Dagvattenutredning Södra Gröna Dalen

Uppdragsnr: 10144353 1 (11) PM Dagvattenutredning Södra Gröna Dalen Komplettering 2011-04-07 Bakgrund PEAB Bostad AB och Skanska Nya Hem AB i samarbete med Upplands-Bro kommun har beslutat att ta fram ett planprogram för Södra Gröna dalen (Korsängen 1:21 m fl). Befintlig idrottsplats flyttas norrut ca 1 km och därmed frigörs området för ny bebyggelse. I programområdet planeras 600-700 bostäder. Det aktuella programområdet avgränsas av Enköpingsvägen, Ekhamraskolan, Kyrkvägen och Bygdegårdsvägen samt omfattar fastigheten Korsängen 1:28 öster om Bygdegårdsvägen. Programområdet är ca 13,5 ha. Programområdets avgränsning kan ses i bilaga 1. Som en del i planprogrammet ska dagvattenhanteringen inom området utredas. Delar av programområdet ligger inom det område som riskerar översvämning från Mälaren. De områden som riskerar att översvämmas kan ses i figur 1 nedan. Figur 1Områden som översvämmas vid 100-årsvattenstånd och dimensionerande vattenstånd i Mälaren. WSP Samhällsbyggnad Viktoriaesplanaden 3c 891 33 Örnsköldsvik Tel: +46 660 22 27 70 Fax: +46 660 29 31 42 WSP Sverige AB Org nr: 556057-4880 Styrelsens säte: Stockholm www.wspgroup.se

Uppdragsnr: 10144353 2 (11) Målsättning Skydda programområdet från översvämningar Bevara funktionen hos Tibbledammen Förutsättningar Söder om programområdet ligger Tibbledammen som tar emot dagvatten från ett avrinningsområde som omfattar stora delar av Brunna och Kungsängen, avrinningsområdet är ca 670 ha se bilaga 1. Tibbledammen är dimensionerad för 10-årsregn. Dammen har ett maxdjup om 1,7 m och bräddnivån ligger på +0,88. Medeldjupet i dammen är 1,5 m och den permanenta vattenytan ligger på +0,62. Bräddningen sker genom utloppsdämmet, dammen har ingen by-pass. Det innebär att allt vatten som uppkommer inom Tibbledammens avrinningsområde passerar dammen. Inloppet är dimensionerat för 3 200 l/s och tillkommande flöden dämmer upp i ledningsnätet med marköversvämningar som följd. Utloppet mynnar i Tibbleviken i Mälaren som har ett högt värde för fisk och fågelliv. Tibbledammens primära funktion är att rena dagvattnet från närsalter innan det släpps ut i Tibbleviken för att skydda denna från övergödning. Mälarens medelvattenstånd är +0,33m. Vattennivåer varierar mellan -0,12 m och +0,89 m med en 100-årsnivå på +1,3 m och dimensionerande vattenstånd +2,3 m. Slussens kommande ombyggnad innebär att det dimensionerande vattenståndet förändras. Den nya regleringen av vattenståndet i Slussen beräknas vara i drift 2018. Dimensionerande vattenstånd beräknas med den nya regleringen bli +1,14 (ev med påslag för lokala variationer till följd av vinduppstuvning) enligt uppgifter från SMHI i februari 2011. Programområdet lutar idag från norr till söder från ca +4,0 m ner till +1,5 m. Med hänsyn tagen till nuvarande dimensionerande vattenstånd i Mälaren har lägsta marknivå i anslutning till byggnader inom området antagits vara +2,3 m. Denna marknivå kan vara aktuell söder om Skolvägen som korsar programområdet. Dagvattennätet förutsätts vara dimensionerat för fylld ledning vid 2-årsregn och dämning till marknivå vid 10-årsregn. Klimatpåverkan kan komma att innebära att sommarregnen ökar i intensitet, i ett framtidsscenario bedöms nuvarande 20-årsregn ha en statistisk återkomsttid på 10 år. Tibbledammen är inte dimensionerad för det framtida 10-årsregnet och denna utredning omfattar inga åtgärder för att höja den dimensionerande kapaciteten i den befintliga dammen. Inom området är det önskvärt med vattenspeglar som en del i parkområdet. I de tre planförslag som tagits fram som parallella uppdrag finns dammar med som ett genomgående tema. Att öppna upp det befintliga dagvattennätet är ett förslag som kommenteras i utredningen under rubriken diskussion. Samtliga höjder anges i RH00.

Uppdragsnr: 10144353 3 (11) Metodik Simuleringar av dagvattenflöden och vattenstånd har gjorts med programmet MikeUrban. Modellen beskriver huvudledningarna i Tibbledammens avrinningsområde. Tibbledammens avrinningsområde har tillhandahållits av kommunen, men har justerats något utifrån VA-ledningskartan. Det totala avrinningsområdet har sedan delats upp i ett flertal mindre delavrinningsområden utifrån ledningsnätets sträckning och topografi. Varje delavrinningsområde är kopplat till en brunn i modellen, och har beskrivits med en avrinningskoefficient utifrån andel hårdgjord yta (tak, asfaltytor osv) respektive grönområde. Avrinningskoefficienten styr hur stor del av ett regn som rinner av på ytan och in i dagvattensystemet. Ju mer hårdgjord yta, desto mer avrinning. För programområdet har en avrinningskoefficient har tagits fram utifrån den planerade exploateringsgraden. Rinntiden har uppskattats för varje delavrinningsområde. Rinntiden för ett avrinningsområde är den längsta tid det tar för en vattendroppe att ta sig till den punkt på dagvattenledningsnätet där området ansluter. Den beror av storlek/längd på området samt om vattnet rinner på marken, i dike eller i ledning. Modellen har belastats med ett CDS-regn (Chicago Design Storm). Denna typ av regn är uppbyggt av en mängd olika varaktigheter och intensiteter för att alla ytor inom ett avrinningsområde ska medverka/bidra till avrinningen vid ett regn. För att en yta ska bidra maximalt vid ett regn skall varaktigheten på regnet (tiden som det pågår med max intensitet) vara lika lång som rinntiden i området. För att skydda programområdet har en strypning satts på den norra inloppsledningen till programområdet, se figur 2. Dämningsnivån har satts till marknivå vid 10-årsregn (dagens 20-årsregn). Därefter har bräddning tillåtits i ett antal punkter (brunnar) för att klara randvillkoret. De bräddvolymer som därmed uppstår fördröjs uppströms och inom programområdet. Strypningen innebär en dämning av huvudledningen. Bräddpunkterna 1 och 4 uppströms programområdet har valts för att närheten till ett grönområde samt för att åstadkomma en effektiv avbördning. Bräddpunkterna 2, 3, 5 och 6 ligger inom programområdet. Bräddvolymerna som uppstår uppströms och inom programområdet kan fördröjas i lokala dammar eller ledas till Tibbleviken via en ny kulvert. Fördröjningen uppströms placeras i grönområdet runt Hjortronvägen. Inom programområdet placeras dammar i huvudsak söder om Skolvägen där bräddning sker från punkt 2,3 och 5. Den nya kulverten startar i bräddpunkt 4.

Uppdragsnr: 10144353 4 (11) Figur 2 Bräddpunkter samt läge för strypning in till programområdet. Simuleringar har gjorts för följande scenarier med strypningen 3800 l/s respektive 2 500 l/s: 20-, 10-5-årsregn vid Mälarnivå +1,3 m (framtida dimensionerande vattenstånd) 20-, 10-5-årsregn vid Mälarnivå +0,89 m (HHVY) 20-, 10-5-årsregn vid Mälarnivå +0,62 m (MHVY) Bräddflöden och bräddvolymer har tagits fram för respektive scenario. Resultat Tibbledammen är dimensionerad för 10-årsregn. Vid framtida högre intensitet på dessa motsvarande dagens 20-årsregn skulle det innebära att det tillkommande flödet bräddas och därmed inte renas. Aktuella bräddpunkter och läget för strypningen kan ses i figur 2.

Uppdragsnr: 10144353 5 (11) Mälarnivå +1,3 m Tibbledammen har idag inte någon funktion vid vattenståndet +1,3 m vilket innebär att de volymer som bräddas skulle kunna ledas direkt till Tibbleviken då denna redan idag tar emot allt dagvatten vid dessa förutsättningar. Mälarnivå +0,89 m Tibbledammen har bräddnivån +0,88 m. Det innebär att det vatten som tillkommer vid denna nivå bräddas vilket ger en ofullständig rening. Mälarnivå +0,62 m Tibbledammen har en permanent vattenyta på +0,62 m. Vid nederbörd och vattenståndet +0,62 m i Mälaren renar Tibbledammen det vatten som når dammen. I tabellerna nedan kan de volymer som bräddas respektive når Tibbledammen och därmed renas ses. Regnintensitet Bräddvolym Volym till Tibbledammen 20-årsregn 20 000 m3 55 000 m3 Tabell 1 Volymer vid strypning 3800l/s, vattenstånd Mälaren +0,62. Regnintensitet Bräddvolym Volym till Tibbledammen 20-årsregn 25 000 m3 50 000 m3 10-årsregn 18 000 m3 44 000 m3 5-årsregn 12 000 m3 38 000 m3 Tabell 2 Volymer vid strypning 2 500l/s, vattenstånd Mälaren +0,62. Med strypningen 3 800 l/s renas minst 73 procent av nederbörden och med strypningen 2 500 l/s renas minst 66 procent av nederbörden Vid ett 20-årsregn. För att rena bräddvolymen måste detta vatten fördröjas för att sedan ledas till Tibbledammen. Uppdelat på de olika bräddpunkterna blir de erforderliga bräddvolymerna för ett 20- årsregn enligt tabellen nedan. Bräddpunkt Strypning 3 800 l/s Strypning 2 500 l/s 1 (DNB313) 4 440 m3 10 240 m3 2 (DNB231) 2 060 m3 1 535 m3 3 (DNB232) 3 385 m3 2 459 m3 4 (DNB276) 6 715 m3 7 855 m3 5 (DNB9147) 335 m3 320 m3 6 (DNB333) 2 920 m3 2 890 m3 Tabell 3 Bräddvolymer vid 20-årsregn, vattenstånd Mälaren +0,62. Bräddpunkt 1 och 4 ligger uppströms programområdet vid Hjortronvägen och bräddvolymen uppgår till 11 150 m3 vid strypningen 3 800 l/s och till 18 100 m3 vid strypningen 2 500 l/s. Bräddvolymerna inom programområdet uppgår till 9 200 m3 vid strypningen 3 800 l/s respektive 7 200 m3 vid strypningen 2 500 l/s.

Uppdragsnr: 10144353 6 (11) Placering av dammar se figur 3. Figur 3 Dammar med reglernivå 1,0 m vid 20-årsregn för olika strypningar, vattenstånd i Mälaren +0,62 m. Beräkningar med strypning 2 000, 1 000 respektive 170 l/s har gjorts för att se hur bräddvolymerna påverkas av detta. Beräkningar har gjorts vid vattenståndet +0,62 m i Mälaren och för 20-, 10- respektive 5-årsregn. I tabell 4 redovisas bräddvolymerna uppströms och inom programområdet för 20-årsregnet. Inom programområdet genereras vid ett 20-årsregn 1 353 m3 dagvatten vilket är knappt 2 procent av den totala dagvattenvolymen som genereras inom Tibbledammens avrinningsområde.

Uppdragsnr: 10144353 7 (11) Bräddning Strypning 2000 l/s Strypning 1000 l/s Strypning 170 l/s Uppströms programområdet Inom programområdet 22 100 m3 34 400 m3 49 950 m3 6 200 m3 5 100 m3 4 800 m3 Tabell 4 Bräddvolymer för strypning 2000 l/s, 1000 l/s och 170 l/s vid 20-årsregn, vattenstånd Mälaren +0,62. Åtgärdsförslag Vid nederbörd kommer det mest förorenade vattnet i början av regnperioden. Avrinningsområdets storlek gör att de olika delområdena når Tibbledammen vid olika tidpunkter vilket gör att det sannolikt inte blir någon tydlig topp på föroreningsbelastningen. Dock kan man säga att det mot slutet av regnperioden är ett utspätt vatten som når programområdet och bräddas. Två olika åtgärdsförslag har tagits fram. 1. Bräddammar som fördröjer dagvattnet som sedan leds till Tibbledammen via befintliga dagvattenledningar. 2. Bräddning till Tibbleviken via ny kulvert. Kostnadsbedömningar har gjorts för de olika alternativen. Oförutsedda kostnader/budgetreserv har satts till 25 procent. Kostnaderna är angivna exklusive moms. Bräddammar Om allt dagvatten måste föregå rening innan det når Tibbleviken föreslås att sidomagasin för bräddvatten utformas som dammar. Volymerna nedan utgår från resultaten där en strypning på 3 800 l/s har lagts in uppströms programområdet eftersom den ger en lägre total bräddvolym. Bräddammar uppströms programområdet med en total volym om 11 150 m3 placeras i grönområdet i anslutning till Hjortronvägen för att få bäst effekt. Bräddammar inom programområdet kan placeras nedan Skolvägen alternativt ovan och nedan Skolvägen. Om dammarna delas upp i en ovan och en nedan Skolvägen blir dammvolymerna ca 2 900 m3 respektive 6 500 m3 för att klara ett 20-årsregn vid +1,3 m vattenstånd i Mälaren. Med reglernivån 1,0 m och släntlutningar om 1:5 blir vattenspegeln 3 500 m2 respektive 7 600 m2. Dessa två dammar kan utformas med permanenta vattenspeglar där vattendjupet är 0,3-0,5 m och ytan på dessa kan bestämmas utifrån estetiska värden. Viktigt är att få en genomströmning i systemet samt att utloppen stryps så att inget vatten leds ut från dammarna innan nivån i Tibbledammen har sjunkit till +0,88 m. Diken som förbinder dammarna med varandra föreslås ha en bottenbredd om 0,5 m och ett djup om 0,3 m för att vattennivån vid basflödet 19 l/s ska vara ca 5-10 cm.

Uppdragsnr: 10144353 8 (11) Den minsta bräddvolymen att fördröja inom programområdet, 4 800 m3, fås vid strypningen 170 l/s, dock innebär det att man uppströms programområdet måste fördröja 50 000 m3. Kostnaden för alternativet bedöms till 50 000 000 kr exkl eventuell plantering av slänterna. Om strypningen sätts till 2 000 l/s blir bräddningen 22 100 m3 uppströms programområdet och 6 200 m3 inom programområdet. Kostnaden för alternativet bedöms till 26 000 000 kr exkl eventuell plantering av slänterna. Den minsta totala bräddvolymen, 20 000 m3, att fördröja fås vid strypningen 3 800 l/s. Dammvolymen uppströms programområdet blir 11 150 m3 och dammvolymen inom programområdet blir 9 200 m3. Detta innebär jämfört med alternativet med strypningen 2 000 l/s att bräddvolymen uppströms programområdet halveras medan bräddvolymen inom programområdet ökar med 50 procent. Kostnaden för alternativet bedöms till 19 000 000 kr exkl eventuell plantering av slänterna. Bräddning till Tibbleviken Det vatten som bräddas leds till Tibbleviken. Maxflödet uppgår till 5 500 l/s vilket innebär en kulvert med dimensionen 1 800 mm för att klara lutningar ner till 2 promille. Denna måste tryckas/borras under banvallen och under Enköpingsvägen för att nå utloppet i Tibbleviken. Total längd på kulverten ca 1 300 m. Vid schaktfritt förläggande delas flödet upp på två 1400 ledningar. Ledningarna kan tryckas, rammas eller augerborras. I kostnadsbedömningen har augerborrning antagits. Kostnaden för alternativet kulvertering bedöms till 28 000 000 kr exkl ev åtgärder vid schaktfritt förläggande under banvall och Enköpingsvägen. Nyläggning av dagvattenledning från bräddpunkt 6 till den nya kulverten ingår i kostnadsbedömningen. Bräddning till Tibbleviken + vattenpark Utöver en bräddkulvert som leder vattnet från bräddpunkterna direkt ut till Tibbleviken anläggs dammar i området för att tillföra vattenspeglar i parkanläggningen. Dessa dammar utformas med permanenta vattenytor och skulle kunna nyttjas för LOD. Eftersom basflödet in till området är 19 l/s krävs att detta flöde leds in i parkanläggningen för att få en genomströmning. Det skulle innebära att anläggningen hamnar nedanför Skolvägen för att slippa pumpning av vattnet. Vid en marknivå om +2,3 m och ett permanent vattendjup på 0,5 m och en reglernivå på 0,3 m i dammarna skulle man kunna tänka sig att leda vattnet från DNB326 (brunn 7) och DNB333 (brunn 6) med som har vg ca+2,0 m med ett strypt flöde ner till dessa dammar. Dammarnas storlek bestäms utifrån estetiska värden och eventuell LOD inom området. Brunnarna kan ses i figur 4.

Uppdragsnr: 10144353 9 (11) 7 Figur 4 Brunn 6 och 7 med vattengång ca +2,0 m. Diskussion Det är oklart om det finns krav på att rena bräddvattnet som uppkommer vid stora regn. Dagvattenanläggningar dimensioneras vanligen för 1-årsregn och sett över helår renas över 90 procent av årsflödet. Det vatten som bräddas är utspätt så ur föroreningssynpunkt renas en ännu större andel. Det finns förutsättningar inom programområdet att fördröja bräddvolymerna som uppstår vid ett framtida 10-årsregn (dagens 20-årsregn). I de planförslag som tagits fram bedöms arkitektkontoren LOLA och (nod)c-o-m-b-i-n-e ha tagit med vattenspeglar som motsvarar de som krävs för att fördröja bräddvolymerna som uppstår vid ett 20- årsregn vid vattenståndet +0,62 m i Mälaren. Vattenspeglarna i Tengboms planförslag motsvarar de som krävs för att fördröja det dagvatten som uppkommer inom programområdet.

Uppdragsnr: 10144353 10 (11) Det är svårt att dimensionera väl fungerande reningsanläggningar för stora flödesvariationer. Vid höga flöden riskerar sediment som avsatts i dammen att spolas bort och vid låga flöden blir vattenomsättningen dålig samt risk för uttorkning. Utformningen av dammar måste utöver det estetiska även uppfylla eventuella säkerhetsaspekter, därav det grunda permanenta vattendjupet och de flacka slänterna. Dammarna ska dock inte uppfylla några reningskrav eftersom vattnet leds ut via Tibbledammen. För dammar upprättas skötselplaner för att upprätthålla önskad funktion. Att öppna upp det befintliga dagvattensystemet för att få vatten i dagen bedöms som olämpligt eftersom basflödet utgör mindre än en procent av ledningarnas kapacitet. Ledningsdimensionen på den befintliga dagvattenkulverten inom området är 1600 mm vilket ger ett läggningsdjup på minst 2,0 m. För att klara systemet med självfall skulle det innebära att även ett öppet system måste ha botten på 2,0 m djup i den högsta punkten. En kanal med djupet 2,0 m kräver en bottenbredd om 1,0 m för ta samma flöde som den befintliga dagvattenkulverten. Vattennivån i denna kanal skulle bli ca 3 cm vid basflödet 19, l/s. Om kanalen skulle börja i DNB326 (brunn 7 i figur 4) som ligger längst uppströms i programområdet med vg +2,0 m skulle det innebära att med en bottenlutning på 2 promille i kanalen skulle den vid passagen av Skolvägen ha fått bottennivån +1,52 m vilket är ca 0,8 m under föreslagen marknivå på +2,3 m. Bottenbredden blir då 2,5 m för att ha samma kapacitet som den befintliga dagvattenkulverten. Om önskan att öppna upp det befintliga dagvattensystemet kvarstår kan detta göras genom att kanalens tvärsnitt terrasseras eller ges flacka slänter. Parametrar att ta hänsyn till vid ett öppet system är flöde, säkerhet, slam/oljeavskiljning och höjdsättning/dämning. Enligt tidigare resonemang bestäms kanalen djup längst uppströms av den befintliga ledningens vattengång. En höjning av nivån kan göras genom att dämma inloppet till kanalen och därmed även tillskapa en slam och oljeavskiljning. Dämningen kommer dock att påverka dämningsnivåerna uppströms programområdet så att mer vatten bräddas. Den befintliga kulverten genom programområdet skulle då eventuellt kunna nyttjas för avledning av bräddvatten till Tibbleviken om ny kulvert läggs uppströms och nedströms området. De stora flödesvariationerna samt föroreningshalten i dagvattnet gör detta mer svårhanterligt än att anlägga en vattenpark där basflödet leds in i området. Dessutom kan Tibbledammens funktion påverkas om flödet och föroreningshalten förändras. Slutsatser Exploateringen av programområdet ger ett mycket litet bidrag till avrinningen till Tibbledammen. Inga åtgärder för att skydda Tibbledammen behöver vidtas på grund av exploateringen. Miljöaspekter såsom boendemiljö samt vattenkvaliteten i bräddvattnet och Tibbleviken måste avgöra vilken dagvattenlösning som är aktuell för området. Alternativet med en strypning om 3 800 l/s ger den lägsta investeringskostnaden. Fördröjningsdammar innebär dock en driftskostnad för skötsel och kontroll.

Bilaga 1