Infiltration based systems for stormwater management with multipurpose use
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/2779380Utgivelsesdato
2020Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Overvannsproblematikk grunnet klimaendringer og stadig utvikling av urbane områder eren voksende utfordring rundt om i verden. Dette har ført til økende behov for bærekraftigeløsninger for overvannshåndtering, og interessen for flerbrukssystemer er økende.Infiltrasjonsbaserte systemer reduserer det totale volumet av overvannsavrenning, mentil tross for økt popularitet er langtidsfunksjonaliteten uviss.
Denne masteroppgaven omhandler et pilotprosjekt med mål om å finne hvorvidtinfiltrasjonskapasitet kan estimeres ved hjelp av kontinuerlig overvåkning av ulikehydrologiske aspekter kombinert med nåværende kunnskap om lokale grunnforhold.Piloten, som befinner seg på det nylig oppgraderte Torvet i Trondheim, kombinererinfiltrasjon og fordrøyning i et system designet for å avlaste det lukkede nedstrømsrørsystemet. Innsamlet måledata ble prosessert og senere analysert. Styrker og svakheterved det etablerte målesystemet ble vurdert med hensyn til infiltrasjonsovervåkning ogforslag til framtidige forbedringer ble diskutert.
Omfattende dataanalyse har vist vesentlige uoverensstemmelser. Selv etter prosesseringer svakhetene ved dataseriene tydelige. Unøyaktige inndata, derav inn- og utstrømming,har ført til usikre infiltrasjonsberegninger som periodevis er vesentlig lavere enn forventet.Innstrømming ble målt med en støyutsatt areal-hastighetsbasert vannmåler hvor nivåetfor null strømning var feil. Utstrømming ble beregnet fra formelverk basert på trykkhøydesom var svært unøyaktig for lave vannivåer. Å montere en vannmåler på nedstrøms sideav anlegget kan bedre kvaliteten av utstrømmingsdata. Ellers kan datakvalitet forbedresved å forsikre at måleinstrumentene er riktig kalibrert og skjermet fra ytre forstyrrelser.
Mangelen på lokal nedbørsdata og det omtrentlige tilrenningsarealet er to vesentligesvakheter ved studien som gjorde sammenlikning med annen måledata utfordrende.Derfor bør montasje av en nedbørsmåler nærmere anlegget prioriteres i framtidig arbeid.Måledata viser imidlertid at fordrøyningsbassengene sjelden ble utnyttet og at mengdenlagret overvann var liten selv for større nedbørshendelser. Likevel er det uvisst hvordanfordrøyningsbassengene vil opptre ved store regnmengder, siden måleutstyret bleinstallert på et senere tidspunkt i studien.
Studien fastsetter at infiltrasjonskapasitet til en viss grad kan bli anslått basert på måledataog kjente grunnforhold, men uten stor nøyaktighet. Derfor anbefales det at de foreslåtteforbedringene av målesystemet implementeres i forkant av videre arbeid med piloten slikat bedre datakvalitet oppnås. Dette kan være et viktig element i bekreftelsen av denantatte infiltrasjonskapasiteten og være nyttig i analyser av systemetslangtidsfunksjonalitet. Stormwater challenges as a result of climate change and continued urban development isa growing concern around the world. This has created an increasing need for sustainablestormwater management (SWM) solutions, and the interest in multipurpose use systemsis growing. Infiltration based systems reduce the overall volume of stormwater runoff, butdespite the growth in popularity their long-term functionality is uncertain.
This thesis studied a pilot project with the objective of finding the extent that infiltrationcapacity can be estimated through continuous online monitoring of various hydrologicalaspects accompanied with current knowledge on local soil conditions. The pilot, located onthe newly upgraded Trondheim town square, combines infiltration and detention in a designaimed to reduce the load on the downstream piped network. Following data processing, apreliminary analysis of the data series was performed. The strengths and weaknesses ofthe established system with respect to infiltration monitoring were analysed andsuggestions for future improvements discussed.
Thorough data analysis has shown that there are substantial inconsistencies. Even afterprocessing, imperfections in the data series are apparent. Inaccurate input variables,thereby inflow and outflow, has resulted in uncertain infiltration calculations thatperiodically are substantially lower than expected. Inflow was measured using an areavelocityflow meter that was subject to noise and had an incorrect threshold for zero flow.Outflow was determined from calculations based on pressure head that were highlyuncertain for low water levels. Installing a flow meter on the downstream end of the facilitymay better the quality of outflow data. Otherwise, data quality may be improved byensuring sensors are correctly calibrated and shielded from external disturbances.
The absence of local precipitation data and the approximate drainage area are significantlimitations to the study that made comparison to the measured data on site intricate. Thus,installing a rain gauge closer to the study site should be a priority in future work. Moreover,data show that the detention basins were rarely utilized and that even for moderately sizedrainfalls the amount of stored water was small. However, since the divers used for waterlevel monitoring were installed at a later stage of the study, basin performance duringheavy rainfalls is still uncertain.
The study concludes that infiltration capacity can to some extent be estimated frommeasured data and soil properties, but not with great accuracy. It is thereforerecommended that the suggested modifications of the monitoring system are implementedprior to continued research to ensure that high data quality is obtained. This may be a keyelement when verifying the proposed infiltration capacity of the stormwater facility and beuseful in analysis of its long-term functionality.