Beregningsgrundlag. Bilag 8. Indholdsfortegnelse. Historisk...2 Generelt...4 Mouse og Samba...5

Transkript

1 Indholdsfortegnelse Side Historisk...2 Generelt...4 Mouse og Samba...5 Spildevandsplan , Rudersdal Kommune, Hovedopland Syd 1

2 BEREGNINGSGRUNDLAG - HISTORISK Regnvandstilstrømning Den afgørende faktor ved dimensionering af fællesledninger og separate regnvandsledninger er bestemmelsen af de regnmængder, der skal strømme igennem dem. Størrelsen af regnvandstilstrømningen bestemmes af nedbørsintensitet og varighed, jordens beskaffenhed og hældningsforhold samt af afvandingsområdets størrelse og form. Normalt dimensioneres systemet ikke for de kraftigste eller farligste regnskyl, der forekommer, da dette anses for at være en urimelig økonomisk belastning. I stedet tillades det, at afløbsledningernes kapacitet i visse perioder overskrides, og at der derved opstår risiko for oversvømmelser i lavtliggende kældre m.v. Derfor er det nødvendigt at sammenholde afløbsnettets anlægsomkostninger med størrelsen af de skader, der kan opstå i afløbsnettets levetid på grund af oversvømmelser. Det er ikke muligt eksakt at bestemme den nedbørsintensitet, der er anvendelig set ud fra et økonomisk synspunkt. Derfor varierer beregningsgrundlag med tid og sted; der er forskellige beregningsgrundlag i forskellige lande, og selv i Danmark har beregningsgrundlaget varieret op gennem tiden. Her dimensionerede man tidligere fællesspildevandsledninger for regnintensiteter, der overskrides 2 gange om året (ca ). Senere har man skærpet kravet til 1 gang året (ca ), herefter har kravet været 1 gang hvert andet år. I 1999 blev der udarbejdet et nyt fælles regelsæt (EU - norm) for dimensionering af nye fællesspildevandsledninger m.v., der skærper ovennævnte krav yderligere. Som følge heraf er der vedtaget et oplæg til en fælles dansk praksis, som er nedfældet i Funktionspraksis for afløbssystemer under regn (skrift nr. 27, 2005, Spildevandskomiteen, IDA). Den nye fælles praksis indebærer, at nye ledningstrækninger skal dimensioneres således, at en overskridelse af ledningskapaciteten og kritisk kote må ske efter følgende krav: Ledningskapacitet, overskridelse Fælleskloakerede boligområder og erhvervsområder: 1 gang hvert 2. år. Separatkloakerede områder: 1 gang hvert år. Stuvningsforhold, overskridelse af kritisk kote Fælleskloakerede boligområder og erhvervsområder: 1 gang hvert 10. år. Separatkloakerede områder: 1 gang hvert 5. år. I 1928 arbejdede stadsingeniør Westergård og civilingeniør Peter Poulsen, som de første i Danmark, på opstilling af regnrækker (sandsynlighedsberegninger) ud fra nedbørsmålinger foretaget i årene på Meteorologisk Instituts selvregistrerende regnmåler i København. Dimensioneringen af spildevandsledninger foregik tidligere ved manuel beregning på basis af regnrækkerne, og var baseret på regnintensiteter og varigheder, der blev overskredet henholdsvis 2 gange om året, 1 gang om året og 1 gang hvert andet år. Nedbørsmålinger fra ovennævnte regnmåler har følgende regnintensiteter med 10 min. varighed: Overskridelse 2 gange årligt: Overskridelse 1 gang årligt: Overskridelse 1 gang hvert andet år: 75 l/s ha 100 l/s ha 125 l/s ha. I dag sker ledningsdimensioneringen ved anvendelse af PC-beregningsmodeller og med kendskab til nedbør baseret på ca. 40 års nedbørsmålinger, foretaget på forskellige lokaliteter i landet. Således har den dimensionsgivende regn ved overskridelse 1 gang hvert andet år intensiteten ca l/s ha ved 10 min. varighed. Som følge af de varierende beregningsgrundlag gennem tiden, har Hovedopland Syd i Rudersdal Kommune i dag et afløbssystem, der er dimensioneret for vidt forskellige regnintensiteter, hvilket naturligvis medfører, at der er dele af systemet, der er mere følsom for kraftige regnskyl end andre. Spildevandsplan , Rudersdal Kommune, Hovedopland Syd 2

3 BEREGNINGSGRUNDLAG - GENERELT I Rudersdal Kommune anvendes PC-modellen MOUSE/SAMBA til beregninger på afløbssystemet i kommunen. Opstillingen af PC-modeller til dimensionering af et kloakledningsnet kræver kendskab til regnvands- og spildevandsafstrømning i oplandet. a) Regnvandsafstrømning Som nævnt i ovenstående afsnit afhænger størrelsen af regnvandstilstrømningen, foruden af regnens intensitet og varighed, af jordens beskaffenhed og hældningsforhold samt af afvandingsområdets størrelse og form. Disse parametre skal bestemmes for at kunne opsætte en PC-model for kloaksystemet. Arealopmåling: Generelt er arealopmålingen af oplande/deloplande til de enkelte brønde foretaget med x- planimeter efter en forudgående vurdering af oplandenes udstrækning og tilslutningspunkter baseret på kloaktemaplanerne, samt efterfølgende justering i MapInfo. Afløbskoefficienter: Oplandenes afløbskoefficienter er vurderet på baggrund af luftfotoplaner samt kloaktemaplanerne, idet der er udført områdeinddeling og udregning af afløbskoefficienter for udvalgte delområder, samt for alle arealer, der ikke kan type-fastsættes. Afløbskoefficienterne for de enkelte overfladetyper er blandt andet baseret på Teknisk hygiejne, 2. rev. udg. Grønne områder er sat til 0. De generelle afløbskoefficienter fremgår af nedenstående tabel: Overfladens art Afløbskoefficient Tagflade og asfaltbelægninger 1,00-0,85 Brolægning og flisebelægning 0,70-0,60 Gruspladser og grusfortove 0,30-0,20 Amtsveje 0,85-0,75 Boligveje med grusfortove 0,60-0,65 Fælleskloakerede områder: Alle oplande i fælleskloakerede områder er kalibreret ind med MOUSE beregninger vha. sammenhørende flow- og nedbørsmålinger. Kalibreringen er hovedsageligt foretaget ved måling ved eller umiddelbart før hvert overløbsbygværk. Ca. 10 % af de kalibrerede oplande er kalibreret vha. typebestemmelse. I separatkloakerede regnvandsoplande er der ikke foretaget kalibrering. b) Spildevandsafstrømning Ved opgørelse af indbyggere i de enkelte deloplande er der regnet med 2,2 personer i villa bebyggelse og 1,6 personer i lejligheder. I erhvervsområder og ved større bebyggelser er belastningen fastsat ved omregning af det målte vandforbrug, der omregnes til PE. Ved omregningen er anvendt en standard PEvandmængde for hvert enkelt renseanlæg (inkl. infiltrationsvand/fremmedvand). Spildevandsplan , Rudersdal Kommune, Hovedopland Syd 3

4 MOUSE OG SAMBA MOUSE er en EDB-model til beregning af urban overfladestrømning samt af afstrømningen i afløbssystemet. Modellen beregner stuvninger og oversvømmelser. Modellen regner med dynamisk bølgeteori i rørsystemet. Overfladestrømningen sker på basis af historisk regn og tid areal metoden. SAMBA er en EDB-model til beregning og analyse af forurening fra overløbsbygværker. Samba beregner årlige og maksimale aflastninger fra overløbsbygværker på grundlag af en mangeårig regnserie af historiske regnhændelser. Modellen er en simpel afløbsmodel til beregning af aflastninger efter tid areal metoden, og kalibreres derfor ind på baggrund af MOUSE beregninger for nogle udvalgte regnhændelser. Modellen regner ikke stuvninger korrekt. a) Mouse beregninger I Mouse er der generelt anvendt en Hydrologisk reduktionsfaktor på 0,90, idet kalibreringen af oplandet er sket på det befæstede areal (ϕ værdierne). Nedenstående billede viser en grafisk oversigt over resultater af beregningerne for et udsnit af kommunen. Billedet angiver hvilke strækninger, der har tilstrækkelig kapacitet, samt hvilke strækninger, der har for lille kapacitet. Endelig viser billedet, hvilke steder, der er fare for opstuvninger. Kommunen har hermed et værktøj til at eftervise, om en oversvømmelse i systemet skyldtes nedbøren eller en driftsfejl, idet kommunen har selvregistrerende regnmåler placeret ved Vedbæk Renseanlæg og Dronninggårds Alle129. Sidstnævnte blev flyttet fra det tidligere Dronninggård Renseanlæg i forbindelse med nedlæggelsen af renseanlægget i efteråret Spildevandsplan , Rudersdal Kommune, Hovedopland Syd 4

5 Regndata Til alle beregninger er der anvendt Mouse-data baseret på syntetisk regn (CDS regn) med en gentagelsesperiode på 2 år og en varighed på 2 timer (jvf. nedenstående figur). Regnen er dannet på baggrund af regnserien fra Gentofte ved hjælp af kasseregn for T=2 år med forskellige afløbstider. Fordelen ved at anvende CDS regn er, at beregningsmodellen for en given gentagelsesperiode kun skal gennemregnes med en regn, der er entydig for hele systemet. Den syntetiske regn (T=2år) er konstrueret med følgende egenskaber: Alle regn med gentagelsesperioden (T=2 år) er indbygget med regnvolumen, regnintensiteter og varigheder på mellem 5 min. og 2 timer. Figur af CDS 2 års regn. Syntetisk regn med en gentagelsesperiode på 2 år Spildevand Der er anvendt en døgnfordeling vurderet ud fra målinger i oplandet. I tilfælde af manglende data herfor, er der anvendt en jævn fordeling over hele døgnet. b) Samba beregninger Generelt: Sambamodellen er kalibreret ved hjælp af Mouse, således at de aflastede mængder er fastlagt bedst muligt. Regndata: Til alle beregninger er anvendt en regnserie fra DMI-regnmåleren ved det tidligere Dronninggård Renseanlæg for perioden Ved udfald fra denne serie er der indsat data fra DMIregnmåleren i Virum og Vedbæk mfl. Regnserien omfatter i alt ca. 19 års målinger. I SAMBA er der generelt anvendt en hydrologisk reduktionsfaktor på 0,80, idet kalibreringen af oplandet er sket på det befæstede areal (ϕ værdierne). Grunden til at den hydrologiske redukti- Spildevandsplan , Rudersdal Kommune, Hovedopland Syd 5

6 onsfaktor for årsafstrømningen er reduceret er, at der er variationer i regnens bevægelse over oplandet, samt at der er variationer i initiatabet. Spildevand: Der er anvendt en jævn døgnfordeling på 24 timer for alt spildevand i stofbelastningsberegningerne. Stofbelastninger: Generelt: SAMBA-beregningerne er gennemført med følgende stoffer: - COD (kemisk iltforbrug) - BOD (biokemisk iltforbrug) - SS (suspenderet stof) - N tot (total kvælstof) - P tot (total fosfor) Stofkoncentrationer i spilde- og overvand er fastsat ud fra stofmålinger ved indløbet til renseanlæggene, overvandskoncentrationer er for Vedbæk og det tidligere Kirkeskoven renseanlæg endvidere fastlagt ved måling i overløbet ved renseanlægget samt et enkelt overløb i oplandet. SAMBA modellen for de enkelte hovedoplande til renseanlæggene er kalibreret ind efter målingerne. Stamdata for stofindhold for spildevand, overvand (regnvand i spildevandsholdige ledninger) samt data for enkeltudledere fremgår af bilag 6. Generelle data for separat regnvand fremgår af nedenstående: Separat regnvand, generelle data 1. COD...: mg/l 2. Suspenderet stof...: mg/l 3. Total kvælstof...: 2.00 mg/l 4. Total fosfor...: 0.30 mg/l 5. BOD..: 5.00 mg/l 6. SPV..: 0.00 mg/l Stofbelastningsskemaerne indeholder gennemsnitlige årlige værdier for: - Stofbelastninger - Antal overløb - Varighed for aflastning - Q max for T=1 og T=2 (resultater fra Samba modellen) - Opspædningsforhold (spildevandet er her fordelt over 12 timer) Spildevandsplan , Rudersdal Kommune, Hovedopland Syd 6