AVRINNING FRÅN HÅRDGJORDA YTOR VID INTENSIVA REGN

Transkript

1 AVRINNING FRÅN HÅRDGJORDA YTOR VID INTENSIVA REGN Jasmin Skenderovic Sam Michana EXAMENSARBETE 2009 BYGGNADSTEKNIK

2 SURFACE RUN-OFF FROM HARD SURFACE AT INTENSE RAIN Jasmin Skenderovic Sam Michana Detta examensarbete är utfört vid Tekniska Högskolan i Jönköping inom ämnesområdet byggteknik. Arbetet är ett led i den treåriga högskoleingenjörsutbildningen. Författarna svarar själva för framförda åsikter, slutsatser och resultat. Handledare: Mats Engberg (JTH) Jan-Eric Bengtsson (Tekniska Kontoret i Jönköpings kommun) Omfattning: 15 poäng (C-nivå) Datum: Arkiveringsnummer: Postadress: Besöksadress: Telefon: Box 1026 Gjuterigatan (vx) Jönköping

3 Abstract Abstract This report is a comprehensive study of run-off from hard surfaces after intense rain, which leads to increased load on the pipe system in Jönköping Municipality, in the form of disturbances, soil - and basement floods. It includes control of pipes - and inlets dimensions for the new conditions. These are climate change, increased paving, coating on properties and changed dimension requirements. The report also contains proposals for action and solutions. The report was mainly implemented at the Technical office using the computer system Kartago and with the support from our tutor. Literature studies have been done mainly for Chapter 2 Problems and causes. Also visits are conducted to obtain a comprehensive view of the project. The results of the study show that climate change is going on. More specifically, the earth's average temperature has increased by about 1 º C, which among other things, resulting in increased precipitation. Rainfall the last 100 years has increased by about 150 mm and the increase has mainly been after The report also shows that an increase in paving and coating properties can be discerned, which increases load on the surface water system. The focus of the report is to verify pipes and inlets dimensions after the new conditions. The results reported that an increase in paving and coating on properties will result in some pipes in Jönköping municipality is under dimensioned and that there are too few inlets located. One of several proposed solutions is to place drainage- channels with a grid across the estate entrance to reduce the burden of surface water from the property on the water supply network. i

4 Sammanfattning Sammanfattning Den här rapporten är en studie av ytavrinning från hårdgjorda ytor vid intensiva regn, som leder till ökad belastning på VA-systemet i Jönköpings kommun, i form av driftstörningar, mark- och källaröversvämningar. Den innehåller kontroll av lednings- och brunnsdimensioner för de nya förutsättningarna. Dessa är klimatförändring, ökad stensättning och beläggning på fastigheter samt ändrade dimensioneringskrav. Rapporten innehåller även förslag på åtgärder och lösningar. Rapporten har främst genomförts på Tekniska kontoret med hjälp av datorsystemet Kartago och med stöd från vår handledare. Litteraturstudier har gjorts främst för kapitel 2 Problem och orsaker. Även studiebesök har genomförts för att få en övergripande syn på projektet. Resultatet av studien visar att en klimatförändring pågår. Närmare bestämt så har jordens medeltemperatur ökat med ca 1ºC som bland annat resulterar i ökad nederbörd. Nederbörden har de senaste 100 åren ökat med cirka 150 mm och ökningen har som mest skett efter Rapporten visar även att en ökning av stensättning och beläggning av fastigheter kan skönjas, vilket medför en ökad belastning på dagvattensystemet. Tyngdpunkten i rapporten ligger på att kontrollera ledningars och brunnars dimensioner efter de nya förutsättningarna. Resultatet redovisar att en ökning av stensättning och beläggning på fastigheter resulterar i att en del ledningar i Jönköpings kommun är underdimensionerade och att det är för få brunnar placerade. Ett av flera lösningsförslag är att placera dränrännor med galler tvärsöver fastigheternas infart, för att minska belastningen av dagvatten från fastigheter på ledningsnätet. Nyckelord Lågpunkt, Dagvatten, Ytvatten, Ytavrinning, Avrinningsområde, VA ledning, Återkomsttid, Regnintensitet, Regnvaraktighet ii

5 Innehållsförteckning Innehållsförteckning 1 Inledning BAKGRUND 1.2 SYFTE OCH MÅL 1.3 AVGRÄNSNING 1.4 METOD Problem och orsaker BEGREPPSFÖRKLARING 2.2 KLIMATFÖRÄNDRING 2.3 NEDERBÖRDSSTATISTIK 2.4 STENSÄTTNING OCH BELÄGGNING PÅ FASTIGHETER 2.5 HISTORISKA DIMENSIONERINGSKRAV 2.6 TEKNISKA PROBLEM Genomförande Dalagatan i Taberg OMRÅDESBESKRIVNING 4.2 AVRINNINGSAREA OCH AVRINNINGSKOEFFICIENT 4.3 DIMENSIONERANDE FLÖDEN 4.4 DIMENSIONERING Ekhagsringen på Ekhagen OMRÅDESBESKRIVNING 5.2 AVRINNINGSAREA OCH AVRINNINGSKOEFFICIENT 5.3 DIMENSIONERANDE FLÖDEN 5.4 DIMENSIONERING Jämförelse mellan nytt och gammalt område Förslag på lösningar ALLMÄNNA LÖSNINGAR 7.2 DALAGATAN I TABERG 7.3 EKHAGSRINGEN PÅ EKHAGEN Kommentarer KLIMATFÖRÄNDRING 8.2 FÖRÄNDRADE FÖRUTSÄTTNINGAR 8.3 DIMENSIONERING 8.4 LÖSNINGAR 8.5 SLUTORD Referenser Sökord Bilagor iii

6 Inledning 1 Inledning Dagligen pågår en debatt huruvida människans levnadsstandard påverkar vårt klimat. Under tiden ser man att det regnar oftare och i allt större kvantitet. Nederbördsperioden som tidigare varit känd som 10-årsregn inträffar oftare än vad namnet antyder. Detta leder i sin tur till översvämningar runt om i kommunen. 1.1 Bakgrund Problem I östra Småland har nederbördsmängder överstigande 100-årsregnet inträffat 2003, 2004 och I Jönköpings kommun har man under hela 2000-talet haft minst ett lokalt 10-årsregn varje år som orsakat mark- och källaröversvämningar, där man enligt statistiken bara ska uppleva ett sådant regn en gång vart tionde år. Förnyelsetakten av VA-ledningar i Sverige är i genomsnitt 250 år och i Jönköping 550 år. Den tekniska livslängden för VA-ledningar bedöms till cirka 80 år. Långsam förnyelsetakt samt tekniska problem med ledningsnätet är några av orsakerna till mark- och källaröversvämningar. Med hänsyn till nuvarande krav på dimensionering så har Tekniska kontoret dimensioneringssproblem på kombinerade ledningar och dagvattenledningar, särskilt i lågpunkter och inom instängda områden Konsekvenser De dimensioneringsproblem som finns har resulterat i ett antal översvämningar i Jönköpings kommun. Översvämningarna inträffar bland annat i så kallade lågpunkter (ett lågt liggande område där regnvatten inte kan rinna vidare på gatuytan utan samlas i lågpunkten) som finns runt om i kommunen. Då översvämningarna kan ställa till med problem för fastigheter, vill Jönköpings kommun utreda om det finns möjligheter att leda bort dagvattnet eller att på något annat sätt tackla problemet. 1

7 Inledning 1.2 Syfte och mål Syftet med detta examensarbete är att utreda konsekvenserna av kraftig nederbörd vid lågpunkter i kommunen. Syftet är även att konstatera om förutsättningarna för dimensionering av ledningar och brunnar har ändrats idag. Vårt mål: Att utreda problematiken kring vald lågpunkt i varje område Att kontrollera om ledningarna och brunnarna räcker till Att ge förslag på åtgärder 1.3 Avgränsning I Jönköpings kommun finns det just nu cirka 650 kända lågpunkter. Vi har tillsammans med vår handledare på Tekniska kontoret prioriterat ett tiotal geografiska områden i kommunen. Därefter har vi själva valt två olika stora områden som vi vill utreda. Först valde vi områden som är känsliga för översvämningar därefter valde vi ett litet och gammalt område samt ett stort och nytt område. Vårt slutliga val blev därmed Dalagatan i Taberg och Ekhagsringen på Ekhagen. 1.4 Metod Examensarbetet började med att en kontakt togs med Tekniska kontoret i Jönköpings kommun. Önskemål framkom om att studera konsekvenserna av kraftig nederbörd vid lågpunkterna i kommunen och en överenskommelse om examensarbete gjordes. Då det i Jönköpings kommun inte tidigare har gjorts några studier inom området har problem funnits med att hitta, för problemet, relevant litteratur. Genom databasen Julia på Högskolan i Jönköping har litteraturstudier främst gjorts för kapitel 2 Problem och orsaker". Den största delen av vår tid har vi tillbringat på Tekniska kontoret, VA avdelningen, där vi har arbetat självständigt med tillgång till vägledning av vår handledare. Mycket av arbetet har inneburit mätning av areor i ett datorsystem, Kartago. Så gott som all beräkning och dimensionering har vi gjort på egen hand med hjälp av P90 (anvisningar för beräkning av allmänna avloppsledningar). För att se hur verkligheten ser ut, har även studiebesök på våra områden genomförts. Då har vi även dokumenterat besöket med digitala bilder, se bilagor

8 Problem och orsaker 2 Problem och orsaker 2.1 Begreppsförklaring Avrinningsområde: det landområde, inklusive sjöar, som avvattnas via samma vattendrag. Avrinningskoefficient: ett mått på den maximala andelen av ett avrinningsområde som kan bidra till avrinningen. Den beror förutom på exploateringsgrad och hårdgörningsgrad på områdets lutning samt regnintensiteten, ju större lutning och ju högre intensitet, desto större avrinningskoefficient. Dagvatten: regn-, smält-, och dräneringsvatten som rinner från byggnader, gator, parkeringsplatser och liknande hårdgjorda ytor via diken eller ledningar till vattendrag, sjöar eller reningsverk. Dagvattenbrunn: en brunn avsedd att samla upp dagvatten från gator och diken. Benämns i dagligt tal även för rännstensbrunn. Instängt område: Område varifrån dagvatten ytledes inte kan avledas med självfall. Lågpunkt: Ett lågt liggande område där regnvatten inte kan rinna vidare på gatuytan utan måste via dagvattenbrunnar i gatan ner till en dagvattenledning eller till en kombinerad ledning. Kombinerat system: Avloppssystem med gemensam ledning för spillvatten, dagvatten och dränvatten. Trycklinje: Trycklinjen förbinder nivåer till vilka en fri vattenyta kan stiga. Ett exempel är en ledning med trycklinjen ovanför hjässan på ledningen som innebär att vattnet i en anslutande ledning kan stiga till den nivå som motsvarar trycklinjens nivå. Återkomsttid: Tidsintervall (i medeltal, sett över en längre tidsperiod) mellan regn- eller avrinningstillfällen för viss given intensitet och varaktighet. [4] 3

9 Problem och orsaker 2.2 Klimatförändring Allt för ofta läser och hör man om klimatförändringen. Människans ständiga förbättring av levnadsstandarden innebär ökad förbränning av fossila bränslen, ökad bil- och flygtrafik med mera. Detta resulterar i större utsläpp av koldioxid i luften, som är den största orsaken till växthuseffekten. Växthuseffekten innebär en ökad global årsmedeltemperatur som i sin tur resulterar i att polerna smälter. Så vår frågeställning är hur mycket som egentligen stämmer och har det något samband med vårt projekt? De flesta klimatforskare är överens om att det sker en klimatförändring och att det finns två orsaker till detta, den naturliga orsaken och människans påverkan. Man har räknat med att den globala årsmedeltemperaturen har ökat sen år 1856 med cirka 1ºC, vilket i sin tur har bidragit till att medelhavsytan stigit med 1 decimeter. En förändring av hydrologin innebär även en påverkan på avdunstning, luftfuktighet, snösmältning och ytavrinning. Ett varmare klimat på jorden leder generellt till ett fuktigare klimat där den varma luften kan bära med sig mer fuktighet. Som en följd av detta ökar avdunstningen och nederbörden kan bli rikligare. I sin tur leder detta till en ökad risk för svåra översvämningar. [1][19] Ett exempel är översvämningen i Gränna 2007, som resulterade i ett 40-tal vattenfyllda källare. Bild 1 Översvämning i Gränna [16] 2.3 Nederbördsstatistik Vi har försökt utreda om det regnar mer idag än vad det gjorde för 100 år sedan, eftersom det påverkar Jönköpings kommuns underlag för dimensionering av dagvattenledningar och brunnar. SMHI har tillgänglig statistik för hela landet, som vi har använt oss av. Vill man ha statistik för just en särskild kommun så kostar den informationen och därmed anser vi att det räcker med statistiken för hela landet. 4

10 Problem och orsaker SMHI har i nuläget 87 mätstationer runt om i landet, där de varje dag (två gånger om dagen i en del mätstationer) registrerar nederbörden. Diagrammet visar årsmedelnederbörd från år Utifrån de utjämnade värdena ser man att nederbörden var lägre än 600 mm fram till omkring år Under perioden 1920 fram till ungefär 1980 låg nederbörden kring 600 mm. Därefter har nederbörden krupit vidare uppåt. Det är numera sällsynt med värden under 600 mm. Den svarta kurvan visar ungefär ett tioårigt löpande medelvärde. [2] Figur 1 Årsmedelnederbörd för Sverige (mm), från 87 stationer från år [5] Vår slutsats är att medelnederbörden har ökat sedan 1860, närmare bestämt med 0,13 % per år. Ökningen efter år 1980 är så mycket som 0,46 % per år. 2.4 Stensättning och beläggning på fastigheter Idag har nästan varje hushåll en till två bilar och på så sätt har det blivit allt vanligare att stensätta eller att asfaltera sin garageuppfart vid nybyggnation. I de flesta fall lutar garageinfarten ut mot gatan och på så sätt belastas ledningsnätet. Likaså vill en del anlägga ingången till huset med marksten. På en fastighet som har mycket vegetation och gräsyta kan dagvattnet infiltreras naturligt i marken. Vid nybyggnation är det brukligt att bygga huset något högre än gatan för att leda bort vattnet från huset. Är då fastigheten mycket hårdgjord hinner vattnet inte infiltreras, utan hamnar på gatan. Denna extra mängd dagvatten rinner från alla fastigheter mot områdets lågpunkt och belastar ledningarna och brunnarna. Risk för översvämning är ett faktum. Vi tror att trenden för stensättning även påverkat de äldre områdena och att de på så sätt belastar dagvattenledningarna mer än vad de är dimensionerade för. Bild 2 Stensatt garageinfart [17] Bild 3 Stensatt ingång [17] 5

11 Problem och orsaker 2.5 Historiska dimensioneringskrav Några av orsakerna till problemet med översvämningar är att en del av kommunens ledningar är gamla, att dimensioneringskraven förr var betydligt lägre än idag och att kommunens förnyelsetakt är mycket långsam. Förnyelsetakten i Sverige för VA ledningar är i genomsnitt 250 år, medan den är 550 år i Jönköping. (Förnyelsetakten räknar man ut genom att dela antalet kilometer ledning, som kommunen byter ut varje år, med den totala längden ledningsnät.) Detta skapar ett problem med tanke på att den tekniska livslängden för VA ledningar bedöms till cirka 80 år. Tabellen visar dimensioneringskraven på återkomsttider för olika områden under åren och framåt. [6] Område Kombinerat system Dagvatten Årtionden Ej instängt 2 1 Instängt 10 5 Ej instängt 5 5 Utanför city Ej instängt 5 5 I city Instängt Utanför city Instängt I city Tabell 1 Återkomsttider 1 Källarnivå för trycklinje 2 Marknivå för trycklinje 6

12 Problem och orsaker 2.6 Tekniska problem Tekniska kontoret i Jönköping har tekniska problem med ledningsnätet så som problem med rörmaterial, fogningsmaterial och utförande fram till mitten av 1980-talet. Det här har resulterat i driftproblem på grund av rötter, sediment samt sprickor och rörbrott. Vid intensiva regn är det oftast ledningar med driftproblem som drabbas värst av mark- och källaröversvämningar. Områdesvisa TV-inspektioner visar på att 70 % av alla självfallsledningar har någon form av tekniskt fel kom en ny betongrörsnorm som markant ökade hållfastheten. Det resulterade i att betongledningar byggda efter 1950 har en mycket bättre kondition och uppvisar mindre sprickor och rörbrott. 13 % eller 160 km betongledning byggdes ut före 1950 i Jönköping. [11] 7

13 Genomförande 3 Genomförande Genomförandet är uppdelat i ett antal moment som används för båda områdena. Moment 1: Mätning av avrinningsareor och avrinningskoefficient Detta görs för att dagvattnet flödar olika mycket beroende på underlaget. Varje underlag har sin specifika avrinningskoefficient som beror på faktorer som exploateringsgrad, hårdgörningsgrad, områdets lutning och regnintensitet. Med hjälp av Kartago har vi delat in vårt första område Dalagatan i Taberg i fyra olika typer av avrinningsareor så som tak, marksten, asfalt och gräsyta. Det andra området Ekhagsringen på Ekhagen är betydligt större och blir på så sätt mer omständigt att genomföra på samma sätt som vårt första område. Där valdes istället en överslagsberäkning på avrinningskoefficienten som går ut på att man använder sammanvägda koefficienter för olika slag av bebyggelse. Sedan beräknar man en sammanvägd koefficient för hela området. [4] Moment 2: Beräkning av dimensionerande flöden För att kunna dimensionera ledningarna behöver vi veta flödet. Då det finns flera dagvattenledningar i våra områden och alla ledningar betjänar var sitt avrinningsområde så måste vi beräkna flödet för varje ledning och delområde. Parametrarna som krävs för dimensionering av flöden är area, avrinningskoefficient, regnvaraktighet, regional parameter samt återkomsttid. Regnvaraktighet har valts så kort tid som möjligt för att få en hög regnintensitet, eftersom flödet då är som högst. Efter begäran av vår handledare har vi även beräknat flödet i hela området för återkomsttiden på 50 och 100 år för hela området. Moment 3: Dimensionering av ledningar och dagvattenbrunnar Det här momentet går ut på att kontrollera ifall ledningarna och brunnarna fortfarande är korrekt dimensionerade med tanke på att förutsättningarna har förändrats. Med detta menar vi att det idag är vanligare att stensätta, lägga marksten och/eller asfaltera sin infart och på så sätt har förutsättningarna för dimensionering av ledningar och brunnar ändrats. För att dimensionera ledningar behöver vi förutom flödet, värden på ledningens lutning. Ledningens lutning tas fram i Kartago. När alla värden finns så används friktionsdiagrammet i P90 för att få fram ledningsdimensionen. Dimensioneringen av brunnar beräknas utifrån Jönköpings kommuns kriterier som är 400m 2 avrinningsyta per brunn. 8

14 Dalagatan, Taberg 4 Dalagatan i Taberg 4.1 Områdesbeskrivning Samhället Taberg som är känt för berget med samma namn, ligger cirka 17 km söder om Jönköping centrum. Berget är ett naturreservat, 343 m högt och Smålands näst högsta punkt. Det ligger centralt i Taberg och allt vatten (regnvatten och smält snö) som rinner från berget belastar på så vis dagvattensystemet. Själva tätorten Taberg har cirka 3000 invånare med mycket barnfamiljer och cirka 66 % av invånarna bor i småhus. [12] Bild 4 Dalagatan i Taberg [15] 4.2 Avrinningsarea och avrinningskoefficient Med hjälp av datorprogrammet Kartago har vi undersökt vårt område. Lågpunkter, markhöjder, ledningar, fastigheter med mera finns redan inritade i programmet. Vår uppgift har varit att mäta arean på lågpunktens avrinningsområde. Först var vi tvungna att avgränsa området, vilket vi gjorde genom att kolla markhöjderna och på så sätt få fram markens och gatans lutning. Figur 2 Dalagatan i Taberg [3] 9

15 Dalagatan, Taberg Nästa steg var att mäta ytan på alla hustak, vägar, hårdgjorda ytor och gräsytor. Detta var vi tvungna att göra på grund av att de olika ytorna har olika avringningskoefficienter, vilket kommer att spela roll senare under projekteringsmomentet. Typ av yta Area (m 2 ) Avrinningskoefficient Fordelning i % Tak ,9 2918/30259 = 9,6% Asfalt ,8 5726/30259 = 18,9% Marksten 779 0,7 779/30259 = 2,6% Gräsyta , /30259=68,9% Total avrinningsarea ϕ = 0,325 Tabell 2 Area och avrinningskoefficient [3] m Figur 3 Delområdets ytor [3] 10

16 Dalagatan, Taberg 4.3 Dimensionerande flöden Regnintensitet Återkomsttid 10 år, Varaktighet t r = 10 min Regnintensitet i(t r,z) 10min = 2,78 ( a + Z b) c Regional parameter: Z = 20 enligt Bilaga 2 Konstanter enligt P90: a = 16,12 b = 0,314 c 10 min = i r 3,62 ( t, Z) = 2,78 (16, ,314) 3,62 = 225,42l / s ha Regnintensiteten är som störst under varaktighet 10 minuter (kortast dimensionerande tid) och på så sätt det enda värdet vi behöver använda för dimensioneringen. Vi har även räknat ut regnintensiteten för regnvaraktigheter på 30, 60, 360 och 1440 minuter, efter önskemål från Tekniska kontoret. Regnintensiteten för 50- och 100-årsregn kommer att bli betydligt större än för 10- årsregn. Faktum är att man inte dimensionerar ledningar och brunnar för de här återkomsttiderna med anledning av att dimensionerna skulle bli för stora. Det hade inte blivit ekonomiskt att lägga ledningar av de här dimensionerna för 50- och 100-årsregn, då även räknat med kostnaderna för översvämningar och dylikt som uppstår som följd. Vi har också räknat ut regnintensiteten för de olika regnvaraktigheterna för 50- och 100-årsregn, då dessa värden är intressanta om man skall fundera ut förebyggande åtgärder för de här återkomsttiderna. [4] För återkomsttider på 50 och 100 år har vi använt oss av regnintensitetsmedelvärden som är baserade på data från 47 orter i Sverige. t r i(t r,z) 10 år i(t r,z) 50 år i(t r,z) 100 år Tabell 3 Regnintensiteter för återkomsttiderna 10, 50 och 100 år [Bilaga 1] 11

17 Dalagatan, Taberg Dimensionerande flöden för hela området En dimensionering av flödet på hela området har gjorts, eftersom vi själva och vår handledare tycker det är intressant att veta värdena för de olika återkomsttiderna på 10, 50 och 100 år. Beräkningen sker med rationella metoden. Rationella metoden bör användas vid små, jämnt exploaterade områden. Återkomsttid 10 år, Varaktighet t r = 10 min Dimensionerande flöde q d dim = A ϕ i( tr, Z) Områdets area A = 3, 03ha ϕ = 0,325 i( tr, Z) = 225,42l / s ha q = 3,03 0, ,42 222l / s d dim [4] På likande sätt räknar vi ut dimensionerande flödet för regnintensitet för följande regnvaraktigheter på 30, 60, 360 och 1440 minuter. t r q ddim (l/s) 10 år q ddim (l/s) 50 år q ddim (l/s) 100 år Tabell 4 Dimensionerande flöden för återkomsttiderna 10, 50 och 100 år [4] 12

18 Dalagatan, Taberg Dimensionerande flöden för delområde Delområdena är indelade efter ledningsnätets avrinningsareor. Tilloppen är i rännstensbrunnarna i punkterna 10, 12 och 14. Punkt 11 är en tillsynsbrunn. Samtliga ledningar lutar mot punkt 13 där utloppet är lokaliserat. Se Bilaga 4. Figur 4 Avrinningsplan [3] För delområde 1: Återkomsttid 10 år, varaktighet t r = 10 minuter qd dim = A1 ϕ i( tr, Z) A1 = 1,74ha ϕ = 0,325 i( tr, Z) = 225,42l / s ha q = 1,74 0, ,42 = 127l / s d dim På liknande sätt är beräkningarna för de övriga delområdena gjorda. Ledning Område Area (ha) q ddim (l/s) , , , ,2,3 2, Tabell 5 Dimensionerande flöden 13

19 Dalagatan, Taberg 4.4 Dimensionering Dimensionering av ledningar Figur 5 Ledningsnätet [3] Från Friktionsdiagrammet k = 1,0mm i P90 får vi fram att flödet 127l/s ger oss en erforderlig dimension på 400mm samt en kapacitet på 200l/s. Dimensionering av ledningar och jämförelse med befintliga ledningar. Ledning I ( ) q ddim (l/s) Erf. Dim (mm) Kapacitet (l/s) Bef. Dim (mm) Kapacitet (l/s) , , , Tabell 6 Jämförelse mellan ledningar [4] Tabellen visar att ledning och är underdimensionerade medan är överdimensionerad. 14

20 Dalagatan, Taberg Dimensionering av brunnar Tidigare har kriterierna som Jönköpings kommun använt för dimensionering av brunnar varit att en brunn skall serva m 2 vägyta. Nyligen har kravet höjts till 400 m 2. Med vägyta menas endast gata. Vi har valt att även räkna med ytor från fastigheternas garageinfart, eftersom en del av dagvattnet rinner ut från garageinfarten till gatan och vidare till lågpunkten. Bild 4 Garageinfart [17] Arean på gatan som vår lågpunkt servar är cirka 1760 m 2. Kring lågpunkten finns 3 brunnar. I detta fall har kommunen räknat med att varje brunn skall serva 600 m 2 vägyta (1760/3 600). Med de nya kraven skulle det behövas 5 brunnar (1760/400 = 4,4). Om man lägger till ytan från fastigheternas garageinfart som är 1100 m 2 blir det en totalyta på 2860 m 2. Detta betyder att det behövs minst 7 brunnar. Se figur 4.5. Figur 6 Lågpunktens avrinningsarea [3] De röda kryssen är markerade där fastigheternas garageinfart inte påverkar gatan. Det kan till exempel vara att infarten lutar mot huset (som på bilden) eller att marken inte är hårdgjord. 15

21 Ekhagsringen, Ekhagen 5 Ekhagsringen på Ekhagen Genomförandet av studien har gjorts på likvärdigt sätt som i Taberg. 5.1 Områdesbeskrivning Ekhagen är ett bostadsområde med drygt 4000 invånare och ligger mellan Jönköping och Huskvarna. Det är byggt på 1960-talet och är något kuperat med utsikt över Vättern. Förutom E4:an på Ekhagens västra sida så finns det omkringliggande naturreservat att beskåda. Bebyggelsen är blandad med villaområden, radhus och flerbostadshus. Ekhagsringen är betydligt större än Dalagatan i Taberg, därför kan man inte använda sig av exakt samma metod när man utreder lågpunkten. Då terrängen lutar relativt mycket så hinner inte dagvattenbrunnarna längs vägen att samla in allt ytvatten. Detta resulterar i att allt förbipasserande ytvatten samlas kring lågpunkten. Det är då viktigt att ledningarna och brunnarna är dimensionerade för denna mängd vatten. Bild 5 Ekhagsringen på Ekhagen [15] 16

22 Ekhagsringen, Ekhagen 5.2 Avrinningsarea och avrinningskoefficient Avrinningsarean för en lågpunkt kan variera beroende på hur områdets terräng och höjder ser ut. Studier från Kartago visar att vår lågpunkts avrinningsarea består av olika bostadstyper. F = Flerfamiljshus R = Radhus V = Villor Figur 7 Bostadstyper [3] På Ekhagsringen har vi valt att räkna ut vår avrinningskoefficient mer övergripande än vad vi gjorde på Dalagatan. Detta gjorde vi på grund av att Ekhagsringen består av flera olika bebyggelsetyper och har på så sätt olika avrinningskoefficienter. Med hjälp av Kartago har vi mätt arean på de olika bebyggelsetyperna och sedan plockat fram värden på de olika avrinningskoefficienterna från P90. Bebyggelsetyp Area (ha) Avrinningskoefficient Villor (<1000m 2 ) 23,5 0,35 Radhus 4,4 0,6 Flerfamiljshus 18,4 0,6 ϕ = 0,473 Tabell 7 Areor och avrinningskoefficienter [3][4] m 17

23 Ekhagsringen, Ekhagen 5.3 Dimensionerande flöden Beräkning av regnintensitet Återkomsttid 10 år, Varaktighet t r = 10 min Regnintensitet i(t r,z) 10min = 2,78 ( a + Z b) c Regional parameter: Z = 18 enligt Bilaga 2 Konstanter enligt P90: a =16,12 b = 0,314 c 10 min = 3,62 i r ( t, Z) = 2,78 (16, ,314) 3,62 = 219l / s ha På liknande sätt har vi räknat regnintensiteten i(t r,z) för följande regnvaraktigheter t r på 30, 60, 360 och 1440 minuter. t r c min 3,62 1,81 1,10 0,30 0,11 i(t r,z) 10 år Tabell 8 Regnintensiteter för återkomsttiden 10 år [4] Dimensionerande flöden för delområden Figur 8 Avrinningsplan [3] 18

24 Ekhagsringen, Ekhagen För delområde 1: Återkomsttid 10 år, regnvaraktighet 10 minuter q A = 46,3ha i( t, Z) = 219l / s ha q d dim 1 ϕ = 0,473 r d dim = A ϕ i( t, Z) 1 r = 46,3 0, = 4796l / s På liknande sätt har vi gjort beräkningar för de övriga delområdena. Ledning Område Area (ha) q ddim (l/s) , , , ,2,3 60, ,2,3 60, Tabell 9 Dimensionerande flöden 5.4 Dimensionering Dimensionering av ledningar Figur 9 Ledningsnätet för delområde [Bilaga 4] 19

25 Ekhagsringen, Ekhagen Från Friktionsdiagrammet k = 1,0mm i P90 får vi fram att flödet 4796l/s ger oss en erforderlig dimension på 1400mm samt en kapacitet på 5500l/s. Dimensionering av ledningar och jämförelse med befintliga ledningar. Ledning I ( ) q ddim (l/s) Erf. Dim (mm) Kapacitet (l/s) Bef. Dim Kapacitet (l/s) , , , , , Tabell 10 Jämförelse mellan ledningar [4] Dimensionering av brunnar När man skall dimensionera brunnarna i lågpunkten på ett sådant stort område som Ekhagen går det inte att genomföra på samma sätt som i Taberg. Dels för att lågpunktens avrinningsarea är betydligt större och dels för att det finns brunnar längs med vägarna. Det är tänkt att brunnarna skall samla in allt dagvatten som de servar, men detta fungerar inte i praktiken. Även om brunnen fungerar med full kapacitet så rinner alltid en del vatten förbi. Vår uppgift är att ta reda på hur mycket vatten som rinner förbi vid olika gatulutningar för att därefter beräkna hur många extra brunnar som området behöver. Detta förutsatt att brunnarna är fria från löv, sediment och dylikt. En gata bör oftast inte luta mer än 10 %. Vi har räknat med intervallen mellan 1-10 %. Av en artikel, se bilaga 3, framgår att intagskapaciteten för en rännstensbrunn normalt inte är större än 5 l/s, och om gatan lutar starkt är intaget troligtvis inte mer än 1 l/s. En återkomsttid på 10 år och en regnintensitet på 10 minuter ger oss ett flöde på cirka 220 l/s ha. Då en gata är bomberad, det vill säga att högsta punkten på vägen ligger i mitten för att få vattenavrinning, sätter man oftast två brunnar på var sin sida och tillsammans täcker de en yta på 800 m 2. En gatuyta på 800 till 1000 m 2 ger ett flöde på en väg om cirka 22 l/s per 1000 m 2. Det vill säga 11 l/s per brunn. Med hjälp av de värdena kan en modell beräknas fram för hur mycket ytvatten brunnarna släpper igenom beroende på gatans lutning. 20

26 Ekhagsringen, Ekhagen Figur 10 Beräkningsmodell [6] Lutning gata (%) 1 1, Rinner vidare (l/s) 6 6,2 6,4 6,9 7,3 7,7 8,2 8,7 9,1 9,6 10 Rinner vidare (%) Tabell 11 Dagvatten passering Därefter inventerades gatorna på Ekhagsringen och vi räknade fram de olika gatuareorna och deras lutning. Gata Längd (m) Area (m 2 ) Lutning (%) , , Tabell 12 Gators area och lutning [3] Figur 11 Inventering av Ekhagsringens gator [3] För att sedan räkna fram hur stora yta som hamnar i lågpunkten, multiplicerades gatans area gånger procenttalet som rinner vidare. Gata Area (m 2 ) Lutning (%) Rinner vidare (%) Area i lågpunkt (m 2 ) , x 0,56 = x 0,63 = x 0,58 = x 0,58 = , x 0,56 = x 0,70 = x 0,70 = 4398 Tabell 13 Tillskottsarea

27 Ekhagsringen, Ekhagen Arean från hårdgjorda ytor från fastigheterna måste läggas till. Från Dalagatan i Taberg fick vi fram att ett villaområde utgörs av cirka 4 % garageinfarter och detta värde har använts i beräkningen på Ekhagsringen. Där är det främst villor och radhus som belastar lågpunkten och de utgör cirka 15 ha. Totalt blir det en yta på x 0, = m 2. Detta motsvarar / 400 = 78 extra brunnar. Det bör uppmärksammas att dessa extra brunnar uppfyller sin fulla funktion vid högintensiva regn. Vi har haft svårigheter att få fram exakta uppgifter på antal befintliga brunnar på Ekhagsringen. 22

28 Jämförelse mellan nytt och gammalt område 6 Jämförelse mellan nytt och gammalt område För att konstatera om det finns en skillnad på andelen hårdgjord yta i gamla respektive nya fastigheter, så har vi gjort en jämförelse mellan områdena Taberg som är byggt på 40-talet, Lerhagen som är byggt på 2000-talet och området kring Linnégatan i Huskvarna som är byggt Dalagatan i Taberg valde vi främst eftersom vi redan har mätt areorna på de hårdgjorda ytorna samt för att det är ett äldre område utanför centrum. Det jämförde vi med ett nytt område, Lerhagen som vi valde endast på grund av att det är ett nybyggt område. Lerhagen jämfördes även med Linnégatan i Huskvarna. Anledningen att vi valde Linnégatan är också för att det är ett äldre område, men centralt i Huskvarna. Dalagatan i Taberg 11 % Linnégatan i Huskvarna 16 % Lerhagen 23 % På grund av tidsbrist har vi inte hunnit undersöka fler områden och på så sätt är de här värdena ingen slutsats utan mer en antydan om att vi är inne på rätt spår. Procentuell hårdgjord yta: Dalagatan i Taberg: 11 % Linnégatan i Huskvarna: 16 % Lerhagen: 23 % [3] 23

29 Förslag på lösningar 7 Förslag på lösningar 7.1 Allmänna lösningar Här har vi tagit upp en del förslag på lösningar och alternativa åtgärder som Jönköpings kommun kan ta del av för att förbättra sin dagvattenhantering Minikanaler Ett förslag är att placera minikanaler med lutning mellan rännstensbrunnar och på så sätt vägleda vattnet ner till brunnen. Detta tror vi kommer att motverka pölbildningar runt om brunnar. Pölbildningar bildas ofta när vägen vid brunnen har satt sig, medan brunnen är stabilt placerad. Det finns även möjligheter att placera minikanaler beständigt. Minikanalerna kan antingen vara med eller utan galler beroende på behov och resurser. Bild 6 Minikanal med galler i Tyskland [13] Bild 7 Öppen minikanal i Tyskland [14] Gröna tak Ett annat förslag är att lägga takvegetation på kommunala byggnader, då detta är en effektiv metod att förbättra stadsmiljön. Vegetationen gör till exempel att avrinningen av dagvatten från takytorna minskar väsentligt, att stadens klimat förbättras, att luften renas från partiklar och att ljudnivåerna sjunker i stadsrummet. De förbättrar även inomhusklimat genom att vegetationen kyler inomhus på sommaren och håller värmen på vintern. Förutom fördelar för stadsmiljön så har takvegetation en del byggtekniska fördelar så som mindre temperaturrörelser i tätskiktet och att tätskiktet skyddas mot UV-ljus. [8] 24

30 Förslag på lösningar Bild 8 Gröna tak i Stockholm [9] Dränrännor För att minska belastningen på dagvattensystemet från fastigheters ytvatten, kan kommunen i samband med nybyggnation rekommendera fastighetsägare att placera dränrännor med galler tvärsöver infarten. Dränrännan kan i sin tur kopplas till dagvattenservisen. Rännan bör förhindra att dagvatten skall rinna ut på gatan. Bild 9 Aco-drän ränna [10] Dagvattenbrunnar vid farthinder Vid nybyggnation av rännstensbrunnar och farthinder rekommenderar vi att placera dessa bredvid varandra. Vid befintliga bostadsområden bör man redan vid planeringen av byggnation av farthinder tänka på att placera farthindret mellan befintliga rännstensbrunnar. På så sätt fungerar farthindret som en blockad vid korta intensiva regn. Figur 12 Farthinder [18] 25

31 Förslag på lösningar Detta speciellt när vägen har en brant lutning. Regnet som faller mitt på vägen kan inte rinna ut till kanten, utan fortsätter istället längs med vägen. Ett farthinder kommer i detta fall att leda vattnet intill kanterna. Även om det är intensiva regn och brunnarna vid farthindren inte hinner samla in allt vatten på en gång, så är åtminstone vattnet placerat på utsidan vägen. 7.2 Dalagatan i Taberg Vårt förslag är att förlänga det befintliga dagvattenledningsnätet samt att tillsätta fyra dagvattenbrunnar. På så sätt är fastighetsägarna skyldiga att ansluta dagvattenservisen till dagvattenledningen. Vilket är bra om det skulle vara så att någon fastighetsägare inte har lokalt omhändertagande av dagvatten. Med 4 extra brunnar belastas lågpunkten mindre av ytvattnet och på så vis kan de befintliga ledningarna räcka till på grund av fördröjningen. Skulle de befintliga ledningarna ändå inte räcka till kan man antingen byta ut de mot högre dimensioner eller öka lutningen på dem om det är lönsammare. Genom att ansluta 4 brunnar till har vi också uppfyllt kravet på 400 m 2 yta per brunn. 7.3 Ekhagsringen på Ekhagen Figur 13 VA utbyggnad [3] Problemet på Ekhagsringen är att det endast finns en lågpunkt på en relativt stor avrinningsarea. För att minska mängden dagvatten i lågpunkten har vi som förslag att placera dagvattenspärrar i området. Med dagvattenspärrar menar vi dränrännor som är kopplade till huvudledningen och placerade tvärsöver gatan. På så sätt kan ytvattnet inte rinna vidare längs med gatan, utan rinner ner i dagvattenledningen som det är tänkt. Figur 14 Dränrännor på körbana [7][18] 26

32 Kommentarer 8 Kommentarer 8.1 Klimatförändring Vår uppfattning är att klimatet med stor sannolikhet har förändrats. Vad som är orsakerna har vi valt att inte fördjupa oss i. Konsekvenserna berör dock vårt projekt, detta i form av till exempel ökad nederbörd med mark- och källaröversvämningar som resultat, speciellt i lågpunkter. Även återkomsttiderna har förändrats med mer frekventa 10-årsregn. 8.2 Förändrade förutsättningar Förutsättningarna för dimensionering av ledningar och brunnar har ändrats med tanke på ökad och mer frekvent nederbörd. Trenden att stensätta och asfaltera sin tomt alltmer, har gjort att avrinningsarean som projektörerna räknar med är otillräcklig. Detta tycker vi att kommunen borde ha i åtanke vid framtida projekteringar. 8.3 Dimensionering I både Taberg och Ekhagen har vi kommit fram till att en del ledningar är underdimensionerade. Förmodligen eftersom förutsättningarna har ändrats och kraven har höjts genom åren. Vi inser även att det finns en felmarginal i vårt resultat med tanke på att vi har räknat på teoretiska och på så sätt idealiska förhållanden. Verkligheten ser oftast annorlunda ut med till exempel täppta brunnar och ledningar samt ojämna vägar. Vi har inte heller tagit med alla faktorer, som till exempel tidsfördröjning, på grund av att arbetet hade blivit för omfattande. Dimensioneringen av brunnar i Taberg anser vi till största del vara korrekt, med tanke på att det är ett relativt litet område som vi har räknat på och på så sätt är felmarginalen liten. Resultatet där blev att området saknar fyra brunnar, vilket låter rimligt med tanke på att kraven har höjts och att vi i vårt projekt även har räknat med ytor från fastigheter. På Ekhagen är det desto svårare att komma fram till en slutsats gällande antalet brunnar, eftersom vi är osäkra på de procentuella värden på ytvattnet som rinner genom en brunn vid olika lutningar. Beräkningsmodellen som vår handläggare har hjälpt oss att ta fram är inte beroende på hur många antal brunnar ett område har. Detta tycker vi är lite märkligt, eftersom fler brunnar samlar in en större mängd ytvatten och på så sätt borde det vara en mindre mängd ytvatten som når lågpunkten. Vi har inte räknat med tidsfördröjningen, vilket är desto viktigare att ta hänsyn till vid korta regnintensiteter som 10 minuter. Det är inte heller säkert att allt regnvatten från områdets yttre gräns hinner rinna fram till lågpunkten innan det har slutat regna, vilket vi har räknat med. 27

33 Kommentarer 8.4 Lösningar Förslag till åtgärder har vi skrivit kort och koncist på grund av att detta arbete inte är mer omfattande. Dock hade vi om möjlighet fanns gärna utrett detta område mer. I uppdraget skulle vi främst studera konsekvenserna av kraftig nederbörd, men även komma med förslag på lösningar. Jönköpings kommun har sedan möjlighet att ta ställning till om man vill använda sig av våra förslag. Därefter kan de vidare utreda dessa om de anser att de verkar intressanta och rimliga. Det hade för oss varit intressant och underlättat våra förslag till lösningar om vi hade kännedom om kommunens budget för sådana investeringar. 8.5 Slutord Nya frågor som har väckts genom detta arbete är till exempel hur stor är budgeten som kommunen använder sig av när de förnyar och reparerar ledningar och brunnar? Finns det någon budget gällande framtida investeringar i VA hanteringen? Ett annat område som vi gärna hade studerat mer är att vi skulle vilja jämföra fler gamla respektive nya bostadsområden. Detta för att se om det kan konstateras hur stor andel hårdgjord yta som har ökat de senaste åren. 28

34 Referenser 9 Referenser [1] Bogren, Jörgen; Gustavsson, Torbjörn; Loman, Göran (2008) Klimat och väder. Studentlitteratur, Jönköping, ISBN [2] SMHI, (Acc ) [3] Kartago, Datorsystem (Tekniska kontoret i Jönköping) [4] Svenskt Vatten (2004), Publikation P90, Dimensionering av allmänna avloppsledningar. ISSN [5] SMHI, trender_nbd.pdf (Acc ) [6] Tekniska Kontoret, Jan-Eric Bengtsson [7] Allt i mark, (Acc ) [8] Vegtech, (Acc ) [9] Vegetationsteknik, (Acc ) [10] Allt i mark, (Acc ) [11] Jan-Eric Bengtsson ( ), tekniska kontorets Förnyelsestrategi för VA-ledningar 29

35 Referenser [12] Jönköpings kommun, mmundelar/taberg/omtaberg.4.4ae af42313ef html (Acc ) [13] Hess AG, 0.0&gallery=true (Acc ) [14] Hess AG, 0.0&gallery=true (Acc ) [15] Eniro, (Acc ) [16] DN, (Acc ) [17] Sam Michana, Fotograf [18] Jasmin Skenderovic, Illustratör [19] SMHI, (Acc ) 30

36 Sökord 10 Sökord A Avrinningskoefficient... 3, 7, 10, 16 Avrinningsområde... 3, 8, 9 D Dagvatten... ii, 3, 5, 6, 19 Driftstörning... ii F Förnyelsetakt... 5 I Intagskapacitet K Kartago... i, ii, 2, 9, 14, 16, 29 Klimat... 1, 4, 25 Klimatförändring... ii, 3 L Lågpunkt... 1, 2, 5, 14, 15, 20, 24 M Medeltemperatur... ii, 3 Minikanalar R Regnintensitet... ii, 7, 10, 11, 13, 14, 17, 18, 19, 32 S SMHI... 4, 5, 29 T Takvegetation... 25, 29 Y Ytavrinning... ii, 4 Å Återkomsttid... ii, 3, 10, 11, 13, 14, 17, 18, 19 31

37 Bilagor 11 Bilagor Bilaga 1 Tabell över regnintensitet för olika regnvaraktigheter och återkomsttider Bilaga 2 Karta med olika Z-värden i Sverige Bilaga 3 Artikel från branschorganisationen Svenskt Vatten Bilaga 4 Bilder på studiebesöket i Taberg Bilaga 5 Bilder på studiebesöket på Ekhagen 32

38 Bilagor Bilaga 1 33

39 Bilagor Bilaga 2 34

40 Bilagor Bilaga 3 35

41 Bilagor Bilaga 4 Brunn vid lågpunkt i Dalagatan i Taberg Ledningssystemets utlopp i Dalagatan i Taberg 36

42 Bilagor Bilaga 5 Brant gata i Ekhagsringen på Ekhagen Inlopp från fördröjningsdammen på Ekhagen 37