Bassindimensionering og hydrauliske effekter i vandløb

Transkript

1 Bassindimensionering og hydrauliske effekter i vandløb EVA - temadag Våde regnvandsbassiner er det løsningen? Nyborg, 1. marts 2018 Anja T. H. Thomsen: anja@orbicon.dk 1

2 Det hydrologiske kredsløb i byer 2

3 Urban hydrologi Processer af betydning for overfladeafstrømningen: - Befugtning - Lavningsmagasinering - Fordampning - Infiltration } } Initialtab Hydrologisk reduktionsfaktor 3

4 Regnintensitet og gentagelsesperioder Landsregnrækken (intensiteter i l/(s ha)): Varighed, tr (min) T (år) i c t r 4

5 Oplandsafstrømning Afstrømningshastighed på overfladen: Tommelfingerregel 1 m/s 160 Tid/arealmetoden - 10 minutters regn, gentagelsesperiode = 2 år Koncentrationstid på overflade: 7 minutter Regnvarighed: 10 minutter Afstrømningshastighed i afløbssystemet: Tommelfingerregel 1 m/s Q (l/s) Afstand til bassin: 1 km Opholdstid i afløbssystemet: 16,5 minutter 20 0 t k t r Tid (min) Periode fra start af regn til slut udledning: 33,5 minutter 24 m 420m 5

6 Resulterende afstrømning til bassin 200 Regnvarighed: 10 minutter Gentagelsesperiode: Ca. 10 år Q A (l/s) Q B (l/s) Tid, t (min) Tid, t (min) 200 Q C (l/s) Tid, t (min) 300 Opl: 2 ha Opland A Opl: 1 ha Opland B Opl: 2 ha Opland C U Q U (l/s) Tid, t (min) 6

7 Bassindimensionering HUSK: Krav til gentagelsesperiode for overløb har betydning for bassinstørrelsen Krav udledningsmængde har betydning for: Bassinstørrelse Tømmetid 7

8 Hvor meget kan vi udlede? Oversvømmelse? Oversvømmelse? Kritisk Kritiskoversvømmelse? oversvømmelse? Skadelig Skadeligvandføring vandføring ifht. ifht.vandløbet? vandløbet? Medianmaksimum? Medianmaksimum? Naturlig Naturligafstrømning? afstrømning? Naturlig Naturligaktuel aktuelafstrømning? afstrømning? 8

9 Maksafstrømning [l/s/km 2 ] Maksimumafstrømning [l/s/km 2 ] Naturlig afstrømning Medianmaksimum 80 Årsmaksimumafstrømning 80 Månedsmaksimumafstrømning år Årstal Måned Mst.nr Haarby Å ( ) 9

10 Kan man drosle for meget? Årsmiddelregn 750 mm Mst. Medianmaksimum afstrømning 20 l/s/km 2 1 red. ha m 3 0,2 l s red.ha Bassin m 3 Ind Ud m 3 10

11 Kan man drosle for meget? Årsmiddelregn 750 mm Mst. Medianmaksimum afstrømning 24 l/s/km 2 0,5 red. ha 1 red. ha 1 red. ha 10% m m 3 0,24 l s red.ha m m 3 Ind Bassin Ud m 3 11

12 Bassinudnyttelse 0,3 l/s/ha Maks overløb: 0,7 m 3 /s Samlet overløb: 894 m 3 Maks overløb: 0,35 m 3 /s Samlet overløb: 403 m 3 Opland: 5 ha red Udledning: 0,3l/s/ha Bassinstørrelse: 3300 m 3 1 l/s/ha Opland: 5 ha red Udledning: 1,0l/s/ha Bassinstørrelse: 2250 m 3 12

13 Bassinudnyttelse 0,3 l/s/ha Fraktil [%] Fyldningsgrad [%] 25 11, , , , ,3 1 l/s/ha Fraktil [%] Fyldningsgrad [%] , , ,8 13

14 Effekt af udledning - middelsituation Opland [km 2 ] Vsp-stigning [cm] 5 l/s Vsp-stigning [cm] 10 l/s Vsp-stigning [cm] 20 l/s Vsp-stigning [cm] 700 l/s 0,4 (5 l/s) 3,5 5 8, (120 l/s) 0, (1.200 l/s) 0,2 0,4 0, ( l/s)

15 Udledning [l/s] Udledning [l/s] Bassin vs. uforsinket 15

16 Dæmpning og udjævning af uforsinket udledning 228 l/s/km 2 70 l/s/km 2 16

17 Beregnet vandføring - baseflow (l/s) Dæmpning og udjævning af uforsinket udledning Dynamisk bølge - dæmpning af uforsinket udledning fra Hovedgård 3000 m 4000 m 7000 m 8000 m m m m : : : : : : Tid

18 Specifik afstrømning (l/s/km 2 ) Dæmpning og udjævning af uforsinket udledning Dynamisk bølge - dæmpning af uforsinket udledning fra Hovedgård - CDS T = 2 år Naturlig afstrømning = 63 l/s/km 2. Målestation er ved m nedstr Hovedgård : : : :48 Tid St top: kl. 3.19, q: 227 l/s/km 2 St top: kl. 5.36, q: 69,2 l/s/km 2 Transporttid: 2 t 17 min Reduktion: ca. 70% 3000 m 4000 m 7000 m 8000 m m m m Med. maks. 18

19 Hvornår reagerer hvad? Hurtigtreagerende vandløb (opland = 0,5 km 2 ) Vandstand i bassin Vandstand i vandløb 19

20 Hvornår reagerer hvad? Langsommere reagerende vandløb (opland = 12 km 2 ) Forsinkelse 2 timer 20

21 Simulering af konstant udledning Udledning 1 l/s/ha Nødvendigt bassinvol. 24,460 m 3 Fast udledning 1 l/s/ha Pct. tid udledning 15% 21

22 Simulering af styret udledning Udledning Styret 1 l/s/ha Styret udledning Nødvendigt bassinvol. 20,090 24,460 m 3 Pct. tid udledning 6,5% 15% Udledning Styret Nødvendigt bassinvol. 20,090 m 3 Pct. tid udledning 6,5% 22

23 Etableringsomkostninger [mio DKK] Etableringsomkostninger [mio DKK] Økonomiske overvejelser Etableringsomkostninger til vådt bassin Etableringsomkostninger ved T= Udledning [l/s/ha] Etableringsomkostninger til lukket betonbassin Totalareal: 200 ha, befæstelsesgrad 25%, reduceret areal 50 ha Etableringsomkostninger ved T= Udledning [l/s/ha] 23

24 Udledning [l/s/ha] Sikring af hverdagsregn eller sikring mod nødoverløb? Gentagelsesperiode for overløb [år] Bassinvolumen Udledning T=5 Gentagelsesperiode Q=1l/s/ha Bassinvolumen [m 3 ] 24

25 Konsekvenser af store nødoverløb 25

26 Spørgsmål? 26