Klimarobuste byer og bæredygtig håndtering af byens vand Byens Vand 2011 Vandhuset, Skanderborg, 23. august 2011 Professor Marina Bergen Jensen mbj@life.ku.dk +45 2724 4447 Dias 1
Byer er populære (Grimm, 2008) Dias 2
Byerne er klodens økonomiske, kulturelle og sociale tyngdepunkter Stor udledning af drivhusgasser Transport Opvarmning og køling af bygninger Sårbare over for klimaændringer Der bor mange mennesker og foregår mange aktiviteter Der findes meget værdifuld infrastruktur Dias 3
København 2. Juli 2011 http://www.youtube.com/watch?v=tinaeetazne&feature=related Dias 4
Den store klimaudfordring. Transformationen af byer fra klimasensitive enheder med stor CO 2 -udledning til klimarobuste byer med lav CO 2 -udledning og (fortsat) velfærd Dias 5
Klima- & Bæredygtighedsudfordringen skal løftes samtidig - Energikrise alternativer til fossile kilder - Globalisering af økonomien hvad skal Danmark leve af? - Knaphed på ressourcer (ferskvand, fosfor, kobber ) - Politisk ustabilitet globalt, lokalt (etnicitet, ensomhed ) Enhver udfordring er også en mulighed- Håndtering af regnvandet kan give byen nye kvaliteter Dias 6
Aktuel agenda i dansk kontekst 1) Tilpasning af byer til mere regn ved hjælp af byens landskab 2) Store budgetter omkring kloakinvesteringer 3) Synergi med bæredygtig udvikling Dias 7
Kloakbaseret eller landskabsbaseret tilpasning? Konventionel tilpasning Gør kloaksystemet større Innovative tilpasning Brug byens landskab Dias 8
Et eksempel Monikenhuizen, Holland Dias 9
Dias 10
Dias 11
Dias 12
Bylandskabets potentiale i klimatilpasningen Kvantitet m 3, m 3 /s Regnstatistik, serviceniveau Grundvand niveau og dynamik Jord og planter Kvalitet µg/l Suspenderet stof, tungmetaller xenobiotica, patogener Beskyttelse af recipienter Beskyttelse af mennesker Synergi Borgere Administratorer Innovationskæder Hydrogeology Sewer engineering Urban Planning Landscape Architecture Environmental chemistry Treatment technologies Urban Planning Landscape Architecture Urban Planning Landscape Architecture Social sciences Economics & Policies Dias 13
Strategi: 1) Find plads til ekstra vand (& vær forberedt på tørke) 2) Sørg for tilpas kvalitet af vand der håndteres 3) Design løsningen så byens øvrige udviklingsmål fremmes Dias 14
Den kvantitative udfordring Problemer Ukontrollerede overløb, der lammer byen For mange kontrollerede kloakoverløb, der belaster vandmiljøet Årsager Der kommer mere regn Byen vokser og bliver tættere Dias 15
Mekanisme bag øget nedbør Udledning af drivhusgasser (g/m 3 ) Temperatur ( C) Vand i atmosfæren (g/m 3 ) Nedbør (mm/s) Tungere og voldsommere vejrsystemer Mere og kraftigere regn Mere tørke Dias 16
Trends Temperatur: Siden 1873 er temperaturen steget med ca. 1,5 o C og nedbøren med ca. 15 % Storme: Der har siden 1971 været 14 orkaner og det er lige så mange som i de foregående 80 år Nedbør: Årsnedbøren er steget med ca. 100 mm på 130 år og de kraftigste nedbør er blevet 20 25% kraftigere Dias 17
Regnstatistik forskydes mod større intensitet og kortere gentagelsesperioder Regnintensitet (L pr. sekund pr. hektar) Varighed, t r (mins) T (år) 5 10 15 20 25 30 40 60 120 20 350 280 240 205 172 149 119 86 64 10 310 230 190 170 142 123 98 72 43 5 260 190 160 128 108 94 76 56 33 2 200 140 114 92 78 68 56 43 26 1 150 110 88 72 61 54 44 33 21 0.5 110 83 64 53 46 41 34 26 17 0.2 80 52 40 34 29 26 22 17 11 Based on 139 statistical years of measurements collected during 1933-62 Dias 18
Regnstatistik forskydes mod større intensitet og kortere gentagelsesperioder Regnintensitet (L pr. sekund pr. hektar) Varighed, t r (mins) T (år) 5 10 15 20 25 30 40 60 120 20 350 280 240 205 172 149 119 86 64 10 310 230 190 170 142 123 98 72 43 5 260 190 160 128 108 94 76 56 33 2 200 140 114 92 78 68 56 43 26 1 150 110 88 72 61 54 44 33 21 0.5 110 83 64 53 46 41 34 26 17 0.2 80 52 40 34 29 26 22 17 11 Based on 139 statistical years of measurements collected during 1933-62 Dias 19
Byens vandsystemer Regn, Sne klimaforandringer Regnafstrømning Vandforsyning Spildevand Infiltration Tavleskitse af kloaksystemer Dias 20
Kloaksystemer vokser i takt med byen Dias 21
Kloaksystemer vokser i takt med byen Dias 22
Kloaksystemer vokser i takt med byen Flaskehalse opstår pga. 1. Byen vokser 2. Byen bliver tættere 3. Regnen bliver voldsommere Dias 23
Byen bliver samtidig mindre porøs Eller udskift med permeabel belægning! Dias 24
Kontrolleret kloakoverløb Dias 25
Ukontrolleret kloakoverløb Dias 26
Fællessystem (<1960) Separatsystem (>1960) Tørvejr: Under normal regn: Inden for servicekravet Under ekstrem regn: Uden for servicekravet Plan B Max. 1 gang hvert 10. år Max. 1 gang hvert 5. år Dias 27 servicekrav
Dias 28
Elementer til landskabsbaseret regnvandshåndtering (LAR) Forsinkelse Kvantitet Nedsivning Fordampning Transport Rensning Dias 29
Landskabselementer til håndtering af regnafstrømning Dias 30
Forsinkelse vådt bassin Dias 31
Forsinkelse tørt bassin Dias 32
Forsinkelse underjordisk bassin Dias 33
Nedsivning Permeable belægninger Dias 34
Nedsivning Infiltration gennem græs Dias 35
Nedsivning + forsinkelse Regnbed Dias 36
Nedsivning + forsinkelse Rendefaskine Dias 37
Fordampning Intensive grønne dage (taghaver) Dias 38
Fordampning Ekstensive grønne tage Dias 39
Transport Rendestene Dias 40
Transport Trug Dias 41
Nedsivning + forsinkelse + transport Vadi (trug-faskine, mulden rigole systems, swale trench systems) Dias 42
Bylandskabets potentiale i klimatilpasningen Kvantitet m 3, m 3 /s Regnstatistik, serviceniveau Grundvand niveau og dynamik Jord og planter Kvalitet µg/l Suspenderet stof, tungmetaller xenobiotica, patogener Beskyttelse af recipienter Beskyttelse af mennesker Synergi Borgere Administratorer Innovationskæder Hydrogeology Sewer engineering Urban Planning Landscape Architecture Environmental chemistry Treatment technologies Urban Planning Landscape Architecture Urban Planning Landscape Architecture Social sciences Economics & Policies Dias 43
Rensemæssige udfordringer Beskyttelse af vandmiljøet vandløb, grundvand EU vandrammedirektiv Brug af regnafstrømningen til rekreative formål Suspenderet stof (grumset vand) Smitstoffer (pathogener) Miljøfremmede stoffer Dias 44
Regnafstrømning er ikke rent Mange kilder Partikler, tungmetaller, xenobiotica, patogener Stor variation i koncentration, også på samme lokalitet Vejvand er værst Dias 45
Observerede indløbskoncentrationer i Ørestad, København Interval 25 hændelser Gns. Krav Suspenderet stof 23 393 mg/l 123 mg/l 25 mg/l Zink 28 208 µg/l 98 µg/l 110 µg/l Kobber 9-50 µg/l 25 µg/l 12 µg/l Krom 8-58 µg/l 18 µg/l 10 µg/l Bly 1-22 µg/l 9 µg/l 3,2 µg/l Fosfor 66 656 µg/l 178 µg/l 100 µg/l Dias 46
Filterjord når vandet skal nedsives Veldefineret og modificeret muldjord: - Høj ph (ligevægt med kalk) - Et vist humusindhold - Et vist lerindhold - Hydraulisk ledningsevne justeret til 10-4 10-5 m/s ved iblanding af sand - Vegetationsdækket Dias 47
Dokumentation af filterjord Tyske søjler til KU-lab Feltforsøg ved P-plads i Odense Dias 48
Udvikling af Dobbeltporøs filtrering Dias 49
Ørestad: regnafstrømning håndteres i åbne kanaler Tagvand udledes direkte? Vejvand skal renses Men hvordan? Dias 50
Animation Dias 51
Vi sammenligner to versioner af DPF 6-lag 18-lag Dias 52
DPF rensemekanisme Gravitationsdrevet flow Sedimentation af partikler Sorption af opløste forureninger Dias 53
Outlet 6-Layer Sampling OUTLET 18-Layer 50 m Inlet to 6 Layer Inlet to 18-Layer Sampling of inlet water Dias 54 Road Runoff (after sandtrap)
Dias 55
Forsøgsresultater (25 hændelser. Prøver udtaget efter sand- og oliefang) indløb udløb (18 lag) krav (KK) Suspenderet stof 123 mg/l 1.4 mg/l 25 mg/l Zink, Zn 98 µg/l 12.5 µg/l 110 µg/l Kobber, Cu 25 µg/l 9.6 µg/l 12 µg/l Krom, Cr 18 µg/l 10 µg/l 10 µg/l Bly, Pb 9 µg/l 0.2 µg/l 3,2 µg/l Fosfor, P 178 µg/l 39 µg/l 100 µg/l Dias 56