E18 Arninge resecentrum Täby och Österåkers kommuner, Stockholms län Tekniskt PM Dagvattenhantering samordnad med Arninge handelsområde Projektnummer: 107337 Samrådshandling 2016-01-20 E18 Arninge resecentrum dagvatten.docx 1 (16)
Dokumenttitel: Tekniskt PM Dagvattenhantering samordnad med Arninge handelsområde Skapat av: Mikael Melin, VAP VA-Projekt AB Dokumentdatum: 2016-01-20 Dokumenttyp: PM DokumentID: Ärendenummer: Projektnummer: 107337 Version: 1.0 Publiceringsdatum: Utgivare: Trafikverket Kontaktperson: Fredrik Emmot, telefon 010-123 67 69 Uppdragsansvarig: Jonas Skyllberg, VAP VA-Projekt AB Tryck: Fotograf: Distributör: Trafikverket, 172 90 Sundbyberg, telefon: 0771-921 921 E18 Arninge resecentrum dagvatten.docx 2 (16)
Innehåll 1 Bakgrund... 4 2 Dimensioneringsförutsättningar... 4 2.1 Dammar... 4 2.2 Ytor... 4 2.3 Dammutformning... 5 3 Förslag principiell utformning... 5 4 Funktion avvattningssystem... 5 4.1 Damm 1... 6 4.2 Avledning dagvatten mellan damm 1 och damm 2... 6 4.3 Damm 2... 7 5 Beräkning reningsresultat... 7 5.1 Föroreningsmängder till recipient före exploatering av Arninge resecentrum... 8 5.2 Föroreningsmängder från väg E18/274 år 2030... 9 5.3 Föroreningsmängder från ett exploaterat Arninge resecentrum... 10 5.4 Föroreningsmängder från Arninge handelsområde efter omledning till ny anläggning... 11 6 Sammanställning... 12 6.1 Föroreningsberäkning för ett exploaterat Arninge resecentrum jämfört med förhållande före exploatering... 12 6.2 Jämförelse mellan nuvarande rening för Arninge handelsområde jämfört med föreslagen anläggning.... 13 6.3 Sammanställning av föroreningsmängder och halter till recipienten Ullnaån från dagvattenanläggning efter exploatering... 14 6.4 Sammanställning av total förändring av föroreningsmängder till recipienten före och efter exploatering... 15 7 Framtida klimatpåverkan... 16 8 Sammanfattning... 16 Bilaga 1 Översiktlig beskrivning Bilaga 2 Sektion järnvägsport väg 274 Översiktlig beskrivning Bilaga 3 Plan Dagvattendamm 2 Bilaga 4 Plan Dagvattendamm 1 E18 Arninge resecentrum dagvatten.docx 3 (16)
1 Bakgrund I anslutning till Arninge resecentrum kommer Arninge handelsområde att exploateras med Täby kommun som huvudman. Denna PM beskriver en teknisk lösning för dagvattenbehandling där Arninge resecentrum samordnas med behandlingsanläggning för Arninge handelsområde. 2 Dimensioneringsförutsättningar 2.1 Dammar För ledningsnät och kulvert statistiskt 10-årsregn med klimatfaktor 25 % För utjämning av dagvatten medelregn 7,2 mm plus klimatfaktor 25 % ger dimensionerande regn 9,0 mm Permanent dammvolym 2 x dimensionerande regn Lågvattenyta 1,5 % av reducerad avrinningsyta Tömningstid av utjämnad volym min 12 timmar Dim tillrinningstid handelsområde 50 min Dim tillrinningstid resecentrum 30 min För beräkning av föroreningsmängder används årsnederbörden 539 mm (SMHI, normal 1961-90 Stockholm) med tillägg för klimatfaktor 25% vilket ger 674 mm. 2.2 Ytor Resecentrum före exploatering Väg E18 och väg 274 53 300 m2 * 0,8 = 42 600 m2 Natur (ytor uppströms bergtunnel leds direkt dit) 175 000 m2 * 0,1 = 17 500 m2 Summa reducerad area 60 100 m2 Resecentrum efter exploatering Väg E18 och väg 274 53 300 m2 * 0,8 = 42 600 m2 Arninge resecentrum 18 450 m2 * 0,8 = 14 800 m2 Natur (ytor uppströms bergtunnel leds direkt dit) 156 500 m2 * 0,1 = 15 650 m2 Summa reducerad area 73 050 m2 Arninge handelsområde har en reducerad area av 29,1 ha. Vid beräkning av föroreningsmängder har antagits att enbart trafikerade ytor bidrar. Angivna höjder och nivåer i höjdsystem RH2000. E18 Arninge resecentrum dagvatten.docx 4 (16)
2.3 Dammutformning Princip för dammens utformning är att den är våt med ett vattendjup av min 1,0 m, en hylla 0,2 m under lågvattenytan med bredd ca 1,0 m samt flack släntlutning. Över den permanenta vattennivån finns en regleringsamplitud som bildar utjämningsvolymen. Handelsområde Resecentrum väster om E18 Resecentrum öster om E18 Reducerad yta Ared (ha) Erf total utjämningsvolym (m3) Erf total dammyta (ha) Max flöde (l/s) 29,1 2 600 0,44 900 3,0 270 0,045 365 4,3 390 0,065 570 Summa 36,4 3 300 0,55 - Tabell : Ytor, volymer och flöden Utflöde från dagvattendammarna till recipienten Ullnaån är, upp till dimensionerande regn, 75 l/s (3 250 m3 på 12 timmar). 3 Förslag principiell utformning Den totala utjämningsvolymen 3 300 m3 fördelas på två dammar, en för enbart del av tillrinning från handelsområdet (damm 1) och en nedströms för resterande del från handelsområdet samt berört område för resecentrum och väg E18/274 (damm 2). Utjämningsvolymen i damm 1 uppgår till 1 650 m3 med resterande 1 650 m3 i damm 2. Anläggningen är robust utformad för att minimera felfunktion samt underlätta arbeten i driftsfas. 4 Funktion avvattningssystem Dagvattnet inom avrinningsområdet leds över hårdgjorda ytor till diken och ledningssystem, för tak sannolikt direkt till ledningsnät, och vidare till utjämningsdammarna. Föreslagen anläggning bedöms genom sedimentering kunna fånga in större delen av den årliga föroreningstransporten till recipienten då det är de små regntillfällena som svarar för den största årliga föroreningsmängden. Vid de stora regnen, när bräddning vid fullt utjämningsmagasin sker, blir föroreningshalterna låga dels för att utspädningen är stor men framför allt för att ytorna tidigt blir renspolade från föroreningar. E18 Arninge resecentrum dagvatten.docx 5 (16)
4.1 Damm 1 Dammen innehåller utjämningsvolymen 1 650 m3, vilken avbördas med 75 l/s. Emellertid är den totala regnvolymen från handelsområdet 2 600 m3, vilket innebär att 1 000 m3 ska överföras till damm 2 för att den totala volymen ska kunna utnyttjas. Överföringsflödet är 900 l/s. Vid större regntillfällen än det dimensionerande bräddar volym, överskjutande 2 600 m3, till den dagvattenkulvert/bergtunnel som finns i anslutning till damm 1. Data Vattennivå bräddning till bergtunnel över +6,90 Vattennivå +6,70 - +6,90 q=900 l/s Vattennivå +6,00 - +6,70 q=75 l/s Vattennivå min +6,00 Bottennivå +4,50 Utjämningsvolym 1 650 m3 Permanent volym 2 000 m3 Dammarea vid lågvatten +6,00 1 900 m2 Dammarea vid fyllt magasin +6,70 2 600 m2 Utformning av avbördning 900 l/s, vid 20 cm överhöjning, utförs som ett rakt skarpkantat överfall med en längd av ca 5,7 m. Uppehållstiden för utjämningsvolymen är ca 6 timmar i dagvattendamm 1 och därefter ca 6 timmar i dagvattendamm 2, totalt alltså 12 timmar. 4.2 Avledning dagvatten mellan damm 1 och damm 2 Från utloppet i dagvattendamm 1 kommer maximalt 900 l/s, ner till normalt tömningsflöde 75 l/s, vilket avleds i erosionsskyddat öppet dike till dagvattenkulvert under E18. Till kulverten tillkommer också regnvatten från område för resecentrum, västra sidan, ca 410 l/s vilket ger det dimensionerande flödet för vägtrumman, 1 310 l/s. Vägtrumma Di 800 mm under E18 har kapaciteten 1 310 l/s vid fylld sektion och med energilinjens lutning 6 promille (v=2,5 m/s). Erosionsskydd erfordras vid trummans inoch utlopp. Tillkommer från område för resecentrum östra sidan 585 l/s, summa 1 895 l/s. Vidare i öppet dike till två stycken parallella trummor Di 800 mm under Roslagsbanan, se sektion järnvägsport bilaga 2, och därefter till dagvattendamm 2. Ledningarnas kapacitet är 1 895 l/s vid fylld sektion och med en antagen lutning på energilinjen med 3,5 promille (v=1,9 m/s). Erosionsskydd erfordras också här vid trummornas in- och utlopp. E18 Arninge resecentrum dagvatten.docx 6 (16)
4.3 Damm 2 Dammen ska innehålla utjämningsvolymen 1 650 m3, vilken avbördas med maximalt 75 l/s. Vattennivå bräddning +1,30 Vattennivå +0,85 - +1,30 q=75 l/s Vattennivå min +0,85 Bottennivå -0,65 Area vid vy+1,30 2 700 m2 Utjämningsvolym 1 650 m3 Permanent volym 4 450 m3 Dammarea vid lågvatten +0,85 3 900 m2 Dammarea vid fyllt magasin +1,30 4 500 m2 5 Beräkning reningsresultat Utgångspunkt för beräkning av föroreningsbelastning är en antagen årsnederbörd av 674 mm regn samt föroreningshalter enligt schablonvärden från StormTac, redovisade i nedanstående tabeller. För bedömning av dammarnas avskiljningsgrad har schablonmetod använts enligt Svenskt Vatten rapport 2007-14 Erfarenheter av kommunala dagvattendammar. Avskiljningsgraden för kväve i planerad dagvattendamm är dock svår att uppskatta. Rening av kväve kan även förväntas ske i de växtbäddar, makadamdiken och vägdiken som ingår i planerat avvattningsområde. I beräkningarna nedan är heller inte den sannolika reducering av föroreningshalter medräknad som sker genom fastläggning av partiklar i diken och översilade grönytor, utan får ses som ett positivt tillskott. E18 Arninge resecentrum dagvatten.docx 7 (16)
5.1 Föroreningsmängder till recipient före exploatering av Arninge resecentrum De medverkande ytorna är tillrinningsområde från väg E18 och 274, reducerad yta 42 600 m2. Naturmarksyta ingår inte i beräkning av föroreningsmängd. Parameter Halt Mängd µg/l kg/år Ptot 237 6,8 Ntot 2 400 69 Pb 26 0,75 Cu 64 1,8 Zn 365 10,5 Cd 0,45 0,01 Cr 18 0,52 SS 120 000 3444 Oljeindex 875 25,1 BOD 8 300 238 E18 Arninge resecentrum dagvatten.docx 8 (16)
5.2 Föroreningsmängder från väg E18/274 år 2030 De medverkande ytorna är tillrinningsområde från väg E18 och 274, reducerad yta 42 600 m2. Naturmarksyta ingår inte i beräkning av föroreningsmängd. Beräkningshorisont är år 2030 där trafikmängden bedöms ha ökat till ÅDT 35000. Föroreningshalter är interpolerade mellan värden för vägar med ÅDT mellan 25 000 och 50 000. Parameter Ingående halt 2030 µg/l Inkommande mängd till reningsanlägging kg/år Ptot 276 7,9 Ntot 2 400 68,9 Pb 34,8 1,0 Cu 80,8 2,3 Zn 499 14,3 Cd 0,52 0,01 Cr 22 0,6 SS 143 600 4122 Oljeindex 915 26,3 BOD 9 660 277 E18 Arninge resecentrum dagvatten.docx 9 (16)
5.3 Föroreningsmängder från ett exploaterat Arninge resecentrum De medverkande ytorna är tillrinningsområde från hårdgjorda ytor med låg trafikbelastning där enbart busstrafik är tillåten, reducerad yta 14 800 m2. Naturmarksyta ingår inte i beräkning av föroreningsmängd. Föroreningshalter för ÅDT 1000 fordon. Parameter Inkommande halt Inkommande mängd till anläggningen µg/l kg/år Ptot 144 1,4 Ntot 2 400 23,9 Pb 3,9 0,04 Cu 23 0,23 Zn 43 0,43 Cd 0,28 0,00 Cr 7,4 0,07 SS 66 000 658 Oljeindex 780 7,8 BOD 5 100 50,9 E18 Arninge resecentrum dagvatten.docx 10 (16)
5.4 Föroreningsmängder från Arninge handelsområde efter omledning till ny anläggning De medverkande ytorna är ett samlat tillrinningsområde från handelsområde där avrinningskoefficienten försiktigtvis är antagen till 0,8, reducerad yta 291 000 m2. Parameter Halt Mängd µg/l kg/år Ptot 250 49 Ntot 1 600 314 Pb 17,0 3,3 Cu 20,0 3,9 Zn 110 22 Cd 0,8 0,2 Cr 4,6 0,9 SS 76 800 15 058 Oljeindex 1 020 200 BOD 11 000 2 157 E18 Arninge resecentrum dagvatten.docx 11 (16)
6 Sammanställning Nedan är beräkningar av reningsresultat redovisade i tre tabeller, med olika utgångspunkt. Första tabellen visar förändringen av föroreningsbelastning till recipienten Ullnaån vid exploatering av Arninge resecentrum, jämfört med oexploaterade förhållande. Andra tabellen visar förändringen av föroreningsbelastning till recipient med utgångspunkt från att dagvatten från Arninge handelsområde omleds till den nya anläggningen. Idag sker en enklare rening av detta dagvatten. Tredje tabellen visar den samlade bilden av föroreningsbelastning till recipienten Ullnaån från den nya anläggningen, mängder och halter. 6.1 Föroreningsberäkning för ett exploaterat Arninge resecentrum jämfört med förhållande före exploatering Parameter Från väg E18 och väg 274 före exploatering (från 5:1) Från resecentrum efter rening Från väg E18 och väg 274, år 2030 och efter rening Summerad mängd från reningsanläggning Skillnad före efter kg/år kg/år kg/år kg/år kg/år Ptot 6,8 0,5 2,8 3,3 3,5 Ntot 68,9 20,3 58,6 78,9 10,0 Pb 0,75 0,01 0,26 0,27 0,48 Cu 1,84 0,08 0,77 0,84 1,00 Zn 10,5 0,2 5,0 5,2 5,3 Cd 0,01 0,00 0,01 0,01 0,01 Cr 0,52 0,02 0,19 0,21 0,31 SS 3 444 112 701 813 2 632 Oljeindex 25,1 3,1 10,5 13,6 11,5 BOD 238 25 139 164 74 Kommentar Alla föroreningsparametrar reduceras jämfört med dagens förhållade, utom Ntot. E18 Arninge resecentrum dagvatten.docx 12 (16)
6.2 Jämförelse mellan nuvarande rening för Arninge handelsområde jämfört med föreslagen anläggning. Dagvattnet från Arninge handelsområde renas idag tillsammans med dagvatten från Arninge industriområde i en mindre reningsdamm/skärmbassäng. Handelsområdets andel av skärmbassängens yta är enbart 1100 m2, med följden att reduktionen av föroreningar är väsentligt lägre än för den nya anläggningen. Tabellen nedan visar en beräkning av detta. Parameter Föroreningshalter Reduktion nuvarande reningsdamm Avskiljd mängd nuvarande reningsdamm Utgående mängd nuvarande reningsdamm Reduktion ny reningsdamm Avskiljd mängd ny reningsdamm Förbättrad avskiljning med ny reningsanläggning µg/l % kg/år kg/år kg/år kg/år Ptot 250 30% 15 34,3 65% 32 17 Ntot 1600 5% 16 298 15% 47 31 Pb 17 50% 1,7 1,7 74% 2,5 0,8 Cu 20 25% 1,0 2,9 67% 2,6 1,6 Zn 110 20% 4,3 17,3 65% 14,0 9,7 Cd 0,80 30% 0,05 0,11 57% 0,09 0,04 Cr 4,6 50% 0,45 0,45 70% 0,6 0,2 SS 77000 40% 6040 9060 83% 12530 6492 Oljeindex 1020 40% 80 120 60% 120 40 BOD 11000 30% 647 1510 50% 1078 431 Kommentar Den ändrade dagvattenlösningen för handelsområdet innebär en tydlig förbättring av reningseffekten. Förbättringen blir dock ännu större eftersom dagvattnet, som omleds från handelsområdet till den nya anläggningen, då avlastar den befintliga skärmbassängen som efter omledningen enbart renar återstående 56 ha reducerad area från industriområde. Det innebär att industriområdets dagvatten går från att ha en reningsdamm motsvarande 0,4 % av total reducerad area till att med handelsområdet bortkopplat få en reningsanläggning motsvarande 0,6 % av reducerad area, vilket förbättrar reningseffekten i den anläggningen jämfört med dagens situation. Denna förbättring är inte beräknad utan får ses som ett positivt tillskott till den samlade förbättringen av kvaliteten på dagvatten till recipient. E18 Arninge resecentrum dagvatten.docx 13 (16)
6.3 Sammanställning av föroreningsmängder och halter till recipienten Ullnaån från dagvattenanläggning efter exploatering och år 2030 Parameter Från väg E18 och Vaxholmsvägen (se 5:2) Från resecentrum (se 5:3) Från Handelsområde (se 5:4) Summerad mängd till reningsanläggning Föroreningsreduktion Avskiljd mängd Utgående mängd Utgående halt (årsmedelvärde) Föreslagna riktvärden för dagvattenutsläpp (1M) kg/år kg/år kg/år kg/år kg/år kg/år µg/l µg/l Ptot 7,9 1,4 49,0 58,4 65% 37,9 20,4 4,8 160 Ntot 69 24 314 407 15% 61 346 82 2 000 Pb 1,00 0,04 3,33 4,4 74% 3,23 1,14 0,27 8 Cu 2,3 0,2 3,9 6,5 67% 4,3 2,1 0,5 18 Zn 14,3 0,4 21,6 36,3 65% 23,6 12,7 3,0 75 Cd 0,01 0,00 0,16 0,17 57% 0,10 0,08 0,02 0,4 Cr 0,6 0,1 0,90 1,61 70% 1,1 0,5 0,11 10 SS 4122 658 15097 19876 83% 16497 3379 801 40 000 Oljeindex 26,3 7,8 200,0 234 60% 140,4 93,6 22,2 400 BOD 277 51 2157 2485 50% 1242 1242 295 Kommentar Föroreningshalten i utgående dagvatten är väsentlig lägre än de nivåer som beskrivs i Förslag till riktvärden för dagvattenutsläpp (Riktvärdesgruppen, Regionplane- och trafikkontoret SLL 2009), angivna i tabellens sista kolumn. E18 Arninge resecentrum dagvatten.docx 14 (16)
6.4 Sammanställning av total förändring av föroreningsmängder till recipienten före och efter exploatering Parameter Väg E18 och väg 274 före exploatering (se 5:1) Handelsområde före exploatering (se 6:2) Summa utgående före exploatering Summa utgående efter utförande av dagvattenanläggning (se 6.3) Skillnad före efter kg/år kg/år kg/år kg/år kg/år Ptot 6,8 34,3 41,1 20,4 20,7 Ntot 69 298 367 346 21 Pb 0,75 1,67 2,41 1,14 1,28 Cu 1,8 2,9 4,8 2,1 2,6 Zn 10,5 17,3 27,7 12,7 15,0 Cd 0,013 0,110 0,123 0,075 0,048 Cr 0,52 0,45 0,97 0,48 0,49 SS 3 444 9 058 12 502 3 379 9 123 Oljeindex 25 120 145 94 51 BOD 238 1 510 1 748 1 242 506 Föroreningsmängderna från alla parametrar minskar jämfört med dagens situation. E18 Arninge resecentrum dagvatten.docx 15 (16)
7 Framtida klimatpåverkan Delar av dagvattenanläggningen, damm 2, är lågt placerad och kommer att påverkas vid klimatförändringar som leder till stigande vattennivåer i recipienten. Dammens lågvattenyta är idag 0,1 m över medelhögvattenstånd och 0,7 m över medelvattenstånd i Lilla Värtan. Men det är inte samhällsekonomiskt försvarbart att redan nu bygga anläggningen på en högre nivå, eftersom detta då innebär en väsentligt högre kostnad att utföra med tanke på de grundläggningstekniska förhållandena i läget för damm 1 och den styrande ledningsnivån vid korsning med spårområde för Roslagsbanan. När recipientens vattennivå påverkar dammens reningsfunktion så får åtgärder vidtas, som exempelvis en höjning av dammvallarnas nivå så att dammen fungerar som ett invallningsområde med urpumpning av dagvatten. 8 Sammanfattning Föreslagen anläggning för dagvattenbehandling innebär en väsentlig minskning av föroreningar till recipienten, jämfört med dagens situation. Den årliga föroreningsmängden till recipient jämfört med påverkan innan exploatering minskar med 21 kg Ptot, 21 kg Ntot, 15 kg Zn, 1,5 kg Pb, 2,7 kg Cu, 0,05 kg Cd, 0,5 kg Cr, 9100 kg SS, 50 kg oljeindex samt 500 kg BOD. Dagvattenlösningen innebär alltså en tydlig förbättring av föroreningsbelastningen på recipienten, sett till Arninge resecentrum före och efter exploatering och särskilt om man räknar in nyttan med den förbättrade reningen för Arninge handelsområde. Samarbetet med Täby kommun utanför projektet Arninge resecentrum, där dagvattenanläggningen är dimensionerad för både resecentrum och Arninge handelsområde, kommer att innebära att MKN förbättras i hela recipienten. Ett genomförandeavtal ska upprättas mellan TRV och Täby kommun för att säkerställa att anläggningen utförs. Framtida klimatförändringar har beaktats i dimensioneringen. Framtida höjning av vattenstånd i resipienten kan påverka reningen eftersom damm 2 är lågt placerad, men det är inte samhällsekonomiskt motiverat att förbereda för detta redan nu. Föreslaget utförande innebär att åtgärder för att möta klimatförändringar kan vidtas när det blir aktuellt. Sammantaget bedöms tillskottet av dagvatten från området inte försämra möjligheten att uppnå en god ekologisk status för Ullnaån. E18 Arninge resecentrum dagvatten.docx 16 (16)