A risk-based assessment on the hydraulic performance of conventional, hybrid and blue-green stormwater solutions
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3094243Utgivelsesdato
2023Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
De kombinerte virkningene av klimaforandringer, urbanisering og utdaterte overvannsystemer medfører en økt risiko for pluvial flom. Situasjonen belyser behovet for risiko-basert flomhåndtering og klimatilpasning. Naturbaserte løsninger har blitt foreslått som effektive tiltak for å dempe flomrisikoen og fasilitere klimaresiliens. I Norge er disse vanligvis etablert i forbindelse med tretrinnsstrategien for overvannshåndtering og dimensjonert utifra konstruerte enkelthendelser, noe som er uforenelig med en risiko-basert strategi og formålene til tretrinnsstrategien om robuste systemer.
Denne oppgaven har tatt for seg en scenario-analyse for å vurdere de potensielle effektene til naturbaserte trinn 1 og 2 løsninger på flomhåndtering og klimaresiliens. Mulighetene for å kobles av ledningsnettet og håndtere overvannet utelukkende på overflaten ble også undersøkt. To ulike klimatilpasningscenarioer, det hybride og det blå-grønne systemet, har blitt utviklet i henhold til tretrinnsstrategien og blitt evaluert mot det eksisterende, konvensjonelle system scenarioet. Den hydrologiske ytelsesevnen ble vurdert gjennom koblet 1D/2D modellering og ensembler av ekstremnedbør i fortidens og fremtidens klima. Ytelsesevnen ble kvantifisert ved en risiko-basert metode og en relativ "delta change-factor (DCF)" ble benyttet som mål på klimaresiliens. Flomrisikovurderingen demonstrerte potensiale til naturbaserte trinn 1 og 2 i flomrisikoreduksjon og at de var mer effektive tiltak enn ledningsnettet, noe som antyder at det er mulig å koble seg av ledningsnettet. Resultatene illustrerte nødvendigheten av ensembler for troverdige resultater og vurderingen av robustheten til systemene, noe som styrker anbefalingen om en risiko-orientert beslutningstaking. The hybride systemet representerte den mest effektive og robuste løsningen, da det oppnådde høyest flomrisikoreduksjon og lavest varians fra ensemble simuleringene. Den relative "Delta change-factor (DCF)" ble vurdert som en uegnet indikator på klimaresiliens til overvannstiltak, men illustrerte de uttalte virkningene av klimaendringer og urbanisering på flomrisiko. The combined effects of climate change, urbanization and exceeded stormwater systems impose the risk of pluvial flooding. Over the recent years, flood management has moved from a resistance-based to a risk-based approach, which focuses on risk reduction and climate resilience. Nature-based solutions offer an alternative approach to mitigate flood risk and facilitate resilience. In Norway, NBS are normally established within the 3-step approach (3SA) and designed with perceived worst-case events, which is inconsistent with risk-based flood management and the objective of the 3SA to build robust systems.
This study has undertaken a scenario analysis to evaluate the potential effects of nature-based step 1 and 2 solutions on managing pluvial flooding and building resilience. It has also investigated the potentials to transition completely from grey solutions to NBS exclusively. Two climate adaptation scenarios, the hybrid and the blue-green system, have been developed in compliance with the 3SA and evaluated against the conventional system scenario, also known as the "do-nothing" scenario. The hydraulic performance was assessed with coupled 1D/2D modeling and precipitation ensembles of extreme events in past and future climate. The performance was quantified with a risk-based approach and the resilience measured by a relative delta change-factor. The flood risk assessment demonstrated the potentials of NBS to reduce the flood risk and to be more effective than grey solutions, implying a complete transition is feasible. The results illustrated that an ensemble-approach is necessary for reliable results and assessing the robustness of solutions, which strongly encourages a risk-oriented decision-making in flood risk management. The hybrid system represented the most effective and robust solution, attaining the highest risk reduction and the smallest range of ensemble-uncertainty. The relative delta change-factor failed to indicate the climate resilience of the stormwater systems, but illustrated pronounced impacts of climate change and urbanization on the flood risk.