Figur 1. Stadens påverkan på meterologi och hydrologi högre maxflöden!

Transkript

1 Lecture notes -VVR145 Lecture 23, 24 Urban hydrology 1. Stadens påverkan och vattenbalans Meterologiska parametrar Ökad temperatur Ökad nederbörd Ökad molnighet Minskad avdunstning Minskad/ändrad vind Hydrologiska cykeln Ökad avrinning (Figur 1) Minskat bidrag till grundvattnet Försämrad vattenkvalitet Figur 1. Stadens påverkan på meterologi och hydrologi högre maxflöden! VVR145 - lecture notes

2 2. Dagvatten och dimensionering av rör Dagvatten Kombinerat system Gammalt system ofta i stadskärnor Problem vid stora regn bräddning av avloppsvatten Billigare och enklare Både dagvatten och avlopp renas ordentligt (förutom vid bräddning) Separat system Nytt system ofta i områden senare än mitten på 1900-talet Kan hantera stora regn utan att släppa ut avloppsvatten Dyrare och mer komplicerat Saknar ibland rening för dagvattnet Avrinningskoefficienten Q a = P a = avrinningskoefficienten [enhetslös] = procent hårdgjorda ytor t ex asfalt och tak Q = flöde [m 3 eller mm] P = nederbörd [m 3 eller mm] Det antas att allt regn som faller på hårdgjorda ytor blir till avrinning och regn som faller på andra ytor infiltrerar. Exempel på avrinningskoefficient Asfalt 1.0 Villaområde Park Ofta använder man istället enheten mm/h för regnintensiteten men då får man modifiera ekvationen så att a fortfarande blir enhetslös (se boken). Dimensionerande regn Liten skala korta intensiteter dimensionerande Intensitet-varaktighet-frekvens-kurvor = idf-kurvor (intesity duration frequency). Kan a i = + c T b beskrivas med ekvationen R + där T R är regnets varaktighet [min] och a, b och c och konstanter som beror på återkomsttid och plats (finns i tabell tillsammans med diagrammet). i har enheten l/(s ha).

3 Koncentrationstid Koncentrationstid, t c (den tid det tar för regnet som fallit längts bort på avrinningsområdet att nå punkten där man vill beräkna det dimensionerade flödet ( design point ). Om vattnet rinner både ovan mark och ledningar till punkten blir:t c = t m + t r, där t m är flödestiden ovan mark och t r är flödestiden i ledningar Figur 2. Flöde som funktion av tid. Vid t c Bidrar hela området till avrinningen. Flödeshastigheter Mannings formel: t = L 0,6 M -0,6 i -0,4 S -0,3 t = tid [s] L = sträcka [m] M = Mannings tal (= 60 för asfalt) i = regnintensitet [m/s] S = markens lutning (höjdskillnad/längd) Om man saknar information för att räkna ut tiden enligt Mannings formel kan man använda ungefärliga hastigheter: Asfalt 0.1 m/s Rör 1 m/s Dimensionering Rationella metoden Qdim = a i A Qdim = maxflöde [m 3 /s] a = avrinningskoefficient [enhetslös] i = regnintensitet [m/s] A = yta [m 2 ] Varaktigheten hos regnet bestäms av koncentrationstiden, koncentrationstiden =

4 varaktigheten på det dimensionerande regnet. Återkomsttider är vanligen 2-5 år men längre återkomsttider används för större och viktigare anläggningar. Tid-Area metoden Rationella metoden bör endast användas på mindre områden. För större områden, eller områden med flera olika delareor, kan man oftast få det högsta flödet vid en regnvaraktighet som är något kortare än den totala koncentrationstiden. Ett sätt att räkna ut detta flöde är med tid-area metoden. Dela in området i delareor. Bestäm t c till dimensioneringspunkten för varje delarea. Gör ett tid-area (TA) diagram (eller tabell) för varje delarea. Areabidraget kan antas variera linjärt från det att flödet börjar öka upp till t c. Använd endast effektiv area, dvs multiplicera verklig area med a. Summera alla TA diagram för att få hela områdets totala TA diagram. Förskjut totala TA med dt och beräkna differansen. Den maximala differansen är den största bidragande arean för ett regn med varaktigheten dt. Gör en tabell: dt Max. areabidrag i Q Där i fås ur idf-kurvan med varaktigheten dt. Q är max area * i Max Q är dimensionerande flöde. Datormodeller Det blir snabbt väldigt komplicerade beräkningar, därför anväds oftast datormodeller. Den mest använda i Sverige är MIKEURBAN, tidigare Mouse från DHI. 3. Problemlösning Problem Stora flöden Dålig vattenkvalité ( first flush ) Lösningar Fördröjningsmagasin (fungerar även som sedimenteringsbassäng) Lokal infiltration Permeabla ytor Gröna tak Sedimentfällor Minskad flödeshastighet med t ex naturliga bäckar istället för rör

5 Ökad flödeshastighet från kritiska områden Se dagvattnet som en estetisk tillgång (t ex i Augustenborg och Västra Hamnen, Malmö), öppna dagvattensystem Artificiella våtmarker Figur 3. Dagvattenlösning i Augustenborg, Malmö (Foto: Nils Ingvarsson, Bildgården).