DAGVATTENANLÄGGNINGAR I BOSTADSOMRÅDEN UNDERLAG FÖR UTREDNING OCH PROJEKTERING. Nicholas Tchang. Februari 2009

Handledare: Gunno Renman Biträdande handledare: Annika Lundkvist DAGVATTENANLÄGGNINGAR I BOSTADSOMRÅDEN UNDERLAG FÖR UTREDNING OCH PROJEKTERING Nicholas Tchang Februari 2009 TRITA-LWR Examensarbete ISSN 1651-064X LWR-EX-09-03

Nicholas Tchang TRITA LWR Examensarbete ii

FÖRORD Examensarbetet utgör den sista delen i civilingenjörsutbildningen på KTH. Det är ett fördjupat arbete på ca 5 månader som kan göras på institutionen eller tillsammans med ett företag. Jag har valt att göra mitt examensarbete i samarbete med företaget WSP i Stockholm och bett de beskriva ett problem som de anser är aktuellt och som de skulle vilja ha hjälp med att lösa (se bilaga 1). I dag så beslutas det mer och mer att dagvatten ska fördröjas och renas lokalt. Det har gjort att konsultfirmor inom samhällsbyggnad har fått fler uppgifter att projektera dagvattenanläggningar. WSP har sett ett behov av ett uppdaterat underlag för utvärdering och projektering av dagvattenanläggningar i bostadsområden. Stockholm i januari 2009 Nicholas Tchang iii

Nicholas Tchang TRITA LWR Examensarbete iv

ABSTRACT Stormwater treatment facilities in housing areas data survey for investigation and project Stormwater flow and pollution load are generally higher for apartment areas than for house areas. One reason is because of the higher amount of non-impermable ground in the apartment areas. The high pollution values are due to traffic intensity and deposition of substances from the traffic routes. Traffic is a big source of stormwater pollution. The purification effectiveness for percolation basins is best for SS and copper and the facility works in a proper way directly after construction, compared to ponds and grassed swales that needs a couple of years before it works in a proper way. There is a need for more information and research about skeleton soil and how it purifyes the stormwater and how it can handle large volumes of stormwater. According to the litterature, ponds are able to purify all the pollution in the house area and almost all pollutions in the apartment area accept from copper. What the dimensioning flow should be for a pond is due to the ponds functionality. Is it treatment that is the priority in front of levelling, than the research is telling us that it is the small frequent rains that will be the dimensioning criteria and usually a two year rain with ten minutes duration is choosen. Is it instead a levelling function that has priority for the facility, a ten year rain with ten minutes duration is choosen and recommended. Key words: stormwater, stormwater facilities, type area, pollution, recipient. v

Nicholas Tchang TRITA LWR Examensarbete vi

SAMMANFATTNING Generellt så är både föroreningar och flöden högre för flerfamiljshusområden än vad de är för enfamiljshusområden. Det beror bl.a. på högre andel hårdgjord yta i flerfamiljshusområdena. Föroreningarna är bl.a. högre på grund av högre trafikintensitet. Trafiken bidrar nämligen mycket till höga föroreningshalter. Perkolationsmagasins reningsförmåga har visat sig vara bäst för SS och koppar och är en anläggning som fungerar bra redan vid anläggningstillfället. Till skillnad från en damm och ett svackdike som behöver några år på sig för att börja fungera optimalt. Det behövs mer forskning och utvärdering kring hur väl skelettjordar renar dagvatten och hur väl de fungerar vid mottagande av höga vattenflöden. Dagvattendammar klarar av att rena alla föroreningar från enfamiljshusområden och i stort sett alla föroreningar från flerfamiljshusområden förutom koppar. Vilket dimensionerande flöde som ska väljas när en damm dimensioneras beror framförallt på dammens funktion. Är det rening av dagvatten som är prioriterat framför utjämning, så säger forskning att det är de mindre och mer frekventa regnen som dammen ska dimensioneras efter, lämpligtvis ett tvåårsregn med tio minuters varaktighet. Är det i stället utjämning som är prioriterat är det de större regnen som dammen ska dimensioneras efter och då rekommenderas ett tioårsregn med tio minuters varaktighet. Nyckelord: dagvatten, dagvattendammar, typområden, föroreningar, recipienter. vii

Nicholas Tchang TRITA LWR Examensarbete viii

INNEHÅLLSFÖRTECKNING FÖRORD... iii ABSTRACT... v SAMMANFATTNING...vii Innehållsförteckning... ix Inledning...1 Bakgrund och problem...1 Syfte...1 Frågeställningar...1 Avgränsningar...1 Metod...2 Dagvattnets innehåll...2 Typområden...2 Flerfamiljshusområdet Nybohov...2 Halter...3 Flöden...5 Material...5 Enfamiljshusområdet Sätra...6 Halter...6 Flöden...8 Dagvattenanläggningar...8 Sedimenteringsdamm...8 Flödeskapacitet...8 Rening...10 Area och volym...12 Hydraulisk effektivitet...13 Säkerhetsaspekter för anläggningen...15 Eventuella driftsstörningar för anläggningen...15 Skötselbehov...16 Svackdike...16 Rening...16 Känslighet för flödesvariationer...18 Hur stor area/volym mark krävs för anläggningen...18 Vad har marken för betydelse för anläggningen...19 Skötselbehov...19 Perkolationsmagasin...19 Rening...19 Känslighet för flödesvariationer...20 Hur stor area/volym mark krävs för anläggningen...20 Vad har marken för betydelse för anläggningen...20 Eventuella driftsstörningar för anläggningen...21 Skötselbehov...21 Skelettjord...21 Rening...21 Känslighet för flödesvariationer...22 Hur stor area/volym mark kräver anläggningen...22 Vad har marken för betydelse...23 Recipienten...23 Diskussion...24 Slutsatser...27 Förslag på vidare forskning...29 Referenser...29 ix

Nicholas Tchang TRITA LWR Examensarbete Skriftliga... 29 Digitala... 31 Muntliga... 31 Bilaga 1... 32 x

Dagvattenanläggningar i bostadsområden Underlag för utredning och projektering INLEDNING Bakgrund och problem Med dagvatten avses tillfälliga flöden av exempelvis regnvatten, smältvatten, spolvatten och framträngade grundvatten (Riktvärdesgruppen 2008). Lokalt omhändertagande av dagvatten (LOD) innebär att naturens sett att ta tillvara på dagvatten efterföljs. 1994 bestämde Gatu- och fastighetsnämnden, miljö- och hälsoskyddsnämnden, stadsbyggnadsnämnden och Stockholm Vatten AB att en LOD-policy skulle gälla. Den går ut på att vid nybyggnation ska allt dagvatten som har låga eller måttliga föroreningshalter infiltreras eller fördröjas lokalt om det så är möjligt och lämpligt (Gatu- och fastighetskontoret et al., 2001). På så vis bibehålls vattenbalansen och föroreningstransporten minskar i och med att flödet minskar. Föroreningarna tas då omhand lokalt bland annat genom att tas upp av växtligheten. När förändring eller inrättande av ett nytt dagvattenutsläpp utförs, är det anmälningsskyldigt till den kommunala tillsynsmyndigheten (Riktvärdesgruppen 2008). Utsläpp från sammanhängande bebyggelse är reglerat i miljöbalken (9 kap 1,2 ) och definierat som avloppsvatten och därmed miljöfarlig verksamhet (SFS, 1998a). Sådant vatten får endast släppas ut orenat om det är uppenbart att det kan göras utan risk för olägenheter för miljö och hälsa (SFS, 1998b). Stockholm stad har till exempel beslutat att allt dagvatten från större trafikleder måste försegås av en rening innan det tas om hand lokalt (Gatu- och fastighetskontoret et al., 2001). Utsläpp som sker genom annan ledning än den kommunala VA-huvudmannens är respektive ledningshuvudman eller fastighetsägares ansvar. Det har föranlett att ett antal olika lokala reningsanläggningar för dagvatten byggts, exempelvis dammar, perkolationsmagasin, skelettjordar och svackdiken. Ett problem i samband med dessa är att ofta saknas vattenkvalitetsdata för längre perioder för ett område och då blir det svårt att fatta beslut om vilken typ av rening som ska utredas och projekteras och hur omfattande reningen ska vara. Syfte Det generella syftet var att ta fram ett underlag för utredning och projektering av dagvattenanläggningar för bostadsområden i relation till riktvärden som är under utarbetande. Frågeställningar Vilka är för- och nackdelar med dammar, svackdiken, perkolationsmagasin och skelettjordar? Vilken är den förväntad reningseffekten för dagvattenanläggningarna och hur väl de klarar riktvärden för utsläpp till recipienter? Hur varierar föroreningsmängd och vattenflöden i två olika bostadsområden? Avgränsningar För att kunna besvara frågor som till exempel hur föroreningar och dagvattenflöden varierar i bostadsområden har två typområden studerats. Det första är ett enfamiljshusområde med lokalgator och intilliggande trädgård. Det andra är ett flerfamiljshusområde med lokalgator och intilliggande grönområden. Båda områdena ligger i Stockholm. 1

Nicholas Tchang TRITA LWR Examensarbete Metod De dagvattenanläggningar som har undersökts har avgränsats till att gälla: sedimenteringsdamm, svackdike, perkolationsmagasin och skelettjord. Eftersom uppdraget har kommit från WSP Samhällsbyggnad och deras Stockholmskontor har Stockholmsområdet valts som en lämplig miljö att utgå från när data har inhämtats. Den fakta som presenteras under resultatdelen har inhämtats genom en litteraturstudie. Litteraturen är främst från svenska undersökningar och rapporter och då särskilt från Stockholmsområdet eftersom det är den miljön som har varit aktuell att titta på. Sökning av litteratur har huvudsakligen skett från svenska myndigheter och kommuners hemsidor som t.ex. Stockholm Vatten och Svenskt Vatten. Fakta har också hämtats från rapporter publicerade av dessa institutioner. Även KTH:s vetenskapliga databaser har använts tillsammans med andra tekniska högskolors bibliotek. Ett flertal personer som är specialister inom dagvattenområdet har intervjuats. DAGVATTNETS INNEHÅLL TYPOMRÅDEN Dagvatten som avrinner från vägar, tak, parkeringsplatser och gröna ytor för med sig partiklar och ämnen som i höga koncentrationer kan innehålla föroreningar. Exempel på sådana partiklar och ämnen är näringsämnen (kväve och fosfor), olja, organiska föreningar och tungmetaller (zink, bly, koppar och kadmium). De kan till exempel komma från slitage av vägar, bromsskivor på bilar, erosion av olika takmaterial (tenn, koppar, zink), erosion av kopparrör, gatulampor och gaturäcken och inte minst från marken. Naturen kan i vanliga fall ta hand om dessa ämnen men då de förekommer i höga koncentrationer i dagvattnet kan det skapa problem för växter och djur. Dagvatten är i många fall den största föroreningskällan för recipienter idag i takt med att reningsverkens utsläpp förbättras och utsläppen från industrierna minskar (Larm, 2000a). Både när det gäller enfamiljshusområden och flerfamiljshusområden är de flesta ämnena i dagvatten knutna till suspenderat material. Antingen förekommer de i partikelform eller så är de bundna till ytan på mindre partiklar som t.ex. slitage från vägbeläggningar. Det finns dock undantag från denna regel och de utgörs framför allt av tungmetaller från takytor gjorda av till exempel kopparplåt. Koppar förekommer nämligen för det mesta initialt i löst form. Andra tungmetaller som zink och kadmium förekommer allmänt i högre grad i löst form (Malmqvist et al., 1994). För att undersöka närmare hur dagvattenproblematiken varierar i olika områden har två typområden valts ut nämligen ett flerfamiljshusområde Nybohov och ett enfamiljshusområde Sätra. Undersökningar i dessa områden utfördes under en ett års period från 1998-1999 respektive 1999-2000 (Gatu- och fastighetskontoret et al., 2000; Larm, 2000). Flerfamiljshusområdet Nybohov Nybohov är ett flerfamiljshusområde med lägenheter som ligger på Liljeholmen intill sjön Trekanten. Området består huvudsakligen av lägenhetshus med 3-14 våningar, ett antal kontorslokaler samt lokalgator. Området karaktäriseras av en stor andel hårdgjord yta, vilket ger ett stort bidrag till dagvattenavrinningen. Nästan allt vatten från taken går till 2

Dagvattenanläggningar i bostadsområden Underlag för utredning och projektering Tabell 1. Tabellen visar markanvändningen uttryckt i hektar (ha), förekommande ämnen och avrinningskoefficienter för flerfamiljshusområdet Nybohov. Markanvändning Area (ha) Typiska ämnen Avrinningskoeff. Väg 1,5 SS, P, Pb, Zn, Cd, Cr, PAH Parkeringsplats 1,5 SS, P, Pb, Zn, Cd, Cr 0,85 0,85 Lägenhetshus 1,2 Cu (tak), Zn, Cd 0,45 Övrig hårdgjord yta 2,1 SS 0,85 Mindre naturområde 1,3 N 0,1 Gräs 0,7 SS 0,18 Park 0,5 N 0,18 Institution (dagis) 0,04 Cu (tak), Zn, Cd 0,32 Parkeringshus 0,1 SS, P, Pb, Zn, Cd, Cr, PAH 0,6 Specialenhet (tvättstuga, elhus m.m.) Övrig miljöpåverkande fastighet 0,02 Cu (tak), Zn, Cd 0,32 0,003 Cu (tak), Zn, Cd 0,45 Handel/kontor 0,0001 0,45 Övrig genomsläpplig mark 0,0005 0,18 Sand/grus 0,08 SS 0,25 Industrifastighet 0,03 Cu (tak), Zn, Cd 0,6 Summa ca 9 Halter dagvattensystemet (duplikat ledningssystem) eftersom huvuddelen av byggnadernas stuprör är anslutna till dagvattenledningarna. Även bidraget av vägdagvatten är stort eftersom nästan alla gator har kantsten. Omkring 72% av den totala ytan är hårdgjord och bidrar därmed till en stor del av dagvattenavrinningen (Gatu- och fastighetskontoret et al., 2000). I tabell 1 är förekommande ämnen hämtade från Dagvattenundersökningar i Stockholm 1992-2000 (Ekvall et al, 2001) och avrinningskoefficienterna från Larm (Larm, 2000a). I tabell 2 jämförs halter för olika ämnen från flerfamiljshusområdet Nybohov och från enfamiljshusområdet Sätra (Gatu- och fastighetskontoret et al. 2000; Larm 2000). De är medianhalter från månatliga provtagningar. De sätts i relation till standardvärden och maxoch minvärden från Storm Tac (Stom Tac 2008-11), som sträcker sig 3

Nicholas Tchang TRITA LWR Examensarbete Tabell 2. Halter av olika ämnen i dagvatten från enfamiljshusområdet Sätra och flerfamiljshusområdet Nybohov. Dessa jämförs med riktvärden för utsläpp till recipienter. Ämne Enhet Enfamiljshusområde Flerfamiljshusområde Riktvärden för utsläpp till recipient min stand max Sätra min stand max Nybohov Fosfor (P) mg/l 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3 0,4 0,3 0,16 Kväve (N) mg/l 1 1,4 2 1,6 1 1,6 2,2 1,3 2,0 Bly (Pb) µg/l 2 10 50 9 8 15 75 20 10 Koppar (Cu) µg/l 12 20 60 56 12 30 315 300 18 Zink (Zn) µg/l 50 80 200 75 73 100 350 105 75 Kadmium (Cd) µg/l 0,3 0,5 1 0,7 0,3 0,7 1,5 0,25 0,4 Krom (Cr) µg/l 1 4 8 4,4 5 12 20 14 10 Nickel (Ni) µg/l 2 6 11 4,6 5 9 20 10 15 Kvicksilver (Hg) Suspenderad substans (SS) Oljeindex (Olja) Benso(a)pyren (BaP) µg/l 0,05 0,1 0,2 0,08 0,1 0,4 0,05 mg/l 20 45 60 46 40 70 150 156 60 mg/l 0,1 0,4 0,6 0,2 0,2 0,7 1 0,4 µg/l 0,03 0,05 0,2 0,03 0,05 0,2 0,05 över en lång tidsperiod och har därför bättre trovärdighet än enstaka stickprov. Standardvärdena är uppskattade värden som bedöms vara de mest trovärdiga utifrån en sammanställning av statistisk data. Min- och maxvärdena är exklusive extremvärden. Det skiljer i vissa fall mycket mellan min- och maxvärdena. Det visar svårigheten i att avgöra ett standardvärde särskilt för bostadsområden. Junestedt et al. (2007) förklarar att det har att göra med den varierande markanvändningen som oftast finns i dessa områden t.ex. olika mängd parker, lokalgator, gräsytor, gångvägar och parkeringsplatser till skillnad från ett centrumområde som för det mesta endast består av parkeringsplatser och ett köpcentrum. Den sista kolumnen visar de riktvärden för utsläpp till recipienter som är framtagna av Riktvärdesgruppen (2008). Den uppmätta koncentrationen av Pb i flerfamiljshusområdet Nybohov uppvisar värden kring 20 µg/l. Det är ett månatligt medianvärde för Nybohovsområdet och anses vara ett normalt värde i den bemärkelsen att det regelmässigt uppmäts i liknande områden. Enligt Gatu- och fastighetskontoret et al. (2000) så har en relativt omfattande 4

Dagvattenanläggningar i bostadsområden Underlag för utredning och projektering Tabell 3. Tabellen visar hur halter av ämnen varierar inom flerfamiljshusområdet Nybohov med avseende på föroreningsursprung. Föroreningsursprung Ämne Pb Cu Zn Cd PAH P Byggnader 0 80% 38% 0 0 0 Människor o djur 0 0 1% 0 0 90% Deposition 65% 12% 28% 76% 56% 9% Trafik 35% 8% 33% 24% 44% 1% Flöden Material litteraturstudie över områdesspecifika schablonhalter visat att halter av Pb från bostadsområden ligger mellan 10-50 µg/l. Cd-halterna är relativt låga omkring 0,25 µg/l. Normala Cd-värden ligger mellan 0,3-2 µg/l. Cu-halterna är mycket höga omkring 300 µg/l jämfört med normala värden kring 15-150 µg/l. Det höga Cu-värdet har att göra med koppartaken i området. De provtagna Zn-halterna ligger runt 105 µg/l. Zn-halterna varierar mer än de andra metallhalterna, minvärdet är 20 µg/l och maxvärdet är 610 µg/l. 105 µg/l är dock ett normalt Znvärde då dessa ligger runt 50-500 µg/l. Medianvärdet för PAH är 0,7 µg/l vilket är inom det normala intervallet 0,15-3,2 µg/l. De provtagna P-halterna ligger kring medianvärdet 330 µg/l. Normala värden ligger mellan 50-450 µg/l (Gatu- och fastighetskontoret et al., 2000). I tabell 3 visas varifrån ämnena antas komma. Dagvattenflödet från flerfamiljshusområdet Nybohov var störst under juni och juli månad (tabell 4). Det totala vattenflödet under året var 25 610 m 3 och fördelat på en yta av 9 ha motsvarar det ett värde på omkring 280 mm/år vilket får avses vara en normal avrinning från ett urbant område i den här delen av Sverige (Gatu- och fastighetskontoret et al., 2000). Enligt SMHI (2007) så ligger den normala årsnederbörden i Stockholmsområdet på cirka 600 mm/år och med en avrinningskoefficient på 0,35 blir ett normalt värde på avrinningen cirka 210 mm/år. Avrinningskoefficienten för Nybohovsområdet var under det studerade året 0,35 (medianvärde) med en månatlig variation mellan 0,2 och 0,6. Det kan jämföras med Storm Tacs schablonvärde för flerfamiljshusområden som ligger på 0,45 (Gatu- och fastighetskontoret et al., 2000; Storm Tac, 2008). Materialinventeringen i Nybohov har visat att 13 olika material har använts och till 95% har det använts till byggnaderna. Vissa av materialen såsom glas, puts, betongtakpanna och koppar förekommer enbart på byggnader. Omålat trä och omålade förzinkade ytor finns bara på stolpar och räcken. Den totalt inventerade materialytan uppgår till 6,5 ha och den största delen (44%) utgörs av puts (tabell 5). Andra stora materialgrupper är asfalterad koppar, ren kopparplåt, glas, betong och 5

Nicholas Tchang TRITA LWR Examensarbete Tabell 5. Tabellen visar de olika materialen som har använts i Nybohov och deras exponerade yta. Material Exponerad yta (ha) Andel av totala materialytan (%) Puts 2,9 44 Koppar, asfalterat 1,2 19 Glas 0,8 12 Betong 0,6 10 Trä, målat 0,4 6 Koppar 0,3 5 Förzinkat, omålat 0,1 2 Förzinkat, målat 0,05 1 Betongtakpanna 0,03 1 Grusplatta 0,01 0 Bandlack 0,005 0 Rostfritt 0,0005 0 Totalt 6,5 100 målat trä. Den utvändiga ytan på stolpar och räcken utgör 6% av den totala ytan. Av all den exponerade materialytan så bidrar ungefär hälften till direktavrinning till dagvattensystemet. Hustaken spelar en viktig roll eftersom vatten härifrån till största delen avleds direkt till dagvattensystemet. Den andra hälften når aldrig brunnarna utan infiltreras på bland annat grässlänter (Gatu- och fastighetskontoret et al., 2000). Enfamiljshusområdet Sätra Sätra är ett enfamiljshusområde med främst radhus men också villor och en liten andel lägenhetshus. Området ligger i södra Stockholm intill sjön Mälaren. Området präglas av radhus och villor men den dominerande markanvändningen är skog. Den hårdgjorda ytan uppgår till 44 %. I tabell 6 visas markanvändningen, dess area, förekommande ämnen och avrinningskoefficienter (Ekvall et al, 2001; Larm 2000). Halter För halter av olika ämnen i dagvattnet från Sätraområdet hänvisas till tabell 2. Kopparhalten visade sig vara den enda som översteg gränsvärdet för tillåtet utsläpp till recipienten Sätraån. Den mesta kopparn kom från radhusen (47 %) och det berodde på att det var den största markanvändningen (25 % radhus). Annars var den specifika kopparmängden störst från trafik och deposition. 6

Dagvattenanläggningar i bostadsområden Underlag för utredning och projektering Tabell 6. Tabellen visar markanvändningen, dess area, förekommande ämnen och avrinningskoefficienter i enfamiljshusområdet Sätra. Markanvändning Area (ha) Ämnen Avrinningskoeff. Skog 10,7 N 0,1 Radhus 6,5 Cu (tak), Zn, Cd 0,32 Parker 4,2 N 0,18 Villor 2,1 Cu (tak), Zn, Cd Lägenhetshus 1,3 Cu (tak), Zn, Cd Parkering 1,0 SS, P, Pb, Cu, Zn, Cd, Cr, PAH Vägar 0,7 SS, P, Pb, Cu, Zn, Cd, Cr; PAH 0,25 0,45 0,85 0,85 Totalt 26,5 Tabell 7. Tabellen visar halter av ämnen inom enfamiljshusområdet Sätra som funktion av markanvändning. Markanvändning Ämne P N Pb Cu Zn Cd Cr Ni SS Olja mg/l mg/l µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l mg/l mg/l Vägar 0,05 1,0 20 49 150 0,5 4 2 56 0,4 Parkering 0,1 1,1 14 30 110 2,0 3 4 60 0,6 Villor 0,15 1,3 6 50 50 0,5 4 5 45 0,2 Radhus 0,16 1,4 10 80 90 0,7 6 7 45 0,25 Lägenhetshus 0,2 1,6 17 150 120 1,0 13 12 60 0,25 Park 0,08 4,3 1,0 15 18 0,2 1 2 70 0 Skog 0,025 0,9 1,0 8 15 0,1 0,1 0,5 30 0 Två metoder användes för att se om det blev någon skillnad på beräknade och provtagna halter. De beräknade värdena togs fram med hjälp av Storm Tac och de provtagna värdena erhölls genom flödesproportionell provtagning. Det visade sig att för alla ämnen utom SS överensstämde det relativt väl. Larm (2000) skriver att enligt Schueler 7

Nicholas Tchang TRITA LWR Examensarbete Flöden (1987) så är det svårt att uppskatta SS koncentrationen i urbana områden med hjälp av standardvärden. Han menar att standardvärdena ändras beroende på avrinningsområdets storlek. Enligt studier gjorda av amerikanska NURP så uppskattas SS koncentrationen bäst genom att anpassa standardvärdet efter storleken på avrinningsområdet. Förhållandevis lägre SS koncentrationer har till exempel rapporterats från mindre avrinningsområden jämfört med större. Larm (2000) skriver dock att relationen mellan standardvärde, storlek på avrinningsområde och SS-halt är mycket varierande. I tabell 7 visas hur halterna av ämnen varierar med markanvändningen i enfamiljshusområdet Sätra (Larm 2000). I Sätraområdet har avrinningskoefficienter tagits fram för varje månad från juni till december. De har beräknats genom att utgå från det specifika flödet för motsvarande månad. Avrinningskoefficienten är oftast som störst under snösmältningen, därav det höga värdet i december månad (tabell 8). Enligt Larm (1999) så kan det tänkas att den högre avrinningskoefficienten under vinterhalvåret beror på tjäle i marken och att infiltrationen därmed blir lägre under denna del av året. Å andra sidan när det snöar under vinterhalvåret och förblir minusgrader, så lagras snön och beroende på om den sedan forslas bort eller inte kommer flödet att variera när det börjar töa och därmed också avrinningskoefficienten. För att visa hur stort felet kan bli om en felaktig avrinningskoefficient används, så räknades det ut vad årsflödet skulle bli om Storm Tacs schablonhalt på 0,33 användes i stället för den riktiga. Flödet skulle då bli 10670 m3 istället för 30067 m3 det vill säga en differens på ca 20000 m3. Att uppskatta ett schablonvärde för avrinningskoefficienten är svårt och enligt Junestedt et al. (2007) så kan det bero på en rad tänkbara orsaker: markanvändningen varierar mycket inom ett bostadsområde till skillnad från centrumbebyggelse och att det därmed blir lättare att bestämma avrinningskoefficient för områden med en sorts yta. Att allt vatten inte har samlats upp och runnit till den punkt där provtagaren placerats. Att den uppmätta nederbörden under vinterperioden fallit som snö och i vissa fall hunnit röjas undan och i andra fall bidragit till större flöden vid snösmältning. Att det råder stor lokal variation i nederbördens intensitet (Junestedt et al., 2007). Eftersom det inte finns någon statistik för hela året har enfamiljshusområdet Flemingsbergsviken använts för att räkna fram hur stort flödet var per kvadratkilometer och år (att jämföra med enfamiljshusområdet Nybohov 280 mm/år). Avrinningsområdet för Flemingsbergsviken är 960 ha och med ett årsflöde på 1217000 m 3 blir den siffran 130 mm/år (Larm, 1999). DAGVATTENANLÄGGNINGAR Sedimenteringsdamm Sedimenteringsdammens uppgift är att rena dagvatten från föroreningar. Det gör den genom att inkommande vatten får stanna i dammen och sedimentera mellan 24-40 timmar (Larm, 1994). Flödeskapacitet Vilken kapacitet av flöde en dagvattendamm ska klara av bestäms av det dimensionerande flödestalet (Q dim ). Det talet bestäms med hjälp av avrinningskoefficienter, avrinningsområdets area och varaktighet och intensitet på det typ av regn som anläggningen ska klara av. En viktig 8

Dagvattenanläggningar i bostadsområden Underlag för utredning och projektering Tabell 8. Tabellen visar Sätraområdets specifika avrinningskoefficienter för olika månader tillsammans med Storm Tacs schablonvärden för motsvarande månader. Månad Flöde (m 3 ) Avrinningskoefficient Sätra Avrinningskoefficient Storm Tac Juni 1484 0,16 0,19 Juli 655 0,13 0,16 Augusti 2033 0,13 0,29 September 3154 0,17 0,17 Oktober 676 0,17 0,24 November 504 0,19 0,27 December 30067 0,93 0,33 fråga att ställa sig är om anläggningens prioritet är att rena dagvattnet eller att fördröja det. Om det är att rena dagvattnet har forskningsresultat visat att det är de mindre regnen som förekommer ofta som bidrar till den största delen av årliga föroreningslaster (Larm, 2000b). Dagvattenanläggningar bör därför dimensioneras efter dessa regn. Det gäller speciellt dammar och våtmarker men delvis även översilningsytor och diken. För dammar har det också visats att det finns en optimal storlek som bör uppskattas och att storlekar över den optimala kan ge sämre reningseffekter. Det beror på att vattnet från de mindre regntillfällena tenderar att tömmas snabbare än önskat, innan det har hunnit genomgå den tid som krävs för effektiv sedimentering. Det är en följd av en för stor utloppsdimension. De mindre dominanta regnen får helt enkelt inte den tid de behöver i dammen innan de leds vidare ut genom utloppet. För anläggningar där utjämning av vattenflöden är huvudsyftet gäller motsatsen det vill säga att dimensionera efter större och mindre frekventa regn (Larm, 2000b). Flödet ut ur dammen kan regleras genom strypningsanordningar och justeras med avseende på recipienten. Det föredömliga är att inte överskrida den naturliga högvattenföringen hos recipienten (Larm, 1994). Enligt Thomas Larm ( muntl. uppg) som har doktorerat inom dagvattenhantering (Larm, 2000a) är en tänkbar flödesdimensionering när det gäller rening av dagvatten, ett tvåårsregn med tio minuters varaktighet. Motsvarande är en tänkbar flödesdimensionering då det gäller utjämning av dagvatten, ett tioårsregn med tio minuters varaktighet. Problematiken kring dimensionerande flöden är dock mycket komplex. Vid utformandet av anläggningarna vid Flemingsbergsviken (Larm, 1999) valdes ett dimensionerande flöde som var två gånger större än det årliga medelflödet. 9

Nicholas Tchang TRITA LWR Examensarbete Tabell 9. Tabellen visar reningseffekt uttryckt i procent. Damm Min Median Max P 15 55 85 N 7 35 50 Pb 47 75 93 Cu 18 70 90 Zn 20 45 90 Cd 70 80 90 SS 56 80 91 Olja - 80 - Rening Dagvattendammar renar genom en rad olika processer. Framförallt genom sedimentering men också med biologiska processer främst för kväve och fosfor. Vegetationen bidrar dels med växtupptag men också genom att vattnet får filtrera och att ämnen då absorberas av vegetationen. Vid filtreringen bryts också inflödets jetstrålar och minskar därmed turbulensen. Det främjar sedimenteringen genom ökad uppehållstid och reducerar resuspensionen (Persson & Petersson 2006). Det är svårt att avgöra den exakta reningsgraden för dammar och för reningsanläggningar generellt. Det beror på att litteraturen ofta anger en reningsgrad utan att definiera hur anläggningen är konstruerad eller vad den har för hydraulisk effektivitet. Den hydrauliska effektiviteten är en viktig parameter för dagvattendammars reningseffekt och beskriver hur vattnet rör sig genom dammen. Intervallet ligger mellan noll och ett där ett betyder att vattnet rör sig genom hela dammen utan några inaktiva zoner, se vidare avsnitt 3.1.4. I tabell 9 redovisas generella reningsgrader tagna från databasen Storm Tac 2000-11. Ytbelastningen är inflöde per dammyta där inflödet oftast anges som årligt medianflöde. Ytbelastningen anses vara den viktigaste faktorn med avseende på avskiljning av föroreningar, särskilt för kväve. En lämplig ytbelastning är berorende av vad som prioriteras att avskilja men för koppar är den lämpliga ytbelastningen 10 mm/h (fig. 1). Koppar beter sig annorlunda jämfört med andra ämnen och har en optimal avskiljning vid en särskild ytbelastning. Både lägre och högre flöden ger en sämre avskiljning. En förklaring till detta är att det finns två processer som motverkar varandra. Den ena är sedimentering som avskiljer partikulärt koppar och den andra är då koppar omvandlas från partikulär till löst form. En lägre belastning ger en högre sedimentering. Dock så går koppar i lösning vid lägre belastningar vilket motverkar den ökade sedimenteringen. Dessa två motverkande processer ger en optimal ytbelastning (Vikström, 2004).Placering och storlek på dammen har inverkan på de biologiska processerna. Persson (1998) skriver att seriekopplade dammar ger tio procent bättre avskiljning av kväve per ytenhet än en damm med samma yta (fig. 2). Förklaringen är att nitratkoncentrationen vid normala flöden 10

Dagvattenanläggningar i bostadsområden Underlag för utredning och projektering Fig. 1. Figuren visar avskiljningen som funktion av ytbelastningen. Den hydrauliska effektiviteten är 0,93 och dammgeometrin G1, se fig. 4 (Vikström, 2004). Fig. 2. Figuren visar olika placeringar av dammar. De ovala ringarna betyder avrinningsområde och cirklarna betyder dammar. a) en stor damm tar emot vatten från avrinningsområdet. b) fem mindre seriekopplade dammar tar emot vatten från avrinningsområdet. blir högre i de översta smådammarna än i den stora dammen och att det medför en högre denitrifikationsaktivitet. Bäckaslöv är en damm som ligger i Växjö och som är en av de dammar som har blivit mest och längst studerade i Sverige. För denna damm har reduktionen av halterna för SS, bly och kadmium uppgått till 80 %. För zink är motsvarande siffra 90 %. Reduktionen av totalfosfor är 70 % och för totalkväve är den 30 % (Vikström et al., 2004). En undersökning har också kunnat visa att reduktionen var lägre under vintertid (Falk, 2007). I övrigt så reducerar dagvattendammar tungmetaller med 50-85% (Tyresö kommun, 2008). En ökad koncentration av ämnena minskar den procentuella avskiljningen för kväve, fosfor och BOD, men ökar den procentuella avskiljningen för metaller (fig. 3). Förklaringen till det är att en ökad 11

Nicholas Tchang TRITA LWR Examensarbete Fig. 3. Figuren visar avskiljning av olika ämnen som funktion av koncentrationen vid inloppet (Vikström, 2004). mängd BOD innebär att en större mängd bryts ner och då frigörs även kväve och fosfor, vilket ökar de halterna. När det gäller metaller så innebär en ökad koncentration också en ökad mängd SS eftersom metallerna ofta är bundna till SS. Det innebär ökad sedimentering som i sin tur binder upp ämnen och tar med sig dessa ner i sedimentet. Förhållandet förskjuts alltså från lösta metalljoner till partikulärt bundna (Vikström, 2004). En del faktorer har nu nämnts som kan påverka reduktionen av ämnen t.ex. hydraulisk effektivitet, koncentration på inkommande vatten, biologiska processer och vegetation i dammen. Persson et al (2006) skriver dock att det inte finns något samband mellan designparametrar och reducerande effektivitet. Han skriver att den procentuella avskiljningen bara är en funktion av koncentrationen på inkommande vatten. Area och volym Den ungefärliga arean för en damm kan räknas ut med följande formel: A=(Q dim *0,001*3600)/υ υ = Partiklarnas sjunkhastighet (m/h) Generellt så upptar en dagvattendamm 40 m 2 /ha avrinningsområde för ett enfamiljshusområde och 110 m 2 /ha avrinningsområde för ett flerfamiljshusområde. De större areorna tyder på att större mängd föroreningar måste renas. Genom att multiplicera arean med avrinningskoefficienten fås en reducerad area. Det finns dock en stor spridning bland dessa dimensionerande tal varpå kontrollberäkningar av vattenbalans och uppehållstider samt in- och utloppskonstruktioner rekommenderas innan utformning och dimensionering kan betraktas som slutgiltigt utförd (Larm, 2000b). Eftersom Q dim är en funktion av avrinningsområdets storlek, dess avrinningskoefficient och det dimensionerande regnets intensitet och varaktighet kommer även dessa faktorer med i ekvationen. Gatu- och fastighetskontoret et al (2001b) föreslår en volym på 65 m 3 /ha. Det är en föreslagen volym som ska klara av de allra flesta ettårsregn oavsett varaktighet. Volymen är också tillräckligt stor för att klara ett tioårsregn 12

Dagvattenanläggningar i bostadsområden Underlag för utredning och projektering Fig. 4. Studerade geometrier (Vikström et al., 2004). Tabell 10. Den hydrauliska effektiviteten som funktion av dammens utformning. Dammgeometri Längd (m) Bredd (m) Hydraulisk Effekt ivitet Djup 0,5 m Hydraulisk Effektivitet Djup 1 m Hydraulisk Effektivitet Djup 2 m G1 300 60-0,93 - G2 132 132 0,37 0,3 0,17 G3 200 114-0,96 - G4 188 96 0,7 0,58 0,34 G5 132 132-0,52 - G6 144 124-0,39 - G7 236 76-0,69 - med tio minuters varaktighet. För stora delar av tillrinningsområdet innebär detta att det första mest förorenade dagvattnet (first flush) kan tas omhand även vid stora nederbördsmängder (Gatu- och fastighetskontoret et al., 2001b). Enligt Larm (1994) så bör arean utgöras av ett längd:bredd förhållande på >3:1 och djupet bör vara 1-2 meter. Hydraulisk effektivitet Dammdjupet påverkar avskiljningen marginellt men däremot påverkar dammdjupet den hydrauliska effektiviteten som är viktig för avskiljningen. Särskilt för avskiljning av suspenderat material är det viktigt med en hydraulisk effektivitet som närmar sig ett (Vikström, 2004). Utformning av dammen bidrar till den hydrauliska effektiviteten och i fig. 4 och tabell 10 så beskrivs de geometrier som har studerats i Vikströms et al. (2004). Efter att ha studerat geometri G2 och G4, med en ytbelastning på 9,8 mm/h, kan det konstateras att för dessa geometrier så minskar den hydrauliska effektiviteten med ökat 13

Nicholas Tchang TRITA LWR Examensarbete Fig. 5. Figuren visar hydraulisk effektivitet som funktion av dammdjupet. Ytbelastningen är 9,8 mm/h (Vikström, 2004). Fig. 6. Figuren visar avskiljning av suspenderat material som funktion av dammdjupet. Ytbelastningen är 9,8 mm/h (Vikström, 2004). Fig. 7. Figuren visar avskiljningen som en funktion av förhållandet mellan dammens yta och avrinningsområdets yta (Driscoll et al. 1986). 14

Dagvattenanläggningar i bostadsområden Underlag för utredning och projektering dammdjup (tabell 10). De bästa utformningarna är G1 och G3 med en hydraulisk effektivitet som närmar sig ett. Den hydrauliska effektiviteten har ett optimalt värde runt 1 och beskriver hur väl vattnet sprider sig i hela dammen. Ju bättre vattnet sprider sig i dammen desto större del av dammen medverkar till avskiljning. Det är också så att den hydrauliska effektiviteten får en större betydelse för en liten dammarea än vad den får för en större dammarea (Persson & Petersson 2006). När den hydrauliska effektiviteten sjunker med ökat djup borde även avskiljningen bli lägre. Så är dock inte fallet eftersom ett ökat djup ger en längre uppehållstid och därmed längre tid till avskiljning (fig. 5, 6) (Vikström, 2004). Dammdjupet får en marginell betydelse för avskiljningen av suspenderat material. För en damm med lägre hydraulisk effektivitet får dammdjupet en större betydelse än för en damm med hög hydraulisk effektivitet. För geometri G2 med en låg hydraulisk effektivitet blir skillnaden 10 procentenheter då djupet går från 0,5-2 m.meter. För geometri G4 med en högre hydraulisk effektivitet blir skillnaden liten (fig. 6). I fig. 7 går det att se att avskiljningen ökar med ökad storlek på dammen, mätt som procent av avrinningsområdet. Vid en viss optimal storlek runt 1 % av avrinningsytan är avskiljningen som störst och dammar som är större bidrar inte till högre avskiljning. Fig. 7 gäller för områden med enfamiljshus och en avrinningskoefficient på 0,2 där dammen i snitt har en permanent vattenvolym med medeldjupet 1m. Studien är gjord för olika områden i USA (Driscoll et al., 1986). Säkerhetsaspekter för anläggningen Drunkningsolyckor kan förebyggas genom att sätta staket runt de platser som får beträdas, göra slänterna flacka och göra dammen grund (Persson, 1998). Genom att placera dammen avlägset och sätta upp varningsskyltar så går det att avgränsa dammen från allmänheten (Falk, 2007). Eventuella driftsstörningar för anläggningen Eftersom djur och växtliv är känsliga för höga kopparvärden bör inte stora mängder dagvatten från koppartak tillföras dammen (Persson, 1998). Med åren byggs sedimentlagret upp i botten av dammen. Vid en ökad sedimenttjocklek minskar dammens volym. Det får som följd att strömningshastigheten ökar och tillsammans med minskad magasineringsvolym så minskar avskiljningen. I fig. 8 visas avskiljningen som funktion av antalet år dammen varit i drift. Vid denna undersökning har inte hänsyn tagits till extrema regnväder och den erosionspåverkan som dessa har som får till följd att sediment resuspenderar. Vid en sedimentuppbyggnad på 20 år motsvarar det en uppfyllnadsgrad på 75 % av dammen med geometri G5. Det ger en minskning av avskiljningen med 20 procentenheter som i sin tur innebär en fördubbling av belastningen på recipienten jämfört med första årets drift (Vikström, 2004). För dammar som har som primärfunktion att rena dagvatten, till skillnad från utjämningsdammar, rekommenderar Falk (2007) att bygga bräddningskanaler som leder extrema vattenmängder (över 400 l/s) förbi dammen Vikström et al. (2004). 15

Nicholas Tchang TRITA LWR Examensarbete Skötselbehov Våta dammar behöver muddras på sediment för att avskiljningen ska vara så optimal som möjligt. I vissa fall är det lämpligt att göra det på årsbasis och i andra fall går det att vänta upp till vart femte år. Statens Geotekniska Institut (SGI) rekommenderar att slammet från dagvattendammar tas bort cirka vart femte år eller när slambädden utgör över tio procent av det dimensionerande djupet i dammen. När sediment ska tas bort bör det göras när flödet är lågt annars kan sediment resuspendera och föras med ned i vattensystemet med flödet (Persson, 1998). Falk (2007) rekommenderar att bygga dammen med en kanal som gör det möjligt att torrlägga dammen och sen ta upp sedimentet. Utöver att rensa sediment behövs det också klippas gräs, ta bort skräp och att slå sly, kaveldun och vass. Flödesförhållandena bör också ses över så att de inte förändras och får konsekvenser för reningen (Falk, 2007). Svackdike Rening Fig. 8. Avskiljning av suspenderat material som funktion av antalet år i drift. Försöket är en simulering där ett normalflöde på 4,4 m 3 /s har fått gälla för 20 år (Vikström, 2004). Ett svackdike infiltrerar, absorberar och adsorberar vatten och föroreningar. Infiltreringen sker genom jordmassan och den främsta reningen sker genom fastläggning (Larm, 1994; Bäckström, 2002). Som har nämnts tidigare så är det svårt att avgöra en exakt reningsgrad eftersom litteraturen inte alltid redogör för anläggningens konstruktion. I tabell 11 redovisas data från databasen Storm Tac 2000-11 som baseras en mängd olika studier. Gatu- och fastighetskontoret et al. (2001b) har dock kommit fram till att ungefärliga reningseffekter för SS ligger runt 70 %. Det styrks också från en undersökning som gjordes av dåvarande doktoranden Bäckström (2002b) (tabell 12). Undersökningen gjordes i Luleå år 2002 under fyra regntillfällen från maj till juni där diket var 110 meter långt. Resultatet visar att reduktionen av SS uppgår till 70 % och att reduktionen av koppar är negativ det vill säga att mer koppar rinner med dagvattnet ut 16

Dagvattenanläggningar i bostadsområden Underlag för utredning och projektering Tabell 11. Tabellen visar reningsgrad uttryckt i %. Svackdike Min Median Max P 10 30 40 N 10 30 40 Pb 75 Cu 50 Zn 30 Cd 65 SS 30 30 80 Tabell 12. Tabellen visar värden från en undersökning som gjordes på Södra Hamnledens dike i Luleå år 2002. Vatten Suspenderat material Koppar Zink Totalt Löst Totalt Löst (m 3 ) (kg) (g) (g) (g) (g) Från väg till dike 19 2,1 0,56 0,11 2,2 0,59 Från dike till recipient Reduktion av föroreningsämne 8,7 0,63 0,37 0,15 0,73 0,20 54 % 70 % 34 % 27 % 66 % 66 % Tabell 13. Tabellen visar hur reduktionen av SS blir bättre när koncentrationen är högre i inkommande dagvatten. Längden på diket är 85 meter och har en lutning på ca 0,5 %. Regnmängd 10,2 mm 3,8 mm 2,1 mm 3,3 mm SS in (mg/l) 14 66 120 23 SS ut (mg/l) 34 18 97 50 SS reducering 1 (%) 148 % 72 % 19 % 113 % 1 SS reducering uträknad som (SS in -SS ut )/SS in 17

Nicholas Tchang TRITA LWR Examensarbete ur diket än vad som har kommit med in. Det kan bero på att koppar från sedimenten har resuspenderat och gått i lösning (Bäckström et al, 2002). För en bra rening ska den del av diket som har vattenkontakt vara klätt med tjocka grästuvor. Det medför ett högt flödesmotstånd och silning genom grästuvorna som då bidrar till rening. Reningen ökar med sträckan vattnet rinner i diket, uppehållstiden, ökad markinfiltration och mängden vegetation, samt grundvattennivån eftersom vid en låg grundvattennivå kan mer vatten infiltrera. (Bäckström, 2002a). Reningen är beroende av inkommande vattens partikelkoncentration. Det skulle kunna tänkas att reningen blir bättre om det är en låg partikelkoncentration men Bäckström (2002a) skriver att det är tvärtom. Reningseffekten ökar när koncentrationen ökar genom att sedimenteringen blir bättre (jmf kopparrening för dagvattendamm) (tabell 13). Större partiklar fastnar också lättare i grästuvorna och vegetationen (Bäckström, 2002a). I fallet ovan så var reduceringen av SS 20-70% när mängden inkommande SS var hög. Anledningen till de höga värdena på SS i utgången av diket för de två fall med lägst inkommande koncentration, skriver Bäckström (1998) att det kan bero på erosion. Att tidigare sedimenterat material förs med de höga vattenflödena. Bäckström (2002a) skriver i sin doktorsavhandling att öppna diken kan avskilja suspenderat material, tungmetaller, oljor och PAH på ett utmärkt sätt. Däremot så är det ett dåligt sätt att avskilja närsalter (mineraler) och lösta metaller, särskilt koppar. I en rapport av Bäckström (2002b) skriver han om ett standardiserat simuleringsförsök. Där uppnåddes sedimenteringsvärden på 79 till 98 % och den mesta reningen skedde genom sedimentering framför gräsfiltrering och adsorption. Den högsta partikelavskiljningen skedde för diken med många tjocka grästuvor. Markens infiltrering tillsammans med längden på diket spelade också en stor roll i urskiljningen. Då de stora partiklarna urskiljdes i början spelade längden på diket en avgörande roll för att även de små partiklarna skulle kunna hinna avskiljas (Bäckström, 2002a). Känslighet för flödesvariationer Höga flöden tar med sig mycket SS och ökar därmed koncentrationen SS i inkommande vatten till diket. Låga flöden innebär att vattnet hinner infiltrera i marken och både vattenmängd och föroreningsämnen reduceras (Bäckström, 2002). Bäckström (2002a) rekommenderar att svackdiken har en längd på minst 60 meter för en bra rening och lutningar understigande 7 %. De ger då ett högt flödesmotstånd och vattenhastigheter under erosionsnivåerna. Gatu- och fastighetskontoret et al (2001b) skriver om längsgående lutningar på 2-5%. Bäckström (2002a) skriver vidare om rekommendationer på dagvattnets hastighet genom diket och föreslår en medelhastighet på ca 0,15 m/s och en minsta passeringstid på nio minuter för ett svackdike på ca 60 meter. Hur stor area/volym mark krävs för anläggningen Svackdiken är avsedda för små tillrinningsområden omkring 2-4 ha asfalterad yta (Schueler et al., 1992). Bäckström (2002a) skriver att den specifika dikesarean det vill säga förhållandet mellan dikesyta och avrinningsyta ska för hög reningseffektivitet närma sig ett. Det kan jämföras med dammar som har en optimal dammarea på ca 1 % och där större dammarea inte betyder effektivare rening, se avsnitt 3.1.4. Stahre och 18

Dagvattenanläggningar i bostadsområden Underlag för utredning och projektering Urbonas (1993) skriver dock att det är oftast omöjligt att infiltrera allt dagvatten då dikesytan ofta är för liten i förhållande till avrinningsytan. Vad har marken för betydelse för anläggningen En porös jord ökar infiltrationen och därmed också reningen av dagvattnet. Infiltrationen är beroende av grundvattennivån, jordens porositet, sedimentbelastning och hur pass mycket vegetation marken har. Ju mer vegetation desto bättre uppsugningsförmåga (Bäckström, 1998). För en bra infiltration skriver Bäckström (2002a) att jorden ska ha en permeabilitet på minst 12,7 mm/h och att grundvattennivån ska ligga minst 0,6 meter under dikets botten. Stahre och Urbonas (1990) talar om en grundvattennivå på 1,2 meter. Gatu- och fastighetskontoret (2001b) rekommenderar inte infiltration om: Grundvattnet är mindre än 1,25 meter under infiltrationsytan. Berg eller tätt jordlager mindre än 1,25 meter under infiltrationsytan. Infiltrationsytor ligger på fyllning eller kompakt jord När infiltrationskapaciteten vid vattenmättnad är mindre än 0,75 cm/h. Inte heller är det lämpligt att infiltrera vatten vid marker som har mycket markföroreningar. En ökad vattentillförsel kan medföra att markföroreningarna transporteras vidare och på sikt kan nå grundvatten och recipienter (Gatu- och fastighetskontoret, 2001b). Under vinter halvåret då tjälen breder ut sig i marken försämras infiltrationskapaciteten avsevärt och reningen försämras (Bäckström et al, 2002). Skötselbehov Bäckström (1998) menar att risken för att grundvattnet ska bli kontaminerat av sedimentupplagring är väldigt liten. Vidare behövs ingen avskiljning av sediment annat än för att bibehålla den rätta hydrauliska funktionen på diket. Perkolationsmagasin Perkolationsmagasin, eller stenkista i vardagstal, är ett magasin som är nedgrävt i marken dit vatten leds. Magasinet utgörs av en fyllning som kan vara t.ex. singel eller makadam. Det är denna fyllning som filtrerar och renar vattnet (Larm, 1994). Innan det leds ut till själva magasinet får vattnet ofta passera ett sandfilter där en del partikulärt bundna metaller fastnar. Det finns oftast också vattenlås som gör att vattnet får stå och sedimentera innan det leds vidare in till magasinet. Då avskiljs också en del föroreningar (Wilmin, 2004). Rening Med en hålrumsvolym på 140 m 3 och ett filtrerande material av singel, visar ovanstående undersökning att 1-2% av inkommande metaller fastnar i rännstensbrunnens filter och 19-32% hamnar i brunnssedimentet. Mängden föroreningar som fastnar i magasinet varierar mellan -8 % för totalkväve och 57 % för SS. Det tyder på en viss mängd urlakning av magasinet (tabell 14-16). Resultaten i tabell 16 är osäkra framför allt på grund av osäkerheten i magasinets inkommande och utgående volymer. Denna undersökning visar ändå att nästan 60 % av inkommande SS fastnar i magasinet. Det i sin tur består av ca 30 % organiskt material som så småningom bryts ner av mikroorganismer, vilket medför att SS minskar efterhand (Wilmin, 2004). 19

Nicholas Tchang TRITA LWR Examensarbete Tabell 14. Tabellen visar hur mycket av föroreningarna som hamnar i sedimentet. Pb (mg) Cr (mg) Cu (mg) Ni (mg) Zn (mg) Tot-N (mg) Tot-P (mg) Inkommande 699 723 2486 582 6762 155279 22214 Sediment 187 231 549 110 1757 58199 8675 Andel 27 % 32 % 22 % 19 % 26 % 37 % 39 % Tabell 15. Tabellen visar hur mycket föroreningar som fastnar i filtret. Pb (mg) Cr (mg) Cu (mg) Ni (mg) Zn (mg) Inkommande 699 723 2486 582 6762 Filter 13 13 28 8 99 Andel 2 % 2 % 1 % 1 % 1 % Tabell 16. Tabellen visar inkommande, utgående och fastlagda mängder i magasinet. SS (kg) Tot-N (g) Tot-P (g) Cu (g) Zn (g) Inkommande 10 280 26 5 14 Utgående 4 302 36 2 13 Fastlagd (%) 57 % 8 % 37 % 53 % 9 % Känslighet för flödesvariationer På Kungsholmen finns ett perkolationsmagasin som har blivit utvärderat. Det har en total volym på ca 340 m 3. Hålrummsvolymen är ca 40 % vilket ger en hålrummsvolym på ca 140 m 3. Resultatet från undersökningen på Kungsholmen visar att anläggningens hydrauliska funktion är mycket god och att vattnet filtreras ut så pass snabbt att ingen breddning från magasinet inträffar. Magasinets vattennivå fluktuerar också mycket lite (Wilmin, 2004). Däremot har vatten breddats från rännstensbrunnen vilket tyder på att det i vissa fall varit svårt att föra ut allt vatten till magasinet. Det kraftigaste regnet som kan passera rännstensbrunnens filter utan att ge upphov till breddning är ett regn med återkomsttiden 1ggr/månad och som varar i 10 min (Wilmin, 2004). Följaktligen ligger anläggningens flödesbegränsning i att få ut vattnet till magasinet, ej begränsning i magasinets flödeskapacitet. Hur stor area/volym mark krävs för anläggningen Magasinets storlek bestäms bl.a. av avrinningsområdet. Till det så spelar jordarten en viktig roll och även grundvattennivån. Till exempel en avrinningsyta på 150 m 2 kräver att magasinet har en storlek på 1*5*1 meter (bredd*längd*höjd) vid jordarten lerig sand. Vid jordarten sandigt grus blir motsvarande siffror 1*2*1 meter på grund av att vatten perkolerar fortare i sandigt grus (Tekniska verken i Linköping AB). Vad har marken för betydelse för anläggningen Perkolationsmagasin är lämpliga att utföra på platser med genomsläppliga jordarter t.ex. grus och grovkornig sand. Den hydrauliska 20

Dagvattenanläggningar i bostadsområden Underlag för utredning och projektering konduktiviteten bör ej understiga 10-5 m 3 /s (Tekniska verken i Linköping AB). Gatu- och fastighetskontoret (2001b) rekommenderar inte perkolation om: Grundvattnet är mindre än 1,25 meter under infiltrationsytan. Berg eller tätt jordlager mindre än 1,25 meter under infiltrationsytan. Infiltrationsytor ligger på fyllning eller kompakt jord När infiltrationskapaciteten vid vattenmättnad är mindre än 0,75 cm/h. Eventuella driftsstörningar för anläggningen Suspenderad substans i dagvatten innehåller ca 30 % organiskt material och 70 % oorganiskt material som t.ex. sand och grus (Wilmin 2004). Det oorganiska materialet är tyngre än det organiska och sätter lätt igen magasinets filtrerande reningsfunktion om det får följa med dagvattnet in i magasinet. Därför avskiljs det exempelvis genom sedimentering i sandfånget i rännstensbrunnen där det får sjunka till botten. En del SS kan också avskiljas med ett inledande filtreringssteg där det får passera ett filter som byts ut ca var tredje månad (Tekniska verken i Linköping AB; Wilmin 2004). Skötselbehov Det är viktigt med en bra renhållning i omkringliggande område för att minska materialtillförseln och därmed igensättningsrisken. Genom att sopa gator och hålla de hårdgjorda ytorna rena från grus och partiklar minskar SS i inkommande dagvatten. Intagningsanordningar, ledningar, brunnar och andra typer av magasinintag bör kontrolleras och renas regelbundet. I de fall filter används bör även dessa rengöras regelbundet eller bytas ut (Tekniska verken i Linköping AB). I undersökningen som gjordes på Kungsholmen konstateras det att filterbyte i rännstensbrunnen bör ske var tredje månad för att undvika nedsatt hydraulisk kapacitet (Wilmin, 2004). Sedimenttillväxten i rännstenbrunnen är ca 2 dm/år och därför beräknas tömning av sediment ske vartannat år (Wilmin, 2004). Eftersom ca 30 % av SS är organiskt material så bryts det ner av mikroorganismer så att SS mängden reduceras i viss mån. Skelettjord Rening Skelettjord innebär att lager av bergskross fördelas i marken. Mellan dessa lager läggs växtjord som spolas ner mellan bergskrossen. Bergskrossen bygger alltså upp ett skelett som växtjorden får fördela sig i. En undersökning gjordes år 2000 av VBB VIAK i Hammarby sjöstad, närmare bestämt Hammarby allé för att undersöka en då nyligen anlagd skelettjordsanläggning och dess hydrauliska funktion (Alm, 2005). Skelettjordsanläggningar är i första hand inte några reningsanläggningar. Skelettjordar får heller inte användas som perkolationsmagasin, det vill säga att vatten leds till skelettjordarna då träden riskerar att bli dränkta (Örjan Stål, muntl. uppg). Till skillnad från ett perkolationsmagasin som har hålrum som kan ta upp vatten, fylls dessa hålrum i en skelettjord med jord. Jorden har i sin tur håligheter och om hålrummen från början upptar 40-50% i bergskrossen och jorden har håligheter runt 30-40% så blir det slutgiltiga hålrummet ca 10 % vilket är avsevärt mycket lägre än för ett perkolationsmagasin. Det innebär att skelettjorden inte kan ta upp 21