Svackdike

30

Dimensionering

Översilningsytor fungerar först och främst som reningsmetod och inte som magasin vid stora flöden. Bäst effekt fås vid mindre flöden då dagvattnet får tid att infiltrera ner i marken.

Ytan som krävs motsvarar ungefär 10 procent av den avrinnande ytan.

Reningsförmåga

Reningsmöjligheterna vid översilningsytorna är mindre god. Det är speciellt de större partiklarna som sedimenterar vid mindre flöden. Vid större flöden finns även en risk för erosion, för att undvika detta kan det vid stora flöden med fördel vara bra att bräddas förbi.

För god reningseffekt rekommenderas inte en större lutning än 3 procent. ( Larm, T 2019)

Figur 13 - Illustration av översilningsyta Styrkor och svagheter

Översilningsytor ger god rening vid mindre flöden, bidrar till naturlig grundvattenbildning samt kräver minimal skötsel. Vid större flöden infiltreras dagvattnet dåligt och ett uppsamlingsdike krävs för överskottsvatten.

3.1.12 Svackdike

Svackdiken används i störst omfattning vid hårdgjorda ytor som vägar och gator.

Utformning

Svackdiken utformas ofta som trapetsformade eller paraboliskt då detta ger en större reningseffekt än det klassiska V-tvärsnittet (Larm. T, Fransson, 2000) Släntlutningen skall

31

vara 1:3 och längslutningen skall ligga mellan 0,2 till 1 procent för att god infiltration skall kunna genomföras.

Dimensionering

Dimensioneringen av ett svackdike är beroende av ett vilka förutsättningar som finns på platsen, vilken flöden som skall tas omhand, Vilken vegetation som finns och hur denna skall underhållas. När flödet skall beräknas i ett svackdike använder man sig av Mannings ekvation (3.1.7), (Godecke. T, 2016). För att skapa en fördröjningsvolym kan man bromsa utflödet vid utloppet.

Manning stal bestäms med utgångspunkt från förhållandet mellan vattendjupet och vegetationens höjd. Manning stal sätts till 0,02 - 0,04 när vattennivån är högre än vegetationen och när förhållande är ombytt sätts Manningstal till 0,3 - 0,4. (Godecke. T, 2016)

Reningsförmåga

Huvuddelen av ett svackdikes reningsförmåga går ut på att ta hand om större partiklar via sedimentation av dagvattnet. För att förbättra reningsmöjligheterna kan man anlägga ett dräneringslager i svackan. Det rekommenderas att man anlägger svackdiken med vegetation av högre nivå. Detta för att bromsa upp flödet och på så sätt öka sedimentationen. (Larm.

T, 2019)

32

Figur 14 - Illustration av Svackdike Styrkor och svagheter

Ett svackdike har stora möjligheter att fördröja och ta hand om stora flöden och anses vara ett gott första reningssteg innan kompletterande anläggningar kopplas på. I ett svackdike renas enbart större partiklar och kräver en dränering för att bättra reningsfunktionen.

(Stockholm vatten och avlopp, 2017k) 3.1.13 Dammar och våtmarker

Dammar och våtmarker finns ofta som en sista fördröjning och rening innan dagvattnet får släppas ut i en recipient. Kallas då ofta för ”end of Pipe”.

Utformning

Dammarnas utformning skall underlätta för god sedimentering och att risken för att slammet ska bli upprivet vid stora flöden ska minimeras. Vid dagvatten som har en större föroreningshalt rekommenderas en försedimenteringsdamm där större partiklar kan sedimenteras. (Larm. T, 2019)

Den första delen av anläggningen skall förses med en djupare del. I denna del ges större fasta partiklar möjligheten sedimenteras. Nästa steg i anläggningen skall utformas så att se flödeshastigheten minskar varvid sedimenteringen ökar. Detta sker genom en grundare del som med fördel innehar större del vegetation. Vegetationen ser till att gott utrymme finns för att mikroorganismer skall frodas och hjälpa till med dem biologiskareningen.

33

Om möjlighet finns placeras utloppet från dammen/våtmarken under vattenytan. Detta ger en egenskap som ger en viss oljeavskiljning. (Stockholm vatten och avlopp, 2017h)

Dimensionering

Dammen eller våtmarken behöver dimensioneras efter att kunna klara av att fördröja och rena den dimensionerande nederbörden från dess tillrinningsområde Den storlek som har visat sig vara den mest optimala är 1,5 % till 2,5 % av den yta den skall betjänas. Dock rekommenderas en area av minst 150 m² (Fransson & Larm. T, 2000)

Reningsförmåga

Våtmarkers och dammars reningsförmåga är stor, speciellt vid anläggningar som tar emot stora volymer av förorenat dagvatten och från anläggningar som har utformats med större delen av vegetation och då kunna rena dagvattnet från de finare förorenade partiklarna.

(Naturvårdsverket 2017). Vegetationen har även god förmåga att fånga upp föroreningar så som fosfor, metallföroreningar och i områden där vattnets exponering mot växter ökar, så som i stora och grunda områden bidrar det även med en signifikant reduktion av kväve och andra lösta föroreningar. En våtmark har således en högre kapacitet när det kommer till omhändertagandet av lösta föroreningar. (Stockholm vatten och avlopp, 2017h)

Figur 15 - Illustration av dammar och våtmarker Styrkor och svagheter

Dammar och våtmarker ger en god rening och är mindre känsliga för extrema flöden vid rätt utformning. Bidrar till biologisk mångfald och kan också avskilja olja. Denna typ av anläggning tar stor area i anspråk, något som de flesta fastigheter ej har. Anläggningen

34

kräver underhåll av vegetation samt omkringliggande mark samt kräver sedimenthantering/tömning

3.1.14 Nedsänkt växtbädd (biofilter)

Nedsänkta växtbäddar anläggs på kvartersmark såsom fastighetsgårdar och parkeringsytor.

Utformning

Dagvatten leds till växtbäddarna via ytavrinning och från gatubrunnar. Växtbäddarna kan anläggas på både plan mark samt i sluttningar. Bäddarna kräver ca en meters djup beroende på behovet av fördröjning och rening. Vid goda markförhållanden görs växtbäddarnas botten öppen för vidare infiltration och rening och tvärtom vid dåliga förhållanden.

Rekommenderad infiltrationskapacitet är 50 till 300 mm per timme. Dräneringslagret bör vara minst 150 mm med makadam i storlek 2 - 6 mm. Är grundvattennivån hög i jämförelse med botten så skall botten göras tät för att undvika att föroreningar tar sig till grundvattnet utan rening. Grundvattnet högsta nivå skall vara min 500 mm ifrån växtbäddens botten.

(Larm, T 2019)

Dimensionering

Kapaciteten vid nedsänkta växtbäddar är beroende av djupet på växtbäddens läge gentemot marknivån samt växtbäddens infiltrationskapacitet.

Det rekommenderas att kapaciteten i fördröjningsvolymen skall motsvara volymen av det dimensionerande dagvattnet. (Stockholm vatten och avlopp, 2017). Ytan på växtbädden skall ligga mellan 1–3 % av avrinningsområdet enligt rekommendationer. (Larm, T 2019).

Reningsförmåga

Växtbäddens filtermaterials egenskaper bestämmer bäddens reningsförmåga. Det är en balansgång vid bestämmandet av vilket material man skall använda sig av med tanke på infiltrationskapacitet. För störst reningsförmåga krävs ett material med låg infiltrationskapacitet. Dock får inte infiltrationskapaciteten vara för låg då magasinet kan kräva bräddning. (Larm, T 2019). Kvävereduktionen är begränsad men ökar om bädden är vattenmättad. Växterna bidrar till kvävereduktionen men har till främsta syfte att bidra till infiltrationskapaciteten samt att begränsad erosion. Bäddens ytskikt behöver regelbundet

35

bytas då föroreningar riskeras att frisättas då det organiska materialet bryts ner. Är grundvattennivån hög så bör bädden göras med tät botten för att förhindra kontaminering.

(Stockholm vatten och avlopp, 2017i)

Figur 16 - Illustration av nedsänkt växtbädd Styrkor och svagheter

Det positiva med att anlägga en nedsänkt växtbädd är att den höga reningen vid normala flöden, Dagvattnet nyttiggörs, ger en variation av vegetation samt är estetiskt tilltalande i ett annars hårdgjort område. Åt andra sidan tar anläggningen markytan i anspråk, kan vid torrt väder kräva bevattning av vegetationen. Ligger grundvattennivån för nära botten kan en tät botten krävas.

3.1.15 Skelettjord

Skelettjordskonstruktioner anläggs ofta på kvartersmark, tex bostadsgårdar eller parkeringsytor och efter vägar i tätbebyggda områden.

Utformning

Skelettjordskonstruktioner utformas på två olika sätt, vanlig och luftig skelettjord. Dessa grundläggs med att en grop fylls med makadam av grövre sort. Luftig skelettjord anläggs

36

enbart med makadam och får en hög porositet. I den vanliga skelettjorden vattnas jord ner i grundlagret och på så sätt försämras porositeten. (Stockholm vatten och avlopp, 2017j)

Dimensionering

Den dimensionerande kapaciteten hos luftig och vanlig skelettjord finns i porvolymen hos respektive konstruktion. Dessa konstruktioner kompletteras ofta med ett så kallat luftigt bärlager av makadam för att öka på deras totala porvolymen. Den fördröjningsvolym som finns i skelettjorden motsvarar ungefär 12 procent och 30 - 40 procent i det luftiga bärlagret.

För att öka på kapaciteten i fördröjningen kan ett ytterligare ytligt magasin av makadam anläggas.

Reningsförmåga

Reningsförmågan hos skelettkonstruktioner är inte utred enligt vetenskaplig standard (Larm. T,2019). Dock kan man anta reningen sker så som i makadammagasin där god sedimentation sker. Detta ger stor risk för igensättning och minskar infiltrationshastigheten genom makadamlagret. (Stockholm vatten och avlopp, 2017)

Figur 17 - Illustration av ett träd i skelettjord

37

Styrkor och svagheter

Vid plantering av träd i skelettjord ökas fördröjnings- och infiltrationskapaciteten. Då skelettjorden grävs ner tar den minimal yta att anlägga. Luftig skelettjord har bra infiltrationskapacitet. Dock så är skelettjord med nedvattnad jord sämre med både låg infiltrationskapacitet och volymkapacitet.

38

4 Excel-snurra

I detta kapitel demonstreras Excel verktyget, vars huvudsyfte är att förenkla val av LOD-lösningar.

Dimensioner

Som första steg i beräkningarna för förslag anges de styrande faktorerna. Under rubriken

”Dimensioner” anges fastighetens totala tomtarea och därefter vilka ytskikt som tomten är uppdelad i. Detta för att varje ytskikt är kopplat till en unik avrinningskoefficient som används för att beräkna det dimensionerande dagvattenflödet. Under samma rubrik anges även hur stor area som är hårdgjordavrinningsyta samt tillgänglig ytarea för att implementering av LOD-lösningar. Dessa används för att uppskatta volymbehovet för Figur 18 - Inmatning av specifikdata

39

fördröjningen samt att ställa upp en begränsning som kan användas för att filtrera bort LOD-lösningar. Antal parkeringsplatser är styrande ifall behovet av en oljeavskiljare behövs.

Gränsen sätts vid 50 parkeringsplatser, under det anses inte en oljeavskiljare behövas, (Naturvårdsverket, 2007).

Önskad reningseffekt av fasta och lösta ämnen

Olika LOD-Lösningar renar dagvattnet olika effektivt och detta används som en faktor som används vid utsorteringen av de olika lösningarna. Rening av fasta partiklar kräver en filtrerande funktion medans lösta ämnen så som fosfor och kväve tas upp som näringsämnen av växter och kräver således en ”grön” LOD-Lösning, (Naturvårdsverket, 2017).

Regnintensitet

Under rubriken ”regnintensitet” tas den dimensionerande regnintensiteten fram. Denna är alltså den viktigaste faktorn vid dimensioneringen av LOD-anläggningar. Stockholmstad har ett krav vid nyproduktion samt vid stora ombyggnationer på en fördröjning av 20 mm / m². Detta motsvarar ett regn med en återkomsttid på 10 år och en varaktighet på 26 min.

Dock så har man på grund av klimatförändringar valt att ofta dimensionera efter ett regn med en återkomsttid på 20 år och en varaktighet på 30 min. Regnintensiteten ställs mot kravet på fördröjning. Vilket tillsammans med fastighetens totala ytarea ger det totala volymkrav som lösningen måste uppfylla.

Markbeskaffenhet

Under rubriken ”Markbeskaffenhet” redovisas ställer de olika jordfraktionerna i yt- och underlager samt respektive lagers infiltrationshastighet. Lagret med det lägsta värdet blir dimensionerande och påverkar volymbehovet hos den planerade LOD-anläggningen.

40

Figur 19 - Jämförelse mellan respektive lösning areabehov vid rådande dimensionerande flöde och tillgänglig area för LOD.

Varje LOD-lösning har ett givet areabehov per m² hårdgjord avrinningsyta. Kontroll görs för att säkerställa att respektive lösning lever upp till behovet samt att lösningens area håller sig inom ramen för den ytarea som finns tillgänglig.

41

Figur 20 - Jordlagrets infiltrationshastighet samt sammanvägd avrinningskoefficient enligt rationella metoden.

Vid beräkning av dimensionerande dagvattenflöde så beräknas först den sammanvägda avrinningskoefficienten m.h.a rationella metoden (ekvation 2.1.2). Denna tillsammans med regnintensiteten och klimatfaktor ger dagvattenflödet som används till uppskattning av behovet.

42

Figur 21 - Permeabilitet

För att avgöra vad markens permeabilitet är så anges jordfraktion i både yt- och underlagret.

Fraktionen med lägst permeabilitet blir sen den permeabilitet som används vid beräkning av genomsläppligheten.

Figur 22 - Metodernas reningseffekt med hänsyn till fasta och lösta ämnen.

De olika metodernas reningseffekt ställs upp och jämförs med den önskade reningseffekten. Metoder som inte lever upp till önskad effekt sorteras bort.

43

Figur 23 - Alla styrande parametrar sammanställs och kontrolleras.

44

Figur 24 - Lösningsförslag

När alla parametrar beaktats och de icke relevanta lösningarna sorterats bort visas resultatet som förslag med länk till beskrivning av respektive metod.

Figur 25 - Exempel på beskrivning av metod

45

5 Resultat

I detta kapitel redovisas resultatet av examensarbetet med dess frågeställningar och syfte.

5.1 Vilka parametrar måste man beakta vid val av LOD-lösning

Under projekteringen av en bostadsfastighet eller en kommersiell fastighet behöver ett antal parametrar tas fram och utredas, detta för att kunna dra slutsatser om vilken eller vilka LOD-lösningar som blir optimal för just den fastigheten.

Tillgänglig area

Då priser på mark, speciellt i storstäderna, är hög finns det oftast ej oändlig plats för dagvattenhantering. Fastighetens totala area är en parameter som är med och bestämmer vilket flöde som man behöver hantera.

Grundvattennivå

Vikten av att veta var grundvattennivån ligger är stor, inte bara för placering av LOD-lösning utan även för själva huvudfastigheten. Om grundvattennivån ligger högt behöver man veta hur föroreningshalterna ser ut i dagvattnet, kan man tillåta att vattnet infiltrerar till grundvattnen. Risken finns även att grundvattnet tränger upp i LOD-lösningar med öppenbotten och minskar fördröjningsvolymerna.

Topografiska förhållanden

När dagvatten i form av regn eller smältvatten träffar eller rinner över en yta behöver man veta de topografiska förhållandena. Detta för att kunna beräkna avrinning rinntid. Detta för att kunna bestämma vilken fördröjningsvolym som behöver hanteras.

Geotekniska förhållanden

För att på ett korrekt sätt kunna välja någon eller några LOD-lösningar behöver man veta hur jordens egenskaper ser ut. Infiltrationshastigheter, bärighet, permeabilitet och porositet är bara några av egenskaperna man behöver ta i beaktande när valet görs.

Avrinningsområdets karaktär.

Hur området kommer att användas har stor betydelse. Kommer det att anläggas en stor parkeringsplats, Hur stor kommer grönytefaktorna (GYF) att vara osv. Områdets karaktär

46

bestämmer vilka typer av föroreningar som skall beaktas samt i vilka halter dessa finns.

Vilka typer av avrinningsytor bestämmer med avrinningskoefficienter vilket dimensionerande flöde man ska hantera.

Recipient.

Många kommuner ställer stora krav på fastighetsägare att kunna fördröja en viss mängd dagvatten på fastigheten. När fastighetens fördröjningsvolym uppnåtts bräddas dagvattnet oftast direkt till en recipient eller reningsverk. Den recipient som tar emot dagvattnet har specifika reningskrav som måste följa. Detta för att man ej vill eller får förorena recipienten.

5.2 Vilka olika typer av LOD-lösningar finns och vad är deras styrkor och svagheter.

Då examensarbetet avgränsat sig till bostadsfastigheter samt kommersiella fastigheter har ett antal dagvattenlösningar valts bort på grund av deras komplexitet och att dom enbart används vid större projekt. Detta kapitel tar upp de olika tekniska lösningar, för lokalt omhändertagande av dagvatten, (LOD) som arbetet kretsats kring. En förklaring av lösningen samt styrkor och svagheter.

Metod Styrkor Svagheter

Gröna tak • Fördröjer stora mängder

dagvatten.

• Kräver ingen extra yta.

• Bidrar med vegetation.

• Kräver fortlöpande underhåll.

Infiltration i grönyta ^• Dagvattnet och dess näringsämnen nyttiggörs.

• Ger flödesutjämning och rening.

• Bidrar med växlande vegetation.

• Naturlig

grundvattenbildning.

• Låg investeringskostnad.

• Kräver stor yta för anläggning.

• Infiltrations hastigheten minskar med tiden.

Genomsläpplig beläggning ^• Effektiv ytanvändning då ett magasin skapas under ytan.

• Lokal grundvattenbildning.

• Bidrar med grönytor.

• Kräver plana ytor.

• Beroende av jordlagrens infiltrationskapacitet.

• Kräver underhållning för att ej sätta igen beläggningen.

47

Överdämmningsytor/torra dammar

• Ger god flödesutjämning.

• Vid fullgod infiltration sker rening av både lösta och olösta partiklar.

(makdammagasin, stenkistor) • Naturlig

grundvattenbildning

• Konstruktionen tar lite markyta i anspråk.

• God reningsförmåga.

• Botten slammas igen Makadamdike (krossdiken) ^• Ger flödesutjämning

• Kan anpassas så att stora

• Sämre reningseffekt vid anläggningen

• Stort underhållsbehov

• Svåråtkomlig om belägen i trafik

Avsättningsmagasin ^• Klarar stora vattenmängder

• Viss rening vid goda

48

Infiltrationsstråk ^• Ger både flödesutjämning och hög rening av dagvattnet.

• Kan för att klara av höga flöden kopplas på dagvattennätet.

• Bidrar till grundvattenbildning

• Bidrar med vegetation

• Kräver större mindre markyta i besittning.

• Stor reningsförmåga som sker i flera steg.

• Kan anpassas efter specifik förorening som behöver renas.

• Kräver ofta stora underhållskostnader och regelbundna kontroller.

Oljeavskiljare ^• Effektivt skydd mot utsläpp, konstrueras med befintlig magasinlösning.

• Renar enbart föroreningar med lägre densitet än vatten.

• Kräver stort underhåll.

• Slammet samt

oljeföroreningarna räknas som miljöfarligt och behöver speciell hantering.

Översilningsytor ^• Ger god rening vid mindre flöden

• Bidrar till grundvattenbildning.

• Krävs mindre skötsel

• Förhindra uppkomsten av stillastående vatten.

• Klarar enbart av mindre flöden.

• Kräver låg lutning

Svackdike ^• Stor möjlighet att fördröja och ta han om stora flöden.

• Anses vara ett gott första

• Mindre känslighet för extrema flöden vid rätt utformning

• Kan utformas för att avskilja olja.

• Bidrar till biologisk mångfald.

• Tar stor area i anspråk

• Dagvattnet nyttiggörs

• Bidrar med växtlighet

• Estetiskt tilltalande

• Tar mark i anspråk

• Vid torrt väder kan det krävas bevattning av vegetationen

• Vid hög nivå på grundvattnet kan en tätt botten krävas

Skelettjord • Vid plantering av träd i

skelettjord ökas fördröjning- och infiltrationskapaciteten.

• Tar lite yta i anspråk.

• Luftig skelettjord har bra infiltrationskapacitet.

• Skelettjord med nedvattnad jord har låg infiltrations- och volymkapacitet.

Tabell 3 – LOD-lösningar.

6 Diskussion och slutsatser

I detta kapitel diskuteras resultatet och slutsatser.

6.1 Diskussion

Då omständigheterna varierar från projekt till projekt varierar även behovet och de styrande parametrarna kring LOD. Detta bidrar till svårigheter att systematisera beräkningar vid dimensionering av olika dagvattenlösningar.

Arbetet är avgränsat till bostads- och kommersiella fastigheter, dessa fastigheter har ett väldigt högt kvadratmeterpris. Fastighetsutvecklare väljer att optimera sina fastigheter för att kunna optimera sina vinster. Detta medför en begränsad area för LOD-lösningar som kräver öppen dagvattenhantering. Vid bostads- och kommersiella fastigheter anläggs LOD-lösningarna ofta under marken i form av olika Tekniska magasin.

Detta kan man utläsa ur kategorin ”lokalt omhändertagande (privat mark)” där dessa tekniska lösningar återfinns. (Svenskt Vatten P105, 2011)

• Gröna tak

• Infiltration på gräsytor

• Genomsläpplig beläggning

50

• Infiltration och fördröjning i gräs-, grus- och makadamfyllningar

• Perkolation

• Dammar

• Uppsamling av takvatten.

Det är enbart dammar som sticker ut som en lösning som kräver en öppenvattenhantering

6.2 Slutsatser

Slutsatser till frågeställningarna och syftet delas upp och besvaras separat.

Vilka parametrar måste man beakta vid val av LOD-lösning?

• Resultatet av frågeställningen visar att de flesta parametrarna skiljer sig mellan olika projekt. Efterforskningar visar att de parametrarna som alltid behöver beaktas är de som redovisas under kapitel 5.1. Exempel på parametrar som inte alltid behöver beaktas kan vara, tillrinning från angränsande fastigheter, närhet till trafikleder (förorening).

Vilka typer av LOD-lösningar finns?

• Med den avgränsning som gjorts så antas alla LOD-lösningar vara specificerade, se Tabell 3

Vad har LOD-lösningarna för styrkor respektive svagheter?

• En egenskap kan anses vara en svaghet i ett projekt men i ett annat en styrka. Till exempel översilningsytor eller perkolationsmagasin som bidrar till grundvattenutjämning. Detta kan anses vara en styrka om avståndet till grundvattennivån är tillräckligt stort för att dagvattnet ska kunna filtreras från föroreningar men en svaghet om avståndet är för litet och det bidrar med en kontaminering av grundvattnet.

51

6.2.1 Excel-verktyg.

Syftet med arbetet var att konstruera ett verktyg som skulle underlätta vid projekteringen av LOD-lösning. Slutresultatet av excel-verktyget ger oss några förslag på vilka lösningar som skulle kunna passa för just det specifika projektet. Excel-verktyget skulle ge en färdig dimensionerad lösning, något vi inte lyckades med.

6.3 Fortsatta studier

För att kunna ge ett helhetsförslag av LOD-lösning skulle man behöva gå igenom kostnadsanalyser av respektive lösning. Detta för att kunna lägga till kostnad som en parameter. Mer studier av grönytefaktor (GYF) och var i projekteringen LOD-lösningar diskuteras skulle ge en helhetsbild som skulle förenkla valet av lösning ytterligare.

In document Lokalt omhändertagande av dagvatten vid ombyggnation och nyproduktion: Dagvattenhantering - styrkor och svagheter (Page 39-66)