Lokal afledning af regnvand

Transkript

1 Lokal afledning af regnvand Lokal afledning af regnvand LAR, kan bruges som en samlebetegnelse for landskabsbaserede alternativer til større kloakker. Oversigt over begreber og principper. Af Antje Backhaus og Marina Bergen Jensen Begrebet lokal afledning af regnvand (LAR) har været kendt i Danmark siden starten af 1990 erne. Det dækker over et princip for håndtering af regnvand hvor de traditionelle lukkede rørsystemer suppleres med eller erstattes af forskellige teknikker til lokal afledning af regnvand, såkaldte LAR-elementer (figur 1). LAR-elementer er primært baseret på forsinkelse og nedsivning. Det er kun disse to mekanismer afvandingsløsningen dimensioneres efter. Fordampning foregår nemlig for langsomt til at spille nogen rolle, men fordampning fra f.eks. infiltrationsplæner og grønne tage kan dog spille en vigtig rolle for et områdes samlede vandbalance, herunder grundvandsstand. Ved design af LAR-løsninger har man udover forsinkelsesog nedsivningselementer brug for elementer til transport af vandet, og i nogle tilfælde Forsinkelse (midlertidig magasinering, opstuvning). Figur 1. Opbygning af LAR-løsninger desuden særlige elementer til rensning af vandet. Udover de tekniske elementer indeholder LAR nærliggende muligheder for at udnytte regnvandet til mere end bare konventionel bortledning, dels til at opnå en mere naturlig vandbalance og større klimarobusthed, dels til at skabe stærke blå og grønne landskaber i byen. FORSINKELSESELEMENTER Ved at samle regnafstrømningen midlertidigt i et ledigt volumen kan den endelige bort- Max. vandniveau Min. vandniveau Membran Figur 2. Vådt bassin i et beboelsesområde. Skitsen viser de karakteristiske skiftende vandniveauer. Foto: M.B. Jensen. Nedsivning i jord (infiltration) Fordampning Transport Rensning ledning strække sig over længere tid. Hvis bortledningen foregår til kloak, er forsinkelseselementer med til at mindske spidsbelastningen. Hvis der er tale om bortledning via et nedsivningselement, kan dette dimensioneres mindre desto større forsinkelsen er. Forsinkelseselementer bidrager kun til regnvandshåndteringen, hvis de har et ledigt volumen på det tidspunkt regnen falder. Derfor kan beholdere til regnvandsopsamling til f.eks. havevanding eller toiletskyl kun tages med i dimensioneringen, hvis de forsynes med et ekstravolumen der automatisk dræner af umiddelbart efter regnen, eller er så store at hver tank forsyner flere husholdninger, og et forbrug dermed altid kan garanteres. For øvrige forsinkelsesbassiner gælder at de skal tømme ud i løbet af få dage. Piktogrammer tegnet af Antje Backhaus efter ide af Marit Reisegg Myklestad. Våde bassiner Våde bassiner (ponds, wet basins, retention basins) er bassiner med en permanent vandstand der er designet til at akkumulere regnvand fra et tilsluttet befæstet areal, og derefter frigive vandet langsomt efter regnen. Våde bassiner har derfor skiftende vandstand (figur 2). Vandet forsvinder enten ved at infiltrere ind i et naboareal, eller via et neddroslet afløb til en kloak eller et vandløb. Vandets midlertidige ophold i bassinet og det permanente vandvolumen tillader forureningspartikler at sedimentere. Sedimentationens omfang afhænger af bl.a. vandets opholdstid og turbulens i bassinet samt af partiklernes størrelse og vægt. Mange steder benyttes naturlige søer som våde bassiner. Ellers udgraves et bassin der ligner en naturlig sø. Søen graves enten så dyb at der opnås kontakt til grundvand eller der udlægges en membran. Tørre bassiner Tørre bassiner (temporarily flooded depressions, dry basins, detention basins) opstuver afstrømningen under regn og tørrer i den efterfølgende tørvejrsperiode figur 3). Tørre bassiner kan konstrueres med eller uden en membran i bunden. Uden en membran kan der foregå nogen nedsivning, men typisk foregår nedsivningen for langsomt til at matche den krævede tømingstid der typisk skal være 1-3 dage. Derfor er neddroslet udledning (udløb gennem rør med mindre diameter end indløbsrøret) til kloak eller naturlig recipient almindeligt. En membran benyttes hvor der er bekymring for grundvandsforurening. Da al vand dræner af, har tørre bassiner mindre effekt på partikelfjernelsen end våde bassiner. Dog vil en del partikler blive hængende, specielt hvis der er tale om græsvegetation. Lukkede bassiner Lukkede bassiner (underground storm water storage) 30 GRØNT MILJØ 3/2010

2 Max. vandniveau Græs Figur 3. Legeplads i Ørestad der fungerer som tørt bassin. Skitsen viser bassinet efter en dimensionsgivende regn (fyldt til randen). Foto: Christian Nyerup Nielsen, Rambøll. er underjordiske hulrum der enten er støbt i beton eller opbygget af regnvandskassetter. Kassetterne har stor bæreevne og er en simpel måde at få skabt et usynligt volumen til forsinkelse (figur 4). Der lægges normalt en geotekstil omkring kassettestablen for at lette anlægsarbejdet og forhindre at der trænger jord ind i magasinet. Mens faskiner bedst anlægges som rendefaskiner (se nedenfor) for at få størst muligt vægareal, gives bassiner en mere kubisk form for at få størst muligt volumen på det mindste areal. Figur 4: Lukket bassin under opbygning med regnvandskassetter. Foto Wavin. NEDSIVNINGSELEMENTER I et nedsivningselement sikres god kontakt mellem vand og jord. På den måde kan vand der strømmer ind fra tilsluttede arealer sive ned, dvs. infiltrere, i jorden. Begrebet infiltration betegner den proces hvor vand bevæger sig fra atmosfæren og ind i jorden, mens begrebet perkolation refererer til bevægelse af vand i jorden. Her benyttes nedsivning for begge processer. Alle nedsivningselementer skal forsynes med forsinkelseselement. Det skyldes at vandet ikke kan sive ned i jorden med samme hastighed som det strømmer til arealet fra de befæstede arealer. Dimensionering af nedsivningselementer vanskeliggøres af ufuldstændig viden om jordens hydrauliske ledningsevne. Den kan være særligt variabel i byer på grund af byggeaktiviteter gennem mange år. Selv om mange lerjorde har lav hydraulisk ledningsevne, behøver det ikke være tilfældet hvis jorden har en god struktur. Udover direkte målinger kan jordens hydrauliske ledningsevne, vurderes ud fra jordstruktur i overfladen (god krumme), vegetationens trivsel (god vækst, dybtgående rodnet), forekomst af store regnorme, og almen dræntilstand (regnen siver hurtigt væk, ingen problemer med vand på overfladen). Nedsivningselementer skal være drænet af efter 1-3 dage. Forureningsmæssigt er der især risiko forbundet med elementer der nedsiver direkte til. Vandet har dermed ikke passeret et biologisk aktivt muldlag og det kan desuden have kontakt direkte til grundvandsførende lag eller sprækker. Permeabel belægning Permeabel belægning (permeable pavement) har - udover sin belægningsmæssige funktion - den funktion at regnvand kan sive igennem. Permeable belægninger er ikke beregnet til at modtage vand fra tilstødende arealer, men afstrømningen fra belægningen selv reduceres. Belægngens infiltrationskapacitet afhænger dels af belægningens design, dels af den hydrauliske kapacitet af et og jorden neden under og ved siden GRØNT MILJØ 3/

3 brosten grus og græs afretning sand Figur 5: Permeabel belægning opnået med græsarmeringssten. Foto fra Figur 6. Permeabel belægning opnået ved hjælp af grusoverflader, eventuelt som grusplæne. Foto: A. Backhaus. brosten brosten afretning afretning Figur 7: Permeabel belægning opnået med porøse betonsten. Foto: M.B. Jensen. Figur 8. Permeabel belægning opnået med ekstra brede fuger. Foto: A. Backhaus. af. Nogle permeable belægninger opbygges med et forsinkelsesvolumen under belægningen. Belægninger med græsarmeing (grass pavings) kombinerer græssets gode infiltrationsegenskaber og begrønning af overfladen med større slidstyrke og bæreevne end almindeligt græs (figur 5). De findes som betonfliser med væksthuller eller græsarmeringsnet der ligner vokstavler fra bistader. Hulrummene fyldes op til lige under kanten med et passende vækstmedium, f.eks. muld iblandet sand, og tilsås. Det er vigtigt ikke at fylde helt op til kanten for at beskytte græssets vækstpunkter. Overfladen af græsarmeringsbelægninger kan være op til 90% gennemsivelig. Grusbelægningen (gravel surface) er porøs og tillader regnen at infiltrere ind i den underliggende jord (figur 6). Vasket grus, dvs. grus med kun et lille lerindhold, er mest velegnet. Grus kan kombineres med græs, så man får en grusplæne (gravel lawn), eller forsynes med enkelte karaktergivende stauder. Porøse belægninger (permeable pavements) tillader vandet at sive ned i jorden gennem selve belægningen. En porøs belægning kan enten opnås ved at belægningsmaterialet (beton eller asfalt) er porøst (figur 7), eller ved at anlægge belægningen med Figur 9. En infiltrationsplæne i et boligområde. Foto: M.B. Jensen. 32 GRØNT MILJØ 3/2010

4 ekstra store og permeable fuger, f.eks. grusfuger (figur 8). Infiltrationsplæne En infiltrationsplæne (infiltration area) er et plant areal, der modtager afstrømning fra omliggende befæstede overflader (figur 9). Det anlægges med en svag hældning mod midten for at sikre at vandet ledes væk fra belægninger og bygninger. Takket være græssets vækst og regnormeaktivitet forhindres tilstopning af arealet. Eftersom infiltrationen foregår fra terrænoverfladen, kan metoden benyttes også ved højtstående grundvandsspejl. Infiltrationsarealet er det LAR-element der giver den højeste fordampning. Regnbed Et regnbed (raingarden) er en lavning i terrænet der er designet til at modtage, opstuve og infiltrere afstrømmende regn, og samtidig anlagt som et særligt bed (figur 10). Regnbedets kapacitet kan øges ved at koble en faskine på, enten før eller efter regnbedet. Efter udgravning er det vigtigt at topjorden lægges tilbage, eventuelt iblandet en tredjedel sand for at sikre god infiltration og god plantevækst. Plantevalget vanskeliggøres af at regnbedet både kan blive meget tørt (på grund af god dræning) og meget vådt (på grund af akkumulering af regnvand). Regnbedet kræver samme grad af vedligehold som andre bede. Ud fra amerikanske eksempler at dømme ser det ud til at regnbede kan udgøre et smukt supplement i den private have. Sten med 20% hulrum. Foto fra Figur 11. Faskiner kan stabiliseres på flere måder. Leca med 50% hulrum. Foto fra Regnvandskassetter med 90% hulrum. Foto: Wavin. stenfyldt faskine rør Figur 12. Rendefaskine med regnvandskassetter. Skitsen viser rendefaskine med sten. Foto fra Figur 10: Regnbed. På skitsen af beddet er der grus i bunden. Foto ral Vadi En vadi (wadi, swale-trench system, Mulden-Rigolen Systemuld muld blandet op med sand Faskiner En cirkulær faskine (soakaway pit, dry well, infiltration well), eller i daglig tale blot en faskine, er et hulrum i jorden, stabiliseret med et porøst materiale og dækket med topjord og vegetation (figur 11). Regnafstrømningen ledes via rør eller render til faskinen, hvor vandet stuver op og infiltrerer ind i den omliggende jord, primært gennem faskinens sidevægge, da bunden har tendens til at slemme til. For at begrænse tilslemning med partikler skal vandet passere en sandfangsbrønd før indløbet til faskinen. Fra gammel tid har det været almindeligt at bygge faskinen op af sten eller murbrokker. I dag kan man endvidere benytte sig af præfabrikerede poser med LECA-nødder samt plastkassetter beregnet til formålet og med betydelig større hulrumsprocent. En rendefaskine (infiltration trench) er en faskine med rendegeometri, f.eks. ½ meter bred, 1 meter dyb og adskillige meter lang (figur 12). Ved at gøre magasineringsvolumenet smalt og aflangt opnås et stort vægareal, og dermed kortere tømningstid sammenlignet med en mere kubisk facon. En rendefaskine kan anlægges med form som et E med 2-3 meter mellem armene. Man kan ikke forvente at der sker nedsivning gennem bunden.den vil efterhånden slemme til. Ofte pakkes faskineelementerne ind i en geotekstil. Det kan være en fordel i anlægsfasen og hvis jorden er løs. Hvis jorden har en god struktur kan faskinen fungere uden geotekstil. me) referer normalt til de kløfter der bl.a. findes i Mellemøsten og Afrika og som i tørtiden fungerer som transportvej og om vinteren efter regn står vandfyldt. Som LAR-element består vadien af en kombination af et trug (se næste afsnit) og en rendefaskine (figur 13). Dermed kombinerer vadien trugets magasinerings- og transportfunktion med rendefaskinens magasinerings- og infiltrationsfunktion. Fordampning fra overfladen og rensning af vandet ved infiltration opnås samtidig. I Tyskland skal jorden i truget overholde en standard der sikrer god rensning (se om filtermuld nedenfor). FORDAMPNINGS- ELEMENTER Overfladenær håndtering af regnafstrømningen fremmer recirkulering af vand til atmosfæren. I Danmark er den gen- GRØNT MILJØ 3/

5 nemsnitlige potentielle fordampning estimeret til 530 mm per år. Den aktuelle fordampning er lig den potentielle, hvis der er vand til rådighed. Det vil sige at fordampning og transpiration fra jord og planter i et LAR-element kan nå op på 530 liter per m 2 vandoverfalde per år hvis der er rigeligt vand. Ved at benytte buske og træer med dybtgående rodnet kan den aktuelle fordampning matche den potentielle i længere tid i tørvejrsperioder, og på den måde være med til at sikre at LAR-elementet tørrer ordentligt op. Grønne tage Grønne tage (Green roofs) er tage dækket med et flerlaget system bestående af vækstmedium, drænlag og vandtæt membran. Afstrømningen fra grønne tage er forsinket og det samlede afstrømmende volumen er mindre sammenlignet med f.eks. et tegltag. Graden af forsinkelse og volumenreduktion vokser med vækstmediets tykkelse. Grønne tage isolerer bygninger mod opvarmning og kan udgøre et levested for visse insekter og fugle. Tilbageholdt vand fordamper. Intensive grønne tage, også kaldet taghaver (roof gardens) anlægges med et så tykt jordlag at en bred vifte af planter kan trives på taget, lige fra græsser og stauder til buske og små træer (figur 14). Tagene er normalt indrettet til ophold og minder om en have hvad angår vedligehold, vanding og beskæring. Intensive grønne tage tilbageholder effektivt regnvand. De er tunge og kan sjældent anlægges på eksisterende bygninger. Det ekstensive grønne tag (extensive green roof) kræver kun lidt vedligeholdelse, vækstmediet er kun få cm og taget er beregnet til stort set at klare sig selv (figur 15). Taget er helt eller delvist dækket af lavtvoksende planter, normalt hårdføre og tørketolerante sukkulenter, især sedum-arter, mosser og græsser. Udtørring er vigtig for at begrænse uønsket urte- og trævegetation der dør i tørre perioder. Max. vandstand Figur 13. En vadi i et boligområde. Skitsen viser en vadi under regn. Foto: M.B. Jensen. Infiltrationsjord Råjord vækstmedium drænlag rodbarriere isolation membran tag Figur 14. Intensivt grønt tag. Foto fra www. jetsongreen.typepad. com/jetson_green/images. vækstmedium drænlag rodbarriere isolation membran tag Figur 15. Sedumtaget er den mest udbredte form for ekstensive grønne tage. Foto A. Backhaus. 34 GRØNT MILJØ 3/2010

6 Ekstensive grønne tage vejer langt mindre end intensive grønne tage, og kan ofte anlægges på eksisterende bygninger. De kan tilbageholde i 3-10 mm nedbør, afhængigt af vækstlaget tykkelse og tagets hældning. fundament brolægning TRANSPORTELEMENTER Som transportelementer kan man skelne mellem rendesten, trug og rør. Rendesten (gutter) er lineære lavninger beregnet til transport af vand, normalt designet med en fast bund, f.eks. tegl, beton eller sten (figur 16). Trug (swale) er vegetationsdækkede, U-formede, ret brede kanaler anlagt med en svag hældning (1:5) og beregnet til at transportere vand (figur 17). Samtidig kan der opmagasineres vand og der kan ske en vis nedsivning og fordampning. Forureningskomponenter kan tilbageholdes. Grøfter, der er V-formede kanaler kan også benyttes, men er typisk for farlige for cyklister og trafikanter at køre ned i. Derfor er truget mere velegnet til bymiljøer. Rør (pipes) benyttes til underjordisk transport af vand, f.eks. for at undgå farer ved åbne rende i stærkt trafikerede gader for at minimere fordampning, eller for at sikre hurtig transport bort fra området (figur 18). ELEMENTER TIL KONTROL AF VANDKVALITET Regnafstrømningens kvalitet kan forbedres ved dels forebyggende tiltag baseret på udfasning, information og adfærdsregulering, dels fysiske installationer der renser vandet før bortledning. Renseelementerne omfatter sandfang og olieudskillere, men også elementer udviklet specifikt til rensning af regnafstrømning, f.eks. den tyske filtermuld (DWA, 2005). Det kan også være optimerede bassiner som f.eks. de der udvikles i life-treasure projektet ( og det dobbeltporøse filter der er under produktmodning. På bl.a. det amerikanske marked findes desuden filterposer til indsætning i vejenes nedløbsbrønde. Alle disse elementer vil blive gennemgået i en senere artikel. Figur 16. Rendesten i beton. Skitsen viser tværsnit af rendesten. Foto fra græs Figur 17. Græsdækket trug. Skitsen viser trug under regn. Foto: M.B. Jensen. muld REFERENCER Craul, P.J. (1999): Urban soils: applications and practices. John Wiley and Sons, US. DWA (2005): Standard DWA-A 138E, Planning, Construction and Operation of Facilities for the Percolation of Precipitation Water. DWA, German Association for Water, Wastewater and Waste, Hennef Jensen, M.B.; K. Cederkvist, P.E.R. Bjerager, P.E. Holm (2010): Novel technique for treatment of storm water runoff: Dual Porosity Filtration. Novatech US-EPA (2009): National Pollutant Discharge Elimination System. Stormwater BMPs. Public Involvement. Storm Drain Marking. npdes/stormwater/menuofbmps. rør muld græs ENGELSKE FORKORTELSER LID, Low Impact Development. Om nye byområder der udvikles med lille miljømæssigt fodaftryk. SUDS, Sustainable Urban Drainage Systems. Svarer til det danske LAR, lokal afledning af regnvand. WSUD, Water Sensitive Urban Design. Australsk begreb der både handler om regnvand og om ikke at bruge for meget vand. BMP, Best Management Practice.Svarer til GLP (god laboratoriepraksis), men findes ikke på miljøområdet. BAT, Best Available Technology. Bedste tilgængelige teknologi. Figur 18. Rør transporterer vand under en vej. Foto: A. Backhaus. SKRIBENTER Antje Backhaus er ph.d.-studerende, Marina Bergen Jensen seniorforsker, begge på Skov & Landskab, Københavns Universitet. Alle skitser er tegnet af Antje Backhaus. GRØNT MILJØ 3/