Notat Side 1 af november 2015 Ref.:MTN/JL

Transkript

1 Vedr.: Hydrauliske beregninger, Kastelsgraven Notat Side 1 af november 2015 Ref.:MTN/JL Til: Lisbeth Gervin Kim Michelsen Københavns Kommune, Teknik- og Miljøforvaltningen, Byens Anvendelse Københavns Kommune, Teknik- og Miljøforvaltningen, Byens Drift Fra: Mathias Nørlem og Jens Jørgen Linde 0 Opsummering og anbefalinger Der er fra Forsvarsministeriets Ejendomsstyrelse gjort opmærksom på, at det er en forudsætning for afløbsystemet på Kastellets funktion, at vandet i Kastelsgraven ikke overstiger kote 0,50 m DVR90. Modelberegninger viser, at alle regn med en gentagelsesperiode på omkring 5 år og længere vil forårsage en stigning til kote 0,50 m DVR90 eller derover, hvis vandstanden ved start af regnen står i kote 0,4 m DVR90. Det vides ikke hvor meget sikkerhed, der er indlagt i ønsket om en maksimal stigning til kote 0,50 m DVR90 for opretholdelse af afløbssystemets funktion. Tages der udgangspunkt i, at afløbssystemets funktion kan bevares op til et niveau i kote 0,60 m DVR90 i Kastelsgraven, bliver dette først problematisk for en regn med en gentagelsesperiode på 20 år. I forhold til det typiske servicekrav til afløbssystemer, som er opstuvning til terræn hvert 10. år for fællessystemer og hvert. 5 år for separatsystemer, er dette krav opfyldt for Kastellet, hvis afløbssystemet antages at fungere op til et niveau i Kastelsgraven i kote 0,55 m DVR90. At vandet i Kastelsgraven overstiger kote 0,50 m DVR90 ved kraftigere regnhændelser (T 5 år) er ikke synderligt overraskende set i forhold til det samtidige ønske om, at vandspejlet i Kastelsgraven altid skal stå i minimum kote 0,4 m (DVR90). Således er alene den nedbør, der falder direkte i Kastelsgraven ved de kraftige regnhændelser, nok til at forårsage en stigning til omkring eller over kote 0,50 m DVR90. Dertil kommer så den nedbør, som falder på det forholdsvis store opland til Kastelsgraven resulterende i en samlet stigning på 2-3 gange regndybden. Vandspejlsstigningen skyldes naturligvis, at vandet ikke kan strømme ligeså hurtigt ud i havnen, som det løber til Kastelsgraven grundet en begrænsning i udløbsbygværket. Det er en mulighed at forøge afløbet fra Kastelsgraven til Øresund og reducere stigningen i vandstand i Kastelsgraven, hvis udløbsbygværket gøres større. Med i betragtningen skal dog tages det 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, Kastelsgraven Side 2 af 18 forhold, at der kun kan afledes vand fra Kastelsgraven til Øresund, hvis vandet står højere i Kastelsgraven end i havnen. Det kan derfor allerede i dag overvejes enten at pumpe vandet fra Kastellet ud i Kastelsgraven eller at pumpe vand fra Kastelsgraven og ud i Øresund. Begge dele vil være med til at sikre Kastellet mod oversvømmelser, hvis en større regnhændelse forekommer, mens vandstanden er over kote 0,5 m (DVR90) i Øresund. På sigt vil det være en nødvendighed at pumpe vandet ud i Øresund for at sikre Kastellet mod den forventede havspejlsstigning, der vil ske i løbet af de næste 100 år.

3 Hydrauliske beregninger, Kastelsgraven Side 3 af 18 1 Baggrund Københavns Kommune har modtaget en ansøgning om tilladelse til udledning af regnvand fra Kastellet til Kastelsgraven. I ansøgningen er der redegjort for de forventede, udledte vandmængder og flows til Kastelsgraven under regnhændelser af forskellig gentagelsesperiode. Der er fra Forsvarsministeriets Ejendomsstyrelse gjort opmærksom på, at det er en forudsætning for afløbsystemet på Kastellet funktion, at vandet i Kastelsgraven ikke overstiger kote 0,50 m DVR90. Københavns Kommune har derfor ønsket en vurdering af, hvor meget vandstanden i Kastelsgraven kan forventes at stige under regn af forskellig gentagelsesperiode. Til dette formål er der opstillet en hydraulisk model i MikeUrban, som beskriver tilstrømningen til og afstrømningen fra Kastelsgraven. Nærværende notat redegør for opsætning, forudsætninger og kalibrering af den hydrauliske model, samt præsenterer vandstandsstigningerne beregnet med den hydrauliske model. 2 Modelopsætning Beregningerne er gennemført med en hydraulisk model opstillet i MikeUrban, Modellen beskriver Københavns Blå Kredsløb fra afløbet i Sortedams Sø til udløb i haven - via først søen i Østre Anlæg og dernæst Kastelsgraven. Overfladearealer af alle de frie vandoverflader er opmålt i ArcGIS og indlagt i modellen. Alle modelbeskrivelser af rørforbindelser mellem Sortedams Sø, søen i Østre Anlæg og Kastelsgraven er med baggrund i de gældende regulativer, ligesom ind- og udløbsbygværkerne er beskrevet på baggrund af disse. Der findes i systemet en udledning til søen i Østre Anlæg ejet af BaneDanmark. Udledningen stammer fra en pumpestation, som er oplyst at afvande hele baneterrænet mellem broen ved Oslo Plads og Boulevard Tunnelen. Ligeledes udledes der regnvand til Kastelsgraven fra afløbssystemet på Kastellet. Udledningerne forekommer, når kapaciteten af den videreførende ledning fra Kastellets afløbssystem til det offentlige spildevandssystem (oplyst til ca. 20 l/s) overskrides. Disse to kilder i systemet (BaneDanmark og Kastellet) er de eneste, der er angivet i de relevante regulativer. Resten af vandtilførslen til systemet stammer således fra den nedbør, som rammer direkte på vandoverfladerne, samt inden for det hydrologiske opland, inkl. De Indre Søer. Der er foretaget en kalibrering af den hydrauliske model imod kontinuerte målinger af niveauet i Kastelsgraven. Hertil er benyttet niveaumålinger i søen i Østre Anlæg (målt umiddelbart før udløbsbygværket beliggende her) som en øvre randbetingelse, mens det målte niveau i Øresund (målt på havnesiden af udløbsbygværket ved Langelinie) er benyttet som en nedre randbetingelse på systemet.

4 Niveau (m DVR90) Niveau (m DVR90) Hydrauliske beregninger, Kastelsgraven Side 4 af Modelkalibrering De tre omtalte måleserier eksisterer for hele år 2015, og modellen er kalibreret for de regnhændelser, som har givet anledning til de mest markante niveaustigninger i Kastelsgraven i De mest markante stigninger har imidlertid alle været inden for et par centimeter, idet der ikke er indtruffet nogle usædvanligt kraftige regnhændelser i Figur 2.1 viser den målte og modellerede niveaustigning i Kastelsgraven hhv. den 4. august (13,4 mm nedbør) og 5. september (2 hændelser á 7,8 mm nedbør). Vandspejlstigningen er vist både når udelukkende den regn, der falder direkte i Kastelsgraven er inkluderet, og når udledninger fra Kastellets afløbssystem og volde/skrænter er inkluderet august september Målt Kun nedbør Nedbør og udledninger 18:00 21:00 00:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 Figur 2.1. Målt og modelleret niveau i Kastelsgraven hhv. den 4. august (13,4 mm nedbør) og 5. september (2 hændelser á 7,8 mm nedbør) Kun nedbør Nedbør og udledninger Målt I den kalibrerede model er der for oplandet til Kastellets udledninger benyttet det effektive afvandingsareal, som er benyttet i dimensioneringen af Kastellets projekterede afløbssystem, dvs. 4 reducerede ha. Der er benyttet et initialtab på 0,6 mm og en koncentrationstid på 10 min. De grønne områder på Kastellet, som vender mod Kastelsgraven, udgør ca. 5,5 ha. Idet de er ganske stejle vurderes det, at størstedelen af disse områder ligeledes vil bidrage til afstrømningen til Kastelsgraven. Der er i den kalibrerede model anvendt en reduktionsfaktor på 0,9, et initialtab på 3 mm og en koncentrationstid på 20 min for de 5,5 ha volde/skrænter. Selvom modellen ses at beskrive de største niveaustigninger under disse hverdagsregn ganske fint, må systemet imidlertid forventes at opføre sig betydeligt anderledes i tilfælde af et skybrud eller meget kraftig regn, idet oplandet til et udledningspunkt kan ændres under disse forhold. Således vil normalvis, mere eller mindre permeable overflader i tilfælde af kraftig regn begynde at bidrage til afstrømningen på samme vilkår som fuldt befæstede arealer. I et opland med store grønne arealer - som Kastellet eksempelvis er må det effektive oplandsareal

5 Niveau (m DVR90) Hydrauliske beregninger, Kastelsgraven Side 5 af 18 således forventes at øges betragteligt, når der er tale om en kraftig regnhændelse. Ligeledes kan oplandet til et udledningspunkt ændres markant under kraftig regn, når der ikke er plads til regnvandet i afløbssystemet, og det derfor begynder at strømme delvist på terræn til udledningspunktet. 2.2 Skybrudskalibrering Siden målerne i Kastelsgraven og Øresund blev sat op, har der været et enkelt skybrud i området omkring Kastellet, nemlig den 31. august Som forventet viser niveaumålingerne fra denne hændelse (figur 2.2), at der strømmer meget mere vand til Kastelsgraven under skybrud end modellen kalibreret for hverdagsregn viser. Det er i øvrigt værd at bemærke, at vandspejlet i Kastelsgraven inden skybruddet den 31. august af ukendte årsagen stod i kote 0,23 m DVR90. Herfra steg vandet ca. 30 cm under skybruddet til kote 0,53 m DVR90, og altså over den kritiske kote, hvilket Forsvarsministeriets Ejendomsstyrelse også har oplyst var tilfældet. Det må altså siges at have været meget heldigt, at vandspejlet ikke stod i kote 0,4 m DVR90, da skybruddet indtraf - som det ellers bør gøre normalt. Havde det været tilfældet, ville der givetvis være opstået store og skadevoldende problemer på Kastellet Skybrudskalibreret :00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 Figur 2.2. Målt og modelleret niveau i Kastelsgraven under skybruddet den 31. august Der er vist det modellerede niveau i en model kalibreret for hverdagsregn, samt i en model kalibreret mod den målte skybrudshændelse. Målt Kalibreret hverdagsregn Idet formålet med de i nærværende notat præsenterede beregninger er at vurdere niveaustigningerne i tilfælde af ekstremregn, er hændelsen den 31. august benyttet til en kalibrering af modellen under skybrud (figur 2.2). Det er dog vigtigt at påpege, at modelberegningerne vil være forbundet med en betydelig usikkerhed som det ofte er tilfældet med ekstremregn idet der kun haves en enkelt hændelse af kalibrere imod. At der i modellen kalibreret for hverdagsregn ikke strømmer nok vand til Kastelsgraven kan skyldes de førnævnte forhold vedrørende oplandsstørrelser, som gør sig gældende under

6 Hydrauliske beregninger, Kastelsgraven Side 6 af 18 skybrud, ligesom nøjagtigheden af det regninput, der benyttes i beregninger har meget stor betydning. For skybrud gælder det ofte, at der kan være store lokale forskelle, hvilket også var tilfældet under skybruddet den 31. august (figur 2.3). Regnmåleren ved Kløvermarksvej registrerede 93,8 mm, hvoraf en stor del faldt inden for nogle få timer. Til sammenligning blev der ved Landbohøjskolen kun målt 57,4 mm. På baggrund af figur 2.3 og figur 2.4 er det dog vurderet, at den målte regnserie ved Kløvermarksvej er rimelig repræsentativ for den regn, der faldt over Kastelsgraven. Figur 2.3. Målte 30-min.-intensiteter og akkumulerede nedbørsmængder for skybruddet den 31. august Fra DMI. Den røde cirkel markerer området omkring Kastellet.

7 Akkumuleret nedbør (mm) Hydrauliske beregninger, Kastelsgraven Side 7 af 18 Figur 2.4 viser den akkumulerede nedbørsmængde målt ved SVK-regnmålerne Kløvermarksvej og Delfinen i Hellerup. Sidstnævnte er beliggende i det område, som oplevede skybruddet kraftigst ifølge figur Kløvermarksvej, Amager Delfinen, Hellerup 0 20:51 23:00 01:10 03:20 05:29 07:39 09:48 11:58 Figur 2.4. Akkumulerede nedbørsmængder målt ved SVK-regnmålerne Kløvermarksvej og Delfinen i Hellerup ved regnhændelsen natten til den 31. august Som det ses, blev der målt lidt mere nedbør i Hellerup, men forskellen er ikke så markant, at der er korrigeret i regnserien målt ved Kløvermarksvej i forbindelse med kalibreringen. Kalibreringen er derimod foretaget ved, at tilføje skybrudsoplande til forskellige områder i systemet, indtil der blev opnået en rimelig overensstemmelse mellem den målte og modellerede vandspejlsstigning i Kastelsgraven. På baggrund af regnhændelsen den 31. august 2014 er der således fundet en beskrivelse af det samlede opland til Kastelsgraven under en regnhændelse, som vurderes at svare til omtrent en 100-årsregn (tabel 2.1). Hermed ses den modellerede vandspejlsstigning i Kastelsgraven at stemme godt overens med det målte (figur 2.2). Ved regnens begyndelse stod vandspejlet som nævnt af ukendte årsager i kote 0,23 m. Baseret på niveaumålingerne for sommeren 2014 tyder det på, at udløbsbygværket ikke har været stemmet op til kote 0,40, men omkring kote 0,25 m, hvilket tidligere har været det niveau, der er styret efter. Denne antagelse er benyttet i kalibreringen, hvilket også viste sig at give en bedre beskrivelse af den aftagende vandstand i Kastelsgraven efter skybruddet, end det var tilfældet med en overløbskant i udløbsbygværket i kote 0,40 m. Niveauet ses at være overestimeret en smule i modellen i perioden efter skybruddet. Det skyldes, at der i løbet af den 31. august (dagen efter skybruddet) faldt betydelige mængder nedbør. Idet modellen er beskrevet med skybrudsoplande overestimeres afstrømningen til systemet for disse almindelige regnhændelser.

8 Hydrauliske beregninger, Kastelsgraven Side 8 af 18 Tabel 2.1. Modelparametre benyttet til beskrivelse af tilstrømningen til Kastelsgraven under skybruddet den 31. august Reduceret areal (ha) Initialtab (mm) Afstrømningstid (min) Skybrudsopland De Indre Søer 13, Skybrudsopland søen i Østre Anlæg Skybrudsopland Østerport baneterræn Skybrudsopland Kastellet Grønne områder (indvendig side af voldene) 4,3 5,2 0, Volde/skrænter mod Kastelsgraven Skybrudsopland Kastelsgraven (bestemt ved kalibrering) Skybrudsopland De Indre Søer: Skybrudsoplandet til De Indre Søer er fundet ved at tilpasse de listede størrelser indtil den modellerede vandspejlsstigning stemte overens med den målte vandspejlsstigning i Peblinge Sø og udløbsbygværket i Sølvgade for skybrudshændelserne den 2.juli 2011 og 31.august Det har betydning for de præsenterede resultater i afsnit 3, men ikke for kalibreringen imod vandspejlsstigningen målt i Kastelsgraven den 31. august (figur 2.2). Det skyldes, at det på baggrund af niveau- og flowmålinger i udløbsbygværket i Sølvgade kan konstateres, at skybruddet ikke forårsagede afløb fra Sortedams Sø til Østre Anlæg. Skybrudsopland søen i Østre Anlæg: Det er i regulativet for søen i Østre Anlæg angivet, at parken udgør et areal på ca. 12,2 ha, hvoraf søen udgør ca. 2,8 ha. Ved opmåling af søens overfladeareal i ArcGIS, er dette dog fundet til 2,1 ha, som er benyttet i modellen. Det resterende parkareal, som primært består af grønne arealer, udgør således ca. 10 ha. Efter et initialtab på 4 mm er nedbøren på hele dette areal antaget at strømme af til søen i parken.

9 Hydrauliske beregninger, Kastelsgraven Side 9 af 18 Skybrudsopland Østerport baneterræn: Udledningen fra pumpestationen, som er oplyst at afvande hele baneterrænet mellem broen ved Oslo Plads og Boulevard Tunnelen er tilføjet modellen som både en konstant udledning og regnvejrsbetinget udledning. På baggrund af pumpedata fra pumpestationen for perioden 8/8/2015-8/10/2015 er der en konstant udpumpning af vand svarende til ca. 22 m3/h, som vurderes at stamme fra grundvandsindsivning til det lavtliggende baneterræn. Desuden ses udpumpningen at være påvirket af nedbør, men der synes på baggrund af de udleverede pumpedata ikke at være sammenhæng mellem regndybden og udpumpede vandmængder, ligesom der ikke har været data tilgængelige for udpumpningen som følge af hændelsen den 31. august. Ved kalibrering mod den mest ekstreme værdi i de udleverede pumpedata (den 4/9/2015; 7,8 mm nedbør), blev det fundet, at udledning til søen i Østre Anlæg kunne beskrives ganske fint med et opland til pumpestationen på 0,75 ha, et initialtab på 4 mm og en afstrømningstid på 45 min. På baggrund af de herved fundne 0,75 ha opland, er det skønnet at oplandet i tilfælde af skybrud vil være omtrent 5 ha. Med i denne betragtning er, at baneterrænet ved de seneste skybrud har stået under vand, hvorfor der må være en betragtelig tilstrømning dertil. Skybrudsopland Kastellet: I projekteringen af Kastellets nye afløbssystem er der benyttet et total reduceret areal på 4 ha. I denne opgørelse har de imidlertid antaget, at grønne områder bidrager med 10 %, grusbelægninger 60 %, brosten 80 %, mens kun tagflader bidrager 100 % til afstrømningen. Det vurderes, at dette ikke er korrekt, men at alle arealer vil bidrage stort set 100 % til afstrømningen under en 100-årsregn efter et givent initialtab. I kalibreringen er alle grønne områder antaget, at bidrage 100 % til afstrømningen (5,2 ha) med en afstrømningstid på 60 min efter et initialtab på 4 mm. Alle øvrige arealer er antaget at bidrage 100 % (4,3 ha) med en afstrømningstid på 10 min og et initialtab på 0,6 mm. Volde/skrænter mod Kastelsgraven: Som tidligere nævnt udgør grønne områder på Kastellet, som vender mod Kastelsgraven, ca. 5,5 ha. Idet de er ganske stejle vurderes det, at størstedelen af disse områder ligeledes bidrager til afstrømningen til Kastelsgraven. Der er i den kalibrerede model anvendt en reduktionsfaktor på 0,9, et initialtab på 3 mm og en koncentrationstid på 20 min for de 5,5 ha volde/skrænter, hvilket er samme parametersæt, som benyttet for hverdagsregn. Skybrudsopland Kastelsgraven: Alle ovennævnte bidrag gav ikke vand nok vand til Kastelsgraven sammenlignet med målingerne, hvorfor der er tilføjet et ekstra opland i modellen. Som parametrene benyttet for dette opland antyder, var det nødvendigt med en forholdsvis lang afstrømningstid (360 min) på det 5 ha store opland for at kunne modellere den målte stigning i Kastelsgraven. Det indikerer, at den manglende vandmængde muligvis løber til Kastelsgraven et sted, hvor der er en begrænsning i systemet. Kalibreringen viste ligeledes, at der var behov for et stort initialtab på oplandet (10 mm). Det indikerer, at en del af oplandet kunne udgøres at de mindre stejle, omkringliggende grønne områder dels via overfladisk afstrømning herfra, mens måske i højere grad via udsivning til Kastelsgraven.

10 Hydrauliske beregninger, Kastelsgraven Side 10 af 18 3 Resultater Vandstandsstigninger beregnet med den hydrauliske model er i det følgende præsenteret. Der er regnet med både CDS-regn og historiske regnhændelser med forskellig gentagelsesperiode. 3.1 Forudsætninger Der gælder en række vigtige forudsætninger for de præsenterede resultater: Som det tidligere er påpeget, vil beregningerne være forbundet med en betydelig usikkerhed som det ofte er tilfældet med ekstremregn idet der kun haves en enkelt hændelse af kalibrere imod. Videre er det nødvendigt at gøre en række antagelser for, hvordan afstrømningen fra de store skybrudsoplande afhænger af regnens gentagelsesperiode. Regnhændelses den 31. august 2014 målt ved Kløvermarksvej, som er benyttet i kalibreringen, vurderes at svare omtrent til en 100-årsregn. For beskrivelse af systemet under en 5-, 10-, 20-, og 50-årsregn er det antaget at hhv. 20, 30, 50 og 75 % af skybrudsoplandene/grønne områder, fundet ved 100-årsregnen, bidrager. Særligt gældende for Kastelsgravens volde og skrænter, samt grus- og brostensbelægningerne på Kastellet er, at disse arealer er bevaret som fundet for 100- årsregnen, dvs. 100 %. Størrelserne af de forskellige oplande ved forskellig gentagelsesperiode fremgår af tabel 3.1

11 Hydrauliske beregninger, Kastelsgraven Side 11 af 18 Tabel 3.1. Skalerede oplandsstørrelser for hhv. 5-, 10-, 20-, og 50-årsregn baseret på størrelserne fundet ved kalibrering af modellen (vist i tabel 2.1). Reduceret areal, 5- års (ha) Reduceret areal, 10- års (ha) Reduceret areal, 20- års (ha) Reduceret areal, 50- års (ha) Skybrudsopland De Indre Søer 2,7 4,05 6,75 10,125 Skybrudsopland søen i Østre Anlæg ,5 Skybrudsopland Østerport baneterræn 1 1,5 2,5 3,75 Skybrudsopland Kastellet Grønne områder (indvendig side af voldene) 4,3 1 4,3 1,56 4,3 2,6 4,3 3,9 Volde/skrænter mod Kastelsgraven Skybrudsopland Kastelsgraven (bestemt ved kalibrering) 1 1,5 2,5 3,75 De benyttede CDS-regn er genereret for et punkt midt i Kastellet (koordinater: ,725925) med en årsnedbør på 596 mm. Der er benyttet en sikkerhedsfaktor på 1,1 og klimafaktor på 1,24; 1,3; 1,31; 1,34 og 1,4 for hhv. 5, 10, 20, 50 og 100-årsregn svarende til en planlægningshorisont på 100 år. Alle regn er med en varighed på 24 timer (tabel 3.2).

12 Hydrauliske beregninger, Kastelsgraven Side 12 af 18 Tabel 3.2. Karakteristika for de anvendte CDS-regn Gentagelseperiode (år) Faktor Maksimal intensitet (um/s) Samlet dybde (mm) Varighed (timer) 5 1,36 48, ,43 59, ,44 68, ,47 82, ,54 97, Det projekterede, nye afløbssystem på Kastellet er indlagt i den model, der er benyttet til de præsenterede resultater. Modelbeskrivelsen af afløbssystemet tilsvarer den, der blev benyttet til beregninger af udledte vandmængder og flows i forbindelse med ansøgning om udledningstilladelse. Det vil sige, at der er regnet med et samlet rørvolumenen på ca. 200 m 3, som kan udnyttes, før der sker overløb til Kastelsgraven, i det tilfælde at kapaciteten af den videreførende ledning til det offentlige afløbssystem (20 l/s) overskrides. Benyttes det samlede reducerede areal på Kastellet, som er oplyst af Forsvarsministeriets Ejendomsstyrelse at udgøre 4 reducerede ha, svarer det rørvolumenen, der kan udnyttes, altså til et bassin på 5 mm med et afløbstal på 5 l/s/ha. Det er antaget, at der også under ekstremregn er mulighed for at aflede denne vandmængde til det offentlige afløbssystem. Under ekstremregn kunne det tænkes ikke at være tilfælde, idet det offentlige afløbssystem må forventes at være overbelastet i disse situationer. Denne detalje er imidlertid ikke af særlig stor betydning for resultaterne præsenteret i nærværende notat. Som allerede diskuteret, vurderes 4 reducerede ha imidlertid ikke at være retvisende, når der regnes på ekstremregn, og der er således regnet med større oplande som funktion af gentagelsesperiode (tabel 2.1 og tabel 3.1). Derfor er der beregnet større udledte vandmængder til Kastelsgraven end angivet i ansøgningen om udledningstilladelse. Endelig er der gjort en række forudsætninger om systemet tilstand ved begyndelsen af en regn. For det første antages niveauet i havnen altid at stå lavere end i Kastelsgraven, hvormed udløb fra Kastelsgraven til havnen altid er muligt. Derudover antages vandspejlet i Sortedams Sø, søen i Østre Anlæg og i Kastelsgraven at stå i samme niveau som udløbsbygværkernes respektive overløbskanter, dvs. kote 5,80 m i Sortedams Sø, 0,90 m i søen i Østre Anlæg og 0,40 m i Kastelsgraven.

13 Niveau (m DVR90) Hydrauliske beregninger, Kastelsgraven Side 13 af Resultater CDS-regn Der er fra Forsvarsministeriets Ejendomsstyrelse gjort opmærksom på, at det er en forudsætning for afløbsystemet på Kastellets funktion, at vandet i Kastelsgraven ikke overstiger kote 0,50 m DVR90. Som det ses af figur 3.1, vil dette dog ske ved alle regn med en gentagelsesperiode på omkring 5 år og længere, hvis vandstanden ved start af regnen står i kote 0,4 m DVR års CDS 10-års CDS 20-års CDS 50-års CDS 100-års CDS Tid efter begyndelse af regnhændelse (min) Figur 3.1. Niveau beregnet i Kastelsgraven ved CDS-regn med forskellig gentagelsesperiode under den forudsætning at vandspejlet i havnen står lavere end i Kastelsgraven, hvormed der kan løbe vand ud af Kastelsgraven gennem udløbsbygværket. Det vides ikke hvor meget sikkerhed, der er indlagt i ønsket om en maksimal stigning til kote 0,50 m DVR90 for opretholdelse af afløbssystemets funktion. Tages der udgangspunkt i, at afløbssystemets funktion kan bevares op til et niveau i kote 0,60 m DVR90 i Kastelsgraven, ses dette først at være problematisk for en regn med en gentagelsesperiode på 20 år. Sammenlignes med det typiske servicekrav til afløbssystemer, som accepterer opstuvning til

14 Hydrauliske beregninger, Kastelsgraven Side 14 af 18 terræn hvert 10. år for fællessystemer og hvert. 5 år for separatsystemer, ses kravet at være opfyldt for Kastellet, hvis afløbssystemet antages at fungere op til et niveau i Kastelsgraven i kote 0,55 m DVR90. I tabel 3.3 er resultaterne for de 5 forskellige gentagelsesperioder listet med angivelse af regndybder, vandspejlsstigning i Kastelsgraven samt udledt vandmængde til Kastelsgraven fra Kastellets afløbssystem og den heraf resulterende vandspejlsstigning i Kastelsgraven (samlet overfladeareal af Kastelsgraven 9.5 ha). Tabel 3.3. Regndybde, vandspejlsstigning i Kastelsgraven samt udledt vandmængde til Kastelsgraven fra Kastellets afløbssystem og den heraf resulterende vandspejlsstigning i Kastelsgraven for forskellige gentagelsesperioder. Gentagelsesperiode (år) Regndybde (cm) Samlet vandspejlsstigning (cm) Udledt vandmængde Kastellet (m 3 ) Vandspejlsstigning forårsaget af Kastellet (cm) 5 6,5 11, ,0 14, ,1 20 9, , ,5 28, , , ,5 Som det ses af tabel 3.3 resulterer udledningen fra alene Kastellets område inden for voldene kun for 100-årsregnen i en vandspejlsstigning i Kastelsgraven til over kote 0,50 m. Imidlertid vil den nedbør, der falder direkte på Kastelsgravens overflade i sig selv resultere i en stigning på 6,5-13,7 cm. Med det samtidige ønske om minimum vandspejlskote i Kastelsgraven i kote 0,4 m (DVR90) er der altså ikke ret meget ekstra plads til udledninger. Den samlede vandspejlsstigning er således også kritisk i alle tilfælde, såfremt koten ikke må overskride 0,5 m, som det ligeledes fremgik af figur 3.1. Den samlede vandspejlsstigning ses at være 2-3 gange regndybden, hvilket synes meget realistisk for et system med en oplandsstørrelse som Kastelsgravens. Resultaterne præsenteret i figur 3.1 og tabel 3.3 er beregnet under den forudsætning at vandet i havnen står lavere end i Kastelsgraven, hvormed der kan løbe vand fra Kastelsgraven og ud i havnen. I figur 3.2 ses det beregnede niveau i Kastelsgraven for de samme gentagelsesperioder, men under den forudsætning at vandspejlet i havnen står højere end i Kastelsgraven, hvormed der ikke kan løbe vand ud af Kastelsgraven.

15 Niveau (m DVR90) Hydrauliske beregninger, Kastelsgraven Side 15 af års CDS 10-års CDS 20-års CDS 50-års CDS års CDS 5-års CDS + højvande års CDS + højvande 20-års CDS + højvande års CDS + højvande 100-års CDS + højvande Tid efter begyndelse af regnhændelse (min) Figur 3.2. Niveau beregnet i Kastelsgraven ved CDS-regn med forskellig gentagelsesperiode under den forudsætning at vandspejlet i havnen står højere end i Kastelsgraven, hvormed der ikke kan løbe vand ud af Kastelsgraven. De beregnede vandspejlsstigninger MED afløb til havnen er ligeledes vist. Som det ses, er afløbet til havnen ikke at stor betydning for vandspejlsstigningen, når regnintensiteten er størst, idet tilløbet her er meget større end kapaciteten af udløbsbygværket. I takt med at intensiteten aftager, ses det imidlertid, hvordan afløbet i tilfælde af lavvande i havnen gradvist bliver ligeså stort eller større end tilløbet. Det medfører, at niveauet i Kastelsgraven stagnerer eller aftager. Det samme er ikke tilfældet, når vandspejlet i havnen står højere end i Kastelsgraven. Her fortsætter vandspejlsstigningen, indtil regnen er ophørt og tilstrømningen til Kastelsgraven stopper. Resultatet af dette ses at være en vandspejlsstigning på mellem 5 og 20 cm ekstra, inden for de 24 timer vist på figur 3.2, alt efter hvilken gentagelsesperiode, der betragtes. Den samlede, ekstra vandspejlsstigning vil afhænge af hvor lang tid vandspejlet i haven står højere end i Kastelsgraven.

16 Hydrauliske beregninger, Kastelsgraven Side 16 af Resultater - historiske regn Beregninger af vandspejlsstigninger i Kastelsgraven for historiske regn med en gentagelsesperiode på ca. 5 år er vist i figur 3.3. De præsenterede resultater er alle under den forudsætning, at vandspejlet i havnen står lavere end i Kastelsgraven, hvormed der kan løbe vand ud af Kastelsgraven gennem udløbsbygværket. Der er benyttet regndata fra regnmålerne ved både Landbohøjskolen og Kløvermarksvej, og regnhændelserne er rangeret efter den største resulterende udledning fra Kastellet til Kastelsgraven. Ved Kløvermarksvej (KMV) er der i perioden (15 år) målt 3 regnhændelser, som i modelberegningerne viser omtrent samme udledte vandmængde til Kastelsgraven. I samme periode er der forekommet 2 regnhændelser med en større resulterende udledning til Kastelsgraven, hvorfor de 3 viste regnhændelser har en gentagelsesperiode på ca. 5 år. Som det ses, resulterer de i en vandspejlsstigning i Kastelsgraven på 8-11 cm, hvilket stemmer godt overens med den beregnede vandspejlsstigning med en 5-års CDS-regn. Det samme ses at være tilfældet for den regnhændelse, der svarer til en 5-årsregn på baggrund af regnmåleren ved Landbohøjskolen (LBH). Det ses i øvrigt at være regnhændelsen natten til den 31. august 2014, som ved Kløvermarksvej blev målt betydeligt kraftigere (vurderet til en 100-årsregn). Det indikerer den store, lokale variation, som kan forekomme ved skybrud. Regndybderne for de 4 regnhændelser er listet i tabel 3.4.

17 Niveau (m DVR90) Hydrauliske beregninger, Kastelsgraven Side 17 af (KMV) (KMV) (KMV) 30/08/2014 (LBH) Historiske regn, T= Tid efter begyndelse af regnhændelse (min) Figur 3.3. Vandspejlsstigninger i Kastelsgraven for historiske regn med en gentagelsesperiode på ca. 5 år under den forudsætning at vandspejlet i havnen står lavere end i Kastelsgraven, hvormed der kan løbe vand ud af Kastelsgraven gennem udløbsbygværket. KMV = Kløvermarksvej, LBH = Landbohøjskolen. Tabel 3.4. Regndybder for de historiske regn med en gentagelsesperiode på ca. 5 år, som er vist i figur 3.2. KMV = Kløvermarksvej, LBH = Landbohøjskolen. Dato Regndybde (mm) 06/08/2001 (KMV) 53,2 14/08/2010 (KMV) 58,2 18/09/2013 (KMV) 40,8 30/08/2014 (LBH) 57,4 De to regnhændelser, som resulterer i den største udledning fra Kastellet til Kastelsgraven, målt i perioden ved hhv. Kløvermarksvej og Landbohøjskolen har en længere gentagelsesperiode end 5 år. Som det ses af figur 3.4, resulterer de i en vandspejlsstigning i Kastelsgraven på cm, og igen stemmer dette godt overens med de beregnede vandspejlsstigning ved brug af CDS-regn. Regndybderne for de 4 regnhændelser er listet i tabel 3.5.

18 Niveau (m DVR90) Hydrauliske beregninger, Kastelsgraven Side 18 af Historiske regn, T> (KMV) (KMV) 02/07/2011 (LBH) 14/08/2010 (LBH) Tid efter begyndelse af regnhændelse (min) Figur 3.4. Vandspejlsstigninger i Kastelsgraven for historiske regn med en gentagelsesperiode længere end 5 år under den forudsætning at vandspejlet i havnen står lavere end i Kastelsgraven, hvormed der kan løbe vand ud af Kastelsgraven gennem udløbsbygværket. KMV = Kløvermarksvej, LBH = Landbohøjskolen. Tabel 3.5. Regndybder for de historiske regn med en gentagelsesperiode længere end 5 år, som er vist i figur 3.3. KMV = Kløvermarksvej, LBH = Landbohøjskolen. Dato Regndybde (mm) 14/08/2010 (LBH) 75,2 02/07/2011 (KMV) 118,8 02/07/2011 (LBH) 94 30/08/2014 (KMV) 93,8