I takt med urbaniseringen har hantering av dagvatten blivit en viktig fråga eftersom nederbörden inte längre kan omhändertas av naturen. När naturmarker exploateras och byts ut mot hårdgjorda ytor förändras dagvattenflödet. Nederbörden som tidigare infiltrerats i marken, använts av växterna, långsamt runnit ut i våra vattendrag eller lagrats som grundvatten måste nu omhändertas på annat sätt. Vanligtvis sker detta genom att dagvattnet transporteras bort genom ett underjordiskt ledningsnät till närliggande recipient för att orenat släppas ut. I framtiden förväntas nederbördsmängderna öka, vilket kan få förödande konsekvenser då många ledningsnät redan i dagsläget är underdimensionerade. När ledningsnäten inte klarar av att ta hand om det dagvattenflöde som bildas uppstår översvämningar. För att minska risken för översvämningar till följd av kraftiga regn bör utgångspunkten vara att våra städer ska byggas hållbart och resilienta. För att applicera detta synsätt på dagvattensystemet krävs en kombination av lösningar som efterliknar naturens eget sätt att omhänderta nederbörden. Exempelvis kan en sådan lösning vara vegetationsbeklädda tak, så kallade gröna tak. Vegetationen fungerar som ett naturligt dagvattensystem som reducerar och fördröjer vattenflödet vid nederbörd, vilket gör att ledningsnätet belastas mindre och jämnare. Syftet med examensarbetet var därför att undersöka gröna tak som ett alternativ för att minska översvämningsrisken vid kraftiga regn i stadsdelarna Haga och Herrhagen i Karlstad, genom simuleringar i Mike Urban. En dagvattenmodell byggdes över dessa områden för att undersöka hur de ökade nederbördsmängder kommer påverka ledningsnätet i framtiden. Regn med återkomsttiderna 0,5; 2 och 10 år användes vid simuleringarna. Enligt dimensioneringskrav från Svenskt Vatten P90 så ska området klara av ett regn med återkomsttiden tio år utan att riskera att översvämmas. Resultatet visar att 41 % av brunnarna skulle översvämmas vid ett 10-årsregn, 21 % vid ett 2-årsregn och 9 % vid ett 0,5-årsregn. När alla takytor i det modellerade området anläggs med ett fyra cm tjockt sedumtak minskar antalet brunnar som översvämmas med 64 %, 58 % och 42 % för 0,5-, 2- respektive 10-årsregn. / As urban areas become more populated and denser, stormwater management becomes an important matter. Since natural areas are becoming exploited and green areas in cities are removed the stormwater flow increases due to the conversion of impermeable surfaces into hard surface areas. The increase in stormwater flow can cause flooding if the pipeline system is insufficient. Change in climate caused by anthropogenic emissions will expose our communities to difficult challenges. Urban flooding from sewers is one of them, and may become more frequent in parts of the world where precipitation is predicted to increase in the future. In order to develop our cities in a sustainable manner and create resilience, the urban drainage system has to be a part of this development. Many of the techniques related to sustainable urban drainage systems, like storage reservoirs and open channels, require access to land space. However, about 40-50 % of the impermeable surfaces in cities consist of roof. Consequently, an interesting alternative to decrease stormwater flow is green roof due to its ability to reduce and attenuate the flow. The aim of this thesis is to demonstrate the benefits of green roof’s stormwater management through simulations in Mike Urban. The simulations are made over two neighborhoods in Karlstad with future climate changes. The simulations indicated that green roof in these neighborhoods show good potential to lower the risk of flooding and the numbers of flooded wells by a 10- and 2-year rain is decreased by 42 and 58 %.

Storm water is rain and melted snow that runs off, primarily from impervious surfaces.Future storm water management is facing the challenges of increased precipitation, asclimate changes, and increased areas of impervious surfaces due to the expansion anddensification of the cities. Impervious surfaces reduce the potential for water to infiltratein the ground leading to increased surface runoff and higher peak discharge.The runoff coefficient is closely related to the percentage of impervious surfaces andrepresents the maximum percentage of a catchment that can contribute to runoff. In thisstudy, the objective was to evaluate the weighted runoff coefficient for three differenturban types; apartment buildings, townhouses and residential areas and a comparisonbetween today and the 1970`s was made.The runoff coefficient was determined by manual mapping of the different surface typesin each area based on data in the form of orthophotos and aerial photographs. The surfacetypes that were mapped were asphalt, permeable areas, tiles, sand/gravel and roof.Tiles and sand/gravel were the most difficult surface types to map. In order to see towhat extent these categories influenced the weighted runoff coefficient a sensitivityanalysis was carried out and the runoff coefficient based on surface type was changed indifferent scenarios.The results of the sensitivity analysis showed that the surface types tiles and sand/gravelhad little impact on the weighted runoff coefficient which in mainly due to the fact thatthe percentage of these surfaces types of the total area is small.The result of the study showed that the largest change in the runoff coefficient occurredin residential areas where the increase in the percentage of impervious surfaces causedby new roofs in the form of porches and garages and from paved or tiled driveways. Forapartment buildings and townhouses the change in the runoff coefficient was small andprobably within the margin of error. The calculated runoff coefficient for the residentialareas is higher than what is recommended from de organization Svenskt Vatten and theconclusion was that it is necessary to adjust the recommended values. The calculatedrunoff coefficient for the apartment building areas and townhouse areas coincide withthe recommended values.

Den här studien har sökt kartlägga och kvantifiera hur olika metoder att ansätta avrinningskoefficienter påverkar simuleringsresultaten vid hydraulisk modellering av spillvattenförande ledningssystem. Olika metoder att ansätta avrinningskoefficienter tillämpades på två modellområden av olika karaktär. Varje modellområde bestod av mindre delavrinningsområden kopplade till en ledningsnätsmodell i modellverktyget MIKE URBAN. I MIKE URBAN kopplas ledningssegment i ledningsnätsmodellen samman av noder, även tillrinningen från modellområdets delavrinningsområden har sitt inlopp i dessa noder. Noderna kan motsvara nedstigningsbrunnar, tillsynsbrunnar och rännstensbrunnar i det verkliga ledningsnätssystemet (Blomquist et al. 2016). Skillnader i absolut maximalt nodvattendjup mellan olika metoder att ansätta avrinningskoefficienter visualiserades i kartbilder. Resultaten visade att det uppstod skillnader i ledningsnätsmodellernas maximala simulerade nodvattendjup när olika metoder att ansätta avrinningskoefficienter användes. Med regressionsanalyser undersöktes samband mellan relativ förändring i reducerad area och relativ förändring i simulerade maximala nodvattendjup mellan olika metoder att ansätta avrinningskoefficienter. För noder längst uppströms i ledningssystemet påvisades ett positivt linjärt samband mellan relativ förändring i maximalt nodvattendjup och relativ förändring i ansluten reducerad area. Sambandet mellan relativ förändring i maximalt nodvattendjup och relativ förändring i reducerad area skiljde sig i styrka för olika modellsimuleringar. För modellområde J som har ett helt separerat spillvattennät och en homogen bebyggelse låg förklaringsgraden på omkring 50 procent för samtliga modellscenarier. I samtliga modellscenarier för modellområde J låg det maximala nodvattendjupet över nedströms ledningshjässa vilket kan tyda på att begränsningar i ledningsdimensioner har inverkan på det maximala simulerade nodvattendjupet. För modellområde E var sambandet mellan relativ förändring i maximalt nodvattendjup och relativ förändring i ansluten reducerad area starkare än för modellområde J för en majoritet av simuleringsscenarierna. Resultaten bör betraktas utifrån studiens begränsade omfattning samt utifrån att modellerna är teoretiska då de inte kalibrerats mot mätdata. Studien visualiserar dock att beroende på vilken metod som använts för att ansätta avrinningskoefficienter kan skillnader i simuleringsresultat bli stora för vissa delar av modellområdet. Fortsatta studier är därför viktiga för en ökad transparens vid hydraulisk modellering av ledningsnätssystem och för att tydliggöra osäkerheter som är kopplade till avrinningskoefficienter.

Enligt Svenskt Vatten ska dagvattensystem vara dimensionerade för att klara ett regnmed en återkomsttid på 10 år. För att utvärdera om ett system är rätt dimensionerat kanen dagvattenmodell upprättas. Det är då viktigt att veta vilka nivåer ledningarna har mendenna information är bristfällig hos många kommuner. Ledningarna borde dock följatopografin i generella drag och borde därför kunna uppskattas därifrån.Syftet med denna studie var därför att utveckla en metod för hur vattenledningarnasnivåer kunde ansättas på ett enkelt sätt utifrån marknivån och hur stor betydelse detskulle ha vid dagvattenmodellering. Ett ytterligare syfte var att även bedöma Lidingöstads dagvattensystem, där information om ledningarnas nivåer saknades, utifrån dennametod. För att metoden skulle vara användbar var det också viktigt att den var enkel attapplicera även för stora dagvattensystem.Delar av Sundbybergs dagvattennät i Stockholms län användes för att utvecklametoden. Där var ledningarnas nivåer kända och en analys av detta resulterade i enmetod där brunnarnas djup, som styr ledningarnas nivåer, ansattes på 2 m djup. Ettundantag var tvunget att göras vid de fall då ledningarna fick bakfall. Där ansattes ettdjup så att ledningen låg horisontellt.Vid utvärdering av hur stor påverkan ansättningen av djupet hade togs hänsyn tillosäkerheten av avrinningskoefficienten genom att använda tre olika scenarier;oförändrad, 30 % lägre samt 30 % högre avrinningskoefficient. För varje brunn vägdesrisken för översvämning ihop från resultatet av dessa tre scenarier och sammanställdesmed att varje brunns trycknivå fick status över mark, under mark eller osäker. Dettagjordes för både modell med kända och med ansatta nivåer. Statusen för varje brunnjämfördes sedan dem emellan för att utvärdera hur bra metoden för att ansättabrunnarnas djup var.Resultatet av studien visar att metoden i stora drag gav samma resultat vad gäller riskenför översvämning jämfört med om nivåerna hade varit kända. Avvikelser uppstodfrämst vid diken men även för enstaka instängda områden och utlopp. För Lidingösdagvattennät hamnade trycknivån för 18 % av brunnarna över marknivån vid ett 10-årsregn och ytterligare 16 % var osäkra. / According to The Swedish Water and Wastewater Association (SWWA), a storm waternetwork must be able to handle a rainfall with a return period of 10 years. In order toevaluate whether a drain system is adequately dimensioned, a storm water model can beestablished. This requires knowledge about the levels at which the conduits are situated,and this information is insufficient in many areas. However, the pipes could largely beassumed to follow the topography and the pipes levels can be estimated from it.Therefore, the aim of this study was to develop a method for how the level of stormwater conduits could be assessed from the ground level, and the significance thismethod had for storm water modeling. A further aim was also to, according to thismethod; assess the storm water systems of the Lidingö community, which lackedinformation on the pipe levels. Furthermore, for the method to be useful it wasimportant to make it easily applicable even to large storm water networks.The method was developed using parts of the storm water network in Sundbyberg,Stockholm. The levels of the conduits were known beforehand, and an analysis of themresulted in a method where the depth of the manhole, which controls the levels of theconduits, was estimated to 2 m. An exception had to be made when the conduits were inreverse slope, in which cases horizontal slope was assumed.When evaluating the impact from the depth assessment on the runoff, the uncertaintyfrom the imperviousness was taken into account by using three different scenarios;unchanged, 30% lower and 30% higher imperviousness. The risk of flooding for eachone of the manholes was weighted from the results of these three scenarios. Thisresulted in a pressure level for each manhole, either above ground, below ground orinconclusive. This was done for the model with both known levels for the conduits, andwith the assessed levels. In order to evaluate how well the method for applying thedepth worked, the status of each manhole was compared between the two models.The conclusion from this study was that the method developed here, more or less gavethe same results as when the levels of the conduits were previously known.Discrepancies arose mainly in ditches, but also for a few landlocked areas and outlets.For the Lidingö storm water network, 18 % of the wells ended up with a pressure levelabove ground when applied to a rain with a 10 year return period. Another 16 % of thewells were inconclusive.

<p>Sveriges avloppsledningsnät förnyas och utvidgas kontinuerligt. Idag finns ett flertal datorprogram för hydraulisk modellering av flöden och uppdämningsnivåer i spill- och dagvattennät. Modellerna kan även användas som planeringsverktyg för att bedöma effekter av planerade åtgärder samt för uppföljning av utförda åtgärder. Vid uppbyggnaden av en modell krävs beräkningsresultat från en hydrologisk avrinningsmodell som indata. Det största arbetet vid modelluppbyggandet ligger just i beskrivningen av hydrologin. För att kunna simulera avrinningsförlopp i samband med nederbörd på ett verklighetsliknande sätt är kännedom om storleken på och fördelningen av anslutna hårdgjorda ytor till ledningsnätet med snabb nederbördsavrinning väsentligt. </p><p> </p><p>Till kalibreringen och valideringen av avloppsmodellen krävs mätdata. Flödesmätningar är dyra att genomföra vilket har skapat ett intresse att hitta metoder som säkert beräknar de anslutna hårdgjorda ytorna redan från de uppgifter som finns på kartor och i databaser. Svenska riktlinjer för beräkning av hårdgjorda ytor tillhandahålls av branschorganisationen Svenskt Vatten som företräder VA-verken och VA-bolagen i Sverige. Beräkningar med dessa riktlinjer ger dock inte alltid den korrekta storleken på de hårdgjorda ytorna. Syftet med examensarbetet har varit att undersöka olika metoder att beräkna anslutna hårdgjorda ytor till spillvattennätet samt att undersöka huruvida det finns ett samband mellan de avrinningsområden där beräkningarna av de hårdgjorda ytorna inte stämmer. Nio befintliga modeller framtagna i modelleringsverktyget MIKE URBAN användes vid undersökningen. Sex av dessa modeller användes till kalibrering och tre modeller användes till validering.</p><p> </p><p>Undersökningen visade inget samband mellan ytavrinning (reduktionsfaktor) och lutning. Fördelningen av mätpunkter mellan olika jordartskategorier var väldigt ojämn vilket gjorde det svårt att studera huruvida det finns ett samband mellan avrinning och jordart. Resultatet från undersökningen visar att avrinningskoefficienter bör delas upp efter typ av ledningsnät i avrinningsområdet. Metoden med olika avrinningskoefficienter för olika typer av ytor visar på bra resultat för tätbebyggda områden. Metoden med sammanvägda avrinningskoefficienter för olika bebyggelsetyper visar relativt bra resultat med tanke på att det är en överslagsberäkningsmetod.</p><p> </p><p>För tätbebyggda områden bedöms metoden med avrinningskoefficienter för olika typer av ytor fungera bra. Vid mindre tätbebyggda områden ökar osäkerheten. Metoden med sammanvägda avrinningskoefficienter för olika bebyggelsetyper bedöms fungera väl för överslagsberäkningar då den är mindre tidskrävande än den andra metoden. Ingen av de undersökta metoderna bedöms kunna ersätta flödesmätningar. </p> / <p>Sweden’s sewage systems are continuously being maintained and expanded. Several computer programs are today available for hydraulic modeling in sewage and storm water systems. The models can also be used as a planning tool to evaluate effects of planned interventions and to follow up performed interventions. Input data from a runoff model is required at the model build-up. Most of the work in model build-up lies at the description of the hydrology. In order to simulate runoff processes in connection with precipitation, understanding of the size and distribution of impervious surfaces with fast response runoff are essential.</p><p> </p><p>Measurements are required for the calibration and validity check of the model. Unfortunately, flow measurements are expensive to perform. This has created an interest to find methods that safely calculate the connected impervious surfaces already from the information that can be found in maps and in databases. The Swedish guidelines for calculation of impervious surfaces are provided by the Swedish Water and Wastewater Association. Calculations with these guidelines do not always give the true size of the impervious surfaces. The aim of this master thesis was to examine various methods to calculate impervious surfaces connected to the sewage system and whether there is a correlation between drainage areas where the calculations do not agree. Nine existing models developed in the computer program MIKE URBAN were used in this study. Six of these models were used in the calibration and three models were used in the validity check of the methods.</p><p> </p><p>The study did not show any correlation between runoff (reduction factor) and slope. The distribution of datum points between different soil types varied so much that it made it difficult to study whether there was correlation between runoff and soil type. The result from the study showed that the runoff coefficients should be divided after type of sewage system in the drainage area. The method with runoff coefficients for different types of surfaces showed fairly good results for highly urbanized areas. The method with weighted runoff coefficients for different types of habitations showed relatively good results considering that it is a method for rough calculations.</p><p> </p><p>The method with runoff coefficients for different types of surfaces is considered well-functioning for highly urbanized areas. In less urbanized areas, this method showed shorter results. The method with weighted runoff coefficients for different types of habitations is considered well for rough calculations when it is less time consuming than the other method. None of the examined methods are considered able to replace flow measurements.</p>

Sveriges avloppsledningsnät förnyas och utvidgas kontinuerligt. Idag finns ett flertal datorprogram för hydraulisk modellering av flöden och uppdämningsnivåer i spill- och dagvattennät. Modellerna kan även användas som planeringsverktyg för att bedöma effekter av planerade åtgärder samt för uppföljning av utförda åtgärder. Vid uppbyggnaden av en modell krävs beräkningsresultat från en hydrologisk avrinningsmodell som indata. Det största arbetet vid modelluppbyggandet ligger just i beskrivningen av hydrologin. För att kunna simulera avrinningsförlopp i samband med nederbörd på ett verklighetsliknande sätt är kännedom om storleken på och fördelningen av anslutna hårdgjorda ytor till ledningsnätet med snabb nederbördsavrinning väsentligt.    Till kalibreringen och valideringen av avloppsmodellen krävs mätdata. Flödesmätningar är dyra att genomföra vilket har skapat ett intresse att hitta metoder som säkert beräknar de anslutna hårdgjorda ytorna redan från de uppgifter som finns på kartor och i databaser. Svenska riktlinjer för beräkning av hårdgjorda ytor tillhandahålls av branschorganisationen Svenskt Vatten som företräder VA-verken och VA-bolagen i Sverige. Beräkningar med dessa riktlinjer ger dock inte alltid den korrekta storleken på de hårdgjorda ytorna. Syftet med examensarbetet har varit att undersöka olika metoder att beräkna anslutna hårdgjorda ytor till spillvattennätet samt att undersöka huruvida det finns ett samband mellan de avrinningsområden där beräkningarna av de hårdgjorda ytorna inte stämmer. Nio befintliga modeller framtagna i modelleringsverktyget MIKE URBAN användes vid undersökningen. Sex av dessa modeller användes till kalibrering och tre modeller användes till validering.   Undersökningen visade inget samband mellan ytavrinning (reduktionsfaktor) och lutning. Fördelningen av mätpunkter mellan olika jordartskategorier var väldigt ojämn vilket gjorde det svårt att studera huruvida det finns ett samband mellan avrinning och jordart. Resultatet från undersökningen visar att avrinningskoefficienter bör delas upp efter typ av ledningsnät i avrinningsområdet. Metoden med olika avrinningskoefficienter för olika typer av ytor visar på bra resultat för tätbebyggda områden. Metoden med sammanvägda avrinningskoefficienter för olika bebyggelsetyper visar relativt bra resultat med tanke på att det är en överslagsberäkningsmetod.   För tätbebyggda områden bedöms metoden med avrinningskoefficienter för olika typer av ytor fungera bra. Vid mindre tätbebyggda områden ökar osäkerheten. Metoden med sammanvägda avrinningskoefficienter för olika bebyggelsetyper bedöms fungera väl för överslagsberäkningar då den är mindre tidskrävande än den andra metoden. Ingen av de undersökta metoderna bedöms kunna ersätta flödesmätningar. / Sweden’s sewage systems are continuously being maintained and expanded. Several computer programs are today available for hydraulic modeling in sewage and storm water systems. The models can also be used as a planning tool to evaluate effects of planned interventions and to follow up performed interventions. Input data from a runoff model is required at the model build-up. Most of the work in model build-up lies at the description of the hydrology. In order to simulate runoff processes in connection with precipitation, understanding of the size and distribution of impervious surfaces with fast response runoff are essential.   Measurements are required for the calibration and validity check of the model. Unfortunately, flow measurements are expensive to perform. This has created an interest to find methods that safely calculate the connected impervious surfaces already from the information that can be found in maps and in databases. The Swedish guidelines for calculation of impervious surfaces are provided by the Swedish Water and Wastewater Association. Calculations with these guidelines do not always give the true size of the impervious surfaces. The aim of this master thesis was to examine various methods to calculate impervious surfaces connected to the sewage system and whether there is a correlation between drainage areas where the calculations do not agree. Nine existing models developed in the computer program MIKE URBAN were used in this study. Six of these models were used in the calibration and three models were used in the validity check of the methods.   The study did not show any correlation between runoff (reduction factor) and slope. The distribution of datum points between different soil types varied so much that it made it difficult to study whether there was correlation between runoff and soil type. The result from the study showed that the runoff coefficients should be divided after type of sewage system in the drainage area. The method with runoff coefficients for different types of surfaces showed fairly good results for highly urbanized areas. The method with weighted runoff coefficients for different types of habitations showed relatively good results considering that it is a method for rough calculations.   The method with runoff coefficients for different types of surfaces is considered well-functioning for highly urbanized areas. In less urbanized areas, this method showed shorter results. The method with weighted runoff coefficients for different types of habitations is considered well for rough calculations when it is less time consuming than the other method. None of the examined methods are considered able to replace flow measurements.

Urban pluvial floods have become more and more common in Europe. These floods have resulted in high costs for society, increasing the interest in conducting hydraulic flood models. This in order to prepare and minimise the consequences of these flood events. The study looked at how changing the temporal distribution of the rain using six type events, and whether using the runoff coefficient method or infiltration method in such a model, would impact the flood extent and flood depth for a 100-year return period rain event. The model is made using MIKE+ for a catchment area in Malmö, Sweden.  The results showed that the runoff coefficient method generally overestimated both the flood extent and the maximum flood depth compared to the infiltration method. The differences were however very small between the methods, only between 6-7% over the catchment. For the six different temporal distributions for the rain event, the conclusion could be drawn that the flood extent follows a clear pattern from largest to smallest while no individual type event could be seen to give the deepest flood. Instead, this varied across the different evaluation points. / Urbana pluviala översvämningar har blivit ett allt vanligare fenomen i Europa. Dessa översvämningar medför stora kostnader för samhället. Intresset av att genomföra hydrauliska översvämningsmodeller som ett hjälpmedel till att hitta lämpliga skydd, och därmed minimera konsekvenserna av översvämningarna har ökat. Denna studie har utvärderat två olika mål. Dels hur en ändring av den temporala utbredningen av sex olika typ-regn påverkar utbredning och djup för en översvämning. Dels hur valet av infiltrationsmetoden eller avrinningskoefficient-metoden i en modell för ett 100-års regn event påverkar utbredning och djup av översvämningen. Modellen är byggd i MIKE+ och gäller för ett avrinningsområde i Malmö, Sverige.  Resultatet visade att avrinningskoefficient metoden generellt överskattar både utbredningen och djupet av översvämningen när den jämförs med infiltrationsmetoden. Skillnaderna var däremot små, mellan 6-7 % över avrinningsområdet. För de sex olika typ-regnen så visade resultatet att det fanns ett mönster där en vänsterpik var större än en högerpik när det gällde hur stor utbredningen var. Däremot så varierade djupet på översvämningen relativt stort i de olika utvärderings-punkterna beroende på typ-event.