| dc.description.abstract | Bakgrunnen for denne masteroppgaven er en mistanke om at flere av Sweco sine fordrøyningsmagasiner i Oslo er overdimensjonert. Denne mistanken ble fremsatt av en av Swecos ansatte sommeren 2018, og vedkommende fremmet et ønske om å utforske dette videre. Oppgaven har derfor blitt skrevet med formålet om å bekrefte eller avkrefte denne mistanken, og samtidig identifisere mulige forbedringsområder ved Swecos dimensjoneringsmetode. Dette er en viktig oppgave, ettersom over- og underdimensjonering av fordrøyningsmagasiner er kostbart og derfor bør unngås. Eventuelle endringer i metoden må kunne resultere i troverdige resultater, i tillegg til å være enkel og rask nok til å kunne brukes av Sweco. For å komme frem til mulige forbedringsområder ble dataprogrammene SCALGO og PCSWMM tatt i bruk, og avrenningskoeffisienter ble evaluert i detalj. Arbeidet tok for seg de to fordrøyningsmagasinene Christinedal og Siemens, som begge ligger i urbane strøk i Oslo.
Resultatene fra SCALGO hverken støttet eller avkreftet mistanken om overdimensjonering. Den kartbaserte programvaren ble brukt til å identifisere et bedre anslag for avrenningsområdet tilknyttet fordrøyningsmagasinene enn det som ble brukt i Swecos dimensjonering. Dette ble oppnådd ved å betrakte estimert avrenning på området rundt Christinedal og Siemens. Det viste seg derimot at arealanslaget for begge magasinene var relativt likt det som ble benyttet av Sweco, og arealvalg hadde dermed lite betydning på dimensjonert magasinvolum. Til tross for dette, ble det nye avrenningsområdet ansett som nyttig i videre arbeid med avrenningskoeffisienter og modellering i PCSWMM. Av den grunn, ble bruk av SCALGO erkjent som en potensiell måte for Sweco å forbedre dimensjoneringspraksisen sin på.
Avrenningskoeffisienter har stor innflytelse på det dimensjonerte magasinvolumet ved bruk av Swecos dimensjoneringsmetode. Det ble vist at ved å øke den gjennomsnittlige avrenningskoeffisienten fra 0.4 til 0.5 vil magasinvolumet kunne øke 49%, og at et slikt avvik mellom estimert og faktisk avrenningskoeffisient ikke er usannsynlig. Det ble fullført detaljerte evalueringer av avrenningsområdene, og passende avrenningskoeffisienter ble angitt for de ulike delområdene basert på litteraturanbefalte verdier og overveielse av hydrologisk påvirkning. De gjennomsnittlige avrenningskoeffisientene som ble bestemt resulterte i henholdsvis 20% og 40% mindre volum for Christinedal og Siemens, enn ved bruk av Swecos verdier. Selv om avrenningskoeffisientene som ble funnet i denne oppgaven ikke nødvendigvis er mer presise enn de som ble brukt av Sweco, underbygde evalueringen påstanden om viktigheten av korrekte avrenningskoeffisienter. I tillegg støttet den mistanken om overdimensjonering.
Resultatene fra PCSWMM indikerte også at de dimensjonerte volumene til Christinedal og Siemens er for store. Avrenningsområdet og dreneringssystemet til de to fordrøyningsmagasinene ble modellert i programmet, og en rekke nedbørshendelser med en returperiode på ca. 20 år ble simulert. Det simulerte maksimumsvolumet var henholdsvis 73.3% og 69.3% av det faktiske volumet for Christinedal og Siemens. Dermed var det stor forskjell mellom resultatene fra PCSWMM og Swecos dimensjonering. For å oppnå like volum som dette ved bruk av Swecos dimensjoneringsmetode for begge fordrøyningsmagasiner samtidig, må permeable og impermeable avrenningskoeffisienter på henholdsvis 0.1 og 0.83 tas i bruk, kontra 0.3 og 0.9 som ble brukt av Sweco. Siden resultatene fra PCSWMM er ansett for å være mer nøyaktig, er et bytte til modelleringsprogrammet betraktet som et mulig forbedringsområde for Sweco. Dersom dette derimot ikke skjer, er en reduksjon av avrenningskoeffisientene også betraktet som en mulig forbedring.
Basert på funnene i denne oppgaven anbefales det at Sweco foretar endringer med tanke på deres nåværende dimensjoneringsmetode. Hovedforslaget er at de tar i bruk en modell-basert metode som PCSWMM, da disse resultatene er å anse som mest troverdige. Alternativt anbefales det at de senker avrenningskoeffisientene de normalt bruker, til verdier mer like de som ble angitt i denne oppgaven, nemlig 0.1 for permeable områder og 0.83 for impermeable områder. Uansett hvilke endringer som velges bør de først gjennomføres som en prøveordning, slik at den nye metodens nøyaktighet, vanskelighetsgrad og tidsbruk kan vurderes på ny før den brukes fast. I tillegg bør mer data innhentes for å støtte eller undergrave avrenningskoeffisientene som ble foreslått i denne oppgaven. Å beregne overvannsavrenning er vanskelig, og med tanke på den begrensede tiden som ofte er tilgjengelig for rådgivende ingeniører, vil en viss grad av usikkerhet være uunngåelig i slike beregninger. På grunn av dette ansees de forslåtte endringene som forbedringer i forhold til nåværende metode, men de kan derimot ikke garantere feilfrie resultater. | |
| dc.description.abstract | The reason for this thesis being proposed was a Sweco employee’s belief that Sweco might be over-dimensioning their detention systems. Thus, the aim became to validate this belief, and to explore alternative methods for dimensioning detention systems. In order to be considered by Sweco, these methods must produce credible results, whilst neither being too time-consuming nor overly complicated. To obtain a possible solution, the use of the software SCALGO and PCSWMM was evaluated, and the importance of runoff coefficients was assessed. All work was completed for the two detention systems Christinedal and Siemens, both located in urban Oslo. The main goal of the thesis was expressed in the primary research question as “In what ways could Sweco improve upon their dimensioning practice of detention systems”. Finding a reliable answer to this question is important, as inadequate dimensioning of detention system can be costly, and should therefore be avoided if possible.
The results from SCALGO neither supported nor disproved the theory of over-dimensioning. The map-based software was used to identify a more accurate runoff contributing area than then the one used by Sweco in their dimensioning. This was done by regarding flow contribution to different locations on the properties. However, for both Christinedal and Siemens, the area sizes found in SCALGO were similar to those used by Sweco, and thus, the improved results from SCALGO did not have a significant impact on the detention system volumes. Hence, the results produced in SCALGO were neutral regarding the question of over-dimensioning, although the runoff contributing area found was deemed useful as a basis for evaluating the importance of runoff coefficients and for modelling in PCSWMM. Therefore, the use of SCALGO was identified as a possible way for Sweco to improve their dimensioning practice.
Runoff coefficients were found to have great influence on the detention system volume when using Sweco’s dimensioning method. A coefficient-increase from 0.4 to 0.5 could potentially cause a 49% increase in volume, and according to findings, such a disparity between selected and actual runoff coefficients is possible. Detailed assessments of the properties were completed to assign fitting runoff coefficients to the different sub-areas. The values were based on guideline values and hydrological consideration. The area averaged runoff coefficients derived were significantly smaller than the ones used by Sweco, which resulted in a 20% and 40% reduction in detention system volumes for Christinedal and Siemens, respectively. Hence, this analysis supported the belief of over-dimensioning. Although the runoff coefficients found by the author were not necessarily more precise than the ones used by Sweco, the analysis proved the runoff coefficients’ importance.
The results from PCSWMM would support the notion of over-dimensioning. The runoff contributing areas and drainage systems connected to Christinedal and Siemens were modelled in PCSWMM, and several data series representing rainfall events with a 20-year return period were simulated. The simulated maximum volume in the detention system for any of the rainfall events was 73.3% and 69.3% of the actual designed and constructed volume for Christinedal and Siemens, respectively. Hence, the volume results from PCSWMM and Sweco’s dimensioning method differed significantly, and since PCSWMM is thought to be more accurate, switching dimensioning method could be an improvement for Sweco. To obtain similar volume results in Sweco’s method as in PCSWMM for both Christinedal and Siemens, permeable and impermeable runoff coefficients of approximately 0.1 and 0.83, respectively, would have to be utilised, contrary to Sweco’s common values of, respectively, 0.3 and 0.9.
Based on the findings of this thesis, it is advised that Sweco make changes to their current method of dimensioning. The primary suggestion is a shift towards a model-based method, as this has been found to yield the most trustworthy results. However, if this option is not opted, it is advised that Sweco lower the runoff coefficients they commonly use, to values more similar to those found in this thesis, i.e. 0.1 and 0.83 for permeable and impermeable surfaces, respectively. However, any changes should be made on a trial-basis, and the new method’s accuracy, difficulty-level and time requirements should be evaluated once more information is available. Additionally, more data should be gathered to support or disprove the suggested runoff coefficients. The task of estimating stormwater runoff is a difficult one, and with the time available to a company such as Sweco, a certain level of error and uncertainty is unavoidable. Therefore, the proposed suggestions might be improvements, although none of them can guarantee flawless results, free of uncertainty.
| |
