Kvantitativt potentiale for håndtering af regnvand. Bilag 2: Brugervejledning til værktøjet

Transkript

1 Kvantitativt potentiale for håndtering af regnvand Afrapportering for projekt støttet af VTU Fonden (projekt ) 31. juli 2015 Bilag 2: Brugervejledning til værktøjet

2 LAR potentiale værktøj: Brugervejledning v.0.5, 30/ Udkast indsendt med projektrapporten til VTUF Indhold 1 Introduktion Kontaktoplysninger Inden du går i gang Input til regnearket Fanen Opland Fanen Perm.belæg Fanen Simple regnbede Fanen Regnbede med forsink Fanen Forsink Output fra værktøjet Fanen 3PA Fanen Vandbalance Introduktion Værktøjet har til formål at støtte forsyninger, kommuner og andre aktører i at udføre en hurtig og grov vurdering af de forventede effekter ved at implementere LAR i et eksisterende byområde. Det forventes at værktøjet bruges i den tidlige fase af et nyt LAR projekt, hvor projektets parter har brug for at skabe en fælles forståelse af hvilke muligheder der findes for håndtering af regnvand i det pågældende projektområde og hvilke mål der kan opnås. I den foreliggende version af værktøjet er man som bruger nødt til at navigere mellem to dele: 1. Et kort, hvor man kan tegne sine løsninger og aflæse arealet af de forskellige LAR elementer man har tegnet. Det anbefales at bruge Google Maps, hvor det er nemt at gemme sine kort og ændre i dem senere, hvis blot man opretter en brugerprofil. Der er dog fri mulighed for at bruge andre online kortværktøjer, f.eks. krak.dk, eller professionelle GIS værktøjer, f.eks. MapInfo. 2. Et regneark, hvor man kan indtaste arealerne og se hvilken effekt de forskellige LAR elementer vil medføre på regnvandsafstrømningen fra området. Det kræver at man har installeret Excel på sin PC og modtaget en kopi af regnearket LAR potentiale værktøj. 1

3 Den foreliggende version af værktøjet er en proof of concept version, dvs. den illustrerer at konceptet kan fungere og at værtøjet med succes kan anvendes på en række cases. Følgende aspekter forventes at blive udviklet yderligere i fremtiden: 1. En integration mellem kortdelen og beregningsdelen, således at hele værktøjet kan betjenes via en webbrowser. 2. En udvidelse af udvalget af LAR elementer der kan indgå i et skitsedesign. 3. En udvidelse af typer af effekter som værktøjet kan vurdere. 2 Kontaktoplysninger, hvis du vil afprøve værktøjet Den foreliggende version af værktøjet kan fås ved henvendelse til PhD studerende Sara Lerer, smrl@env.dtu.dk. Værktøjet udleveres mod lovning på at give tilbagemelding på erfaringer med at bruge det. Der tages forbehold for fejl og mangler, og der frasiges ethvert ansvar for konsekvenser ved anvendelse af værktøjet. 3 Inden du går i gang Inden du kan gå i gang med at bruge selve værktøjet, er du nødt til at kende nogle grundlæggende træk ved projektområdet. Følgende liste beskriver de nøgleoplysninger du skal kende, hvorfor de er vigtige og hvordan du evt. kan undersøge dem. 1. Projektområdets afgrænsning. Det er nødvendigt at definere hvilket område du tager med i dine overvejelser for at kunne placere løsninger og få en fornuftig vurdering af løsningernes effekt (relativt til et oplandsareal). Det anbefales at tegne oplandets afgrænsning som en polygon på et kort (f.eks. i Google Maps). 2. Projektområdets befæstelsesgrad. Værktøjet forholder sig i nuværende version kun til afstrømning fra befæstede arealer, derfor er det nødvendigt at kende størrelsen af disse i området. Afhængig af projektområdets størrelse kan det gøres ved at gange en estimeret befæstelsesgrad på det samlede projektområdes areal, eller ved at opmåle de befæstede arealer på kortet og lægge dem sammen. 3. Flowretninger i projektområdet. Det er alfa og omega at kende terrænets hældning i området for at kunne vurdere hvor det giver mening at placere forskellige LAR løsninger. Det anbefales at tegne pile der indikerer vandets flowretninger på et kort (f.eks. i Google Maps). For at finde ud af hvordan flowretningerne er, skal du bruge et højdekort. Hvis du har adgang til et GIS værktøj kan du downloade seneste digitale højdekort fra kortforsyningen.dk. Et online alternativ kan findes på altitude.nu. 4. Deloplande. Hvis flowretningerne i projektområdet indikerer at regnvandet strømmer i forskellige retninger væk fra området, kan det være en fordel at opdele projektområdet i flere deloplande og behandle hvert deloplande for sig i værktøjet. Dette skyldes at værktøjet opfatter ethvert LARelement der skitseres som gældende for hele området, men i realiteten vil de skitserede løsninger ofte være forskellige for hvert opland. 5. Jord og grundvandsforhold i projektområdet. Mange LAR elementer er baseret på infiltration, og disses effekt er stærkt afhængig af jordens nedsivningsevne og hvor højt grundvandsspejlet står. Du kan bruge det digitale jordartskort til at få et hurtigt overblik over jordtypen i det øverste jordlag i 2

4 området. Du kan bruge Jupiterdatabasen til at finde boringer i/omkring området og se hvor højt grundvandet står samt hvilke sedimentlag undergrunden består af. Det kan også være en god idé at snakke med mennesker der bor i området, de vil ofte kunne fortælle om der f.eks. er problemer med fugtige kældervægge (tegn på højt grundvandsspejl) eller der ofte står vandpytter i græsplænen efter regn (tegn på lav nedsivningsevne). 6. Eksisterende og fremtidige kloakeringsforhold. For at kunne vurdere betydningen af LARelementernes hydrauliske og hydrologiske effekt er det vigtigt at kende de eksisterende kloakeringsforhold og eventuelle fremtidsplaner for det opland som projektområdet indgår i. Disse oplysninger kan typisk findes i kommunens spildevandsplan. 4 Input til regnearket I det følgende gennemgås hvilke inputs, du som bruger skal indtaste i regnearket. Generelt er celler hvor der skal tastes input markeret med gul, og det anbefales at undlade at ændre værdier i andre celler. Der forklares også meget kort hvordan effekterne for hver type LAR element bliver estimeret. For mere detaljeret forklaring henvises til den tekniske dokumentation. Du kan kombinere følgende typer af LAR elementer i regnearket: Permeable befæstelser, herunder også græsrabatter Regnbede, enten simple eller med underjordisk forsinkelse Forsinkelsesbassiner 4.1 Fanen Opland I denne fane skal du specificere oplandets befæstede areal i m 2, samt oplandets hydrauliske konduktivitet i m/s. Derudover er der mulighed for at give oplandet et navn og tilføje en bemærkning. Inputs Navn Danstrupvej Nord Befæstet areal m Hydraulisk ledningsevne m/s 1,E 06 Bemærkninger Størrelsen af det befæstede areal skal du selv kunne estimere eller måle, jf. pkt. 1 i forrrige afsnit. Størrelsen af den hydrauliske ledningsevne (K) skal være repræsentativ for hele projektområdet, og kan groft estimeres ud fra jordtypen, jf. pkt. 5 i forrige afsnit. Tabellen nedenfor viser nogle generelle værdier for K. Det kan være en fordel hvis der foreligger (eller kan foretages) nedsivningstest i projektområdet, men husk at der i så fald stadig vil være stor usikkerhed forbundet med værdierne, da den naturlige variabilitet i jordens ledningsevne betyder at der kan være store variationer inden for meget små områder både i vertikalt og horisontalt. Det anbefales derfor at variere inputværdien for K inden for det forventede spænd af værdier og se hvordan det påvirker resultaterne, med henblik på at sikre et robust design der tager højde for de forskellige nedsivningsrater der kan forekomme. 3

5 Bemærk at værktøjet ikke kan tage højde for afstanden til grundvandsspejlet. Et højt grundvandsspejl kan nedsætte nedsivningsraten fra nedsivningselementer betydeligt. Det anbefales generelt at undlade at bruge nedsivningselementer hvor afstanden til grundvansspejlet er mindre end 2 m. Husk at grundvandsspejlet varierer efter årstiden, og vil generelt være højst sidst på vinteren. Tabelværdier for den hydrauliske ledningsevne, K. Grus 1e 3 til 0,1 m/s Sand 1e 5 til 1e 2 m/s Silt 1e 9 til 1e 5 m/s Ren ler under 1,0e 9 m/s Moræneler 1e 10 til 1e 6 m/s 4.2 Fanen Perm.belæg. I denne fane kan du specificere hvor stort et areal du vil omdanne til permeabel befæstelse. Ved permeable befæstelser forstås en belægning med tilhørende underlag der er i stand til at nedsive det regnvand der falder direkte på det. Det kan være permeabelt asfalt, belægningssten med permeable fuger o.lign. Fanen kan også bruges til at repræsentere befæstet areal der bliver omdannet til græsbeklædt areal, f.eks. en grøn rabat, hvor der ikke er nogen fordybning i terrænet til at holde på vand inden det siver ned. Du kan angive arealet ved at antage nogle lige store arealenheder af permeable befæstelse og angive størrelsen for hver enhed og antal enheder, eller du kan udregne det samlede areal af permeabel befæstelse og sætte antal lig med 1. Efterlades feltet antal lig med nul, så ignoreres det tal der står under areal per enhed og værktøjet regner ingen effekt af permeable befæstelser. Det sidste felt giver mulighed for at angive hvis den permeable befæstelse anlægges et sted hvor der på nuværende tidspunkt er grønt, i modsætning til omdannelse af areal som på nuværende tidspunkt befæstet (hvilket er default værdien). Tabel 1: indhold i fanen "Perm. belæg." input Antal stk 1 Areal per enhed m2 480 tages fra befæstet areal? 0/1 1 1=ja; 0=nej mellemregninger samlet areal m2 480 resultater gentagelsesperiode for overløb år 10 ledigt volumen per event V mm 70 årlig volumen der nedsiver % 90 årlig volumen der fordamper % 9 forsinket afledning % 0 overskydende (bør afledes?) % 1 4

6 Effekten af de permeable befæstelser er fastlagt i værktøjet og påvirkes ikke at nogen inputs. Det antages at uanset hvordan de lokale forhold er, så vil de permeable befæstelser være i stand til at håndtere det regnvand der falder direkte på dem op til en 10 års hændelse. Derfor bliver gentagelsesperioden for overløb fra permeable befæstelser 10 år, så snart der indtastes et areal større end nul. Værdier for vandbalancen er baseret på videnskabelig litteratur og antagelsen om håndtering af vand op til en 10 års regn. 4.3 Fanen Simple regnbede I denne fane kan du specificere hvor stort et areal du vil omdanne til simple regnbede. Bemærk at det er vigtigt at placering af regnbedene er fornuftig ift. flowretninger, således at hvert regnbed har ca. lige stort opland. Input af arealer fungerer efter samme princip som for permeable befæstelser. Tabel 2: Indhold i fanen "Simple regnbede" Inputs Antal stk 8 Areal per enhed m2 20 tages fra befæstet areal? 0/1 1 1=ja; 0=nej Mellemregninger Dybde cm 30 samlet areal m2 160 samlet oplandsareal m absolut volumen m3 48 relativ volumen mm 20 arealforhold m2/m2 15,0 Resultater gentagelsesperiode for overløb år 0,28 ledigt volumen per event V mm 23 årlig volumen der nedsiver % 81 årlig volumen der fordamper % 13 forsinket afledning % 0 overskydende (bør afledes?) % 6 Ved et simpelt regnbed forstås en beplantet fordybning i terrænet hvor vandet kan samles og nedsive, se nedenstående figur. Dybden i regnbedet, h, er fastlagt til 30 cm. Når regnvand er strømmet ind i regnbedet kan det enten nedsive, fordampe eller løbe over. Hvor det løber over til afhænger af resten af systemets konfiguration: hvis der også er et forsinkelseselement, vil det løbe over til dette. Hvis ikke, vil det blive betragtet som overskydende vand, der bør afledes hvis det forventes at give gener. 5

7 Figur 1: principskitse for simpelt regnbed. Effekten af regnbedene er baseret på en række tabellerede simuleringer i modelværktøjet SWMM, hvor jordens hydrauliske ledningsevne og arealforholdet mellem bidragende opland og regnbed blev varieret over relevante værdier. 4.4 Fanen Regnbede med forsink I denne fane kan du specificere hvor stort et areal du vil omdanne til regnbede med underjordisk forsinkelseselement. Input af arealer fungerer efter samme princip som for permeable befæstelser og simple regnbede. Bemærk at det er vigtigt at placering af regnbedene er fornuftig ift. flowretninger, således at hvert regnbed har ca. lige stort opland. Bemærk at du kan vælge mellem simple regnbede og regnbede med forsinkelse men ikke en kombination heraf hvis der tastes arealer ind i begge faner vil de ikke blive lagt sammen og der vil ikke vises nogen resultater i de to output faner. Ved et regnbed med forsinkelse forstås et mere kompliceret anlæg end det simple regnbed, der består af tre lag: nederst en faskine (med en dybde på 1 m, h3), oven på denne en filtermuld (med en dybde på 0,5 m, h2) og øverst en fordybning i terrænet (med en dybde på 0,3 m, h1). Fra faskinen kan vand ledes bort via en ledning med en flowbegrænsning på ca. 1 l/s hvis vandet står mere end 0,5 m op i faskinen. Når regnvand er strømmet ind i regnbedet kan det enten nedsive, fordampe, ledes bort fra faskinen med forsinkelse eller løbe over. Hvor det løber over til afhænger af resten af systemets konfiguration: hvis der også er et forsinkelseselement, vil det løbe over til dette. Hvis ikke, vil det blive betragtet som overskydende vand, der bør afledes hvis det forventes at give gener. Ligesom med de simple regnbede er effekten af regnbedene er baseret på en række tabellerede simuleringer i modelværktøjet SWMM, hvor jordens hydrauliske ledningsevne og arealforholdet mellem bidragende opland og regnbed blev varieret over relevante værdier. 6

8 Figur 2: principskitse for regnbed med underjordisk forisnkelse. 4.5 Fanen Forsink I denne fane kan du taste areal, dybde og skråningsforhold ind for at beskrive et forsinkelseselement. Ved forsinkelseselement forstås en fordybning i terrænet hvortil regnvand kan ledes og opbevares midlertidig. Elementet skal have et udløb med en flowbegrænsning der gør at det tømmes langsomt men indenfor 24 timer. Inputs Antal stk 1 Areal per enhed m2 50 max dybde m 0,5 skråningsforhold 1: 4 tages fra befæstet areal? 1/0 1 Mellemregninger samlet areal m2 50 samlet oplandsareal m V per stk m3 14 samlet volumen m3 14 relativ volumen mm 14 Resultater gentagelsesperiode for overløb år 0 ledigt volumen per event V mm 14 årlig volumen der nedsiver % 0 årlig volumen der fordamper % 0 forsinket afledning % 56 overskydende (bør afledes?) % 44 7

9 Bemærk at et forsinkelseselement skal placeres således at det kan samle vand fra hele oplandet, og altid nedstrøms regnbede hvis der også planlægges regnbede. Effekten af forsinkelseselementet er estimeret direkte ud fra forholdet mellem dets volumen og oplandets areal. 5 Output fra værktøjet Værktøjet giver to former for outputs som kan ses i fanerne 3PA og Vandbalance. Disse er valgt efter nøje overvejelser af hvilke hydrauliske effekter der er mest relevante at se på når man indfører LARløsninger i eksisterende byområder i Danmark. Valget er også truffet ud fra den præmis at værktøjet ikke kan omfatte den afledte effekt som LAR løsninger vil have på det eksisterende afløbssystem, da dette afhænger af den specifikke konfiguration af afløbssystemet, og medtagelse af dette vil øge kompleksiteten i værktøjet for meget. Effekten på afløbssystemet kan i stedet vurderes indirekte ved at koble de to outputs med viden om det pågældende system. 5.1 Fanen 3PA I denne fane kan du se en grafisk fremstilling af hvor ofte den skitserede løsning vil løbe over. På den horisontale akse vises gentagelsesperioden, og på den vertikale akse vises dybden af en tilsvarende regnhændelse. Den sorte streg indikerer resultatet for de input der givet til regnearket, og de tre stiplede streger indikerer rammerne for de tre regndomæner i trepunktsmetoden: hverdagsregn (markeret med stiplet grøn streg), designregn (markeret med stiplet gul streg) og ekstremregn (markeret med stiplet rød streg). 8

10 Figur 3: Output i fanen 3PA. Hvis den sorte streg er i samme størrelsesorden som hverdagsdomænet, indikerer det at den skitserede løsning (som beskrevet via inputværdierne i regnearket) potentielt kan tage hånd om de daglige regnhændelser. Men løsningen kan ikke stå alene der er nødt til også at være en afledning af regnvand fra området, f.eks. via en eksisterende kloak eller via nye regnvandskanaler. Hvis afledningen skal ske til eksisterende kloak er det vigtigt at forstå at LAR elementerne ikke medfører en nedsættelse af den nødvendige dimension af kloakledningerne, da LAR elementerne påvirker volumenet af vand der skal bortledes men ikke intensiteten, og det er intensiteten der er afgørende for dimensionering af ledninger. Hvis den sorte streg er i samme størrelsesorden som designdomænet indikerer det at løsningen potentielt kan sikre servicemålet for området og overflødiggøre en eventuel udvidelse af eksisterende kloak. Bemærk dog at hvis der indgår forsinkelseselementer skal der stadig være en eller anden form for afledning men hvis det er planen at beholde den eksisterende kloak vil intensiteten af tilstrømning fra projektområdet være så lille at dimensionen af den eksisterende kloak sandsynligvis vil være tilstrækkelig. Bemærk også at det stadig vil være relevant at overveje, hvad der sker i en skybrudssituation og hvordan det kan sikres at det overskydende vand i sådan en situation volder mindst mulig skade. Hvis den sorte streg er i samme størrelsesorden som ekstremdomænet indikerer det at løsningen kan sikre området selv i skybrudssituationer, og at der måske ikke vil være brug for et traditionelt kloaksystem til at håndtere regnvand. 9

11 5.2 Fanen Vandbalance I denne fane kan du se hvordan den skitserede løsning vil påvirke områdets vandbalance. Dette vises via en bjælke der består af fire forskellige farvekoder, en for hver fraktion: nedsivet vand (grøn), fordampet vand (blå), vand der er blevet tilbageholdt og ledt væk med forsinkelse (grå), og vand der vil løbe over med det samme og bør bortledes forsvarligt (sort). Til sammenligning vises også en bjælke med vandbalance for området før LAR elementer sættes ind. Alle værdierne repræsenterer typiske gennemsnitsværdier over flere år. Hver m 3 vand der nedsives indikerer en mindsket påvirkning på miljøet: hvis området er fælleskloakeret medfører det mindsket ressourceforbrug på renseanlægget, hvis området er separatkloakeret medfører det en mindsket belastning af recipienten. I begge tilfælde bidrager vandet til grundvandsdannelse. Hvis mere end 80% af vandet nedsiver eller fordamper kan det indikerer at der også er ret god kontrol med forurenende stoffer, da der kun sker bortledning ved større regnskyl hvor LAR anlæggene løber over, og den fraktion af vandet forventes at være mindre forurenet end normalt. 10