Dynamisk modellering af det urbane vandkredsløb

Transkript

1 Dynamisk modellering af det urbane vandkredsløb

2 Risvangen separering! Tilstødende opland, separat Projektområde, fælleskloakeret Riis Skov Aarhus havn

3 Regnvand på privat grund

4 Afledning fra privat grund

5 Regnvand i offentlige arealer

6 Vorrevangsparken

7 Gustav Holms kilen

8 Risvang Allé

9 Forsinkelse og fordampning Bassiner/forsinkelsesvolumen Strømningsveje

10 Udløb fra området Fremtidige regnvandssystem skal kunne håndtere en 5 års hændelse. Desuden sammentænkes anlæggene med skybrudsveje, der skal kunne håndtere en 100 års hændelse. Krav fra vandløbsmyndighed: Fremtidig afledninger til Riisskov bæk må få hverdagsregn ikke overstige 1 l/s/ha, mens 1 og 5 års hændelsen ikke må overstige maks. aflastninger under de eksisterende forhold.

11 Krav til modellering Modelleringskoncept tager udgangspunkt i følgende krav: Simulere det aktuelle kloaksystem efter servicemål. Simulere scenarier med implementering af LAR - både fuld og deletaper. Detaljeringsniveauet er på enkelt hus og have for at inkludere private regnbede, faskiner og render. Simulere og dimensionere terrænmodifikationer for håndtering af skybrud. Inkludere afstrømning fra grønne områder. Simulere strømning i kloak og på terræn ved en 100 års regnhændelse.

12 Mike Flood (2D overland) Runoff model (Mike Urban) Runoff input Terrain model (Mike 21) Coupling Pipe model (Mike Urban)

13 Mike Flood, Direct Runoff on Green area Runoff model (Mike Urban) Green area runoff (Direct) Runoff input Terrain model (Mike 21) Coupling Pipe model (Mike Urban)

14 Green area: Direct vs. Catchment to node Green areas as catchments connected to node Direct rainfall on green areas

15 Green area: Direct vs. Catchment to node Direct rainfall on green areas c Green areas as catchments connected to node

16 Modelopsætning Forening af Mike Urban og Mike 21 via Mike Flood. Mike Urban (hverdagsregn): Traditionelle opsætning Befæstede overflader Afstrømning til kloak M21 MU Mike 21 (skybrud): Terrænafstrømning Nedbør på grønne områder

17 Model setup, data and responsibilities Water company Holed up to 5 year rain event Pipe model Municipal Cloudburst structure Terrain model Mike Flood SUDS elements Fascine, Channels Mike Urban Mike 21 Cloudburst Terrain modifications

18 Underpass Hydrological modified DTM Pass in DTM Road rebuild in DTM Pass in Pipe model

19 Koblingsareal Kobling i én-celle Kobling efter vejbrønde

20 Pit cell effect

21 Korrektion for pit cell -effekt 3 mm

22 Hvad styrer afstrømningen fra grønne områder? Nedbør Model for nedsivning Terrænmodel Befugtning og lavningsmagasinering Vandmætning af jorden Overfladeafstrømning Nedsivning

23 Indbygning af LAR-anlæg i MU LAR-elementer er indbygget i modellen via de funktioner der er til rådighed i den nuværende udgave af MU. Basin, weir og reguleringer på ledninger til beskrivelse af nedsivning. Eksempel: Wadi med underliggende dræn, der leder til tørt bassin Tørt bassin Wadi drænes med overløb og dræn, der leder til tørt bassin.

24 Nuværende model for Risvangen Render i terræn Ledninger

25 Urban Geologi, Nedsivning Konsekvensvurdering af nedsivning Grundvandsmodellering Ændret sekundært grundvandsspejl Vand i kældre Nedsivningsområder Kumulative effekter

26 Modellering Ændring i sekundært grundvandsspejl Klimaeffekt Vurdering/optimering af placering af regnbede Bygninger og kældre Pejleboringer til validering

27 Muligheder Relativ stigning Regnbede tillades hvor vi er nogenlunde sikre Lokal indsats og motivering

28 Boringer

29 Pejlinger vs model Model Pejling1 Pejling2 Muldtykkelse

30 Obs vsp dybde Obs gvs Obs vsp dybde Obs vsp dybde Obs vsp dybde Pejlinger Pejling1 Pejling2 1:1 2 1 Pejling1 Pejling2 1: Muldlag tykkelse Empirisk model Lineær (Pejling1) Lineær (Pejling2) Model vsp dybde 2 Pejling1 1.5 Pejling Empirisk model Log. (Pejling1) Log. (Pejling2) Topografisk opland 1 Pejling1 Pejling2 1: Pejling Emp model Pejling2 Empirisk model Lineær (Pejling1) Lineær (Pejling2) Afstand vej

31 Model sammenligning Empirisk model Std. afv Feb-Marts < Grundvandsmodel Std. Afv. 1.0

32

33

34 Stigning i sekundært grundvandsspejl Idealiserede cases Grund 800 m 2 Befæstelse 25 % Regnbed 36 m 2 Topjord ned til 1,2 m Moræneler ned til 5 m Terrænhældning 20 oo/o Snit langs strømningen Regnbed cell id Effekt af regnbed, ved forskellig ledningsevne [m/s] 6.00E E E E E Celle id, cellestørrelse 3 m

35 Resultat for Risvangen Ingen nedsivning i offentlige anlæg Afstrømning på terræn Forsinkelse hvor det er muligt Udledning til Risskov Bæk

36 Modeltekniske udfordringer Der mangler praktik inden for modellering af systemer med LAR og lignende på kvarter- og byområde niveau. Små serieforbundne bassiner: Hvordan udnyttes spredte forsinkelsesvolumener optimalt samtidig med at systemets tømmetider holdes nede? Kompliceret at beskrive anlæg med nedsivning i MU (gøres simplere i næste udgave af MU). Begrænse dannelse af numerisk vand og ustabilitet i modellen. Lange simuleringstider som følge af langsom tømning af systemet.

37 Opsamling Modellering op til serviceniveau i Mike Urban Modellering fra serviceniveau til og med skybrud i Mike 21 Stort detaljeringsniveau er nødvendigt Også private anlæg må tages i regning Konsekvensen for grundvandet beregnes med Mike SHE