»MODFLOW-LID til simulering af LAR og vandkredsløb. MODFLOW-LID (Low Impact Development) Jan Jeppesen Markeds- og udviklingschef, klimatilpasning

Transkript

1 »MODFLOW-LID til simulering af LAR og vandkredsløb MODFLOW-LID (Low Impact Development) Jan Jeppesen Markeds- og udviklingschef, klimatilpasning DANVA temadag D. 25. februar 2015

2 »Baggrund: Vi skal holde styr på vandet LAR og de hårde værdier skal afdækkes: Hvor bliver vandet af (vandkredsløb)? Risici, afledte effekter ved nedsivning/grundvand? Effekt ved delvis afkobling, forbrug, fordampning? Effekten på kloak/service-niveau/skybrud? Optimal LAR-strategi? P P Q of Q of Q of,sew h d h d Q tot,sew h a Q seep h a Q seep Q reg. flow

3 »LAR, hydrologi og grundvand Nedsivning påvirker grundvand Grundvand påvirker nedsivning Jeppesen og Christensen, 2014 Groundwater

4 »LAR modellen MODFLOW-LID ET a P P VTU-project ALECTIA, VandCenter Syd, Odense Kommune, Aarhus Universitet, GEUS h a Q gr Q seep h d Q of h a Q seep h d Q of Q of,sew Q reg. flow Q tot,sew To funktionaliteter: Simpelt dimensioneringsværktøj (ejendom/matrikel) Avanceret integreret model (bydel) h a Q use h r Q seep h d Q of Qof,sew Q reg. flow Q tot,sew h a Q in Q of Q inf Q seep h sw h d ETa Q of,sew Q reg. flow Qtot,sew LAR-modellen simulerer: LAR, enkelte og serielt-forbundne Vandkredsløb / grundvandsstigning Levere input til afløbsmodel til vurdering af hydraulisk effekt / opstuvninger / serviceniveau Levere beslutningsstøtte til vurdering af: Risiko for fugtige kældre Hvor meget kan afkobles / behov for delvis afkobling Effekt på serviceniveau / behov for skybrudsveje Optimering af LAR-strategier

5 »MODFLOW-LID

6 »Forvaltningsværktøj cases Exercise 1: Cadastral, 1000 m2; groundwater simulation deactivated Ex_1a: Traditional runoff Ex_1b: Green roof Ex_1c: Rainwater tank Ex_1d: Swale-trench Ex_1e: Swale-trench and infiltration device with flow regulator Ex_1f: Tank, swale-trench and infiltration device with flow regulator Ex_1g: Green roof, swale-trench and infiltration device with flow regulator Climate input: CDS rain (årsnb=650mm;t=10år;f=1,4; dur=1440 min; dt=1 min)

7 »Exercise 1: Cadastral Ex_1a: Traditional runoff 350 m2 350 m2 50 m2 200 m2 50 m2

8 »Exercise 1: Cadastral Ex_1b: Green roof 350 m2 350 m2 50 m2 200 m2 50 m2

9 »Exercise 1: Cadastral Ex_1c: Rainwater tank 350 m2 350 m2 3 m3 50 m2 200 m2 50 m2

10 »Exercise 1: Cadastral Ex_1d: Swale-trench 350 m2 350 m2 Swale 0,2 x 2 x 5 m3 Inf. trench 1 x 2 x 5 m3 50 m2 200 m2 50 m2

11 »Exercise 1: Cadastral Ex_1e: Swale-trench and infiltration device with flow regulator 350 m2 350 m2 Swale 0,2 x 2 x 5 m3 Inf. trench 1 x 2 x 5 m3 1 x 1 x 3 m3 10 l/s/ha h>0,5 m 50 m2 200 m2 50 m2

12 »Exercise 1: Cadastral Ex_1f: Tank, swale-trench and infiltration device with flow regulator 350 m2 350 m2 Swale 0,2 x 2 x 5 m3 Inf. trench 1 x 2 x 5 m3 3 m3 1 x 1 x 3 m3 10 l/s/ha h>0,5 m 50 m2 200 m2 50 m2

13 »Exercise 1: Cadastral Ex_1f: Green roof, swale-trench and infiltration device with flow regulator 350 m2 350 m2 Swale 0,2 x 2 x 5 m3 Inf. trench 1 x 2 x 5 m3 1 x 1 x 3 m3 10 l/s/ha h>0,5 m 50 m m2 50 m2

14 Akk. [m 3 ] Akk. [m 3 ] Vandstand [m] Input [L /sek ha]» Faskine P Dimensionsgivende parametre: Opland: Red. areal =100 m2 h d Q of Jord: K=5E-6 m/s (ML) Faskine: Porøsitet = 98% Højde=bredde = 1 m Længde = volumen = 5 m3 h a Q seep Opstuvningshyppighed LAR-vandbalance <1% T=2 år Infiltration INF OF 10 99% Fordampning Vandbremse Overløb Forbrug

15 Akk. [m 3 ] Akk. [m 3 ] Vandstand [m] Input [L /sek ha]» Faskine vandbremse - kloak P Dimensionsgivende parametre: Opland: Red. areal =100 m2 Jord: K=5E-6 m/s (ML) h a Q seep h d Q of Q of,sew Q reg. flow Q tot,sew 0 Faskine: Porøsitet = 98% Højde=bredde = 1 m Længde = volumen = 5 m3 Vandbremse: H=0,25 m over bund Q=1 L/s/ha (<1% af Qcap,kloak) Opstuvningshyppighed LAR-vandbalance <1% INF DRN (1 l/s ha) 10 T=10 år 32% 68% Infiltration Fordampning Vandbremse Overløb Forbrug 1000 OF

16 Akk. [m 3 ] Akk. [m 3 ] Vandstand [m] Input [L /sek ha]» Grønt tag faskine vandbremse - kloak P ET a Dimensionsgivende parametre: Opland: Red. areal =100 m2 Jord: K=5E-6 m/s (ML) Q gr Q of Q of,sew Grønt tag h a Q seep h d Q reg. flow Q tot,sew Faskine: Porøsitet = 98% Højde=bredde = 1 m Længde = volumen = 5 m Vandbremse: H=0,25 m over bund Q=1 L/s/ha (<1% af Qcap,kloak) INF DRN (1 l/s ha) EVAPOTR OF 10 5 Opstuvningshyppighed T>20 år LAR-vandbalance 44% 17% <1% 38% Infiltration Fordampning Vandbremse Overløb Forbrug

17 » Tank faskine vandbremse - kloak Dimensionsgivende parametre: P Opland: Red. areal =100 m2 Jord: K=5E-6 m/s (ML) Q use h r Q of Q of,sew Tank: Dimension=3 m2 Forbrug til toiletskyl + vask h a Q seep h d Q reg. flow Q tot,sew Faskine: Porøsitet = 98% Højde=bredde = 1 m Længde = volumen = 5 m3 Opstuvningshyppighed T>20 år LAR-vandbalance 70% 22% 8% Infiltration Fordampning Vandbremse Overløb Forbrug <1% Vandbremse: H=0,25 m over bund Q=1 L/s/ha (<1% af Qcap,kloak)

18 Vej wadi-faskine - delvist afkoblet Dimensionsgivende parametre: Q in ET a Opland: Red. areal =100 m2 h sw Q of,sew Jord: K=5E-6 m/s (ML) Q of h a Q inf Q seep h d Q reg. flow Q tot,sew Regnbed: Dybde= 20 cm Bredde = 1 m Længde = 5 m Overløb til faskine Opstuvningshyppighed LAR-vandbalance <1% Faskine: Porøsitet = 98% Højde=bredde = 1 m Længde = volumen = 5 m3 T>20 år 6% 27% 67% Infiltration Fordampning Vandbremse Overløb Forbrug Vandbremse: H=0,25 m over bund Q=1 L/s/ha (<1% af Qcap,kloak)

19 »Opskalering af LAR-effekt til bydele Formål: Hvor langt kan vi komme med LAR og eksisterende kloakker? Modellering af vandkredsløbet Forskellige LAR-scenarier afprøves Samspil mellem LAR og kloakafledning Opskalering af LAR-effekt til kloakopland Simulering af opstuvninger v. MIKE-URBAN ->Evaluér service-niveauet

20 50 x 100 m 175 x 4 m»lar skal simuleres på lokal skala Parent Z=30m MODFLOW LGR: Local-grid metoden: parent model koblet til child model Child Vertikalt: 2 child-lag i parent lag 1 Horisontalt: 25 child-celler pr. parent celle Kh=5E-6m/s d=10 m Kv=1E-7m/s d=15 m Kh=7E-4m/s d=10 m Parent model 100 x 4 m Z=0 m 18 x 100 m

21 »LAR-scenarier Sc. 0: Ingen LAR Sc. 1: 100 % egen grund Sc. 2: Sc. 1+regntank Sc. 3: 50/50 % Sc. 4: Sc. 1+grønt tag Vej Offentlig Villa Privat Sc.4 gr.tag Q of,sew Sc.3 Sc.2 50% tank Sc.1 100% Q of Q reg. flow h a

22 »Simuleret dybde til grundvandsspejl m/u tank LAR-scenarie 1 -massiv nedsivning ved faskiner LAR-scenarie 2 -regnvandstank (forbrug) før nedsivning

23 »LAR-effekt versus service-niveau Eksempel på simulering d. 28. maj 1998: 10 års hændelse

24 »MIKE-URBAN pipeflow simulering (opstuvningsstatistik; ) Service-niveau for afløbssystemet H > kælderniveau (1,5 mut); H > terræn niveau T> 2 år (små cirkler) T > 10 år (store cirkler)

25 Opsummering MODFLOW-LID har to funktionaliteter: Simpelt dimensioneringsværktøj Avanceret integreret model (ejendom/matrikel) (bydel) MODFLOW-LID kan kvantificere: 1.Det urbane vandkredsløb m/u LAR 2.Risiko for afledte negative effekter ved nedsivning / stigende grundvandsspejl 3.Den hydrauliske LAR-effekt på afstrømningen Tilbageholdelse og forsinkelse af afstrømningen ift. servicemål for afløb Forbrug/fordampning til reduktion af volumen Droslet afledning fra LAR-elementer til eksisterende kloak MODFLOW-LID kan bruges til planlægning og prioritering af klimatilpasningsløsninger. Dynamisk opfølgning på konkrete løsninger

26 TAK for opmærksomheden! Jan Jeppesen Follow ALECTIA