Sønderborg Forsyning Retningslinjer til dimensionering af afløbssystemer der skal fungere under regn i Sønderborg Kommune Revision 1-2015 Udgivelsesdato den 11.09.2015
1 FUNKTIONSPRAKSIS Sønderborg Forsyning har udarbejdet fælles retningslinjer for dimensionering af afløbsnet, herunder ledningsanlæg der saneres i forbindelse med kloakfornyelse i Sønderborg Kommune. Retningslinerne tager udgangspunkt i Spildevandskomiteens Skrift 27, 28, 29 og 30. Funktionspraksis omfatter dimensionering af nye regnvands- og fællesledninger samt ledningsanlæg der etableres i forbindelse med kloakfornyelse. I tabel 1 er vist funktionskrav til afløbsanlægget i overensstemmelse med Skrift 27 s anbefalinger. Krav til opstuvning til terræn skal opfyldes i forbindelse med fremtidige saneringer og nyanlæg. Beregningsmæssigt betyder dette at overskridelse ikke må forekomme oftere end den fastsatte gentagelsesperiode. Arealanvendelse Nyanlæg Sanering Minimumfunktionskrav. Gentagelsesperiode (år) for opstuvning til terræn Fælleskloak T=10 år T=10 år Separatkloak T=5 år T=5 år Anbefalet værdi af gentagelsesperiode for fuld udnyttelse af rørkapacitet ved dimensionering med beregningsniveau 1 Fælleskloak T=2 T=2 Separatkloak T=1 T=1 Tabel 1 - serviceniveau, jf. Skrift 27. 2 BEREGNINGSMETODER I tabel 2 er vist 3 beregningsniveauer og tilhørende beregningsmetoder som skal anvendes til dimensionering og analyse af afløbssystemer hvilket er i overensstemmelse med Skrift 27 s anbefalinger. Niveau Metode Værktøj Anvendelse Bemærkninger 1 Den rationelle metode 2 Dynamisk model 3 Dynamisk model Håndberegning Regneark Regndata/ regnrækker CDS-regn (Chicago Design Storm) Historiske regn. LTS-regn (Long Term Statistics) Ved små og simple kloaksystemer. F.eks. øverste ledningstrækninger i et større ledningssystem. Ukomplicerede systemer hvor afstrømningsbilledet er enkelt. Ingen begrænsninger. Metoden forholder sig ikke til opstuvning. Metode kan ikke verificere om det foreslåede system overholder opstuvning til fastsat kritisk kote. Bør ikke anvendes ved: Større afløbssystemer med bassiner. Langtidssimulering. Beregning i niveau 3 er den samme som i niveau 2. Forskellen er at regninput er en tidsserie. Beregningen opsættes så der tages højde for koblede regn. Tabel 2 Beregningsniveauer 2
3 DIMENSIONERING Ved dimensionering af ledningssystemer skal der anvendes hydrauliske modeller i MIKE URBAN til beregning af stuvningsniveauer i relation til fastsatte funktionskrav Ved meget små og simple kloaksystemer, kan det overvejes om den rationelle beregningsmetode kan finde anvendelse. Det skal dog understreges at metoden ikke forholder sig til opstuvning og at dimensioneringen alene bygger på maksimal vandføring bestemt for hver strækning. Dette begrænser mulighed for anvendelse af denne metode betydeligt. Ved brug af den rationelle metode bør der supplerende foretages kontrolanalyse af systemet med edb-programmet MIKE URBAN hvor opstuvninger, størrelse af bassinvoluminer m.v. vurderes. 3.1 Der skal benyttes nyeste version af edb-programmet ved hydrauliske beregninger. De hydrauliske beregninger af regn- og fællesvandssystemerne skal gennemføres efter følgende fremgangsmetode, se tabel 3 Aktivitet Beregning Værktøj Regndata 1 Statusberegning til fastlæggelse af statussituation for det eksisterende system hvor der tillades opstuvning til terræn maksimalt hvert 5. eller 10. år, jf. tabel 1 2 En planberegning for det forslåede fornyede/sanerede afløbssystem, hvor der tillades opstuvning til terræn maksimalt hvert 5. eller 10. år, jf. tabel 1 3 En planberegning til efterkontrol og endelig dimensionering af det foreslåede fornyede/ sanerede afløbssystem hvor der tillades opstuvning til terræn maksimalt hvert 5. eller 10. år, jf. tabel 1. Tabel 3- Beregningspraksis CDS-regn (Chicago Design Storm) CDS-regn (Chicago Design Storm) LTS-regn (Long Term Statistics) CDS-regn genereret efter ny regional model regneark (regionalregnraek-ke_ver_4_0.xls) Geografiske koordinator for det aktuelle område angives CDS-regn genereret efter ny regional model regneark (regionalregnraek-ke_ver_4_0.xls) Geografiske koordinator for det aktuelle område angives LTS-regn. regnserien for Damgade Pumpestation, Sønderborg - station 26481. Ledningsmodellen opbygges på baggrund af data fra Sønderborg Forsynings kloakdatabase, suppleret med data for bygværker, pumpestationer, bassiner m.m. Der skal udarbejdes en detaljeret oplandsbeskrivelse på baggrund af grundkort, ortofoto samt visuel oplandsbesigtigelse som baggrund for overfladeafstrømningsmodellen. 3
3.1.1 Hydrologi I overflademodellen anvendes følgende værdier for hydrologiske reduktionsfaktorer og initialtab. Hydrologisk reduktionsfaktor Den hydrologiske reduktionsfaktor angiver den del af nedbørsmængden fra befæstede arealer, som ledes til kloaksystemet. Reduktionsfaktoren fastsættes til 0,9* se note 1) for både status- og planberegning. Initialtab Initialtabet angiver den del af nedbørsmængden, som skal falde før den egentlige overfladeafstrømning begynder. Der anvendes 0,6 mm (MIKE URBAN standardværdi) 3.1.2 Koncentrationstiden Koncentrationstiden for et opland sættes til 7 min (MIKE URBAN default værdi). For større oplande tillægges koncentrationstiden afløbstiden for oplandets interne kloak beregnet ud fra afstrømningshastighed på 1 m/s. 3.2 Regndata 3.2.1 Beregningsmetode 1 ( Den rationelle metode ) Design regnkurve anvendes til dimensionering af ledninger genereret efter ny regional model regneark (regionalregnraekke_ver_4_0.xls) hvor geografiske koordinater for det aktuelle område angives. Regnvarighed på 10 min. vælges og de dimensionsgivende intensiteter kan aflæses. I tabel 4 (se nedenfor) er eksempel på fundne intensiteter er angivet. Geografiske koordinator for Damgade Pumpestation Sønderborg angives (N6086782, E551712). Gentagelsesperiode T [år] 10 min [l/s/ha] Inkl. sikkerhedsfaktorer 10 min [l/s/ha] 1 110 132 (1,2) 2 140 168 (1,2) 5 180 225 (1,25) 10 210 273 (1,3) Tabel 4 Regnintensitet. 3.2.2 Beregningsmetode 2 (Dynamisk model CDS-regn) I den hydrauliske model anvendes CDS-regn til analysering af opstuvning og dimensionering af ledninger genereret efter ny regional model regneark (regi-onalregnraekke_ver_4_0.xls) hvor geografiske koordinater for det aktuelle område angives. 3.2.3 Beregningsmetode 3 (Dynamisk model LTS-regn) Til efterkontrol og endelig dimensionering udføres en LTS-beregning, som er en historisk regnserie til simulering af de hydrauliske forhold. 4
Til denne efterkontrol anvendes regnserien for Damgade Pumpestation, Sønderborg - station 26481. Ved anvendelse af historiske regnserier fra SVK regnmålersystemet bør disse korrigeres ift. den regionale model med en korrektionsfaktor. Korrektionsfaktoren beregnes på baggrund af den konkrete regnserie og observationsperiode og med særlig vægt på de gentagelsesperioder og varigheder, der er relevante for dimensioneringen. Der er udviklet et værktøj til at beregne denne korrektionsfaktor som kan rekvireres ved Spildevandskommiteen. 5
3.3 Sikkerhedsfaktor Sikkerhedstillæg omfatter en statistisk beregningsusikkerhed og en scenarieusikkerhed i dimensioneringsberegningen. Statistisk beregningsusikkerhed dækker i Skrift 27 over usikkerheder i MIKE URBAN beregningerne (hydraulisk reduktionsfaktor, ledningstab m.m.). Scenarieusikkerhed består dels af klimaændringer (ændring i nedbør) og byfortætning (tilbygninger, carporte m.v.). Der skal anvendes de i tabel 5 opstillede sikkerhedstillæg som anvendes til ledningsdimensionering med en forventet teknisk levetid på 100 år. Model Statistisk usikkerhed Scenarie-usikkerhed Beregning Klimaændringer Byfortætning Samlet Sikkerhedsfaktor Ukalibreret model Fælleskloak (T=10) Ukalibreret model Separatkloak (T=5) Kalibreret model Fælleskloak (T=10) Kalibreret model Separatkloak (T=5) 1,2 1,3 1,0 1,56 1,2 1,25 1,0 1,50 1,0 1,3 1,0 1,30 1,0 1,25 1,0 1,25 Tabel 5 - sikkerhedsfaktor I forbindelse med skrift 30 er der skønnet et sæt høje klimafaktorer på 1,45, 1,70 og 2,0 for gentagelsesperioder på hhv. 2,10 og 100 år. Dette skøn kan f.eks. bruges til vurderinger i forbindelse med beredskabsplanlægning og worst-case simuleringer, samt til at teste robustheden af forskellige projekt-forslag. Disse klimafaktorer er nye i forhold til Skrift 29. Det vurderes i den konkrete sag om byfortætning i det givne opland er et realistisk scenarie. Anvendelse af faktor for byfortætning afgøres derfor fra sag til sag. 3.4 Byggemodninger Afløbssystemer i forbindelse med nye byggemodninger skal etableres som separate kloaksystemer. Hydrauliske beregninger af detailsystemet gennemføres ved anvendelse af MIKE URBAN programpakken. Krav til serviceniveau er beskrevet i tabel 1 svarende til, at der for separatsystemer maksimalt accepteres opstuvning på terræn 1 gang hvert 5. år. Følgende befæstelsesgrader benyttes til beregning af det reducerede areal. Har spildevandsplanen eller lokalplan fastlagt en anden befæstelsesgrad benyttes disse: Bebyggelsesart Min. befæstelsesgrad Åben-lav bebyggelse 35 % Tæt-lav bebyggelse 35 % Erhverv og industri 60 % Vejareal 100 % Tabel 6 befæstigelsesgrad 6
I forbindelse med etablering af nye detailsystemer kan der stilles krav om etablering af forsinkelsesbassin, se afsnit 3.5 vedr. dimensionering af bassiner 3.5 Bassiner Dimensionering af et forsinkelsesbassin foretages i henhold til niveau 3 (tabel 2) ved anvendelse af MIKE URBAN LTS. Ved disse beregninger anvendes en reduktionsfaktor på 0,9. Til dimensionering af simple bassiner kan alternativt anvendes regneark genereret efter ny regional model (regionalregnraekke_ver_4_0.xls) hvor geo-grafiske koordinator for det aktuelle område angives.beregningen må ikke foretages uden forudgående aftale med Sønderborg Forsyning/ Sønderborg Kommune. Der skelnes mellem to typer af bassiner med forskellig funktion: Indskudt bassin i kloaksystemet: Hvis bassinet laves som et bassin uden overløbsmulighed, eller med internt overløb, skal man medtage alle sikkerhedsfaktorer i beregningen (jf. tabel 5), idet man er nødt til at se på de hydrauliske konsekvenser i afløbssystemet (stuvningsberegning). Et eksempel herpå er et lokalt rørbassin opstrøms i et kloakopland hvis funktion er at reducere belastningen på det nedstrøms ledningssystem. Recipientbassin forsinkelse af regnvand inden tilledning til vandløb: Såfremt der eksempelvis er tale om et regnvandsbassin i en ny byggemodning hvor der ved overbelastning kan ske aflastning til recipient, og der ikke er fare for oversvømmelse af ejendomme eller veje, er sikkerhedsfaktoren fastlagt i Sønderborg Kommunes Vejledning for behandling af tilladelser til udledning af overfladevand til recipient som kan rekvireres hos Sønderborg Kommune. Note 1: Den hydrauliske reduktionsfaktor fastsættes på baggrund af den oplandsbeskrivelse som ligger i modellen. Reduktionsfaktoren sættes ikke lavere end 0,9. Ved eksempelvis et vejsepareringsprojekt hvor oplandsareal og befæstelsesgrad er præcist afgrænset bør der anvendes en reduktionsfaktor på 1,0 7