BILAGA 1 DAGVATTENBERÄKNINGAR

Transkript

1 BILAGA 1 DAGVATTENBERÄKNINGAR Innehåll 1 Beräkningsstrategi Rationella metoden Regnvaraktighet Avrinningskoefficient Beräkning av erforderlig magasinsvolym Beräkning av vattenförande kapacitet 4 2 Flöden 5 3 Flödesbelastning på Järvaskjutbaneväg Area Flöden Flödesberäkning för delavrinningsområden Utformning av gata Kapacitet i befintliga ledningar Sektioner Flödesbelastning Översvämningsledning 11 4 Utjämningsvolym Utjämningsvolym inom lokala dagvattenanläggningar Befintlig bebyggelse inom västra delen av utredningsområdet Befintlig bebyggelse inom den östra delen av utredningsområdet Volymer inom översvämningsytan och Närparken Volymer inom uppsamlingssträcka 15 Sidan 1 (15)

2 1 Beräkningsstrategi I följande avsnitt beskrivs de metoder och parametrar som har använts i flödes- och volymsberäkningar samt beräkningar av vattenförande kapacitet. 1.1 Rationella metoden Beräkning av dagvattenflöden har utförts med den rationella metoden: Q dim = i(t r ) φ A f ekvation 1-1 Där: Qdim är flödet (liter/sekund) från ett delområde med en viss markanvändning. i är regnintensiteten (liter/sekund hektar) för ett dimensionerande regn med en viss återkomsttid och varaktighet (tr). φ är den andel av nederbörden som rinner av som dagvatten för rådande markförhållanden och dimensionerande regnintensitet. Avrinningskoefficienter för olika markanvändningskategorier har tagits från Svenskt Vattens publikation P110. A är den totala arean (hektar) för det aktuella delområdet, f är den ansatta klimatfaktorn. 1.2 Regnvaraktighet Vid beräkning av regnintensitet jämställs regnvaraktighet oftast med områdets rinntider. Total rinntid inom ett område beror på rinntiderna på mark, i ledningar och vattnets uppehållstid i dagvattenanläggningar. Beräkningsstrategin för att ta fram ett områdes rinntider framgår av Figur 1-1. Rinntid 1 Rinntid inom kvartersmark / gatumiljön Rinntid 2 Uppehållstid i LODanläggning Rinntid 3 Rinntid till områdets lågpunkt Total rinntid inom ett område Figur 1-1. Beräkningsstrategi för att ta fram rinntider inom ett område. Total rinntid inom respektive delområde har beräknats genom att summera rinntid inom gatumiljön eller kvartersmark, uppehållstid i dagvattenanläggningar och rinntid på mark till områdets låg- eller utsläppspunkt. Uppehållstid i dagvattenanläggningar beror på tillgängliga volymer och ju större magasin, desto längre uppehållstid. Sidan 2 (15)

3 Rinntid från dagvattenanläggningen till lågpunkten eller utsläppspunkten beror på flödeshastighet, markanvändning samt avstånd. 1.3 Avrinningskoefficient Avrinningskoefficienten utrycker hur stor del av nederbörden som avrinner efter förloras genom avdunstning, infiltration och magasinering i växlighet. Generellt gäller att ju större andel hårdgjord yta som finns i ett område, desto större blir avrinningskoefficienten och de dagvattenflöden som genereras (Svenskt Vatten Utveckling, 2013). Eftersom infiltrationsmöjligheterna inom parkområdena samt inom skogs- och naturmark kan vara begränsade vid extrem nederbörd har en högre avrinningskoefficient använts än vad som normalt är fallet. Inom det område som reserverats för en översvämningsyta, finns det ej möjligheter till infiltration eller avdunstning när anläggningen är uppfylld och därför har en avrinningskoefficient på 1,0 använts. Använda avrinningskoefficienter återges i Tabell 1 1. Tabell 1-1. Avrinningskoefficienter (Svenskt Vatten, 2013). Avrinningskoefficient Parkområde 0,40 Kvartersmark 0,5 Gator 0,80 GC-bana 0,8 Skog & Naturmark 0,4 Översvämningsyta 1,0 Det bör noteras att mindre ändringar i avrinningskoefficienten kan ge relativt stora ändringar i de redovisade flödena. Därför bör redovisade de flödena ses som en indikator på förväntad flödesbelastning och inte som exakta värden. 1.4 Beräkning av erforderlig magasinsvolym För att få insikt i det maximala fördröjningsbehovet för översvämningsytan har en beräkning gjorts baserats på överslagsmässig beräkningsmetod enligt anvisningar i P110, där specifik magasinvolym är en funktion av återkomsttid och medelavtappning, se ekvation 1 2. V = 0, 06 (i regn t regn K t regn K t rinn + K2 t rinn t rinn ) ekvation 1-2 Där: V iregn tregn trinn K = specifik magasinsvolym (m 3 /hared) = regnintensitet för aktuell varaktighet (l/s, ha) = regnvaraktighet (min) = rinntid (min) = specifik avtappning från magasinet (l/s, hared) Sidan 3 (15)

4 En uppskattning av den totala volymen som behöver omhändertas inom översvämningsytan har gjorts genom att räkna ut den totala volymen som behövs minus den totala volymen som finns i anläggningar uppströms. Beräkningar har gjorts för varje typ av markanvändning inom ett delavrinningsområde då vattnet från gatorna inte kan ledas tillbaka mot kvartersmark. 1.5 Beräkning av vattenförande kapacitet Den vattenförande kapaciteten för Järva Skjutbaneväg har beräknats med hjälp av Mannings formel som återges i ekvation 1 3. q = A R 2 3 M S 0 ekvation 1-3 Där: Q = flöden i m 3 /s A = tvärsnittarea i m 2 R = hydraulisk radie i m S0 = lutning (m/m) M = Mannings tal I beräkningar har det antagits ett Mannings tal på 60. Sidan 4 (15)

5 2 Flöden Dagvattenflödena har beräknats enligt den rationella metoden för de tre delavrinningsområdena och resultatet återges i Tabellerna 2 1, 2-2 och 2-3. Tabell 2-1 Flödesberäkning för delavrinningsområde 1. Reducerad Regnvaraktighet Regnintensitet Area (ha) area (ha red) (min) (l/s,ha) Flöde (l/s) Gator 0,07 0, Framtida planteringsetapper Nya gator 0,20 0, Nya kvarteren 1,16 0, Summa 1,43 0, Tabell 2-2 Flödesberäkning för delavrinningsområde 2. Reducerad Regnvaraktighet Regnintensitet Area (ha) area (ha red) (min) (l/s,ha) Flöde (l/s) Gator 2,45 1, Skog- och naturmark 2,18 0, Byggnader/Kvartersmark 3,06 1, Detaljplan för kv. Linnean m.fl. Gator & GC banor 1,12 0, Kvarteren 2,03 1, Översvämningsyta 1,11 1, Framtida planteringsetapper Nya gator 1,43 1, Nya kvarteren 3,01 1, Parkområden 0,75 0, Summa 17,14 10, Tabell 2-3 Flödesberäkning för delavrinningsområde 3. Area Reducerad Regnvaraktighet Regnintensitet (ha) area (ha red) (min) (l/s,ha) Flöde (l/s) Detaljplan för kv. Linnean m.fl. Gator & GC banor 0,38 0, Park 1,68 0, Kvarteren 0,23 0, Framtida planteringsetapper Nya gator 0,21 0, Summa 2,51 1, Sidan 5 (15)

6 3 Flödesbelastning på Järvaskjutbaneväg Vattenförande kapacitet och flödesbelastning har studerats för sträckan mellan Fridenborgsvägen och den planerade översvämningsytan. I de följande avsnitten beskrivs den anslutna hårdgjorda ytan, flödena och den vattenförande kapaciteten. 3.1 Area Delavrinningsområde 2 avvattnas mot lågpunkten i Järva Skjutbaneväg, men inte allt vatten som rinner ner till lågpunkten leds dit via sträckan mellan Fridenborgsgatan och den planerade översvämningsytan. Vattnet från övriga delar av delavrinningsområde 2 leds via ett parkområde eller nya gator som ingår i de framtida planteringsetapper till översvämningsytan. En översikt av indelning av delavrinningsområden framgår av Figur 3-5. Tabell 3-1. Areor för delavrinningsområden som påverka flöden till Järva Skjutbaneväg Area för delavrinningsområden (ha) 2A 2B 2C 2D 2E Summa Befintliga gator 0,00 0,00 0,00 0,00 0,85 0,85 Befintliga gator, Jäva Skjutbaneväg 0,65 0,21 0,00 0,00 0,34 1,20 Befintlig skog & naturmark 0,00 0,00 0,00 0,00 2,18 2,18 Befintliga byggnader 0,00 0,00 0,00 0,00 1,72 1,72 Kvarter, bef (utan LOD) 0,00 0,00 0,00 0,00 0,70 0,70 Detaljplan för kv. Linnean m.fl. Gata, ny (med LOD) 0,40 0,15 0,16 0,13 0,00 0,83 GC-bana (med LOD) 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Park 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Kvarter, ny (med LOD) 0,54 0,63 0,00 0,42 0,00 1,58 Översvämningsytan 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Framtida planteringsetapper Gator, ny 0,40 0,00 0,00 0,00 0,15 0,55 Kvarter, ny 1,33 0,00 0,00 0,00 0,11 1,44 Parkområden 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Summa 3,32 1,00 0,16 0,54 6,03 11, Flöden Flödesberäkning för delavrinningsområden Dagvattenflödena för de 5 delavrinningsområdena som avvattnar mot lågpunkten via Järva Skjutbaneväg har beräknats för ett 100-års regn. Eftersom flödesbelastningen för de markerade sektionerna ska uppskattas, har hänsyn tagits till rinntider inom respektive delavrinningsområde. Det medför att beräkningar har utförts med en något längre regnvaraktighet. Sidan 6 (15)

7 Tabell 3-2. Flödesberäkning för delavrinningsområde 2A. Area Red. Area Regnvaraktighet Regnintensitet Flöde ha ha red min l/s,ha l/s Befintliga gator, Jäva Skjutbaneväg 0,65 0, Detaljplan för kv. Linnean m.fl Gata, ny (med LOD) 0,40 0, Kvarter, ny (med LOD) 0,54 0, Framtida planteringsetapper Gator, ny 0,40 0, Kvarter, ny 1,33 0, Summa 3,3 2,1 777 Tabell 3-3. Flödesberäkning för delavrinningsområde 2B. Area Red. Area Regnvaraktighet Regnintensitet Flöde ha ha red min l/s,ha l/s Befintliga gator, Jäva Skjutbaneväg 0,21 0, Detaljplan för kv. Linnean m.fl. Gata, ny (med LOD) 0,15 0, Kvarter, ny (med LOD) 0,63 0, Summa 1,0 0,6 218 Tabell 3-4 Flödesberäkning för delavrinningsområde 2C. Area Red. Area Regnvaraktighet Regnintensitet Flöde ha ha red min l/s,ha l/s Detaljplan för kv. Linnean m.fl Gata, ny (med LOD) 0,16 0, Summa 0,2 0,1 44 Tabell 3-5. Flödesberäkning för delavrinningsområde 2D. Area Red. Area Regnvaraktighet Regnintensitet Flöde ha ha red min l/s,ha l/s Detaljplan för kv. Linnean m.fl Gata, ny (med LOD) 0,13 0, Kvarter, ny (med LOD) 0,42 0, Summa 0,5 0,3 111 Sidan 7 (15)

8 Tabell 3-6. Flödesberäkning för delavrinningsområde 2E. Area Red. Area Regnvaraktighet Regnintensitet Flöde ha ha red min l/s,ha l/s Befintliga gator 0,85 0, Befintliga gator, Jäva Skjutbaneväg 0,34 0, Befintlig skog & naturmark 2,18 0, Befintliga byggnader 1,72 0, Kvarter, bef (utan LOD) 0,70 0, Framtida planteringsetapper Gator, ny 0,00 0, Kvarter, ny 0,00 0, Summa 6,02 3, Utformning av gata Utifrån en sektionsritning från Sweco (2018) har den våta ytan beräknats ha en tvärsnittsarea på cirka 3,6 m 2. En sektionsritning för Järva Skjutbaneväg med markerad tvärsnittsyta som kan användas som skyfallsväg återges i Figur 3 1. Med hjälp av Mannings formell har den vattenförande kapaciteten beräknats för varierande lutningar och resultaten ges i Tabell 3 7. Beräkningar har gjorts för 4 situationer som redovisas i Figur 3-1, Figur 3 2, Figur 3-3 och Figur 3-4. Tabell 3-7. Vattenförande kapacitet för olika gatulutningar. Lutning på gatan Vattenförande kapacitet (l/s) med tvärsnittsyta på 3,6m 2 4,5 m 2 6,0 m 2 (+5cm) 7,1 m 2 (+10 cm) Figur 3-1. Vattenförande kapacitet i Järva skjutbaneväg vattensamlingar i körfältsyta. Blåmarkerad del motsvarar den tvärsnittsyta som kan användas som sekundär avrinningsväg. Sidan 8 (15)

9 Figur 3-2. Vattenförande kapacitet i Järva Skjutbaneväg vattensamlingar i körfältsyta och upp till cirka 1cm på längsgående gångbana. Blåmarkerad del motsvarar den tvärsnittsyta som kan användas som sekundär avrinningsväg. Figur 3-3. Vattenförande kapacitet i Järva Skjutbaneväg vattensamlingar i körfältsyta och upp till cirka 5 cm på längsgående gångbana. Blåmarkerad del motsvarar den tvärsnittsyta som kan användas som sekundär avrinningsväg. Figur 3-4. Vattenförande kapacitet i Järva Skjutbaneväg vattensamlingar i körfältsyta och upp till cirka 10 cm på längsgående gångbana. Blåmarkerad del motsvarar den tvärsnittsyta som kan användas som sekundär avrinningsväg. Sidan 9 (15)

10 3.2.3 Kapacitet i befintliga ledningar Den befintliga dagvattenledningen i Järva Skjutbaneväg har en dimension på 300 mm och därmed har kapaciteten uppskattats till cirka 57 l/s Sektioner I Figur 3 2 anges fem sektioner längs Järva Skjutbaneväg som bedöms vara av särskilt intresse för områdets översvämningshantering. Figur 3-5 Sektioner på Järva Skjutbaneväg Flödesbelastning Den vattenförande kapaciteten på Järva Skjutbaneväg har jämförts med den förväntade flödesbelastning som uppstår vid ett 100-års regn. Vid beräkningar har det antagit att lutningen på Järva Skjutbaneväg är cirka 10 promille. Eftersom den vattenförande kapaciteten inom körfältytan är begränsad till cirka 1000 l/s och den maximala flödesbelastningen är cirka 1860 l/s innebär det att vattenbildning förmodligen kommer ske på den längsgående GC-banan. Det förväntas att vattendjupet på trottoaren kommer uppgå till cirka 5 cm om inga ytterligare åtgärder genomförs. En översikt av flödesbelastningar jämfört med vattenförande kapacitet framgår av Tabell 3-8. Sidan 10 (15)

11 Tabell 3-8. Översikt av flödebelastning jämfört med vattenförande kapacitet. Celler har markerat med röd färg om vattenförande kapacitet är mindre än den beräknade flödesbelastningen och med grön färg om vattenförande kapacitet är högre än den beräknade flödebelastningen. Sektion Anslutna Delavrinningsområden Ackumulerade dagvattenflöde Kapacitet i bef. D300 Flödesbelastning Vattenförande kapacitet i körfältsyta 1 ca 5cm 2 ca 10 cm 3 l/s l/s l/s l/s l/s l/s 1 2E C+2D+2E C+2D+2E+2B C+2D+2D+2B A Lutning på 10 promille, tvärsnittsarea cirka 3,6m 2. 2 Lutning på 10 promille, tvärsnittarea cirka 6,0m 2. 3 Lutning på 10 promille, tvärsnittsarea cirka 7,1m Översvämningsledning Beräkningar indikerar att det finns en risk för vattensamlingar på gångbanan. Om en dagvattenledning med kapacitet på cirka 900 l/s anläggs mellan sektion 1 och sektion 4 minskar flödesbelastningen på gatan. En översikt av beräkningen framgår av Tabell 3 9 och Tabell Tabell 3-9. Översikt av flödebelastning jämfört med vattenförande kapacitet, med översvämningsledning med kapacitet på 900 l/s. Celler har markerat med röd färg om vattenförande kapacitet är mindre än den beräknade flödesbelastningen och med grön färg om vattenförande kapacitet är högre än den beräknade flödebelastningen. Gränsvärden för vattenförande kapacitet har markerats med gul färg. Anslutna Delavrinningsområden Ackumulerade dagvattenflöden Kapacitet i översvämningsledning Total Flödesbelastning Vattenförande kapacitet körfältsyta 1 upp till GC-bana 2 Kapacitet i Sektion bef. D300 l/s l/s l/s l/s l/s l/s 1 2E C+2D+2E C+2D+2D+2B C+2D+2D+2B A Lutning på 10 promille, tvärsnittsarea cirka 3,6m 2. 2 Lutning på 10 promille, tvärsnittarea cirka 4,5m 2. Tabell Översikt av flödebelastning jämfört med vattenförande kapacitet, med översvämningsledning med kapacitet på mellan l/s. Celler har markerat med med grön färg om vattenförande kapacitet är högre än den beräknade flödebelastningen. Gränsvärden för vattenförande kapacitet har markerats med gul färg. Sektion Anslutna Delavrinningsområden Ackumulerade dagvattenflöden Kapacitet i översvämningsledning Total Flödesbelastning Vattenförande kapacitet körfältsyta 1 upp till GC-bana 2 Kapacitet i bef. D300 l/s l/s l/s l/s l/s l/s 1 2E Sidan 11 (15)

12 2 2C+2D+2E C+2D+2D+2B C+2D+2D+2B A Lutning på 10 promille, tvärsnittsarea cirka 3,6m 2. 2 Lutning på 10 promille, tvärsnittarea cirka 4,5m 2. 4 Utjämningsvolym I avsnitt 4.1 återges den nödvändiga utjämningsvolymen som behövs inom den översvämningsyta som planeras längs med Järva skjutbaneväg. Volymerna som behöver omhändertas i Närparken anges i avsnitt Utjämningsvolym inom lokala dagvattenanläggningar Inom både delavrinningsområde 1 och delavrinningsområde 2 planeras det för anläggningar för hållbar dagvattenhantering. För befintliga gator och kvartersmark inom utredningsområdet har det antagits att dagvattnet omhändertagits. En översikt av de totala volymerna för lokalt omhändertagande av dagvattnet redovisas i Tabell 4 1. Volymer i de uppströms belägna dagvattenanläggningarna beror på åtgärdsnivå. För de nya kvarteren samt gator har det antagits att de lokala anläggningarna kan omhänderta 48 mm nederbörd och för de befintliga anläggningarna har en åtgärdsnivå på mm antagits. Tabell 4-1 Utjämningsvolym inom anläggningar för lokal omhändertagande av dagvatten. Antagande omkring LOD (mm) Volym i LODanläggningar, Delavrinningsområde 1 (m 3 ) Volym i LODanläggningar, Delavrinningsområde 2 (m 3 ) Gator Skog- och naturmark Byggnader/Kvartersmark Detaljplan för kv. Linnean m.fl. Gator & GC banor Park Kvarteren Översvämningsyta Framtida planteringsetapper Nya gator Nya kvarteren Parkområden Summa Befintlig bebyggelse inom västra delen av utredningsområdet Inom västra delen av utredningsområdet finns en del som klassas som befintlig kvartersmark och visas i Figur 4 1. Det verkar dock som denna del har byggt efter år 2014 vilket innebär att dimensionering av dagvattenledningar förmodligen har gjorts enligt anvisningar i P90 och Sidan 12 (15)

13 Solna Stads dagvattenstrategi som antogs Oftast brukade man räkna med att utflödet från ett kvarter inte skulle ökas för ett 10-års regn, så det innebär att det borde finnas en viss utjämningsvolym inom dessa kvarter. Eftersom en mindre del av dagvattnet även kan transporteras nedströms via de befintliga dagvattenledningarna, är det rimligt att räkna med 20 mm nederbörd LOD inom kvartersmarken och 10 mm inom gatumiljön. Figur 4-1. Befintlig bebyggelse i västra delen av det utredningsområdet Befintlig bebyggelse inom den östra delen av utredningsområdet Byggnader norr om Honnörsgatan har förmodligen byggt efter året 2004 vilket innebär att beräkningsanvisningar enligt P90 bör ha följts vid dimensionering av dagvattensystemet inom kvartersmark. Det kvarteret söder om Honnörsgatan har förmodligen byggt i 90-talet och dimensionering har troligtvis gjorts enligt Svenskt Vattens publikation P28. Ungefärligt läge framgår av Figur 4 2. Dagvattnet från dessa områden leds i första hand via det befintliga dagvattensystemet österut. Om systemet är uppfyllt leds vattnet västerut mot översvämningsytan pga. marknivåerna. Eftersom effekterna av bortledning av dagvattnet via de befintliga ledningarna inte har tagits med i beräkning av översvämningsvolymer, är det även här rimligt att anta att en del av vattnet tas omhand lokalt. Därför har det även här antagit en åtgärdsnivå på 20 mm. Dessutom bör det noteras att dessa två kvarter omfattar en areal på cirka 0,6 ha. Det motsvarar cirka 3% av det totala avrinningsområdet och bedöms därför ha minimal påverkan på den totala volymen för den planerade översvämningsytan längs med Järva skjutbaneväg. Sidan 13 (15)

14 Figur 4-2. Befintlig bebyggelse i den östra delen av utredningsområdet. 4.2 Volymer inom översvämningsytan och Närparken Totalvolym som behöver omhändertas, volymen i de lokala dagvattenanläggningarna och det återstående fördröjningsbehovet för ett 100-års regn har beräknats enligt en överslagsmässig beräkningsmetod och resultatet återges i Tabell 4 2. Eftersom kapaciteten på dagvattenledningen i Järva Skjutbaneväg är begränsad till cirka 57 l/s och det rör sig om stora volymer dagvatten som behöver hanteras, kan det ta lång tid innan anläggningarna har tömts. Med ett anslutet tillrinningsområde på cirka 17 ha medför det att nödvändig fördröjningskapacitet i magasinet ska vara cirka 1138 m 3 /hared. Utflödet från den planerade anläggningen i Närparken har bedömts vara lika med dagens 10- årsflöde för att inte ha negativ påverkan på de nedströms belägna dagvattenledningarna. Flödet stryps i fördröjningsanläggningen då nedströms belägna ledningar har begränsad kapacitet. Sidan 14 (15)

15 Tabell 4-2. Volymsberäkning för översvämningsytan och närparken. Enhet Översvämningsytan Närparken Area ha 17,1 2,51 Reducerad area, blivande ha red 10,3 1,262 Tillåtna utflöde l/s Tillåtna avtappning l/s, ha red 4 18 Specifik Volym m 3, ha red Erforderlig magasinsvolym m Total fördröjning inom anläggningar för LOD m Kvarstående volym som behöver omhändertas m Volymer inom uppsamlingssträcka Tillrinningsområdet för uppsamlingssträckan framgår av Figur 4 3 och är del av de framtida planeringsetapperna. Området omfattar en areal på cirka 2,3 ha och reducerad area på cirka 1,27 hared. Det har estimerats att cirka 880 m 3 dagvatten kan omhändertas inom detta område, så att volymen inom den planerade översvämningsytan kan minskas något. Figur 4-3 Tillrinningsområde för den planerade uppsamlingssträcka som är del av framtida etappindelning. Sidan 15 (15)