»Ny LAR-model til dimensionering og simulering af LAR

Transkript

1 »Ny LAR-model til dimensionering og simulering af LAR Jan Jeppesen Markeds- og udviklingschef, klimatilpasning ATV Vintermøde 2015 D. 11. marts 2015, Vingstedcentret

2 »Baggrund for LAR-model Behov for at minimere risikoen for fejlinvesteringer i LAR Planlægningsværktøj skal belyse flg. LAR-spørgsmål: Hvor bliver vandet af ved nedsivning (vandkredsløb)? Risici, afledte effekter ved nedsivning/grundvand? Kan vi nedsive hele året? Effekt ved delvis afkobling, forbrug, fordampning? Effekten på kloak/service-niveau/skybrud Optimal dimensionering og LAR-strategi for et område 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 »Er der et behov for bedre planlægning: JA! Modellering øger forståelsen og afdækker risici Marielyst, Gladsaxe, regnbed (Tdim=5 år). Overløb til vejrist, januar Foto: Ida Marie Knudsen, Teknologisk Institut. Oversvømmelse på mark, Fyn, januar 2015 Jeppesen og Christensen (2014), Groundwater

4 »Dataindsamling skal komme før modellering Geofysik (først!) + Infiltrationstest + Spydkartering / håndboringer + Geotekniske boringer, pejlinger, m.m. = Cost-effektiv kortlægning!

5 »Den nye LAR-model: MODFLOW-LID

6 »Den nye LAR-model: MODFLOW-LID OPSKALERING Element Opland P ET a P VTU-project ALECTIA, VandCenter Syd, Odense Kommune, Aarhus Universitet, GEUS-V 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 (som kan integreres): 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 Modellen simulerer: LAR, enkelte og serielt-forbundne Vandkredsløb / grundvand på detailskala (1 1 m)! Input til afløbsmodel Modellen kan bruges til at belyse LAR rettet mod: Maksimal afkobling og forsinkelse Maksimal effekt på serviceniveau / skybrud Minimal risiko for fugtige kældre / afledt dræningsbehov Optimal LAR-strategi for bydele

7 »Del 1: Dimensioneringsværktøj eksempler Ejendom, 1000 m2 a: Traditional afledning b: Grønt tag c: Regnvandstank d: Regnbed-faskine e: Regnbed-faskine, faskine med flow regulator f: Tank, regnbed, faskine, faskine med flow regulator g: Grønt tag, regnbed-faskine, faskine med flow regulator Input: CDS regn (årsnb=650mm;t=10år;f=1,4; dur=1440 min; dt=1 min)

8 m3/s»del 1: LAR på ejendomsniveau a: Traditional afledning Minutter a 350 m2 350 m2 50 m2 200 m2 50 m2

9 m3/s m3/s»del 1: LAR på ejendomsniveau b: Grønt tag Minutter a b 350 m2 350 m2 50 m2 200 m2 50 m2 4.00E E E E E E E E E+00 GRRFINPUT RUNOFF Minutter

10 m3/s»del 1: LAR på ejendomsniveau c: Regnvandstank Minutter a c 350 m2 350 m2 3 m3 50 m2 200 m2 50 m2

11 m3/s»del 1: LAR på ejendomsniveau d: 50 % afkobling, regnbed-faskine Minutter a d 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

12 meter m3/s»del 1: LAR på ejendomsniveau e: 50% afkobling, 50 % delvis afkobling Regnbed, faskine, faskine med flow regulator 350 m2 350 m Minutter a e 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 m INFDEVICE-WT Minutter

13 m3/s»del 1: LAR på ejendomsniveau f: 75% afkobling, 25 % delvis afkobling Tank, regnbed, faskine, faskine med flow regulator Minutter a f 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

14 m3/s»del 1: LAR på ejendomsniveau g: 50% afkobling, 50 % delvis afkobling Grønt tag, regnbed, faskine, faskine med flow regulator Minutter a g 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

15 Akk. [m 3 ] Vandstand [m]» Del 1: LAR på ejendomsniveau (LTS) Akk. [m 3 ] Input [L /sek ha] P ET a Grønt tag > faskine > vandbremse > kloak 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

16 » Del 1: LAR på ejendomsniveau (LTS) Dimensionsgivende parametre: P Tank > faskine > vandbremse > kloak 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)

17 » Del 1: LAR på ejendomsniveau (LTS) Vejbed > faskine > vandbremse > kloak 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)

18 »Del 2: 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

19 50 x 100 m 175 x 4 m»del 2: 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

20 »Del 2: LAR-scenarier for bydele 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

21 »Del 2: Opskaleret hydrologisk effekt på grundvandsspejlet ved nedsivning og forbrug LAR-scenarie 1 -massiv nedsivning ved faskiner LAR-scenarie 2 -regnvandstank (forbrug) før nedsivning

22 »Del 2: Opskaleret hydraulisk LAR-effekt Eksempel på simulering d. 28. maj 1998: 10 års hændelse

23 Kilde: VandCenter Syd Kilde: VandCenter Syd»Del 2: Opskaleret hydraulisk effekt på kloakopstuvninger (opstuvningsstatistik; ) Service-niveau for afløbssystemet H > kælderniveau (1,5 mut); H > terræn niveau T> 2 år (små cirkler) T > 10 år (store cirkler)

24 Opsummering Risiko for fejlinvestering: Risiko for afledte negative effekter ved LAR: fejldimensionering, stigning af grundvandsspejl, fugtige kældre, etc. Minimering af risiko: Bedre planlægning minimer risikoen for at vælge de forkerte LAR-løsninger: målrettet dataindsamling (bl.a. fladekortlægning ved geofysik) hydraulisk og hydrologisk modellering integreret med grundvand MODFLOW-LID er udviklet specifikt til: at simulere det urban-hydrologiske vandkredsløb at simulere LAR på den skala som processerne foregår på (!) at kunne opskalere LAR-effekten til oplande MODFLOW-LID kan benyttes på to niveauer: Simpelt dimensioneringsværktøj (ejendom/matrikel/ forsimplet opland ) Avanceret integreret model (bydel) MODFLOW-LID genererer værdifuld beslutningsstøtte til vurdering af LAR-muligheder for bydele: Risikoen for afledte negative effekter ved nedsivning / stigende grundvandsspejl (bæredygtig nedsivning) 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 for bydele: Den optimale LAR-strategi Dynamisk opfølgning af konkrete løsninger

25 TAK for opmærksomheden! Jan Jeppesen Follow ALECTIA