Skyfallsanalys detaljplan Flamman 2

(1)

Linköping kommun

Skyfallsanalys detaljplan Flamman 2

Förfining av skyfallskartering för Linköping kommun avseende

Flamman 2 med omgivning

(2)

skyfallsanalys_flamman_2.docx / EMIM / 2019-11-11

Denna rapport har tagits fram inom DHI:s ledningssystem för kvalitet certifierat enligt ISO 9001 (kvalitetsledning) av Bureau Veritas

(3)

Skyfallsanalys detaljplan Flamman 2

Förfining av skyfallskartering för Linköping kommun avseende Flamman 2 med omgivning

Framtagen för Linköping kommun Kontaktperson Mikael Klingefjord

Projektledare Hanna Nordlander

Kvalitetsansvarig Erik Mårtensson, Fredrik Bergh Handläggare Emily Margossian

Uppdragsnummer 12804484 Godkänd datum 2019-11-11

Version 1.0

Klassificering Öppen

(4)

skyfallsanalys_flamman_2.docx / EMIM / 2019-11-11

(5)

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

1 Inledning ... 1

1.1 Områdesbeskrivning ... 2

1.2 Erhållet underlag ... 2

2 Skyfallsanalys ... 3

2.1 Metodik ... 3

2.1.1 Terrängmodell ... 4

2.1.2 Infiltration ... 4

2.1.3 Dagvattensystemets kapacitet ... 5

2.1.4 Regnbelastning ... 5

2.2 Befintlig situation ... 7

2.3 Framtida situation... 9

2.3.1 Analys vattendjup ... 10

2.3.2 Analys ytavrinning ... 12

3 Slutsats och rekommendationer ... 14

(6)

(7)

1 Inledning

Under 2016 utförde DHI Sverige AB i uppdrag för Linköping kommun en översiktlig

skyfallskartering för Linköping tätort. I projektet sattes en tvådimensionell skyfallsmodell upp och beräkningar genomfördes för att bestämma översvämningsdjup samt de huvudsakliga

flödesvägarna i området vid ett framtida 100-årsregn (klimatfaktor 1,3). Denna modelluppsättning ligger till grund för presenterade resultat i föreliggande rapport.

Inom kommunen pågår ett detaljplanarbete för fastigheten Flamman 2 med syfte att möjliggöra uppförande av ytterligare ca 150 studentbostäder i direkt anslutning till befintligt studenthem.

Utifrån dagens förhållanden (år 2016) bedöms viss översvämningsrisk inom markområdet väster om Flamman (Lektorshagen).

Till följd av planförslaget förväntas andelen hårdgjorda ytor att öka samt flödesvägar förändras.

Det finns därmed ett behov av att genomföra en uppdaterad och förfinad skyfallskartering för Flamman 2 med omgivning, genom att öka modellupplösningen. Med en uppdaterad

skyfallsanalys vill kommunen kunna svara på följande frågor:

1) Hur påverkar planerad bebyggelse och uppfyllnad översvämningsområdets utbredning samt omkringliggande bebyggelse vid Flamman och norr om Västanågatan?

2) Vilken lägsta golvhöjd som bör föreskrivas för tillkommande bebyggelse för att byggnader inte ska riskera att skadas vid 100-årsregn?

Utredningsområdets samt planområdets utbredning framgår av Figur 1-1. Då modellering och skyfallsanalys av detta område är en förfining av tidigare genomfört arbete har denna rapport en del gemensamt med ”Skyfallskartering Linköpings kommun, DHI, 2016-12-15.

Figur 1-1. Utredningsområde samt planområde Flamman 2

(8)

2 skyfallsanalys_flamman_2.docx / EMIM / 2019-11-08

1.1 Områdesbeskrivning

Planområdet är relativt plant och beläget öster om en höjd med naturmark. Området avgränsas av Västanågatan i norr, Gärdesgatan i öster och Onkel Adamsgatan i söder. I Figur 1-2 kan planerad bebyggelse ses.

Figur 1-2. Befintlig och planerad bebyggelse inom planområdet (2019-07-03)

1.2 Erhållet underlag

Följande underlag har inhämtats eller tillhandahållits av Linköping kommun eller av dess underkonsult:

• Tidigare genomförd skyfallsanalys (2016-12-15) med tillhörande modellfiler.

• Höjddata i upplösning 2x2 m befintlig mark (hämtat från underlag till tidigare skyfallsanalys för Linköpings kommun).

• Primärkarta med vägar, byggnader, industriområden (hämtat från underlag till tidigare skyfallsanalys).

• Situationsplan i dwg-format (2019-06-12).

• Föreslagen höjdsättning av entréer och upphöjd gård (M5 Arkitekter, 2019-07-03).

(9)

2 Skyfallsanalys

I följande avsnitt beskrivs modelluppsättningen för tidigare skyfallskartering år 2016 samt uppbyggnaden av modellen med hänsyn till framtida exploatering inom planområdet.

2.1 Metodik

Nedanstående metodbeskrivning finns att läsa i den rapport som tagits fram vid tidigare utförd modellering (se kapitel 1.2) men återges här för att ge läsaren en generell bild av metodik som används vid skyfallsanayls.

Vid normala regn hanteras regnvolymen antingen genom avledning till samhällets

dagvattensystem eller genom infiltration på permeabla, gröna ytor (Figur 2-1). Vid extrema regn överskrids dagvattensystemets kapacitet och markens infiltrationsförmåga vilket medför att det sker en avrinning på markytan som kan skapa en marköversvämning (Figur 2-2). I syfte att kartlägga var vattnet rinner och skapar en översvämning har markavrinningsberäkningar gjorts för ett extremt regn över Linköpings kommun.

Avrinnings- och översvämningsberäkningar har genomförts med hjälp av en hydraulisk modell för en extrem regnhändelse. Utifrån resultaten har översvämningsutbredning, vattendjup och flödesvägar kartlagts. Beräkningsresultaten utgör ett underlag för bl.a. identifikation av

riskområden med avseende på översvämningar, alternativa avledningsvägar på markytan och lämpliga platser för fördröjande och kvalitetsförbättrande dagvattenanläggningar.

Metodiken som använts följer den metod som utvecklats i det av MSB-finansierade projektet

”Kartläggning av skyfalls påverkan på samhällsviktig verksamhet – framtagande av metodik för utredning på kommunal nivå” (Mårtensson och Gustafsson, 2014).

Figur 2-1. Principbild över vattnets transportvägar vid normala regn

(10)

Figur 2-2. Principbild över vattnets transportvägar vid extrema regn

2.1.1 Terrängmodell

En bearbetning av terrängdata har gjorts för att beskriva de verkliga vattentransport- förhållandena, vilket innebär att nivån för samtliga byggnader har höjts upp jämfört med omkringliggande områden för att möjliggöra transport av vatten runt byggnader. Vidare har terrängmodellen justerats för viadukter i syfte att beskriva nivån i viadukten och inte nivån på vägen över.

Ytans råhet, vilken styr vattnets hastighet på markytan och således påverkar översvämnings- förloppet, har differentierats mellan hårdgjorda ytor och övriga permeabla ytor. Hårdgjorda ytor har beskrivits med en lägre råhet (mindre motstånd), motsvarande Mannings tal på 50, och övriga ytor med en högre råhet (större motstånd), motsvarande Mannings tal på 2. De hårdgjorda ytorna som beaktas inom kommunen utgörs av hustak, vägar och ett antal större områden med parkeringsytor eller industrimark.

2.1.2 Infiltration

Till terrängmodellen har kopplats en infiltrationsmodul som låter delar av vattnet infiltrera istället för att rinna av på ytan. På alla ytor som antas vara hårdgjorda (inkl. berg) har dock

infiltrationsmodulen inaktiverats. Olika infiltrations- och läckagehastigheter till grundvattnet har ansatts efter de aktuella jordartsförhållandena

I stadsmiljö utgörs det allra översta jordlagret till största delen av matjord med inblandning av underliggande jordart. För Linköpings tätort är det rimligt att anta ett matjordsskikt ovanpå underliggande jordart enligt jordartskartan. Inom exploateringsområdet förekommer främst sand med god genomsläpplighet. För matjord ovanpå sand inom tätorten har infiltrationshastigheten satts till 72 mm/h, för att beakta den negativa effekt matjorden har på sandlagrets

infiltrationskapacitet. Inom planområdets östra delar förekommer även berg och morän. Morän bedöms ha en lägre infiltrationskapacitet än matjordsskiktet med underliggande sand och ansätts därför till 36 mm/h.

Jordlagrets mäktighet har generellt satts till 0,3 m och porositeten till 40 %. Detta innebär att lagret har en total magasinskapacitet på 120 mm. Dock spelar tidsförloppet in, så även om 120 mm nederbörd faller på en yta med denna magasineringsförmåga, beror infiltrerad volym på hur länge vattnet ligger kvar i detta område. Vid större lutning i terrängen hinner ofta inte vattnet infiltrera innan det runnit vidare, medan det vid lågpunkter kan ansamlas stora volymer där infiltrationen successivt pågår tills markmagasinet fyllts.

(11)

2.1.3 Dagvattensystemets kapacitet

Enligt Svenskt Vatten P90, som tills 2016 varit vägledande när det gäller dimensionering, ska dagvattenförande system grovt sett vara dimensionerade för att klara ett regn med 10 års återkomsttid. I verkligheten varierar kapaciteten i systemet och kan vara både högre och lägre.

Vid skyfall, d.v.s. regn med hög återkomsttid och intensitet, är ledningssystemets kapacitet begränsad i förhållande till regnvolymen.

I Linköpings kommun har dagvattensystemet antagits ha en kapacitet att hantera avrinning från regn med en återkomsttid på 10 år. Hänsyn till ledningssystemets kapacitet har

schablonmässigt tagits genom att reducera volymen av det belastande regnet med intensiteten och volymen motsvarande ett 10-årsregn. Avdrag har gjorts för alla hårdgjorda ytor, dvs. ytor som generellt kan antas ledas till befintligt ledningssystem. Även om ledningsnätets kapacitet kan vara högre lokalt påverkas även den faktiska kapaciteten av tillgänglig kapacitet i nedströms system. Förutsatt att inga omfattande uppgraderingar av befintligt ledningssystem i anslutning till planområdet planeras bedöms detta antagande vara rimligt även efter planerad exploatering.

2.1.4 Regnbelastning

En förutsättning för att det skall vara rimligt att förenkla ledningssystemets inverkan till ett schablonmässigt avdrag från regnet och arbeta med en markavrinningsmodell utan koppling till en modell för ledningsnätet, är att regnbelastningen är så stor att den med god marginal överstiger ledningssystemets kapacitet. Ju närmare det valda regnet ligger i förhållande till ledningssystemets kapacitet, desto större blir osäkerheten i denna förenkling. Syftet med denna utredning har varit att kartlägga översvämningen vid ett extremt regn, dvs. skyfall med intensitet och volym som vida överstiger ledningssystemets kapacitet.

Det valda 100-årsregnet är av typen CDS med en total varaktighet på sex timmar. Till regnet har en klimatfaktor på 1,3 adderats för att ta hänsyn till att de mest extrema regnen förväntas öka i intensitet i framtiden som en följd av bl.a. en stigande temperatur. Ett 100-årsregn med klimatfaktor 1,3 motsvarar i princip ett 200-årsregn enligt dagens gällande regnstatistik Enbart den mest intensiva 30-minutersperioden och efterföljande regn har studerats med modellen, då intensiteten för förregnet är lägre än bedömd kapacitet för både ledningsnät och markens infiltrationsförmåga. Förregnets volym (ca 19 mm) har inkluderats i markmagasinet, vilket innebär att den tillgängliga magasinskapaciteten minskats med motsvarande volym.

Under den mest intensiva 30-minutersperioden faller totalt ca 58 mm regn. Motsvarande volym för ett dimensionerande 10-årsregn är ca 21 mm. Således har samtliga hårdgjorda ytor belastats med volymsskillnaden, dvs. 37 mm under 30 minuter, principen illustreras i Figur 2-3. Övriga genomsläppliga ytor belastas med hela regnvolymen på ca 58 mm under den intensivaste halvtimmen samt efterföljande regn som har en total volym på ca 33 mm.

(12)

Figur 2-3. Principiell illustration över hur studerat regn reduceras över hårdgjorda ytor med hänsyn till ledningsnätets bedömda kapacitet

(13)

2.2 Befintlig situation

Skyfallsanalysen för befintlig situation (år 2016) visar på en viss översvämningsrisk för planområdet med mindre ansamlingar av vatten på ytan. I Figur 2-4 ses resultat för

marköversvämning vid klimatanpassat 100-årsregn. Översvämningsdjupen inom planområdet uppgår till omkring 0,3 m som mest. I anslutning till ny planerad bebyggelse (orange polygon) uppgår översvämningsdjupen till omkring 0,2 m.

Figur 2-4. Maximala vattendjup för befintlig situation vid ett klimatanpassat 100-årsregn. Röd markering motsvarar ungefärlig utbredning för planområdet och svart streckad linje motsvarar

ungefärligt utredningsområde. Planerade byggnader illustreras i transparent orange, men är inte inkluderade i simuleringen.

(14)

I Figur 2-5 redovisas beräknande maximala ytvattenflöden i området innan exploatering

(m³/s/m). Ur bilden kan utläsas att avrinning kommer från det skogbeklädda området sydväst om planområdet och rinner vidare norrut mot bebyggelse norr om Västanågatan. Viss avrinning sker även österut utmed Västanågatan.

Figur 2-5. Maximala ytvattenflöden för befintlig situation vid ett klimatanpassat 100-årsregn. Figuren visar maximala ytvattenflöden (m³/s/m) vilket ger en bild av intensiteten på avrinningen. På bilden visas översiktliga avrinningsvägar. Planerade byggnader illustreras i transparent orange, men är inte inkluderade i simuleringen.

(15)

2.3 Framtida situation

Inför planerad utbyggnad i området Flamman 2 i Linköping har en uppdatering av befintlig skyfallsanalys genomförts. I analysen har tillkommande hårdgjorda ytor, upphöjd gård och nya byggnader lagts in.

Befintliga markhöjder har endast modifierats vid nya byggnader och planerade entréer. Övriga markhöjder är samma som vid befintlig situation. Nya byggnader och den upphöjda gården beaktas på samma sätt som byggnaderna i befintlig modell, d.v.s. marken höjs upp med 2 m för att möjliggöra transport av vatten runt dessa. Där portiker planeras har marken inte höjts upp då det förmodas att vatten kan rinna genom dessa.

Modellens upplösning har förfinats från höjddata var fjärde meter, till höjddata varannan meter, d.v.s. modellens upplösning utgörs av celler med 2 m bredd istället för 4 m.

För att minska beräkningstiderna för den förfinade modellen har modellområdet avgränsats med hänsyn till de delavrinningsområden som berör aktuellt planområde. I Figur 2-6 kan terrängdata och avrinningsområden ses. Planområdet illustreras med röd markering. Generellt sker ytledes avrinning från planområdet åt nord/nordost.

Figur 2-6. Terrängdata, modellområdets utbredning och avrinningsområden i anslutning till planområdet (röd markering): Röda pilar indikerar ytlig avrinningsriktning.

(16)

2.3.1 Analys vattendjup

Till följd av framtida byggnadsplacering och den upphöjda gården förändras var vattnet ansamlas, samtidigt påverkar den ökade hårdgörningsgraden hur mycket avrinning som genereras. I Figur 2-7 ses resultat för marköversvämning med planerad exploatering vid klimatanpassat 100-årsregn. Översvämningsdjupen inom planområdet och i anslutning till planerade byggnader uppgår till knappt 0,4 m som mest.

Figur 2-7. Maximala vattendjup från skyfallsanalys (klimatanpassat 100-årsregn) från förfinad modellsimulering med planerad exploatering. Röd markering motsvarar ungefärlig

utbredning för planområdet och svart streckad linje motsvarar ungefärligt utredningsområde.

Planerade byggnader illustreras i transparent orange.

Vid en jämförelsestudie av vattendjup före och efter exploatering kan ses att vattendjupet ökar på vissa platser inom planområdet, framför allt i anslutning till ny entré vid den upphöjda gården.

Det bör noteras att de förfinade modellresultaten jämförs med skyfallsresultaten för befintlig situation där höjddatat hade lägre upplösning. Detta innebär att det kan uppstå skillnader på platser som inte beror på exploateringen, utan enbart på olika noggrannhet i höjddata. Områden där skillnaden i vattendjup endast uppgår till 10 cm eller mindre redovisas inte då de bedöms ligga inom felmarginalen.

(17)

Ur Figur 2-8 kan utläsas att det sker en viss ökning av vattendjupet inom planområdet (A). Grönt innebär förbättring, alltså sänkt vattennivå, medan rött indikerar försämring, d.v.s. höjd

vattennivå. I den större lågpunkten inom bebyggelsen norr om Västanågatan (B) ökar

vattendjupet med omkring 0,1-0,2 m. I ett fåtal celler sker en ökning med mer än 0,3 m (B och C). Den ökning som kan observeras strax väster om Västra vägen (D) beror på att en viadukt saknas i den uppdaterade höjdmodellen. En ökning av vattendjupet är således missvisande och beror inte på planerad exploatering.

Figur 2-8. Skillnad mellan maximalt vattendjup efter exploatering och maximalt vattendjup för befintlig situation. Lila avgränsningar motsvarar delavrinningsområdesgränser

A B

C

D

(18)

2.3.2 Analys ytavrinning

I Figur 2-9 ses de avvattningsvägar där mest intensivt flöde uppstår under skyfall. Ur figuren kan utläsas om planerade avrinningsvägar fungerar som önskat och i vilka riktningar vatten leds med hög intensitet. Inom planerad exploatering visar resultat att vatten avleds väster om planerade byggnader samt genom två passager i byggnaderna in på den planerade gården, där vattendjupet ökar efter exploateringen enligt Figur 2-8.

Figur 2-9. Maximala ytvattenflöden (m3/s/m) med planerad exploatering

Den totala ackumulerade volymen som passerar ut på Västanågatan (förbi streckad linje i Figur 2-10) beräknas öka från ca 1100 m³ till 1400 m³ efter exploateringen, d.v.s. med ca 30 %. För att inte försämra för bebyggelse nedströms bör således denna volymökning om 300 m³ magasineras inom planområdet på lämplig plats. Längs planområdets västra gräns (ca 100 m lång) passerar relativt stor andel av flödet. Om en yta med 3 m bredd och 100 m längd avsätts krävs ett medeldjup om 1 m för att inrymma volymökningen.

(19)

Figur 2-10. Planområdet med maximal ytavrinning (m3/s/m) och sektion där det totala ackumulerade flödet beräknas före och efter exploateringen (svart streckad linje).

(20)

3 Slutsats och rekommendationer

Planerad exploatering inom Flamman 2 leder till att vattenvolymer omfördelas och en ökad andel hårdgjord yta medför att flödet från området ökar.

Med föreslagen byggnadsutformning sker avrinning in på planerad gård där vattendjupet ökar efter exploateringen. För att säkerställa tillgängligheten inom planområdet och undvika att vatten rinner in i entréer är det av vikt att marken lutar ut från byggnader samt att entréer höjdsätts på en säker nivå. Utifrån modellerade vattennivåer för planerad exploatering bör byggnadens entré på innergården placeras åtminstone 0,4 m ovan befintlig marknivå. Dock bedöms det mer fördelaktigt om föreslagna passager inte medför att vatten rinner in på planerad innergård då detta område är instängt. Genom att höja marken i dessa delar eller på annat vis styra flödet så att avrinningen istället sker väster om byggnaden kan översvämningsrisken på innergården minskas.

För att inte försämra översvämningsrisken för bebyggelse nedströms vid ett skyfall bör

exploateringens volymtillskott om ca 300 m³ hanteras inom planområdet, vilket med fördel sker i anslutning till den större flödesvägen genom planområdet i väster.