Perspektiver i fremtidens klimatilpasning og potentiale for nedsivning af tag/vejvand i moræneler

Transkript

1 Perspektiver i fremtidens klimatilpasning og potentiale for nedsivning af tag/vejvand i moræneler ATV Jord & Grundvand Vintermøde februar, Vingsted Centret Marina Bergen Jensen, mbj@life.ku.dk Skov & Landskab, KU-LIFE Dias 1

2 Byerne er klodens økonomiske, kulturelle og sociale tyngdepunkter Stor udledning af drivhusgasser Transport Opvarmning og køling af bygninger Sårbare over for klimaforandringer Der bor mange mennesker og foregår mange aktiviteter Der findes meget værdifuld infrastruktur Dias 2

3 Udfordringen kort fortalt Forskning & Innovation til at blive klimarobuste byer med lav CO2-udledning og fortsat velfærd Vi skal transformere danske byer fra at være klimasårbare enheder med stor CO2-udledning 1. Vi skal have bremset CO2-udledninger (forebyggelse) 2. Vi skal have tilpasset byerne til de forandringer der ikke kan undgås Dias 3

4 1. Klimaforandringer mekanismer og trends 2. Tilpasning til mere regn ved hjælp af byens landskab 3. Byer i lokal vandbalance lukkede vandkredsløb Dias 4

5 Klimaforandringer mekanismer og trends Dias 5

6 Mekanisme bag øget nedbør Udledning af drivhusgasser (g/m 3 ) Temperatur ( C) Vand i atmosfæren (g/m 3 ) Nedbør (mm/s) Tungere og voldsommere vejrsystemer Mere og kraftigere regn Mere tørke Dias 6

7 Vejrudsigten lyder på Et varmere klima med mildere og vådere vintre varmere og tørrere somre Mere nedbør på årsbasis, men mindre om sommeren Der kommer tørkeperioder om sommeren Der kommer kraftigere regnskyl om sommeren Den maksimale vandstand ved Vestkysten og i de indre danske farvande stiger Den maksimale stormstyrke stiger Risikoen for flere ekstremer med længerevarende hedebølger og voldsommere storme stiger Dias 7

8 Trends Temperatur: Siden 1873 er temperaturen steget med ca. 1,5 o Cog nedbøren med ca. 15 % Storme: Der har siden 1971 været 14 orkaner og det er lige så mange som i de foregående 80 år Nedbør: Årsnedbøren er steget med ca. 100 mm på 130 år og de kraftigste nedbør er blevet 20 25% kraftigere Dias 8

9 Regnstatistik forskydes mod større intensitet og kortere gentagelsesperioder Regnintensitet (L pr. sekund pr. hektar) Varighed, t r (mins) T (år) Based on 139 statistical years of measurements collected during Dias 9

10 Regnstatistik forskydes mod større intensitet og kortere gentagelsesperioder Regnintensitet (L pr. sekund pr. hektar) Varighed, t r (mins) T (år) Based on 139 statistical years of measurements collected during Dias 10

11 Regnstatistik forskydes mod større intensitet og kortere gentagelsesperioder Regnintensitet (L pr. sekund pr. hektar) Varighed, t r (mins) T (år) Based on 139 statistical years of measurements collected during Dias 11

12 Klimaforandringer er ikke det eneste problem byen vokser og bliver samtidig mere tæt Dias 12

13 Byens vandsystemer Regn, Sne klimaforandringer Regnafstrømning Vandforsyning Spildevand Infiltration Dias 13

14 Kloaksystemer vokser i takt med byen Dias 14

15 Kloaksystemer vokser i takt med byen Dias 15

16 Kloaksystemer vokser i takt med byen Flaskehalse opstår pga. 1. Byvækst 2. Klimaforandringer 3. Flere belægninger Dias 16

17 Kontrolleret kloakoverløb Dias 17

18 Ukontrolleret kloakoverløb Dias 18

19 Tilpasning til mere regn vha. byens landskab Dias 19

20 Kloakbaseret eller landskabsbaseret tilpasning? Konventionel tilpasning Gør kloaksystemet større Innovative tilpasning Brug byens landskab Dias 20

21 Fællessystem (<1960) Separatsystem (>1960) Tørvejr: Under normal regn: Inden for servicekravet Under ekstrem regn: Uden for servicekravet Plan B Max. 1 gang hvert 10. år Max. 1 gang hvert 5. år Dias 21 servicekrav

22 Konventionel klimatilpasning af kloaksystemer Flere bassiner Større rør Bedre styring (pumper, spjæld, SRO) Dias 22

23 Landskabsbaseret: Brug, nedsiv, fordamp Dias 23

24 Synergi = vi håndterer regnvand + noget mere Dias 24

25 Hvor egnet er byens landskab til at håndtere regnvand? Kvantitet m 3, m 3 /s Regnstatistik og service level Grundvandsspejl og dynamik Jordens hydrauliske ledningsevne Kvalitet µg/l Suspenderet stof, tungmetaller, xenobiotica, pathogener Beskyttelse af miljøet Beskyttelse af borgerne Interaktion med byen By & Borgere Administrative systemer Erhvervsudvikling Hydrogeology Kloak-ingeniørviden Byplanlægning Landskabsarkitektur Miljøkemi Renseteknologier Byplanlægning Landskabsarkitektur Byplanlægning Landskabsarkitektur Socialvidenskab Økonomisk teori og politologi Dias 25

26 Elementer til landskabsbaseret regnvandshåndtering (LAR) Forsinkelse Kvantitet Nedsivning Fordampning Transport Rensning Dias 26

27 Forsinkelse vådt bassin Dias 27

28 Forsinkelse tørt bassin Dias 28

29 Forsinkelse underjordisk bassin Dias 29

30 Nedsivning Permeable belægninger Dias 30

31 Nedsivning Infiltration gennem græs Dias 31

32 Nedsivning + forsinkelse Regnbed Dias 32

33 Nedsivning + forsinkelse Rendefaskine Dias 33

34 Fordampning Intensive grønne dage (taghaver) Dias 34

35 Fordampning Ekstensive grønne tage Dias 35

36 Transport Rendestene Dias 36

37 Transport + nedsivning Trug Dias 37

38 Nedsivning + forsinkelse + transport Vadi (trug-faskine, mulden rigole systems, swale trench systems) Dias 38

39 Regnafstrømningens kvalitet Mange kilder Partikler, tungmetaller, xenobiotica, patogener Stor variation i koncentration, også på samme lokalitet Dias 39

40 Observerede indløbskoncentrationer i Ørestad (efter sandfang og olieudskiller) Interval 25 hændelser Gns. Krav Suspenderet stof mg/l 123 mg/l 25 mg/l Zink µg/l 98 µg/l 110 µg/l Kobber 9-50 µg/l 25 µg/l 12 µg/l Krom 8-58 µg/l 18 µg/l 10 µg/l Bly 1-22 µg/l 9 µg/l 3,2 µg/l Fosfor µg/l 178 µg/l 100 µg/l Dias 40

41 Filterjord Veldefineret og modificeret muldjord: - Høj ph (ligevægt med kalk) - Et vist humusindhold - Et vist lerindhold - Hydraulisk ledningsevne justeret til m/s ved iblanding af sand - Vegetationsdækket Dias 41

42 Dokumentation af filterjord Tyske søjler til KU-lab Feltforsøg ved P-plads i Odense Dias 42

43 Udvikling og dokumentation af Dobbeltporøs Filtrering Inlet Outlet DPF-6-Layer Outlet DPF-18-Layer SS Zn Cu Cr Pb P mg/l µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l Limit Avg Min-max Stddev. (n) 87.1 (25) 51.9 (25) 10.7 (25) 12.4 (25) 5.2 (25) (25) Avg Min-max Stddev. (n) 6.2 (23) 14.7 (23) 3.5 (23) 9.3 (23) 0.7 (23) 18.1 (23) % Removal Avg Min-max Stddev. (n) 0.8 (24) 7.2 (24) 4.4 (24) 9.7 (24) 0.1 (24) 13.5 (24) % Removal Dias 43

44 Forskningsstatus: Grib spaden Dias 44 Harrestrup Å district, Cph. Skibhuskvarteret, Odense Lab test of filtersoil Urban water balance model Carlsberg, Vores By Park streets for water Masterplaner for afkobling Grundvandsmodel og behandlingsteknikker Stedspecifikke analyser og forslag til detaljerede designs

45 Aktuel forskningsudfordring Pladsen i byen er trang små, hurtigttømmende nedsivningsanlæg Vandets kvalitet skal sikres nødvendigt med rensning Kan vi opfinde hurtigttømmende faskiner til lerjord? Dias 45

46 Innovationskonsortium Byer i Vandbalance Vidensinstitutioner: Teknologisk Institut KU-LIFE, Geus, DTU, DHI Private virksomheder: Per Aarsleff Wavin Orbicon Slut-brugere: Kommuner og forsyningsselskaber København, Århus, Odense, SCA mio Dias 46

47 Udgangspunkt en global vision for vandhåndtering i byer Dansk agenda -Håndter et mere ustabilt klima -Undgå udtørring af indvindingsramte vandløb -Få regnafstrømningens forurening under kontrol og undgå kloakoverløb -Brug regnvandet som ressource til at skabe mere livskvalitet i byerne Global agenda -Tilpas til (voldsomme) klimaforandringer -Skaf tilstrækkeligt vand af en ordentlig kvalitet. Etabler distributionssystemer -Etabler bortledning og rensning af sort spildevand. Få kontrol med industriudledninger -Kontroller byudviklingen så naturgrundlaget ikke eroderes Fælles vision En by i lokal vandbalance Dias 47

48 En by i lokal vandbalance 1. Er kun så stor at de lokale vandressourcer, suppleret med tilgængelige recirkuleringsteknikker, ikke overudnyttes 2. Forbedrer kontinuerligt kvaliteten af vandkredsløbet, og er først tilfreds når det vand, der udledes eller nedsives fra byen til naturlige recipienter (grundvand, overfladevand), er af bedre kvalitet end det vand, der kommer ind 3. Skaber og bevarer en robust grøn struktur i og omkring byen til a) håndtering af vandkredsløbet b) dæmpning af klimaforandringer c) understøttelse af biodiversitet, og d) som element i byboernes velbefindende Dias 48

49 Bydel i lokal vandbalance Rense- og magasineringsenheder, der servicerer et del-opland. (1) (2) (3) (4) Det rensede vand kan: 1) Recirkuleres direkte ved at forsyne bygningsrecirkuleringssystemer med frisk vand, eller 2) Recirkuleres indirekte via (forceret) nedsivning i grundvandsmagasiner, eller 3) Forsyne bynære vandløb med vand via infiltration i udsivningszoner, eller 4) Kobles til grøn struktur (vanding, biodiversitet, rekreation, leg & læring, m.v.). Dias 49

50 Køge Kyst på vej mod lokal vandbalance Dias 50

51 Dias 51

52 Hovedfokus på hurtigttømmende faskiner Sandlommer Bevar jordens aggregatstruktur, undgå smearing Dias 52 Dyb infiltration til lag med hurtig horisontal strømning

53 Forsøgsoversigt Indledende, m. postevand 1. effekt af anti-smearing 2. effekt af trench extensions 3. kortlægning af og kobling til makroporer og højpermeable lag Dias 53

54 Forsøgsoversigt - slutbrugere Århus, Mårslet: Nedsivning i øvre moræne i separatkloakeret boligområde. Afprøvning af resultater fra indledende forsøg. Århus, Giber Å: Dyb infiltration og udsivning til å via udsivningslag. Odense, Ryds Å: Brug af ellesump som forsinkelsesbassin for separat regnvand. Økotoksikologi og vandbalance. København, Harrestrup Å: Rensning og nedsivning af vejvand langs Harrestrup Å. SCA, Brøndby: Rensning og udledning af vejvand til vandløb. Dias 54