An Evaluation of the Activation Frequency of Detention Solutions in Current and Future Climate

Abstract

Presset på dagens overvannshåndtering har økt på grunn av klimaendringer, urbanisering og økt bruk av tette overflater. Tradisjonelt har overvann blitt håndtert ved bruk av lukkede rørsystemer, men som ikke lenger er dimensjoner for å håndtere den økte nedbørsfrekvensen, -intensiteten og den påfølgende økte avrenningen. Overvannshåndteringen i dag har som mål å imitere den naturlige hydrologien for å møte utfordringene knyttet til klimaendringer og fortetting.

I Norge er 3-trinns strategien den gjeldende overvannstrategien, delt opp i tre trinn med fokus på henholdsvis infiltrasjon, fordrøyning og sikre flomveier. Målet med denne studien er å evaluere kapasiteten til trinn 1, infiltrasjon, og aktiveringsfrekvensen til steg 2, fordrøyning. En massebalansemodell ble bygget for å se på forholdet mellom nedbørsmønstre og systemytelse. Ef fullskala kombinert infiltrasjons- og fordrøyningsanlegg ble bygget i Trondheim sentrum i 2019, og er brukt som en case i denne studien.

Aktiveringsfrekvensen til fordrøyningssystemet var avhengig av nedbørsmønsteret, og den økte i fremtiden når klimaforandringer bidro til hyppigere og høyere avrenningstopper. Studien viser at ytelsen til steg 2, som en del av en overordnet overvannsstrategi, er avhengig av stedsegenskaper og dimensjoneringskrav, og vil derfor argumentere for at det bør lages lokale strategier som i enda større grad baserer seg på lokale forhold, for at byer skal utvikle en bærekraftig overvannshåndtering.

The pressure on stormwater management systems has increased due to climate change, urbanization, and increased use of impervious surfaces. Traditionally stormwater has been managed by combined sewer systems, but the ageing infrastructure is inadequate in handling the increased frequency of precipitation, rainfall intensity and subsequent stormwater volumes. Today, stormwater management approaches commonly aim to imitate natural hydrology to address the uncertainties of climate change and urbanization.

In Norway the 3-Step approach to stormwater management is the industry standard, focusing on three steps of respectively infiltration, detention, and safe stormwater conveyance. The aim of this study is to evaluate the capacity of step 1, retention in the form of infiltration, and the activation frequency of step 2, detention. A mass balance model was built to explore the relationship between rainfall patterns and system performance. A full-scale combined infiltration and detention solution was developed in 2019 in the city centre of Trondheim, Norway was used as a case in this study.

The activation frequency of the detention solution was found to be a result of the precipitation pattern, and it increased for the future scenario when climate change induced more frequent, higher peak flows. The performance of the second step as part of an overall stormwater strategy was found to be dependent on site specific properties and design guidelines, and this study argues to make local strategies that to a larger extent emphasize on local conditions, for cities to develop sustainable stormwater managements.