Viborg Spildevand A/S. Beregninger af nødvendigt bassinvolumen for nyt bassin ved Gl. Århusvej

Transkript

1 Viborg Spildevand A/S Beregninger af nødvendigt bassinvolumen for nyt bassin ved Gl. Århusvej

2 ENERGI VIBORG SPILDEVAND BEREGNINGER AF NØDVENDIGT BASSINVOLUMEN FOR PLANLAGT BASSIN VED GL. ÅRHUSVEJ Rekvirent Energi Viborg Spildevand att. Morten Sass Glarbo Bøssemagervej Viborg msg@energiviborg.dk Rådgiver Orbicon Leif Hansen A/S Klostermarken Viborg Projekt : Projektleder : Arne Madsen Kvalitetssikring : Peter Poulsen Revisionsnr. : 0 Godkendt af : Udgivet : 22. december 2010 Viborg Spildevand Nyt bassin ved Gl. Århusvej 2/16

3 INDHOLDSFORTEGNELSE 1 Indledning Beregninger Forsimplet model Komplet model Klimatillæg Indledende beregninger Scenarie Scenarie Scenarie Scenarie Scenarie Resultat af beregninger Scenarie Scenarie 1a Aflastninger Konklusion Viborg Spildevand Nyt bassin ved Gl. Århusvej 3/16

4 1 INDLEDNING En udvidelse af Viborg Sygehus planlægges. I den forbindelse vil det blive nødvendigt at inddrage det areal, hvor der i dag er placeret et bassin på fælleskloakken. Energi Viborg Spildevand har planer om i stedet at etablere et nyt bassin på fælleskloakken umiddelbart syd for det eksisterende bassin (se Figur 1). Eksisterende bassin Planlagt nyt bassin ved Gl. Århusvej Figur 1: Udsnit fra spildevandsplanen med placering af eksisterende og planlagt bassin på fælleskloakken Det eksisterende bassin på fælleskloakken modtager opspædet spildevand fra en række oplande blandt andet i Viborg Midt- og Vestby. Herunder er opland 2B1 og 2B2 direkte koblet til bassinet. Der er overløb til udløb REC3-08 til Søndersø. Fra bassinet er der en afskærende ledning sydover til bassin ved Lyngvej, som har overløb til udløb REC3-11 ligeledes til Søndersø. Fra bassinet ved Lyngvej er der en afskærende ledning til Viborg Centralrenseanlæg i Bruunshåb. Jf. spildevandsplanen er n = 6 for REC3-08 og n = 4 for REC3-11 (n er overløbshyppigheden (antal overløb pr. år)). I forbindelse med etableringen af det nye bassin på fælleskloakken ønskes det at nedbringe hyppigheden af overløb ved REC3-08 og eventuelt ved REC3-11. Orbicon har tidligere udført en række indledende beregninger af nødvendigt bassinvolumen for det ny bassin ved Sygehuset og for et evt. nyt bassin ved Remisen, lige nedstrøms for opland 2B2. Dette er foretaget i en forsimplet hydraulisk model. Energi Viborg Spildevand har efterfølgende bedt Orbicon om at gennemføre beregninger af nødvendigt bassinvolumen for det ny bassin ved Viborg Sygehus med overløb til REC3-08 (udløb flyttes mod syd) i en detaljeret hydraulisk model. Viborg Spildevand Nyt bassin ved Gl. Århusvej 4/16

5 2 BEREGNINGER Beregninger er foretaget i programmet MOUSE fra DHI, version Forsimplet model Indledende beregninger præsenteret i afsnit 3 er foretaget i en forsimplet model, af hensyn til at reducere beregningstiden. Denne model er beskrevet i Viborg Kommune Mouse-analyse af fælleskloakken Fuglevejskvarteret i Viborg by, dateret 13. september 2007 /1/. Samme forudsætninger og regnserier er anvendt som beskrevet i /1/. 2.2 Komplet model Beregningerne beskrevet i afsnit 4 er gennemført i en hydraulisk model indeholdende hele oplandet til Viborg Centralrenseanlæg i Bruunshåb. Denne model er nærmere beskrevet i Energi Viborg Spildevand, Hydraulisk Analyse Viborg Renseanlæg, 2009 /2/. Jf. /2/ viste beregninger kalibreret mod indløbshydrografer til renseanlægget, at en reduktionsfaktor på 0,7 er repræsentativ for oplandet til Viborg Centralrenseanlæg. I forbindelse med beregninger beskrevet i denne rapport er anvendt en reduktionsfaktor på 0,8, da reduktionsfaktoren for de enkelte oplande ikke er kalibreret. I efterfølgende tabel fremgår årsmiddelnedbør for regnmålerne i Viborg, Silkeborg og Herning for de angivne tidsperioder. Det fremgår, at årsmiddelnedbøren målt i Viborg i perioden er på nogenlunde samme niveau som årsmiddelnedbør målt i Silkeborg i samme periode. I Herning er årsmiddelnedbøren noget højere. Derfor er Silkeborg regnserien valgt. Årsmiddelnedbør, svk-regnmålere [mm] Gennemsnit Viborg Hedeselskabet, Viborg Materialgård, Herning Centralrenseanlæg, Silkeborg Vandværk, Tabel 1: Årsmiddelnedbør, svk-regnmålerer Af hensyn til beregningstiden er en reduceret Silkeborg regnserie anvendt, hvori kun de mest intense regn er medtaget. Bearbejdningen af den reducerede regnserie er sket således, at hændelserne i den fulde regnserie er smeltet sammen, så der er minimum 12 timer fra en hændelse slutter til en ny hændelse begynder af hensyn til tømning af bassiner. Herefter er de 30 mest intensive hændelser indenfor 10 varigheder udvalgt. Således er 106 hændelser udvalgt indenfor intervallerne 1, 5, 10, Viborg Spildevand Nyt bassin ved Gl. Århusvej 5/16

6 30, 60, 180, 360, 720 og 1440 minutter. Disse 106 hændelser består af i alt ca. 364 regn i perioden Klimatillæg Det forventes at den reducerede regnserie er repræsentativ for den fulde regnserie ned til hyppigheder på 1/2 år. Øvrige forudsætninger og inputdata svarer til beregningerne gennemført i forbindelse med /2/. Viborg Spildevand har ønsket, at det planlagte bassin ved Gl. Århusvej skal være stort nok til også i fremtiden at opfylde n = 1. Derfor er de beregnede bassinvolumener ganget med en sikkerhedsfaktor (klimafaktor) på 1,3. De bassinvolumener, der er angivet i afsnit 4 er inklusiv et sikkerhedstillæg på 30 %. Beregningsmetode For både den forsimplede og den komplette hydrauliske model er beregningerne gennemført som beskrevet i det efterfølgende. Det ønskede scenarie er opstillet i MOUSE-modellen. Et bassinvolumen er indtastet. Herefter køres en beregning på den reducerede Silkeborg regnserie for perioden (begge inklusiv). Antal årlige overløb og aflastet volumen beregnes for hvert år. Herefter indtastes et nyt bassinvolumen i modellen og beregningerne køres igen. Denne procedure fortsætter, indtil et bassinvolumen er fundet, hvor n = 1. I den komplette model tager en beregning for perioden omtrent 3-4 døgn. Viborg Spildevand Nyt bassin ved Gl. Århusvej 6/16

7 3 INDLEDENDE BEREGNINGER Der er opstillet fem indledende scenarier. Disse scenarier er beskrevet i det følgende. Omtrentligt nødvendigt bassinvolumen for disse fem scenarier er beregnet i den forsimplede model. Bassinvolumen er fastsat på baggrund af, at det gennemsnitlige antal overløb fra det ny bassin skal være 1 stk./år. 3.1 Scenarie 1 På efterfølgende illustrationer, er de forskellige scenarier vist, samt beregnet bassinvolumen. Desuden er angivet fordele og ulemper ved de enkelte scenarier. Scenarie 1 inkluderer etablering af nyt bassin ved Gl. Århusvej. Illustration 1: Scenarie 1 Fordele Reduktion af overløb til Søndersø fra fælleskloakken (REC3-08) til n=1 Tabel 2: Fordele og ulemper, scenarie 1 Ulemper Ingen reduktion af overløb fra REC3-11 (Lyngvej) Ingen forbedringer af de hydrauliske kapacitetsproblemer i opland 2B2 Viborg Spildevand Nyt bassin ved Gl. Århusvej 7/16

8 3.2 Scenarie 2 Scenarie 2 inkluderer etablering af nyt bassin ved Gl. Århusvej og ny afskærende ledning fra opland 2B2 langs Banegravens sydside. Illustration 2: Scenarie 2 Fordele Reduktion af overløb til Søndersø fra fælleskloakken (REC3-08) til n=1 Forbedring af de hydrauliske kapacitetsproblemer i opland 2B2 Tabel 3: Fordele og ulemper, scenarie Ulemper Ingen reduktion af overløb fra REC3-11 (Lyngvej) Stor investering både at etablere ny afskærende ledning og bassin 3.3 Scenarie 3 Scenarie 3 inkluderer etablering af nyt bassin ved Gl. Århusvej, ny afskærende ledning fra opland 2B2 langs Banegravens sydside samt en reduktion af afløbsvandføringen fra det nye bassin fra 325 l/s til 50 l/s. Viborg Spildevand Nyt bassin ved Gl. Århusvej 8/16

9 Illustration 3: Scenarie 3 Fordele Reduktion af overløb fra fælleskloakken til Søndersø ved REC3-08 (Sygehuset) til n=1 og REC3-11 (Lyngvej) til n=1 Forbedring af de hydrauliske kapacitetsproblemer i opland 2B2 Tabel 4: Fordele og ulemper, scenarie 3 Ulemper Stor investering både at etablere ny afskærende ledning og stort bassin Grunden er arealmæssigt eventuelt ikke stor nok til etablering af et bassin på m Scenarie 4 Scenarie 4 inkluderer etablering af nyt bassin ved Gl. Århusvej samt etablering af nyt bassin ved Remisen. Viborg Spildevand Nyt bassin ved Gl. Århusvej 9/16

10 Illustration 4: Scenarie 4 Fordele Reduktion af overløb fra fælleskloakken til Søndersø ved REC3-08 (Sygehuset) til n=1 Forbedring af de hydrauliske kapacitetsproblemer i opland 2B2 Tabel 5: Fordele og ulemper, scenarie 4 Ulemper Mulighederne for etablering af et bassin umiddelbart nedstrøms for opland 2B2 ved Remisen/Middagshøjvej er ikke undersøgt Stor investering at etablere to bassiner 3.5 Scenarie 5 Scenarie 5 inkluderer etablering af nyt bassin ved Remisen samt etablering af rørbassin umiddelbart opstrøms for det ny bassin ved Gl. Århusvej. Viborg Spildevand Nyt bassin ved Gl. Århusvej 10/16

11 Illustration 5: Scenarie 5 Fordele Overløb fra fælleskloakken til Søndersø ved REC3-08 (Sygehuset) reduceres til n=1 Forbedring af de hydrauliske kapacitetsproblemer i opland 2B2 Tabel 6: Fordele og ulemper, scenarie 5 Ulemper Det er ikke undersøgt, om det er fysisk muligt at etablere det nødvendige bassinvolumen som rørbassin Mulighederne for etablering af et bassin umiddelbart nedstrøms for opland 2B2 er ikke undersøgt Viborg Spildevand Nyt bassin ved Gl. Århusvej 11/16

12 4 RESULTAT AF BEREGNINGER Energi Viborg Spildevand har valgt, at der skal udføres detailberegninger på scenarie 1 med en afløbsvandføring fra det nye bassin ved Sygehuset til den afskærende ledning mod Lyngvej på henholdsvis ca. 325 l/s (status) og 75 l/s. Ved en afløbsvandføring på 50 l/s er det tidligere beregnet (forsimplet model), at der er ca. 1 årlig aflastning fra REC3-11 (Lyngvej). I den komplette model er beregnet, at en afløbsvandføring på 75 l/s opfylder n =1. Scenarie 1 Eksisterende afskærende ledning fra opland 2B2 anvendes. Opsummering, scenarie 1 og 1a Scenarie 1a Eksisterende afskærende ledning fra opland 2B2 anvendes. Der etableres et nyt bassin ved Sygehuset, og det eksisterende nedlægges. Afløbsvandføringen fra det ny bassin ved Sygehuset og sydover i afskærende ledning er ca. 325 l/s (status). Aflastning ved Lyngvej er uændret. Der etableres et nyt bassin ved Sygehuset, og det eksisterende nedlægges. Afløbsvandføringen fra det ny bassin ved Sygehuset og sydover i afskærende ledning reduceres til 75 l/s. Aflastning ved Lyngvej reduceres til n = Scenarie 1 Efterfølgende figurer viser henholdsvis det gennemsnitlige årlige antal aflastninger og det gennemsnitlige årlige aflastede volumen fra REC3-08 (Sygehuset) for scenarie 1 for varierende bassinvolumen for det fremtidige bassin ved Gl. Århusvej. En sikkerhedsfaktor på 1,3 er inkluderet i de angivne bassinvolumener. Viborg Spildevand Nyt bassin ved Gl. Århusvej 12/16

13 Aflastninger [stk./år] 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0, Bassinvolumen Gl. Århusvej [m 3 ] Figur 2: Årlige aflastninger for varierende fremtidigt bassinvolumen ved Sygehuset, scenarie Aflastninger [m 3 /år] Bassinvolumen Gl. Århusvej [m 3 ] Figur 3: Årligt aflastet volumen for varierende bassinvolumener ved Sygehuset, scenarie 1 Som det fremgår af ovenstående figur, er et bassinvolumen på m 3 nødvendigt, såfremt en aflastningshyppighed på n = 1 ønskes. Herved er det årlige aflastede volumen beregnet til ca m 3. Viborg Spildevand Nyt bassin ved Gl. Århusvej 13/16

14 For scenarie 1 er overløbshyppigheden ved Lyngvej (REC3-11) beregnet til n = 4. Dette svarer til den beregnede overløbshyppighed i forbindelse med udarbejdelse af spildevandsplanen. For scenarie 1 aflastes der i gennemsnit m 3 /år ved Lyngvej. 4.2 Scenarie 1a Efterfølgende figurer viser henholdsvis det gennemsnitlige årlige antal aflastninger og det gennemsnitlige årlige aflastede volumen fra REC3-08 (Sygehuset) for scenarie 1a. En sikkerhedsfaktor på 1,3 er inkluderet i de angivne bassinvolumener. Aflastninger [stk./år] 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0, Bassinvolumen Gl. Århusvej [m 3 ] Figur 4: Årlige aflastninger for varierende bassinvolumen ved Sygehuset, scenarie 1a 3500 Aflastninger [m 3 /år] Bassinvolumen Gl. Århusvej [m 3 ] Figur 5: Årligt aflastet volumen for varierende bassinvolumener ved Sygehuset, scenarie 1a Viborg Spildevand Nyt bassin ved Gl. Århusvej 14/16

15 Som det fremgår af ovenstående figur, er et bassinvolumen på ca m 3 nødvendigt, såfremt en aflastningshyppighed på n = 1 ønskes. Herved er det årlige aflastede volumen beregnet til ca m 3. Ved Lyngvej (REC3-11) aflastes der årligt i gennemsnit m 3 for scenarie 1a (n = 1). 4.3 Aflastninger Efterfølgende tabel viser de aflastede mængder fra REC3-08 (Gl. Århusvej/Sygehuset) og REC3-11 (Lyngvej) i status og i plan (scenarie 1 og scenarie 1a). For scenarie 1 og 1a er de aflastede mængder angivet for n =1 ved Gl. Århusvej (REC3-08). Aflastede mængder [m 3 /år] REC3-08 Gl. Århusvej REC3-11 Lyngvej Total (REC3-08 og REC3-11) Reduktion i forhold til status Status (Spildevandsplanen) Scenarie (n = 1) (n = 4) Scenarie 1 a (n = 1) (n = 1) Tabel 7: Aflastede mængder for REC3-08 og REC3-11 i status og for scenarie 1 og 1a Viborg Spildevand Nyt bassin ved Gl. Århusvej 15/16

16 5 KONKLUSION Et bassinvolumen på m 3 er nødvendigt for det fremtidige bassin på fælleskloakken ved Sygehuset, såfremt overløbshyppigheden skal reduceres til n =1. Forøges dimensionen på de afskærende ledninger opstrøms for bassinet i forhold til status, er et større bassinvolumen nødvendigt for n = 1. Dette skyldes, at den afskærende ledning er underdimensioneret i forhold til den potentielle tilledning fra opland 2B2 og 2B1. Såfremt antallet af overløb ønskes reduceret ved REC3-11 (Lyngvej) ligeledes til n=1, er det nødvendigt at begrænse afløbet fra det ny bassin ved Sygehuset (REC3-08) til 75 l/s. For at opfylde en overløbshyppighed for det ny bassin ved Sygehuset på n=1, er det nødvendigt at etablere et bassin på ca m 3. Viborg Spildevand Nyt bassin ved Gl. Århusvej 16/16