Håndtering af regnvand i Nye

Transkript

1 Resume: Håndtering af regnvand i Nye Grønne tage og bassiner Jasper H. Jensen (jhje08@student.aau.dk) & Carina H. B. Winther (cwinth08@student.aau.dk) I projektet fokuseres der på, hvordan lokal afledning af regnvand (LAR) kan implementeres i en ny bydel, Nye, nord for Aarhus. Det vælges at arbejde med grønne tage og bassiner, hvor styrken af kombinationen er i fokus. Det undersøges, hovrvidt recipientenbelastningen kan reduceres. Dette gøres vha. numeriske detailmodeller og MIKE URBAN. Projektet vil resultere i en bedre forståelse for modellering og optimering af de udvalgte LAR elementer, som kan bruges ved generelle løsninger med LAR. Projektet er lavet i samarbejde med NIRAS, som har bidraget med information om Nye og her rettes en tak til Jakob Skjødt Jensen og Carsten Fjordbak for hjælpen. Derudover takkes DHI for gratis brug af software. Vejledere: Ole Munch Johansen (NIRAS) og Søren Liedtke Thorndahl (AAU). Formål og introduktion: Formålet med projektet er et implementere lokal afledning af regn (LAR) i et område nær Aarhus, Nye (se figur 1). Projektgruppen har taget udgangspunkt i to LAR elementer; grønne tage og bassiner. Elementerne er valgt ud fra en analyse af området, hvor der blandt andet er foretaget vandføringsmålinger og nedsivningsforsøg. Undersøgelserne viste at det ikke er hensigtsmæssigt at nedsive i området, hvorfor det i stedet vælges at aflede til de nærliggende recipienter. Dog skal dette gøres på måde så recipienterne ikke overbelastes. Figur 1 Placeringen af Nye.

2 Der foretages en grundigere analyse af opbygningen og processerne, der er knyttet til grønne tage og bassiner, som i sidste ende leder til en forståelse og optimering af disse. Gennem arbejdet med grønne tage og bassiner viser det sig, om det er muligt at håndtere regnvandet i Nye både under normalregn og ekstremhændelser og med fokus på at recipienterne ikke udsættes for en hydraulisk overbelastning. Metode og resultater: For at bestemme afstrømningen fra grønne tage og bassiner samt kombinationen heraf, er der lavet en model af begge elementer. Herudover er der lavet en afstrømningsmodel, som er med til at koble modellen for det grønne tag og bassinet sammen. Modellen af det grønne tag er lavet i MIKE SHE, der oprindeligt at designet til større skala. Her opbygges det grønne tag som bestående af ét lag for at simplificere beregningen og få en bedre forståelse af processerne. Som input anvendes der regn- og fordampningsdata for perioden 1. april til 28. september Outputtet fås som en afstrømning, der anvendes som input i afstrømningsmodellen. Der optimeres på tykkelsen af taget, hældningen samt de hydrologiske parametre for at opnå en stor tilbageholdelse og forsinkelse. Tykkelsens betydning for afstrømningen kan ses på figur 2. Figur 2: Akkumuleret afstrømning fra grønne tage med forskellige tykkelse. Figur 2 viser at et tag med en tykkelse på 20 cm giver den mindste afstrømning. De tykkere tage (>20 cm) har en større afstrømning, da der i denne analyse anvendes sedumurter som beplantning af de grønne tage. Disse forventes at have en roddybde på 5 cm og dermed kan vandet i de nederste lag fra de tykkere tage ikke fordampe. Dermed er vandindholdet større i de tykkere tage ved regnens start, hvorfor der også afstrømmer mere vand herfra. Outputtet fra det grønne tag er en afstrømning, som anvendes i en afstrømningsmodel for et delområde i Nye. Afstrømningsmodellen er opbygget i MIKE URBAN og har udelukkende til formål at beskrive afstrømningen fra de grønne tage og det resterende befæstede areal til bassinerne. Fra afstrømningsmodellen fås derfor en indløbshydrograf til bassinmodellen. Denne er vist på figur 3.

3 Figur 3: Afstrømning fra opland med almindelige tage, grønne tage og helt uden tage. Det kan ses hvordan afstrømningen for oplandet ændres ved implementering af grønne tag. Der sammenlignes også med et scenarie hvor alt vand der falder på tagene fjernes. Ved implementering af grønne tage i afstrømningsmodellen ses det at de grønne tage er med til at reducere varigheden af det peakflow, som forekommer d. 6. august - her indtræffer den største hændelse i hele simuleringsperioden. Outputtet fra afstrømningsmodellen er afstrømningsforløbet fra delområdet, som anvendes i bassinmodellen. Bassinmodellen består af en boksmodel med kontinuitetsligningen og Darcys lov som styrende ligninger. Der eksperimenteres med forskellige former for bassiner; vådt bassin med et permanent vandspejl på 50 cm, tørt bassin og bassin med udløb gennem en hel side bestående af sand. Et eksempel på denne type bassin er illustreret på figur 4. Figur 4: Illustration af et bassin med udløb igennem siden. De tre typer bassiner er sammenlignet og resultatet kan ses på figur 5.

4 Figur 5: Vandstanden i forskellige bassintyper. Det ses på figur 5, hvordan der konstant er et vandspejl i bassinet med udløb igennem siden. Dette betyder der er en kontinuert tilledning til recipienten som var formålet med bassinet. Både det tørre og våde bassin har perioder ingen udledning. Bassinet med udstrømningen gennem siden og der simuleres de samme scenarier for bassinmodellen, som for afstrømningsmodellen (almindelige tage/reference, udskiftning med grønne tage og helt uden tage) Afstrømningen fra de tre scenarier er vist på figur 6. Figur 6: Udløbet fra bassin med udløb igennem siden som følge af simuleringer af de tre scenarier. Som figur 6 viser, sker der en kraftig reducering i afstrømningen fra bassinet, når der anvendes grønne tage.

5 Konklusion: Det konkluderes at grønne tage kan reducere og forsinke afstrømningen. Et tag på 20 cm, med en hældning på 0 grader og optimale hydrologiske parametre, kan afskære optil 90 % af nedbøren i sommerperioden. Ved brug af bassinet med udstrømning gennem siden udjævnes til strømningen til den lokale recipient yderligere og der sker en kontinuert afledning til denne. Endvidere ved en kombination af grønne tage og et bassin med udstrømning gennem siden, kan det maksimale peakflow reduceres med 70 %, sammenlignet med et tørt bassin tilkoblet et opland uden grønne tage. Derfor konkluderes at ved brug af en kombination af grønne tage og bassiner er det muligt at håndtere regnvandet for det nye boligområde, Nye, så de nærtliggende recipienter ikke overbelastet hydraulisk.