Trädrötter och ledningar

Transkript

1 VA-Forsk rapport Nr Trädrötter och ledningar nya rön om rotinträngning i moderna VA-ledningar Örjan Stål Kaj Rolf Don Ridgers VA-Forsk

2 VA-Forsk VA-Forsk är kommunernas eget FoU-program om kommunal VA-teknik. Programmet finansieras i sin helhet av kommunerna, vilket är unikt på så sätt att statliga medel tidigare alltid använts för denna typ av verksamhet. FoU-avgiften är för närvarande 1,05 kronor per kommuninnevånare och år. Avgiften är obligatorisk. Nästan alla kommuner är med i programmet, vilket innebär att budgeten årligen omfattar drygt åtta miljoner kronor. VA-Forsk initierades gemensamt av Svenska Kommunförbundet och Svenskt Vatten. Verksamheten påbörjades år Programmet lägger tonvikten på tillämpad forskning och utveckling inom det kommunala VA-området. Projekt bedrivs inom hela det VA-tekniska fältet under huvudrubrikerna: Dricksvatten Ledningsnät Avloppsvattenrening Ekonomi och organisation Utbildning och information VA-Forsk styrs av en kommitté, som utses av styrelsen för Svenskt Vatten AB. För närvarande har kommittén följande sammansättning: Anders Lago, ordförande Olof Bergstedt Roger Bergström Daniel Hellström Stefan Marklund Mikael Medelberg Anders Moritz Peter Stahre Jan Söderström Göran Tägtström Agneta Åkerberg Steinar Nybruket, adjungerad Thomas Hellström, sekreterare Södertälje Göteborgs VA-verk Svenskt Vatten AB Stockholm Vatten AB Luleå Roslagsvatten AB Linköping VA-verket Malmö Sv Kommunförbundet Borlänge Falkenberg NORVAR, Norge Svenskt Vatten AB Författarna är ensamma ansvariga för rapportens innehåll, varför detta ej kan åberopas såsom representerande Svenskt Vattens ståndpunkt. VA-Forsk Svenskt Vatten AB Box Stockholm Tfn Fax svensktvatten@svensktvatten.se Svenskt Vatten AB är servicebolag till föreningen Svenskt Vatten.

3 VA-Forsk Bibliografiska uppgifter för nr Rapportens titel: Title of the report: Trädrötter och ledningar nya rön om rotinträngning i moderna VA-ledningar Tree roots and pipes new experiences on root intrusion into modern sewage pipes Rapportens beteckning Nr i VA-Forsk-serien: Författare: Örjan Stål, SWECO; Kaj Rolf, SLU; Don Ridgers, Thames Water, UK VA-Forsk-projektnr: Projektets namn: Projektets finansiering: Trädrötter och ledningar utvärdering av rotinträngning i försöksanläggning i Alnarp VA-Forsk, Thames Water UK Rapportens omfattning Sidantal: 23 Format: A4 Sökord: Keywords: Sammandrag: Abstract: Målgrupper: Omslagsbild: Rapporten beställs från: Avloppsledningar, dagvattenledningar, trädrötter, rotinträngning Sewer pipes, stormwater pipes, tree roots, root intrusion Studier av rotinträngningar i moderna markavloppsrör av såväl betong- som plastmaterial visar att fogarna i dessa rör inte kan stå emot rotinträngning. Orsakerna till att rotinväxningen sker är för närvarande inte helt klarlagda. Studies on root intrusion into modern sewage pipes made from concrete or PVC material have shown that these types of pipe are not impervious to roots. The reason why roots penetrate into new pipes have not yet been fully identified. Stadsplanerare, VA-tekniker, landskapsarkitekter, landskapsingenjörer Örjan Stål studerar rotinträngning. Fotograf: Kaj Rolf Finns att hämta hem som pdf-fil från Svenskt Vattens hemsida Utgivningsår: 2005 Utgivare: Svenskt Vatten AB Svenskt Vatten AB Grafisk formgivning: Victoria Björk, Svenskt Vatten

4 Förord Frågor kring rotinträngning i avloppsledningar har studerats vid SLU sedan mitten av 1990-talet. Under 1993 anlades ett försöksfält där inväxning av rötter i både betong- och plaströr skulle studeras. Denna rapport presenterar resultatet av en undersökning som gjordes under 2004 där samtliga skarvar togs isär för att dokumentera rotinträngningar. Rapporten har gjorts inom ramen för COST-Action C15 Improving relations between technical infrastructure and vegetation i ett samarbete mellan SLU Inst. för landskaps- och trädgårdsteknik, Thames Water UK, Malmö Stad och föreningen Svenskt Vatten. Projektet svenska del har finansierats av VA-Forsk (VA-Forsk projekt nr: Trädrötter och ledningar utvärdering av rotinträngning i försöksanläggning i Alnarp) och det brittiska deltagandet har finansierats av Thames Water UK och COST-Action C15. Alnarp 26/ Kaj Rolf 3

5 4

6 Innehåll Förord Sammanfattning Summary Konflikten mellan träd och avloppsledningar Orsaker till rotinträngning Hur bedöms risken för rotinträngning Avloppssystemets svaga punkter Spill- och dagvattenledningar Gamla och nya ledningar Utvärdering av försöksanläggning för betong- och PVC-rör Syfte och försöksupplägg Utvärdering genom invändig TV-inspektion av rören Utvärdering från uppgrävning och undersökning av rörfogarna 16 3 Aspekter på planering Exempel på konsekvenser för rotinträngning vid olika typer av projektering av träd och avloppsledningar Kurvor i diagrammet (figur 3-3) Sammanfattning av exemplen i tabellform Referenser

7 6

8 Sammanfattning Både fungerande avloppssystem och behagfulla trädmiljöer betraktas idag som självklara delar i det moderna stadsbyggandet. Stadsmiljön har dock under stora delar av 1900-talet planerats utan att hänsyn tagits till hur träd och avloppsledningar placerats i förhållande till varandra. Trädrötter som växer in i avloppsledningar har därför blivit ett ekonomiskt problem som belastar skattebetalarna i allt större utsträckning. Den allmänna kunskapsnivån om förutsättningarna för rotinträngning i avloppssystemen har ofta visat sig vara låg bland planerare för både VA- och parksidan. Dels saknas kunskap om avloppssystemens begränsade förmåga att motstå trädrötter, dels saknas förståelse för träd och trädrötters utveckling i stadsmiljö. Dagens växande problem med trädrötter i avloppsledningar skapades framförallt under 60- och 70-talen då få kände till trädens förmåga att tränga in i avloppsledningar. Äldre ledningstyper av betong är generellt känsligare för rotinträngning än nya avloppsledningar. Detta beror på att äldre rörfogar inte är helt täta. Studier av rotinträngningar i moderna markavloppsrör av såväl betong- som plastmaterial har även visat att fogarna i dessa rör inte heller kan stå emot rotinträngning. Orsaken till att rotinväxningen sker i nya rörfogar är för närvarande inte helt klarlagda. För att i större utsträckning förhindra trädrotsintrång i avloppssystemen måste dagens planerare och byggare av stadsmiljö förbättra sina kunskaper och bland annat känna till och ha förståelse för: växtplatsens (ståndortens) förutsättningar och dess betydelse º trädarters olika krav på ståndort avloppssystemens svaga punkter trädarters olika kapacitet att penetrera avloppsledningarnas svaga punkter º trädarters olika rotutveckling i urban miljö betydelsen av trädets placering i förhållande till avloppsledningarnas typ, djup och placering. En god växtplats för trädet minskar risken för rotinträngning i avloppssystemet. Skyddar man avloppssystemets svaga punkter brunnar, ledningsskarvar, övergångar mellan olika ledningsmaterial samt servisledningar och undviker slarv vid anläggandet av avloppssystem minskar risken ytterligare. Syftet med artikeln är att visa intressanta lösningar och nyansera synsättet på konfliktsituationen mellan trädrötter och VA- ledningar. Målet för denna planering är att styra rotinträngningsproblemet så att det tidigast sammanfaller med avloppsledningens ekonomiska livslängd dvs. ca 100 år. Ett ökat engagemang för problemet samt ett ökat samarbete mellan VA- och parksidan har visat sig ge bättre lösningar på konflikten mellan träd och avloppsledningar. 7

9 Summary Functional sewage systems and aesthetic tree environments are both essential elements of modern urban construction. However, during the greater part of the 20th Century, urban environments were designed without regard to how trees and sewage pipes were positioned in relation to each other. The penetration of tree roots into sewage pipes has therefore become a problem that is creating an ever-increasing financial burden for urban society. The general level of awareness of the conditions for root intrusion into sewage systems is often low among planners of both sewage infrastructure and urban green. There is often a lack of knowledge regarding the limited capacity of sewage pipes to withstand tree root intrusion, combined with limited understanding of trees and tree root development in urban environments. Todays growing problems with tree roots in sewer systems was initially created during the nineteensixties and seventies, when few persons was aware of trees ability to penetrate sewage pipe systems. Older types of clay and concrete pipes are generally more susceptible to root intrusion than modern pipes, due to the fact that older pipe joints are not completely tight. Studies on root intrusion into modern sewage pipes made from concrete or PVC material have shown that even these types of pipe are not impervious to roots. The reasons why roots penetrate into new pipe joint types have not yet been fully identified. To be more effective at preventing root intrusion into sewage systems, today s planners and constructors of urban environments must improve their knowledge, be aware and have an understanding of: Growing site (planting site) conditions and their significance. º variations between tree species in their demands on growing site. Vulnerable points in the sewage system. Variations between tree species in their capacity to penetrate vulnerable points of sewage pipelines. Variations between tree species in root development in the urban environment. Significance of tree placement in relation to the type, depth and placement of pipelines. A good growing site for the tree reduces the risk of root intrusion in the sewage system. If the vulnerable points of the sewage system manholes, pipe junctions, transitions between pipe materials and service pipes are protected and if care is taken in the installation of pipelines, the risk can be reduced further. The aim of the present article is to present effective solutions and to deepen the perspective of the conflict situation between tree roots and sewage infrastructure. The aim of current planning is to control the root intrusion problem so that it coincides with the economic lifetime of the sewage system, i.e. around 100 years. Increased involvement in the problem and increased collaboration between sewage authorities and park departments have been shown to provide more effective solutions to the conflict between trees and pipes. 8

10 1 Konflikten mellan träd och avloppsledningar Både träden och VA- systemen måste samsas om det knappa utrymme som stadsmiljön erbjuder, vilket idag orsakar kostsamma konfliktsituationer. I dagligt språkbruk används ordet stadsträd för träd som används i den urbana miljön. Ett träd är ett träd och det kräver samma förutsättningar för att kunna leva, vare sig det växer i naturmark eller gatumiljö. Tyvärr glöms detta ofta bort vid plantering av träd i urban miljö. Stadsmiljön skiljer sig helt från de förutsättningar ett träd har i sin naturliga miljö. För ett träd i stadsmiljö är följande förutsättningar vanligt förekommande idag: Alltför snålt i volym tilltagen växtbädd. Markbeläggningen bidrar till syrebrist och koldioxidförgiftning av trädrötterna. Minskad genomsläpplighet i markytan bidrar till vattenbrist. Utebliven kontinuerlig tillförsel av organiskt material bidrar till näringsbrist samt liten förekomst av organismer och bakterier jorden. Tekniska ingrepp i marken nära trädens rotsystem såsom grävning och markkompaktering, ger direkta fysiska skador, men kan också ge indirekta konsekvenser för trädet. Konsekvenserna av ovanstående förutsättningar kan bli följande: Nyplanterade träd får svårt att etablera sig, tillväxten blir dålig eller träden dör. Träden etablerar sig, men får en reducerad livslängd. Äldre stora träd som fått sin markyta inskränkt eller förändrad, stannar upp i tillväxt och dör så småningom bort. Träden etablerar sig och växer på bekostnad av intilliggande tekniska installationer, dvs. växer in i drän- och avloppsledningar. I VA-systemet finner trädens rötter en god tillgång på i övrigt knappa resurser som syre, vatten och näring. Trädens rötter har en unik förmåga att leta sig ner i ledningsgravar (som innehåller löst och luftigt 9 fyllnadsmaterial) och tränger därefter in i dag- och spillvattenledningar genom t.ex. sprickor, ledningsfogar och håligheter. Väl inne i VA-ledningarna utvecklas rötterna tämligen snabbt och orsakar där stopp eller driftstörningar i systemen med yt- och källaröversvämningar som följd. Konflikten mellan ledningens funktion och trädets rötter är därmed ett faktum (Orvesten & Stål 2003). Kommunikationen mellan ledningsägare (t.ex. VA-avdelning) och trädansvariga (t.ex. parkavdelning) har varit, och är fortfarande på många håll, mycket dålig (Stål 1996, 1998). Mycket lite resurser avsätts för att verkligen finna lösningar på konfliktsituationen mellan trädrötter och avloppsledningar. Förståelsen mellan VA- och parkavdelning är ofta liten och det är inte ovanligt att stor kraft istället ägnas åt att skylla problemet på varandra. Denna situation är i längden mycket kostsam och det är skattebetalarna som får finansiera detta kommunikationsproblem. 1.1 Orsaker till rotinträngning Erfarenheter pekar på att trädarternas specifika behov och egenskaper i relation till växtplatsens förutsättningar är av mycket stor betydelse för problemet med rotinträngning i avloppsledningar. Trädens ståndort är i detta sammanhang av stor betydelse för tidpunkten då rotkonflikten med avloppsledningar uppstår, dvs. om och när ett träds rötter penetrerar en avloppsledning. En växtplats som inte står i relation till vad en specifik trädart önskar, tidigarelägger tidpunkten för rotinträngningstillfället. Rötterna hittar ofta så småningom ledningsgravar med avloppsledningar. De porösa ledningsgravarna är lättpenetrerade och trädrötterna söker sig fram till eventuella ingångshål i avloppsledningarna och därmed påskyndar de dåliga markförhållandena på ståndorten rotinträngningstillfället. Om trädet istället planteras på en plats med goda växtförutsättningar (lucker jord med näring och vatten) så att trädets rötter lätt kan ta sig fram och hitta vatten/näring i marken så kan rotinträngningstillfället senareläggas eller helt undvikas. Erfarenheter från bl.a. Sverige visar att ståndorten även tycks ha stor betydelse för hur snabbt trädroten utvecklas inne i avloppsledningen. Vid dåliga

11 växtförutsättningar letar sig rötterna in i avloppsledningar relativt snabbt, men vid goda växtförutsättningar går det betydligt långsammare. kan man säga att träd som i sitt vuxna stadium får en stor kronvolym, och som därmed är i stort vattenbehov under vegetationsperioden, är de som har störst potential till att skada avloppsledningar i stor omfattning genom rotinväxning. 1.2 Hur bedöms risken för rotinträngning I tabell 1-1 redovisas exempel på några trädarters specifika behov och egenskaper såsom dess tillväxttakt, rotenergi och vattenbehov, vilka är centrala faktorer vad gäller risken att trädets rötter tränger in i en närliggande avloppsledning (Orvesten & Stål 2003). Det är alltså viktigt för en planerare att veta dels vad trädarten har för egenskaper och dels vad växtplatsen erbjuder. Trädarter som föredrar fuktiga växtplatser och har en hög tillväxttakt kan till exempel misstänkas för att ha stor förmåga att tränga in i avloppsledningssystem i urbana situationer där fukt ofta är en bristvara. Det bör dock nämnas att alla trädarter har förmågan att växa in i avloppsledningar, det är bara frågan om i vilken omfattning och inom vilken tidsintervall det kommer att ske. Förenklat 1.3 Avloppssystemets svaga punkter Avloppssystemet är sammanfogat av en mängd delar. Det är i systemets skarvar som de mest rotinträngningskänsliga punkterna uppstår. Det finns idag inga hela avloppssystem som är garanterat helt tättslutande. Trädrötter har förmåga att tränga in i skarvar av alla idag på marknaden förekommande rörledningssystem (Stål 1995). Helsvetsade avloppsledningar håller trädrötterna utanför själva ledningssträckan, men i skarvar mot t.ex. brunnar kan trädrötter ändå leta sig in. Det har visat sig att servisanslutningar och brunnar är särskilt känsliga punkter för rotinträngning i avloppssystemen. Serviser är ledningar (ofta små rördimensioner) som ansluter från en fastighet Tabell 1-1. Exempel på behov och egenskaper hos några trädarter. Sammanställningen lyfter fram några viktiga faktorer som har en avgörande betydelse för konfliktsituationen mellan trädrötter och avloppsledningar (Thamm, 1999 ur Orvesten & Stål 2003). (!) = högriskarter, dvs. trädarter som under dåliga ståndortsförhållanden i gatumiljö visat sig mycket kapabla att tränga in i avloppsledningar. Trädart Pionjär- (P) / Sekundärart (S) Rotenergi Känslighet för vattenbrist Tillväxttakt Acer campestre, naverlönn S Hög Låg Långsam Acer pseudoplatanus, sykomorlönn Aesculus hippocastanum, hästkastanj P/S (!) Medel Medel Långsam S (!) Hög Hög Snabb Betula pendula, vårtbjörk P (!) Hög Hög Snabb Malus baccata, bärapel P Låg Låg Långsam Platanus acerifolia, platan S (!) Hög Låg/ Medel Snabb Populus sp., poppelarter (samtliga) P (!) Hög Hög Snabb Quercus robur, skogsek S Hög Låg/ Medel Långsam Robinia pseudoacacia, robinia S (!) Hög Låg Snabb Salix sp., pilarter (samtliga) P (!) Hög Hög Snabb Sorbus intermedia, oxel P Låg Låg Långsam Tilia cordata, skogslind S Låg Låg/ Medel Långsam Ulmus glabra, skogalm P/S (!) Hög Hög Snabb 10

12 in i en huvudledning. Övergångar mellan olika rörmaterial som plast och betong är också mycket svaga punkter i avloppssystemet och utsätts ofta för rotinträngning (Orvesten & Stål 2003). Trädrötter har stor förmåga att tränga in i minsta hålighet och rötterna har en stor känslighet för var de finner näring och vatten. Trädrötterna letar reda på avloppsledningens svaga punkter och kan med rotspetsarna tränga in i rörskarvar, sprickor i rörgodset samt i övergångar. Med övergångar menas här t.ex. övergång mellan huvudledning och brunn samt övergång mellan huvudledning och servis. stiger över ledningshjässan. Med andra ord så verkar det som om syretillgången i ledningarna har större betydelse för rotförekomst inne i ledningen än tillgången på vatten Gamla och nya ledningar Fram till på 1960-talet utfördes fogtätningen på avloppsledningar med tjärat garn och cement (figur 1-2) Spill- och dagvattenledningar Trädrötter tenderar att tränga in i avloppsledningar på olika sätt beroende på om det är en spill- eller dagvattenledning. Spillvattenledningen har ett ständigt flöde av vatten med en hög näringshalt. Detta gör ledningarna särskilt attraktiva för trädrötter. Spillvattenledningar får därför ofta ett hängande draperi av rötter inne i ledningen. Dagvattenledningar har ett ojämnt vattenflöde och kan vara torra under vissa perioder med lite nederbörd. Trädrötter tränger därför oftast in i botten av dagvattenledningar där förhållandena med fukt är bäst för rötterna. Orsaken till att rötterna oftast tränger in i hjässan på spill- och kombinerade ledningar kan även ha att göra med att läckande avloppsvatten bildar en anaerob zon under och vid sidan om ledningen, se figur 1-1. Detta gör att de rötter som har funnits i botten på ledningen och vuxit in ledningen har dött utanför ledningen pga. syrebrist. Detta fenomen uppdagas också vid situationer där grundvattnet Figur 1-2. Fogtätning med tjärat garn och cement. På och 70 talen förändrades detta till mer elastiska fogtätningar (figur 1-3), i början tillverkade av naturgummi. Eftersom det rådde osäkerhet om naturgummits varaktighet, så gjordes senare tätningar med ett artificiellt gummi med en utformning som gjorde att det var lättare att foga ihop rören på plats. Dessa utformades som glid- eller läpptyp (figur 1-4). Figur 1-1. Läckande avloppsvatten bildar en anaerob zon under och vid sidan av ledningen. Figur 1-3. Gummiringstätning. 11

13 2 Utvärdering av försöksanläggning för betongoch PVC-rör Figur 1-4. Glid- eller läpptätning. Under hela tätningsproblematikens utvecklingsperiod, så var de dominerande kriterierna: Det skulle vara enkelt att applicera fogen eller sätta ihop rören på arbetsplatsen. Tätt mot läckage. Biologisk/kemisk beständighet. Genom att studera tv-filmningar i avloppsledningar i Storbritannien fram till 1999, så kunde konstateras att 12,5 % av ledningar i lerjordar och 15,1 % av ledningar i sandjordar hade rötter i ledningarna. I nästan samtliga fall så hade rötterna vuxit in genom fogarna. Genomsnittlig ålder på ledningarna var ca 80 år med ett spann från 0 till 120 år. Äldre ledningstyper av betong är generellt känsligare för rotinträngning än nya avloppsledningar. Detta beror på att äldre rörfogar inte är helt täta. Dessa fogar är mycket lättforcerade för trädens rötter och var vanliga i anläggningar fram till och med 1950-talet. Under senare tid har dock rörens fogmaterial förbättrats betydligt med en utveckling av olika gummimaterial. De senaste årens studier i Sverige, Storbritannien samt i Tyskland har visat att det även i moderna markavloppsrör av såväl betongsom plastmaterial sker rotinträngningar. Även dessa nyare avloppsrör har alltså svårt att utestänga trädrötter. De forskningsresultat som främst ligger till grund för denna misstanke var de enkätundersökningar som behandlade uppkomsten av rotinträngning i nya avloppsledningar i Sverige (Stål & Rosenlöf 1995) och i Tyskland (Boeresch 1997). Dessa forskningsresultat har medfört att nya avloppsledningars skydd mot rotinträngning har ifrågasatts. 12 En trolig orsak till rotinträngningens uppkomst är avloppsrörens fogar och deras oförmåga att utestänga trädrötter. Rörkonstruktörerna har tillverkat fogar som skall vara täta mot in- och utströmmande vatten, utan kunskap om trädrötters utveckling och penetreringsförmåga. Vi vet att dagens krav för tätningstryck på packningar i markavloppsrör varierar mellan 0.3 Mpa 1,0 Mpa beroende på rörmaterial och konstruktion. Dagens krav på täthetstrycket i gummipackningarna är med andra ord för låga för att kunna förhindra framtida rotinväxning (Boeresch 1997). Några tillverkare har gjort experiment för att testa sina produkter med avseende på känslighet för rötter, men dessa tester (Whittle 2003) hade mestadels kort varaktighet (ca ett år) och man använde arter som inte uppför sig på samma sätt som de arter som åstadkommer problemen i praktiken. Till exempel så har de flesta testerna gjorts med gräsarter och lupiner, medan de mesta skadorna åstadkoms av pil och poppel. För att en test skall kunna inkorporeras i en tillverkningsstandard så måste den vara repeterbar och enkel att utföra. Läckagetester är enkla och kan mätas direkt. Biologisk och kemisk beständighet är svårare men möjlig att mäta. Det finns dock en slumpmässighet med trädrötters tillväxt som gör det svårare att mäta direkt (solljus, regn, temperatur, växtens vigör etc.) liksom den långsamma tillväxten. Följaktligen finns det inte en direkt test för rotmotstånd i dagens rörstandarder. Tilliten baseras på andra kriterier som anses relevanta för motståndskraften mot rotinträngning, dvs. täthet mot läckage, kontakttryck och storleken på kontaktytan mellan rörkomponenter och packning. (tabell 2-1). Det kan alltså konstateras att den tekniska utvecklingen skett och sker med en begränsad kunskap om de biologiska mekanismerna som styr rotutvecklingen. Flera olika forskare har dock visat att växters rotspetsar kan utveckla ett stort axiellt tryck på ända upp till 2,6 Mpa (Taylor & Ratliff 1969; Pfeffer

14 1893; Mattheck, Bethge & Stål 1996). Rötter har även en förmåga att omforma sig genom att expandera radiellt när de stöter på motstånd i marken för att sedan smalna av och därefter expandera igen (Hettiratchi 1990). Detta skeende har även observerats vid försök med geotextilier som rotspärrar (Wagar & Baker 1993; Stål 1995). Roten har i dessa försök minskat sin rotdiameter radikalt för att kunna växa igenom de små hål som finns i geotextilien, för att sedan expandera och återgå till näst intill ursprunglig diameter. Mätningar av rötters förmåga att utveckla axiella tryck har nästan uteslutande utförts på ettåriga fröplantor och inte på stora träd. Därför är det angeläget att förbättra kunskapen om vilka mekanismer som styr trädrötternas inväxning i rörfogar. Vid Sveriges Lantbruksuniversitet, institutionen för landskapsoch trädgårdsteknik i Alnarp, anlades våren 1993 en fullskaleanläggning bestående av betong- och PVC-rör, där popplar (Populus canadensis Robusta ) planterades rakt ovanför rören. 2.1 Syfte och försöksupplägg Syftet med detta försök var dels att få svar på hur stark penetreringsförmåga trädrötter har och dels att få verifierat hur gummitätningarna som används ute på marknaden för markavloppssystem (av såväl betong som plastmaterial), klarar av att utestänga trädrötter. I maj månad år 2004 avslutades försöket genom upptagning och undersökning av rörfogarna. Upptagningen och undersökningen genomfördes tillsammans med representanter från Thames Water UK och gjordes inom ramen för den europeiska samarbetsorganisationen COST Action C15 Improving relations between technical infrastructure and vegetation. Försöksanläggningen (figur 2-1 och 2-2) har även följts upp genom invändig TV-inspektion och dokumentation från Försöken med fogar och skarvar på moderna betong- och PVC-rör var uppdelade i två olika sektioner; en för betong och en för PVC. Försöksanläggningen var lagd i ett 32 meter långt slutet system, där betong- och PVC-rören var sammankopplade med varandra och hade 12 stycken försöksskarvar per material. Rörskarvarna hade olika utförande enligt tabell 2-2. Vissa skarvar var helt opåverkade och fackmannamässigt utförda Tabell 2-1. Kontakttryck och kontaktbredder från några internationella standarder. Standard Initialt kontakttryck (MPa) 50-årsvärde på kontakttryck (MPa) Minimum kontaktbredd (mm) AS 1260:1984 Australian Standard (Unplacticized PVC) NZS 7649 New Zealand Standard (Unplacticized PVC) AS 1260:1966 Australian Standard (Unplacticized PVC) AS 1741 Australian Standard (vitrified clay pipes) ASTM C425 American Society for Testing and Materials EN 1916 European Standard (Concrete pipes)

15 Figur 2-1. Principskiss på försöksanläggningen på SLU i Alnarp. Tabell 2-2. Försöksanläggningens upplägg för tester av olika rörfogar. PVC-skarvar Betongskarvar A: Fingerad skarv genom införd träkil i skarven A: Fingerad skarv genom spräckning av hjässan på skarven B: Opåverkad skarv B: Opåverkad skarv C: Opåverkad skarv med vulktejp utanpå fogen C: Opåverkad skarv med vulktejp utanpå fogen D: Sågad i rörgodset bakom skarven och lagad med vulktejp. Skarv för övergång mellan PVC- och betongrör D: Sågad i rörgodset bakom skarven och lagad med vulktejp. E: Ledningsbädden upphöjd 5cm mitt under skarven Figur 2-2. Försöksanläggningen på SLU i Alnarp. 14

16 medan andra utsattes för kontrollerade provokationer för att kunna testa materialen under så olika förhållanden som möjligt. En del skarvar hade också försetts med en extra utanpåliggande tätning i form av självvulkaniserande tejp. Rören i enmeterslängder lades efter svensk standard och av erfarna rörläggare från Malmö VA-verk. Popplarna planterades rakt ovanför varje skarv i åkerjord med bästa tänkbara växtförutsättningar. Vattengången för ledningen låg ca 70 cm under marknivå och grundvattennivån i området låg på ca 1 meter under markytan. De fem första växtsäsongerna var ledningen fylld till en tredjedel med vatten som cirkulerade i ledningssystemet med jämnt flöde och konstant vattennivå under växtsäsongen. Från 1998 till upptagningen våren 2004 har ingen vattencirkulation förekommit i anläggningen. Ledningen har under denna tid fungerat mer som en dagvattenledning med ojämnt vattenflöde och varierad vattennivå. 2.2 Utvärdering genom invändig TV-inspektion av rören Efter två växtsäsonger utfördes den första TV-inspektionen av försöksanläggningen. Från denna filmning kunde rotinträngning endast klart säkerhetsställas vid fogen för övergången mellan betong- och PVC-röret. I efterföljande filmningar kunde rotinträngningar från fler fogar säkerhetsställas. De fogar som visade upp klara resultat av inträngande rötter var de fogar som på ett eller annat sätt manipulerats för att rötterna lättare skulle kunna ta sig in genom rörfogen. Rötter i de fackmannamässigt korrekt lagda rörfogarna hade dock noterats på såväl betong- som PVC-rör, men dessa kunde inte säkerhetsställas till 100 % och har i filmprotokollet därför noterats som misstänkt rotinträngning (tabell 2-3 och 2-4). En anledning till att det var svårt att säkerhetsställa rotinträngning i dessa fogar kan ha berott på att Tabell 2-3. Sammanställning från TV-inspektion av försöksanläggningen , betongrör. ua = utan anmärkning. Behandling Filmad Filmad Filmad Rotskärning före filmning Filmad Rotskärning före filmning A1 ua ua ua klockan 12 3 Mindre rötter A2 ua klockan 7 9 mindre rötter 15 klockan 4 11 större rötter A3 ua ua ua ua B1 ua ua ua ua B2 ua ua ua ua B3 ua ua ua ua C1 ua ua ua ua C2 klockan 1 misstänkt liten rot klockan 4 8 större rötter ua ua klockan 9 11 misstänkt liten rot D 1 ua ua ua ua D 2 ua ua ua ua D3 ua klockan 11 Misstänkt liten rot ua ua E1 ua ua klockan 4 11 större rötter E2 ua ua ua ua E3 ua ua ua ua Övergång till PVC klockan 10 mindre rötter klockan 1 11 större rötter klockan 2 10 större rötter klockan 4 8 större rötter klockan 2 8 större rötter

17 Tabell 2-4. Sammanställning från TV-inspektionen av försöksanläggningen , PVC-rör. ua = utan anmärkning. Behandling Filmad Filmad Filmad Rotskärning före filmning Filmad Rotskärning före filmning A1 klockan 11 misstänkt liten rot A2 ua fullt av stora rötter, blockage A3 ua kunde ej filmas pga stopp i A2 ua ua ua ua klockan större rötter bortskurna ua klockan större rötter B1 ua ua ua ua B2 ua klockan 12 klockan 9 12 ua misstänkt liten rot misstänkt liten rot B3 ua kunde ej filmas pga stopp i A2 ua klockan 1 liten rot C1 ua klockan 5 7 lösa rötter C2 ua kunde ej filmas pga stopp i A2 C3 ua kunde ej filmas pga stopp i A2 D1 ua klockan 12 större rötter D2 ua kunde ej filmas pga stopp i A2 D3 ua kunde ej filmas pga. stopp i A2 ua ua klockan 1 misstänkt liten rot större rötter klockan 4 12 ua större rötter klockan 7 5 ua ua klockan 1 misstänkt liten rot större rötter klockan 4 11 större rötter klockan 1 ua dessa små rötter avlägsnats inne i rörfogarna vid rotskärning. Vid filmningarna 1996 och 1997 var rotvolymen så pass kraftig i både betong- och PVCledningen att rotskärning och spolning av ledningarna var nödvändig för att kunna komma åt med filmkameran. Efter växtsäsongen 1997 gjordes ingen mer TVinspektion och systemet tömdes på det konstant cirkulerande vattnet. Anledningen till detta var brist på forskningsmedel. Att systemet tömdes på det cirkulerande vattnet har förmodligen bidragit till att ledningen de resterande åren inte har varit lika attraktiv för popplarnas rötter. Lägg därtill att popplarna redan hade mycket gynnsamma växtförutsättningar på platsen, där rötterna kunde växa obegränsat för att få tag på vatten och näring Utvärdering från uppgrävning och undersökning av rörfogarna Resultaten från upptagningen och undersökningen av rörfogarna i maj 2004 visade att samtliga rörfogar oavsett material hade råkat utför rotinträngning (figur 2-3, tabell 2-5 och 2-6). Därmed hade frågetecknen från tidigare TV-inspektioner av de fackmannamässigt korrekt lagda rörfogarna bytts ut till utropstecken. Rötterna som hade vuxit igenom var generellt relativt små (<1mm i diameter), men några av rötterna som hade lyckats tränga sig förbi gummitätningarna var upp till 3 mm i diameter (figur ). Vidare kunde konstateras att även om rötterna var förhållandevis små, så var mängden rötter som

18 vulkaniserande tejpen och fortsatt förbi packningen och vuxit in i röret, se tabell 2-6 och figur 2-7. Trädrötter kan konstateras ha en stor förmåga att tränga in i minsta hålighet. Det som för ett mänskligt öga verkar var helt tätt eller tätt nog för att hålla emot en vätska, har inte en tillräcklig täthet för att utestänga rötter. Den porositet som rötterna kan finna livsutrymme i är förmodligen nere på storleken av en tillväxtcell hos en rotspets. När väl roten väl fått fäste kan den utöva ett radiellt tryck som gör att den kan pressa sig förbi hinder. Figur 2-3. Uppgrävning av rörförsöket. vuxit in i ledningarna desto mer överraskande. Oavsett storlek på rötterna så vet vi från tidigare erfarenheter att väl inne i ledningarna utvecklas rötterna tämligen snabbt. Speciellt noterbart var att rötterna även hade vuxit in under den mycket tättslutande Tabell 2-5. Sammanställning från observationer i fält och vid undersökning av skarvarna Betongledning. Behandling Observationer i fält Utvärdering undersökning fog A1 Större rot växer rakt in i fogen. Ingen utvärdering A2 Rot växer rakt in i fogen under Ingen utvärdering manipuleringen på röret. A3 Liten rot växer in i fogen. Rötterna har växt in i fogen men ej förbi första läpptätningen. B1 Större rötter växer rakt in i fogen. Större rot växer in genom första och andra läpptätningen. B2 Mindre rot växer rakt in i fogen. Större rot växer in genom första läpptätningen. Smårötter <1 mm växer igenom bägge läpptätningarna. B3 Inga rot observationer Smårötter <1 mm växer in i fogen men ej förbi första läpptätningen C1 Mindre rötter har växt in i vulkgummitejpen Ingen utvärdering C2 Rötter har växt in i vulkgummitejpen Inga observerade rötter. D1 Större rot har växt igenom vulkgummitejpen Inga observerade rötter. D2 Inga synliga rötter i vulkgummitejpen ovanför skåran Inga synliga rötter i vulkgummitejpen ovanför skåran D3 E1 Inga synliga rötter i vulkgummitejpen ovanför skåran Större och mindre rötter växer rakt in i fogen. Inga synliga rötter i vulkgummitejpen ovanför skåran Större och mindre rötter växer igenom båda läpptätningarna och in i ledningen. E2 Större rötter har växt in i fogen. Större och mindre rötter växer igenom båda läpptätningarna och in i ledningen. Mindre rötter har också växt på baksidan av packningen felsida E3 Större rot växer rakt in i fogen Större rötter ca 1 mm växer in i fogen men ej förbi första läpptätningen. 17

19 Figur 2-4. Rotinträngning i betongrörsfog B; opåverkad skarv. Figur 2-5. Rotinträngning i betongrörsfog E; Ledningsbädden upphöjd 5 cm mitt under skarven. Tabell 2-6. Sammanställning från observationer i fält och vid undersökning av skarvarna PVC-ledning. Behandling Observationer i fält Utvärdering undersökning fog Övergång Större rötter har växt in i fogen. Ingen utvärdering till PVC A1 Liten rot genom manipuleringen i fogen Liten rot har växt in i ledningen A2 Större rot växer rakt in i fogen. Större rot växer rakt in i fogen A3 Större rot växer rakt in i fogen Större rot växer rakt in i fogen B1 Inga rot observationer Mindre rötter växer igenom bägge läpptätningarna och in i ledningen. A2 Större rot växer rakt in i fogen. Större rot växer in i fogen B3 Inga rot observationer Små rötter <1 mm växer in i fogen men ej förbi packningen. C1 Stor rot växer igenom vulkgummitejpen Inga rotobservationer. C2 Små rötter växer igenom vulkgummitejpen. Inga rotobservationer. C3 Små rötter växer igenom vulkgummitejpen Mindre rötter växer igenom både vulkgummitejpen och packningen in i ledningen. D1 Stor rot växer igenom vulkgummitejpen och in genom skåran i ledningen. 18 Större och mindre rötter har växt in genom packningen i den opåverkade skarven framför den uppsågade skåran i hjässan på ledningen. D2 Stor rot växer igenom vulkgummitejpen Större och mindre rötter har växt in genom packningen i den opåverkade skarven framför den uppsågade skåran i hjässan på ledningen. D3 Inga rotobservationer Mindre rötter har växt in packningen men inte genom den opåverkade skarven framför den uppsågade skåran i hjässan på ledningen.

20 Figur 2-6. Rotinträngning i PVC-fog B; Opåverkad skarv. Figur 2-7. Rotinträngning I PVC-fog C; opåverkad skarv med självvulkaniserande tejp utanför skarven. 3 Aspekter på planering för utbyggnaden av tätorterna planeras ofta träden enbart in som estetiska element inneslutna i hårdgjord mark, upphöjd från gatuplan, med endast 1,2 x 1,2 m öppen markyta med trädgaller. Samtidigt som ledningar planeras in med liten, eller ingen, hänsyn till befintlig eller framtida vegetation. Detta torde medföra svåra livsbetingelser för träden som i sin tur, på sikt, leder till rotinträngning och skador på den tekniska infrastrukturen. Därför borde planerarens/ projektörens uppgift vara mer inriktad på att skapa goda förutsättningar för träd och teknisk infrastruktur, i detta fallet avloppsledningar, så att intressekonflikten först sker, så nära den ekonomiska livslängden som möjligt. För en avloppsledning gäller avskrivningen efter ca 100 års drift och det borde väl också gälla för ett träd? Vi vet att tidpunkten för när ett träd tränger in i en avloppsledning huvudsakligen styrs av följande faktorer: trädarten på platsen vilken typ av ståndort som skapats för trädet avståndet mellan träd och avloppsledning vilken typ av förebyggande åtgärder som vidtas för att försvåra rotinträngning. val av rörtyp, rörmaterial och läggningmetodik. Problematiken med trädrötter som växer in i avloppsledningar leder till omfattande kostnader för samhället. Nya avloppsledningars skydd mot rotinträngning har ifrågasatts. Konflikten mellan stadsträd och avloppsledningar kan inte alltid undvikas. Stadsplanerare vill både åstadkomma en god stadskaraktär med gaturum rika på träd och grönska, samtidigt som ett fungerande avloppssystem tas för givet (Orvesten & Stål 2003). Vad kan man göra? Måste man då helt avstå från det ena eller det andra (dvs. avstå från trädplantering eller ledningar)? Genom dagens gestaltningsprogram 19 Planeraren/projektören kan alltså i stor grad påverka tidpunkten för rotproblemet genom att använda följande exempel på förebyggande åtgärder: Planera för träd där tillräckliga förutsättningar finns eller ges avstå annars! Välj trädart med medvetenhet om artens specifika förutsättningar. Anpassa växtbäddarna till den valda trädartens behov. Använd förebyggande åtgärder som bl.a. kompletterande rotspärrar. (Obs! enbart rotspärrar fungerar inte, tänk på krukeffekten).

21 Om planeraren/projektören väljer att använda sig av ovannämnda förebyggande åtgärder vid avloppsledningarnas känsliga delar så skjuts rotinträngningen på framtiden jämfört med om man inte gör något alls (Orvesten & Stål 2003). 3.1 Exempel på konsekvenser för rotinträngning vid olika typer av projektering av träd och avloppsledningar Exemplen nedan (Orvesten & Stål 2003) syftar inte till att ge precisa dimensioneringsfakta. Syftet är att ge en nyanserad bild av hur framtida kostnadskonsekvenser är förknippade med trädval och övrig projektering vid placering av träd nära avloppsledningar, se figur 3-1, 3-2 och 3-3. Som bakgrund till denna konsekvensanalys beträffande rotinträngning, har en faktisk kostnadsutveckling på ett område i Sverige, Vanåsgatan i Malmö, använts som förebild för detta resonemang. Det ska betonas att det inte finns vetenskapliga belägg för de kurvor som presenteras. De nedan redovisade tidseffekterna av förebyggande åtgärder är underbyggda antaganden. Exempel; konsekvenser av förebyggande åtgärder och ändrad placering i de olika alternativen: Trädets placering: Horisontellt avstånd mellan träd och ledning varierar (figur 3-2). Växtplats: Hårdgjord miljö med liten växtbäddsvolym (ca 4 m 3 ). Trädartsexempel: Sekundärträd, med låg rotenergi (t.ex. skogslind, Tilia x europaea). Trädets beräknade livslängd: 150 år. Typ av avloppsledning: Dagvattenledning i betong med en dimension på Ø 400 mm. Ledningens beräknade livslängd: 100 år Ledningsdjup: 2,5 meter Kurvor i diagrammet (figur 3-3) Alternativ 1: Denna kurva visar en faktisk kosnadsutveckling för Vanåsgatan i Malmö med vitpil, Salix alba, ett s.k. pionjärträd med hög rotenergi. Denna Figur 3-1. Det projekterade trädet ges här en placering direkt över dagvattenledningen. Rördimensionen är liten. Vattengången ligger på 2,5 meters djup. Den kritiska längden (avståndet mellan schaktbotten på planteringsbädden och rörgravens överdel) blir här endast 1,20 meter. Rörgraven består av luftigt och lättforcerat material (ur Orvesten & Stål 2003). Figur 3-2. Trädet ges här tre olika placeringar. Ökat kritiskt avstånd mellan ledning och träd skjuter rotinträngningstillfället på framtiden. Om horisontella och vertikala rotspärrar anläggs, skjuts rotinträngningstillfället ytterligare fram i tiden (ur Orvesten & Stål 2003). 20

22 Figur 3-3. Kostnadskonsekvenser vid projektering av träd nära avloppsledningar (val av placering, rotspärrar m.m.) (Orvesten & Stål 2003). kurva används här som grund för resonemanget. Kurvan förskjuts i tid för olika förebyggande åtgärder (alternativ 2 och 3). Rotproblemet blev akut i fallet Vanåsgatan efter ca 40 år (Rolf & Stål 1994). Alternativ 2: Projektören har placerat ett sekundärträd, med låg rotenergi (Tilia x europaea) direkt över ledningen utan att några förebyggande åtgärder vidtas vilket leder till en snabb rotinträngning där rotproblemet blir akut efter ca 45 år. Ledningsrenovering, trädartsbyte eller omläggning måste utföras. Ursprungsinvesteringen får kortare livslängd och därmed högre kostnader per tidsenhet. Alternativ 3: Projektören väljer här att placera trädet med ett horisontellt avstånd på 2 meter från ledningen. Projektören använder förebyggande åtgärder. Projektören väljer även att förbättra växtplatsen genom att skapa en stor växtvänlig jordvolym, minst 10 m 3 (skelettjord där så behövs) vilket innebär att förväntad rotinträngning kan skjutas på framtiden. Alternativ 4: Projektören har här möjlighet att välja ett ökat horisontellt avstånd till 3 meter, i övrigt enligt alternativ 3. Förväntad rotinträngning kan skjutas ytterligare på framtiden och på så vis får man i detta fall de lägsta investerings- och underhållskostnaderna per tidsenhet. Valet av placering och vidtagande av förebyggande åtgärder får högst väsentliga konsekvenser för framtida kostnader. Ett ökat avstånd kan ge sjunkande investerings- och underhållskostnader Sammanfattning av exemplen i tabellform Projektörer och planerare har möjlighet att skjuta rotproblem/underhållskostnader i en viss situation på framtiden. Projekteringsval som är direkt avgörande för när rotinträngningstillfället sker är; trädval, avloppsledningstyp alt. befintlig ledningstyp, dimension på ledning, växtplatsens förutsättningar, ståndortsförbättrande åtgärder, avstånd mellan träd och ledning och ev val av rotspärrar (tabell 3-1). Små ledningsdimensioner är betydligt mer känsliga för rotinträngning varför planering och förebyggande åtgärder blir särskilt viktiga i dessa situationer. Kloka trädval, trädplaceringar m.m. måste alltså ske med större precision för att förhindra rotinträngning eller skjuta den på framtiden. Driftstörningar uppstår snabbt i en liten ledning efter rotinträngningstillfället varför situationen snabbt blir akut då väl trädrötter hittat in. I situationer där träden hamnar i direkt anslutning till små ledningar så bedöms risken för rotinträngning som mycket stor, trots att rotspärrar och bra trädval görs. I dessa situationer är trädets växtförutsättningar som jordvolym och ståndortsförhållanden ytterst viktiga parametrar för att förhindra eller fördröja rotinträngning. Liksom inom en mängd andra arbetsområden kräver framtidens planerings- och projekteringsarbete samarbeten över kompetensgränser. Många situationer är komplexa och det måste till kunskapsöverföringar och hänsynstagande som kanske inte

23 Tabell 3-1. Sammanfattning av ovanstående diagram (figur 3-3); ledningsdimensionens betydelse poängteras i tabellen. Val av förebyggande projekteringsmetoder står även i relation till trädval, ståndortens beskaffenhet samt typ av avloppsledning (Orvesten & Stål 2003). Ledningsdimension Känslighet för rotinträngning Viktiga val Val av mindre avgörande betydelse Liten < 300 mm Hög trädart placering av träd ståndortsförbättring rotspärrar Stor > 600 mm Låg trädart ståndortsförbättring rotspärrar placeringen av träd har förekommit tidigare i tillräcklig utsträckning. Detta kräver nya arbetsformer och nya arbetsredskap. Dagens digitala teknik med databaser och ritningar från olika ansvarsområden gör det möjlig att mötas på ett konstruktivt sätt. Detta är dock inget som sker av sig själv utan måste initieras genom en öppenhet för samarbeten. Den nuvarande kunskapen om rötters förmåga att ta sig fram i mark och i olika material måste förbättras för att det skall kunna vara möjligt att förändra standarder, så att även rotinträngningar i rörskarvar skall kunna förhindras i framtiden. Även detta kräver samarbeten mellan olika kompetensområden för att standarden skall vara möjlig att uppfyllas och förverkligas av rör- och packningsproducenterna. De kan aldrig tillverka täta rörfogar om inte den biologiska kunskapen om rötters förmåga att utveckla axiella och radiella krafter kommer dem till del. Detta utvecklingsarbete tillsammans med en bättre planering och projektering är nödvändigt för att förhindra att dagens situation med ständiga konflikter och associerade kostnader skall undvikas i framtiden. 22

24 Referenser Hettiaratchi D.R.P. (1990). Soil compaction and plant root growth. Phil. Trans. R. Soc. London. B (1990) 329, Mattheck C., Bethge K. & Stål Ö. (1996). Die querkraft einer Wurzel von Caragana arborscens. Baum-Zeitung nr , s 9. Orvesten, A. & Stål Ö. (2003). Trädrötter och ledningar goda exempel på lösningar och samarbetsformer. Svenskt Vatten. VA-Forsk rapport nr Pfeffer W. (1893). Druck und arbeitsleistung durch wachsende Pflanzen. Abhandlungen der Koniglich Sachsischen Gesellschaft der Wissenschaften 33: Rolf K. & Stål Ö. (1994). Tree roots in sewer systems in Malmö, Sweden. Journal of Arboriculture, 20:6, Stål Ö. (1995). Rotspärrar håller rötterna i schack. Utemiljö, Gröna Fakta nr 2:1995. Stål Ö. (1996). Rotinträngning i avloppsledningar. En undersökning av omfattning och kostnader i Sveriges kommuner. Svenska Vatten och Avloppsverksföreningen. VA-Forsk rapport nr Stål Ö. (1998). The interaction of tree roots and sewers: The Swedisch experience. Arboricultural Journal. Vol. 22, pp Stål Ö. & Rosenlöf J. (1995). Trädrötter och avloppsledningar. En fördjupad undersökning av rotproblem i nya avloppsledningar. Svenska Vatten och Avloppsverksföreningen. VA-Forsk Rapport nr Taylor H.M. & Ratliff L.F. (1969). Root Growth Pressure of Cotton, Peas, and Peanuts. Agronomy Journal, Vol. 61, May-June, Thamm S. (1999). Standortspezifische Lebenserwartung von Strassenbäumen, Modellierung und emperische Analyse für die Stadt Malmö. Diplomarbeit, Technische Universität Dresden. Wagar J. A. & Barker A.P. (1993). Effectiveness of Three Barrier Matrials for Stopping Regenerating Roots off Established Trees. Journal of Arboriculture, 19:6, Whittle A. (2003). The resistance of elastomeric seal pipe joints to tree root penetration. (Elektronisk). Tillgänglig: ( ). 23

25 Trädrötter och ledningar nya rön om rotinträngning i moderna VA-ledningar Box Stockholm Tfn Fax E-post svensktvatten@svensktvatten.se