Designing stormwater systems and reservoirs correctly is important to prevent floods, pollution emissions, and unnecessary costs. This work has investigated different types of rainfall based on their impact on stormwater reservoirs, aiming to recommend which rainfall data should be used for designing reservoirs. The work was conducted using the MIKE+ modelling tool, where models of stormwater systems were run with various rainfall data. Five models were used, including three existing models from Gustavsberg, Lund, and Malmö. The compared design rains were CDS rains and constant-intensity rains with a return period of ten years and varying durations. The models were also run with historical rainfall series from eight locations in Sweden. The focus was on the water levels of the reservoirs, flooding events, and critical durations. The CDS rain with a duration of six hours gave the highest water levels in the reservoirs. The number of floods exceeded expectations, and rains that caused flooding in different reservoirs had different durations. Critical rainfall durations were identified for each reservoir, which represented the durations leading to the highest water levels in the reservoirs. A suggested key indicator was developed for each reservoir in an attempt to explain the variations in critical durations. The suggested key indicator was based on the reservoirs' reduced area and outflow. A certain correlation between the reservoir's critical durations and a suggested key indicator was observed and described by a trend curve, where higher values of the key indicator were associated with higher critical durations. The recommended design rain was the CDS rain with a duration of six hours if the critical duration for the reservoir was shorter than six hours. The trend curve presented in the study can be used to estimate the critical rainfall duration for a reservoir during the dimensioning process. Knowledge of the critical duration can then simplify the selection of the duration for the design storm, and it can also enhance the validation step in designing stormwater reservoirs. / Korrekt dimensionering av dagvattensystem och magasin är avgörande för att förhindraöversvämningar, föroreningsutsläpp och onödiga kostnader. I detta arbete har olika typer avregn undersökts utifrån deras påverkan på dagvattenmagasin, med syfte att kunnarekommendera vilken regndata som bör användas vid dimensionering av dessa anläggningar.Arbetet har genomförts med modelleringsverktyget MIKE+ där modeller av dagvattensystemhar belastats med olika regndata. Fem modeller har använts, varav tre var befintliga modellerfrån Gustavsberg, Lund och Malmö. Typregnen som jämfördes var CDS-regn och blockregnmed en återkomsttid på tio år och varierande varaktigheter. Modellerna belastades även medhistoriska regnserier från åtta mätstationer i Sverige. Fokus låg på magasinens vattennivåer,överbelastningar och kritiska regnvaraktigheter.Resultaten visade att CDS-regn med sex timmars varaktighet gav de högsta vattennivåerna imagasinen. Antalet överbelastningar översteg förväntningarna, och regn som översvämmadeolika magasin hade olika varaktigheter. Kritiska regnvaraktigheter identifierades för varjemagasin vilket motsvarade den varaktighet som bidrog till högst vattennivåer i magasinen. Iarbetet togs även ett föreslaget nyckeltal fram för varje magasin i ett försök till att förklaravariationerna i kritiska varaktigheter. Nyckeltalet baserades på magasinens reducerade area ochstrypflöde. En viss korrelation mellan magasinens kritiska varaktigheter och det föreslagnanyckeltalet konstaterades och beskrevs med en trendkurva. Förhållandet visade att höganyckeltal för magasin gav högre kritiska varaktigheter. Det typregn som tillslutrekommenderades var CDS-regn med sex timmars varaktighet, under förutsättning att denkritiska varaktigheten för magasinen är kortare än sex timmar. Med hjälp av trendkurvan sompresenterades i arbetet kan den kritiska regnvaraktighet uppskattas för ett magasin som skadimensioneras. Vetskap om den kritiska varaktigheten kan därefter underlätta valet avvaraktighet för det typregn som är dimensionerande och det kan även underlättavalideringsteget vid dimensionering av dagvattenmagasin.

Stormwater is rain, melt and rinse water that temporarily runs off the ground surface. In cities with many impermeable surfaces large amounts of stormwater may be formed. Stormwater is diverted through conduits and ditches to recipients. If the diversion of stormwater is insufficient flooding can occur. Stormwater contains contaminants from the catchment surfaces such as nutrients, heavy metals, bacteria, organic compounds and oils. To study stormwater pollution and flows various stormwater modelling tools are used. The purpose of this thesis is to test, compare and evaluate four stormwater modelling tools and conclude their strengths and weaknesses. This was done by a literature study, a market research, definition of evaluation criteria and by testing the tools on a case study of an industrial and residential area in Scotland. The main developed evaluation criteria was model characteristics, required input, user friendliness, output and model application. The four selected tools were StormTac, Infoworks CS, SuDS Studio and MUSIC. The case study included both flow and pollutants on a yearly basis and for a rainfall event. The results from the study were compared against observed values both before and after calibration. No model gave good model predictions for all parameters. The observed volumes of water were larger than modelled for all four models even after calibration. An intercomparison between the models however gave a better fit. Regarding pollutants, the model predictions compared with observed values varied between the tools and substances. Strengths with StormTac are that it includes over 70 pollutants, includes the recipient and gave good model predictions for pollutant concentrations when compared with observed pollutants. A weakness is that StormTacs automatically calculated base flow was much smaller than observed in the case study and the tool is not suited for studies of single event rainfalls.Strengths with Infoworks CS are that it is fully distributed, a complete network is built up and the tool can be used for design of networks, flood predictions and flows over time. It is time consuming to build a model in Infoworks CS, few default pollutants are included and it gave poor model predictions for nitrogen concentrations in the case study. SuDS Studio is a unique tool for defining suitable options for retrofitting SuDS solutions and this is a strength as it is the only tool of its kind. SuDS studio gave large intervals for pollutant loads in the case study which can be difficult to interpret. A strength with MUSIC is that it is user friendly and can be used for comparing water quality pre and post treatment. It does however only include three default pollutants in the model, and only three pollutants can be modelled at a time.

Expansion och förtätning av städer leder till att såväl areal som andel hårdgjord yta ökar i våra stadsmiljöer. Detta genererar en ökad dagvattenavrinning eftersom regnvattnet inte har samma möjlighet att infiltrera i naturmarker och grönområden. Den ökade mängden dagvatten riskerar att orsaka problem i områden där ledningsnätet dimensionerats för de dagvattenmängder som tidigare varit aktuella. Att utöka ledningsnätets kapacitet är ofta mycket kostsamt och det är därför önskvärt att istället minska belastningen på de befintliga systemen. En allt vanligare metod för detta är att byggnaders takyta bekläds med växter, så kallade gröna tak. De gröna taken har potential att minska den avrunna volymen, fördröja avrinningen och dämpa de maximala flödena. Det råder dock osäkerheter kring hur dessa förmågor påverkas av bland annat olika väderförhållanden och takets vattenmättnadsgrad samt vid olika typer av nederbördshändelser.   Syftet med detta examensarbete var att undersöka möjligheten att simulera avrinningen från gröna tak med hjälp av en befintlig funktion i modelleringsprogrammet SWMM från US Environmental Protection Agency samt med hjälp av Mike Urban från företaget DHI. Ett mål var att sedan använda en av modellerna för att utvärdera hur gröna tak kan påverka belastningen på ett befintligt ledningsnät. Mätdata avseende bland annat nederbörd, avrinning och potentiell avdunstning erhölls från Veg Tech AB och AgroTech A/S. Mätningarna hade utförts vid företagens demonstrationsanläggning i Taastrup, Danmark, och omfattade avrinning från gröna tak med tre olika tjocklekar: 4 cm moss-sedum, 7 cm sedum-ört-gräs och 11 cm sedum-ört-gräs, samt ett hårdgjort referenstak. Inledande dataanalyser av de gröna takens kapacitet visade att takens magasineringskapacitet ökade med en ökad taktjocklek, där de tjockare taken kunde fullständigt magasinera större nederbördshändelser än vad som var fallet för det tunnaste taket. En analys av sambandet mellan nederbördsmängd och avrunnen volym visade ett starkare samband för regn med 60 och 120 minuters varaktighet än vad som var fallet för kortare varaktigheter.   Jämförelser av resultaten hos de båda modelleringsprogrammen visade på olika styrkor och svagheter och ingen av programvarorna gav en i alla avseenden tillfredställande simulering av avrinningen. Mike Urban gav generellt en högre förklaringsgrad men gav alltid en överskattning av den avrunna volymen över en längre tidsperiod. SWMM gav en bättre överensstämmelse med uppmätt avrinning än Mike Urban under de första månaderna av simuleringsperioden, men gav generellt en förskjutning av avrinningsförloppet. För kalibreringen mot 4 cm taktjocklek gav SWMM också en mer korrekt avrunnen långtidsvolym, medan den för de andra konstruktionerna gav liknande resultat som var fallet för Mike Urban. I ett exempel användes en av modellerna för att simulera avrinningen från MAX IV-laboratoriet i Lund. Resultaten visade att det då laboratoriet täckts med gröna tak endast behövdes ett en fjärdedel så stort fördröjningsmagasin för att översvämningar skulle undvikas på ett nedströms beläget fiktivt ledningsnät än vad som var fallet för hårdgjorda tak. / Larger and denser cities result in increasing amounts of impervious surfaces in urban areas. This generates an increase in storm water runoff, as the rainwater is prevented from infiltrating in natural soils and instead flows along the paved surfaces. The increased amount of storm water runoff is liable to cause problems in areas where the storm water system has been designed to handle the amounts of runoff previously generated in the area. Upsizing the capacity of the pipelines is usually costly, and it is therefore desirable to instead reduce the load on the existing system. One way of achieving this is to cover the rooftops with vegetation, so called green roofs. Green roofs are growing in popularity and have the potential to reduce the rate and volume of runoff, as well as attenuating the peak discharge. There are however uncertainties regarding how their abilities are affected by for example the antecedent weather conditions and the moisture content of the roof, as well as by various storm events.   The purpose of this Master’s Thesis was to study the possibility to simulate the runoff from green roofs using an existing function in the modelling software SWMM by US Environmental Protection Agency, and using Mike Urban by the company DHI. An additional objective was to use on of the designed models to evaluate how green roofs can affect the load on an existing storm water system. Measurements of precipitation, runoff and potential evapotranspiration were obtained from Veg Tech AB and AgroTech A/S. The measurements had been carried out at their demonstration site in Taastrup, Denmark, and included runoff from green roofs of three different thicknesses: 4 cm moss-sedum, 7 cm sedum-herb-grass and 11 cm sedum-herb-grass, as well as an impervious roof used as reference. Initial analyses of the data showed that the storage capacity increased with an increased roof thickness. The thicker roofs were able to completely retain the rainfall from larger storm events than what was the case for the thinnest roof. An analysis of the relationship between precipitation depth and runoff volume showed a stronger correlation for rains with 60 and 120 minutes duration than what was the case for shorter durations.   Comparisons of the two models’ performance showed different strengths and weaknesses, and none of the models were able to simulate runoff in a way that was satisfactory in all aspects. Mike Urban generally gave a higher coefficient of determination but consistently overestimated the discharged volume for extended time periods. SWMM gave a better conformity in observed runoff than Mike Urban during the first months of the simulation period, but generally gave a time lag in the runoff hydrograph. For the 4 cm roof calibration, SWMM also gave a more correct long-time runoff volume, while both models performed similarly for the other roof thicknesses. In an example, one of the models was used to simulate the runoff from the MAX IV laboratory in Lund. The results showed that in order to avoid flooding in the fictitious downstream storm water network, there had to be a four times larger detention pond in the case where conventional roofs where used compared to the scenario using green roofs.