Notat Side 1 af 8 3. oktober 2015 Ref.: MTN

Transkript

1 Vedr.: Hydrauliske beregninger, Kastellet Notat Side 1 af 8 3. oktober 2015 Ref.: MTN Til: Martin Funch Strunge Jensen A/S Fra: Mathias Lassen Nørlem Kopi til: 1 Baggrund I forbindelse med en planlagt renovering af afløbssystemet på Kastellet, skal der ved Københavns Kommune ansøges om tilladelse til udledning af regnvand til Kastelsgraven. Til behandling af denne ansøgning har Københavns Kommune bedt om en redegørelse for udledte vandmængder og vandføringer under forskellige forhold. Strunge Jensen har bedt Krüger gennemføre en række hydrauliske beregninger, så disse størrelser kan estimeres. 2 Ønskede beregninger Efter aftale med Martin Strunge og samtale med Københavns Kommune ønskes følgende beregninger. På baggrund af en LTS-beregning med den målte regnserie ved SVK-regnmåler Landbohøjskolen for perioden (15 år) uden anvendelse af sikkerheds- eller klimafaktor ønskes: - Den gennemsnitlige, årligt udledte vandmængde til Kastelsgraven. - Udledt vandmængde i årene med hhv. den største og mindste udledte, årlige vandmængde. - De 5 højeste flowværdier i udledningen til Kastelsgraven (angivet som det maksimale, samlede flow for de 5 udledninger) - For de 5 hændelser vedlægges desuden en samlet udløbshydrograf for de 5 udledningspunkter. Krüger A/S Veolia Water Technologies, Danmark SØBORG Gladsaxevej 363 DK-2860 Søborg T kruger@kruger.dk AALBORG Indkildevej 6C DK-9210 Aalborg SØ T aalborg@kruger.dk AARHUS Haslegårdsvænget 18 DK-8210 Aarhus V T aarhus@kruger.dk GLOSTRUP SERVICE Fabriksparken 35 DK-2600 Glostrup T service@kruger.dk AQUACARE Fabriksparken 50 DK-2600 Glostrup T aquacare@kruger.dk ISO 9001 CERTIFIED CVR

2 Hydrauliske beregninger, Kastellet Side 2 af 8 - De 5 største vandmængder i udledningen til Kastelsgraven (angivet som den maksimale, samlede vandmængde for de 5 udledninger) Ovenstående krav gør sig gældende, idet der er tale om hverdagsudledning, dvs. at der forekommer udledning til Kastelsgraven ved regnhændelser med en gentagelsesperiode mindre end 5 år. Ligeledes er der stillet krav om udløbshydrografer, da der er tale om udledning til en hydraulisk kritisk recipient (besidder ikke ubegrænset magasineringsvolumen), men ikke en hydraulisk belastet recipient (ikke krav til neddrosling). For afløbssystemet på Kastellet gælder det, at det er dimensioneret til en 100- årsregnhændelse. Selvom udledningerne, der ansøges om tilladelse til, derfor ikke direkte karakteriserer som en skybrudsudledning iht. København Kommunes definition i forbindelse med udledningstilladelser (dvs. der forekommer udledning oftere end hvert 5 år fra det separate regnvandssystem), er der udbedt beregninger gennemført med CDS-regn af forskellig gentagelsesperiode med en sikkerhedsfaktor på 1,1 og en klimafaktor på 1,3 og 1,4 for hhv. en 10 og 100 års-regn. Normalvis er disse beregningers formål at underbygge, at en udledning er en skybrudsudledning. Det vil sige en udledning, som først træder i funktion, når afløbssystemets funktionskrav er overskredet, og tilstrømningen til udledningen foregår delvist på terræn. Som et bedste estimat kan de herved beregnede udløbsmængder anvendes til at vurdere belastningen af recipienten, når der er tale om regn med lange gentagelsesperioder. Set i forhold til disse gentagelsesperioder, sætter de historisk, målte regnseriers begrænsede længde nemlig en begrænsning for, hvordan de kraftigste regnhændelser kan karakteriseres. Idet udledningerne fra Kastellet er dimensioneret til en regnhændelse på 100 år, er det så at sige en hverdagsudledning, hvorfra der kan udledes meget store vandmængder til Kastelsgraven på kort tid, hvilket vil få vandstanden til at stige. For at dette ikke skal resultere i skadevoldende oversvømmelser, er det af interesse med et estimat af, hvor meget og hvor hurtigt den udledte vandmængde kan forventes om 100 år ved de definerede CDSregnhændelser med klima- og sikkerhedsfaktor med en gentagelsesperiode på hhv år - 20 år - 50 år år Der er ikke regnet på en CDS-regn med gentagelsesperiode på 2 og 5 år, som det generelt udbedes, eftersom det ikke er aktuelt for Kastellet udledninger. Årsagen til det er, at udledninger skal være i funktion ved sådanne regnhændelser i modsætning til skybrudsudledninger. Idet den tidligere benyttede historiske regnserie desuden er af en længde, som i dette tilfælde giver et bedre estimat for regnhændelser med en

3 Hydrauliske beregninger, Kastellet Side 3 af 8 gentagelsesperiode op til 5 år (den regnhændelse der giver den 3. mest ekstreme værdi for flow og udledt vandmængde.) 3 Beregningsforudsætninger Der er opstillet en hydraulisk model for det planlagte afløbssystem på et sådant detaljeringniveau, at den kan anvendes til de hydrauliske beregninger. Der er i beregningsforudsætningerne tager udgangspunkt i BYGGEPROGRAM 101 KASTELLET, Forebyggende foranstaltninger på kastellet, samt tidligere fremsendte notat til kontrolberegninger. Følgende forudsætninger er anvendt i den MIKE URBAN hydraulisk model for Kastellet og Kastelsgraven: 3.1 Hydraulisk Model Det effektive afvandingsareal er 4 ha, selvom det er med antagelse om 0.1 afløbskoefficient for grønne områder. Koncentrationstiden i oplandet er 10 minutter. Rørvolument i systemet er simpelt beskrevet som en MIKE URBAN basinknude med et volumen på 220 m 3 (svarende til ca. 5 mm regn) Dette volumen er baseret på størrelsen og længden af regnvandsledningerne. Tilledningen af regnvand til det offentlige afløbssystem er forbundet til basinknuden i kote -0,25 m som en ledning med en maksimal kapacitet på 20 l/s. Udledningerne til Kastelsgraven er modelleret med fem ledninger (4 x 0,6 m og 1 x 0,4 m) som starter i kote 0,4 m. Et udløb er anvendt til at beskrive Kastelsgraven og der er indtastet et konstant vandspejlniveau i beregningerne på 0,4 m. Der regnes hermed ikke med opstuvning i Kastelsgraven i løbet af hændelsen, hvilket ellers vil føre til nedsat vandføring. Beregningerne giver altså worst-case for udledningernes størrelse. 3.2 Nedbør LTS-beregningen med den målte regnserie ved SVK-regnmåler Landbohøjskolen for perioden (15 år) er anvendt til at analysere de udledte vandmængder og vandføringer. LTSberegningen inkluderer ca. 934 regnhændelser, som alle er dybere end 3 mm. Måleren har i måleperioden fungeret nogenlunde uden afbrydelser, men i 2012 har den været afbrudt i 37 dage i sommerperioden. Dette betyder, at man skal passe på med at tolke på data fra 2012.

4 Hydrauliske beregninger, Kastellet Side 4 af 8 Til at beskrive udledningsvolumenerne for forskellige gentagelsesperioder anvendes CDSregn. Normalt anbefales det ikke, at anvende en CDS-regn til at udtale sig om volumener, da volumenet af en CDS-regn er afhængig af CDS-regnens varighed. Pga. rørvolument i systemet og udløbskapaciteten på ca. 20 l/s vil alle hændelser ikke medføre en udledning til Kastelsgraven. Netop udløbskapaciteten i systemet, betyder at CDS-regnens varighed ikke bliver betydende for udløbsmængden, da de lave intensiteter i CDS-regnen vil kunne transporteres væk via pumpen. Dermed bliver CDS-regnen anvendelig til at beskrive udledningen for forskellige gentagelsesperioder. Til beregningerne anvendes CDS-regn, med en gentagelsesperiode på hhv. 10, 20, 50, og 100 år. De anvendte CDS-regn har en varighed på 24 timer og de benyttede CDS-regn med klimafaktorer er beskrevet i Tabel 1. Tabel 1 Data for de anvendte CDS-regn og klimafaktorer Gentagelsesperiode Klimafaktor Maximal intensitet (um/s) Samlet dybde (mm) (år) 10 1,43 59,6 81,5 20 1,43 68,0 94,5 50 1,485 84, ,54 98,0 139

5 Hydrauliske beregninger, Kastellet Side 5 af 8 4 Resultater 4.1 Den gennemsnitlige, årligt, udledte vandmængde til Kastelsgraven Tabel 2 De årlige vandmængder udledte til Kastelsgraven for de 5 udledningspunkter for perioden År Udløb antal Udledt Vandmængde (m 3 ) De årligt udledte vandmængder til Kastelsgraven er vist i Tabel 2. Som det ses, er den højeste årlige udledning beregnet for 2007 med m 3 og den mindste udledning er 369 m 3 i LTS-beregningen viser et gennemsnitligt årligt udløb på m³/år til Kastelsgraven med alle årene inkluderet. Medtager man ikke 2012 i beregningen af gennemsnittet, pga. det nedbrud der har været, er gennemsnittet i stedet m³/år. 4.2 De 5 mest ekstreme flowværdier udledt i perioden (15 år) De 5 højeste flows i udledningerne til Kastelsgraven i perioden er vist i Tabel 3.

6 Hydrauliske beregninger, Kastellet Side 6 af 8 Tabel 3 Hændelserne med de 5 højeste vandføringer i perioden (15 år) Dato Maksimal vandføring (l/s) Rang 02/07/ /08/ /08/ /08/ /08/ Figur 1 Udledning til Kastelsgraven for de 5 mest ekstreme flowværdier i perioden De 5 største enkeltudledninger i perioden (15 år) Tabel 4 nedenfor viser de 5 største vandmængder udledt til Kastelsgraven i en enkelthændelse i perioden

7 Hydrauliske beregninger, Kastellet Side 7 af 8 Tabel 4 Hændelserne med de 5 største vandmængder Dato Vandmængde Rang (m 3 ) 02/07/ /08/ /08/ /10/ /08/ Beregninger med gentagelsesperiode på hhv. 10, 20, 50 og 100 år Resultaterne for beregningerne med en gentagelsesperiode på hhv. 10, 20, 50 og 100 år, som inkluderer klimafaktoren er vist i Tabel 1Tabel 5 nedenfor. De anvendte CDS-regn har en varighed på 24 timer og er genereret for en årsnedbør på 615 mm. Tabel 5 Udledte vandmængder for forskellige gentagelsesperiode Gentagelsesperiode Udledning (år) vandmængde (m 3 ) Figur 2 nedenfor viser udløbshydrograferne for CDS-regn med gentagelsesperioder på hhv. 10, 20, 50 og 100 år.

8 Hydrauliske beregninger, Kastellet Side 8 af 8 Figur 2 Udløbshydrograferne til Kastelsgraven for CDS-regn med en gentagelsesperiode på hhv. 10, 20, 50 og 100 år. 5 Excel fil resultater: - Inddata til udløbshydrograferne for de 5 største udledninger i perioden (15 år) - Inddata til udløbshydrograferne for beregningerne med CDS-regn med gentagelsesperiode på hhv. 10, 20, 50 og 100 år.