reningsanläggningen under sådana förhållanden inte ska riskera att bli en föroreningskälla utrustas den med ett bräddavlopp så kraftigare flöden ej passerar genom anläggningen. Genom att begränsa flödet säkerställs att flödeshastigheten genom anläggningen inte blir för hög. Bräddningsanordningen dimensioneras för att allt flöde som överstiger 220 l/s bräddas utanför skärmbassängen. 5. DRIFT- OCH SKÖTSELBEHOV För att säkerställa en god funktion är regelbundna driftinsatser nödvändiga. I samband med detaljprojektering ska mer detaljerade drift- och skötselinstruktioner tas fram. Nedan följer kortfattade exempel på mer generella driftinsatser: 5.1. Generella driftinsatser Rensning av skräp och kontroll av in- och utlopp Kontroll av bryggor, dukar, staket mm Kontroll av slamtillväxt och tömning av slam 13 (14)

14 En enklare dagboksföring för att följa upp vad som hänt tidigare och för att snabbare göra förändringar med de rutiner som finns. Med dagboksanteckningar har man ett underlag för att t.ex. bestämma att en rutin kan vara onödig och kan tas bort eller ändras. Kajpromenaden behöver inspekteras så eventuella skador uppmärksammas. I första hand är det säkerhetsmässiga funktionen som behöver kontrolleras, som räcken och bryggdäckets kondition. En gång per år bör dukarna kontrolleras. Sedimentkontroll: En gång per år kontrolleras sedimenttillväxten, dels vid inloppen, dels i anläggningens centrala delar. Vid en sedimenttjocklek på cm bör sedimenten avlägsnas. Enligt muntlig kontakt med Emil Ericsson från Järven Ecotech ackumuleras ca 1-2 cm sediment per år i en skärmbassäng. Främst sker sedimenteringen under de första metrarna för att sedan avta längs med anläggningen. Grövre och tyngre partiklar sedimenterar nära inloppet, och för att förenkla driftinsatser utformas inloppsdelarna så att sedimentupptag kan ske från land med slamsugningsfordon eller grävmaskin. Detta kräver att tillfartsväg med bärighet för tyngre trafik anläggs i anslutning till dessa platser. 6. KOSTNADSBEDÖMNING OCH ANLÄGGNINGENS LIVSLÄNGD. Kostnad för skärmabassäng SEK Kostnad för kajdäck SEK I denna uppskattning är även montagekostnaden inräknad (Priset inkluderar allt förutom pålning) Dukarna har en livslängd på år. I samband med byte av dukar brukar det vara lämpligt att byta ut delar av brygganläggningen. 7. ÖVRIGA KONSEKVENSER Att anlägga en kajpromenad/soldäck ger andra värden utöver rening av dagvatten. Kajpromenaden ger ökade rekreationsmöjligheter genom att ett nytt promenadstråk skapas med möjlighet att uppleva Inre hamnen på ett helt ny sätt, liksom möjlighet till fiske och förtöjning av mindre båtar. 8. BEHOV AV YTTERLIGARE UTREDNINGAR OCH UNDERSÖKNINGAR Anläggande av skärmbassäng kräver tillstånd för vattenverksamhet. Dialog bör tas med Länsstyrelsen för att reda ut hur omfattande denna prövning är, och vilka frågor som ska belysas. Länsstyrelsens principiella syn på skärmbassänger för rening av dagvatten behöver klarläggas. Det kan vara lämpligt att kommunen begär ett formellt yttrande i frågan. 14 (14)