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 %.

<p>Den ökande urbaniseringen innebär att dagens avloppssystem blir mer invecklande och komplexa. För Stockholms stad har det under de senaste 20 åren upprättats detaljerade datormodeller för delar av avloppssystemet. För att ge en helhetsbild av situationen har det mellan åren 2003 till 2007 skapats en övergripande beräkningsmodell över Stockholms huvudavloppssystem. Modellen är indelad i fyra delmodeller.Syftet med detta examensarbete var att studera och utveckla indelningen av hårdgjorda ytor i den övergripande modellen för Stockholms avloppssystem. Allmänt vid upprättande av ytavrinningsmodeller, likt modellen över Stockholms huvudavloppsnät, utgör avrinningen från nederbörd från hårdgjorda ytor en stor andel av den totala belastningen på spillvattennätet. Det är därför av intresse att studera storleken av ytavrinningen från olika hårdgjorda ytor. I detta examensarbete tillfördes nya indelningar och ny information om de hårdgjorda ytorna i den befintliga beräkningsmodellen. Två huvudsakliga indelningar studerades i arbetet. Den första var indelning av hårdgjorda ytor efter byggnadsålder. I den andra delades hårdgjorda ytor från fastigheter in efter om fastighetsägaren betalade reducerad dagvattentaxa eller inte. Utöver nya indelningar undersöktes även möjligheten att förenkla beräkningsmodellen med bibehållen noggrannhet. I arbetet undersöktes även hur ett öppet alternativt slutet byggnadssätt påverkade mängden avrunnet vatten från hårdgjorda ytor. Avrinningskoefficienter för olika typer av hårdgjorda ytor från den befintliga beräkningsmodellen studerades för möjligheten att öka modellens förklaringsgrad.Indelningen av de hårdgjorda ytorna efter byggnadsålder uppvisade inte det slutresultat som förväntades. Införandet av informationen om fastigheter med reducerad dagvattentaxa förbättrade modellens noggrannhet något. Informationen förklarade emellertid inte den stora spridningen mellan modellerade och uppmätta volymer avrunnet dagvatten. Modellens noggrannhet ökade om avrinningskoefficienterna för samma typ av hårgjord yta valdes olika beroende på ett slutet eller öppet byggnadssätt. Förenkling av modellen från 3 typområden till 2, resulterade i bevarad noggrannhet. Slutsatsen från detta examensarbete är att informationen om fastigheter med reducerad dagvattentaxa och indelning efter byggnadsålder inte nämnvärt ökade modellens noggrannhet. Modellens noggrannhet kunde bibehållas vid en förenkling från 3 till 2 typområden.</p>

För att utreda ärenden kopplade till bräddning och källaröversvämningar blir det allt vanligare att använda hydraulisk modellering. I hydrauliska modeller ingår flera olika beståndsdelar,bland annat ledningar, brunnar, bräddavlopp och pumpstationer. Pumpstationer är en beståndsdel som är ganska komplex att beskriva i dessa modeller och att ta fram den relativt stora mängd indata som krävs för att beskriva modellparametrarna kan vara mycket tidskrävande. Genom att veta vilka modellparametrar i pumpstationer som har störst betydelse för modellberäkningarna skulle mer vikt kunna läggas vid att beskriva dessa och därmed skulle modelleringen kunna bli mer tidseffektiv och beräkningsresultatet bli bättre kvalitetsmässigt. En modellparameter som tros vara av stor betydelse för modellberäkningarna är pumpkapacitet. Hur verklig pumpkapacitet skiljer sig från teoretisk pumpkapacitet och hur detta påverkar modellberäkningarna är därför intressant att veta. Syftet med det här examensarbetet var att genom kapacitetsmätning i avloppspumpstationer undersöka hur uppmätt pumpkapacitet skiljer sig från teoretisk pumpkapacitet. Därtill var syftet att undersöka hur pumpstationer bäst beskrivs i modeller och hur variationer av utvalda modellparametrar påverkar beräkningsresultatet med avseende på flöde och bräddvolym.Pumpkapacitet mättes i totalt elva pumpstationer belägna i Uppsala och Västervik. Modeller av dessa pumpstationer konstruerades sedan i MIKE URBAN. Utgångspunkten var att beskriva pumpstationsmodellerna så verklighetsbaserat som möjligt och modellerna kalibrerades också mot uppmätt kapacitet. För modellparametrarna pumpkapacitet samt accelerations- och retardationstid genomfördes sedan en känslighetsanalys. Resultaten visade att uppmätt pumpkapacitet ofta skiljer sig från teoretisk pumpkapacitet och att skillnaderna kan bero på försämrad kondition hos både pump och tryckledning. Resultaten visade också på behovet att kalibrera modeller för att erhålla beräkningsresultat som i tillräcklig grad beskriver verkliga förhållanden vad gäller flöde. Enligt den här studien bör dessutom eventuella högpunkter före släppunkt på tryckledningen beskrivas i modeller för att beräkningsresultatet bättre ska beskriva verkliga förhållanden vad gäller flöde. Resultaten av känslighetsanalysen visade att variation av modellparametern pumpkapacitet tydligt påverkar resultatet av modellberäkningar med avseende på både flöde och bräddvolym. Variation av modellparametrarna accelerations- och retardationstid påverkade resultatet från modellberäkningar med avseende på flöde medan påverkan på bräddvolym endast var marginell.

Den ökande urbaniseringen innebär att dagens avloppssystem blir mer invecklande och komplexa. För Stockholms stad har det under de senaste 20 åren upprättats detaljerade datormodeller för delar av avloppssystemet. För att ge en helhetsbild av situationen har det mellan åren 2003 till 2007 skapats en övergripande beräkningsmodell över Stockholms huvudavloppssystem. Modellen är indelad i fyra delmodeller.Syftet med detta examensarbete var att studera och utveckla indelningen av hårdgjorda ytor i den övergripande modellen för Stockholms avloppssystem. Allmänt vid upprättande av ytavrinningsmodeller, likt modellen över Stockholms huvudavloppsnät, utgör avrinningen från nederbörd från hårdgjorda ytor en stor andel av den totala belastningen på spillvattennätet. Det är därför av intresse att studera storleken av ytavrinningen från olika hårdgjorda ytor. I detta examensarbete tillfördes nya indelningar och ny information om de hårdgjorda ytorna i den befintliga beräkningsmodellen. Två huvudsakliga indelningar studerades i arbetet. Den första var indelning av hårdgjorda ytor efter byggnadsålder. I den andra delades hårdgjorda ytor från fastigheter in efter om fastighetsägaren betalade reducerad dagvattentaxa eller inte. Utöver nya indelningar undersöktes även möjligheten att förenkla beräkningsmodellen med bibehållen noggrannhet. I arbetet undersöktes även hur ett öppet alternativt slutet byggnadssätt påverkade mängden avrunnet vatten från hårdgjorda ytor. Avrinningskoefficienter för olika typer av hårdgjorda ytor från den befintliga beräkningsmodellen studerades för möjligheten att öka modellens förklaringsgrad.Indelningen av de hårdgjorda ytorna efter byggnadsålder uppvisade inte det slutresultat som förväntades. Införandet av informationen om fastigheter med reducerad dagvattentaxa förbättrade modellens noggrannhet något. Informationen förklarade emellertid inte den stora spridningen mellan modellerade och uppmätta volymer avrunnet dagvatten. Modellens noggrannhet ökade om avrinningskoefficienterna för samma typ av hårgjord yta valdes olika beroende på ett slutet eller öppet byggnadssätt. Förenkling av modellen från 3 typområden till 2, resulterade i bevarad noggrannhet. Slutsatsen från detta examensarbete är att informationen om fastigheter med reducerad dagvattentaxa och indelning efter byggnadsålder inte nämnvärt ökade modellens noggrannhet. Modellens noggrannhet kunde bibehållas vid en förenkling från 3 till 2 typområden.

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.

Ett allt vanligare uppdrag inom hydraulisk modellering är att undersöka hur nya bostads- och handelsområden påverkar statusen för äldre befintliga ledningsnät. I nya områden anläggs nästan uteslutande separatsystem och eftersom nya områden oftast uppförs utanför den befintliga bebyggelsen måste spillvattnet från dessa områden transporteras genom det befintliga avloppsnätet, vilket kan vara helt eller delvis kombinerat. I stadsdelen Hjorthagen i Stockholm planeras 5000 nya lägenheter att byggas och spillvattenflödet från dessa skall anslutas uppströms det befintliga kombinerade ledningsnätet i området. Examensarbetet har gått ut på att undersöka hur det kombinerade ledningssystemet påverkas av den tillkommande spillvattenbelastningen. Syftet var att undersöka hur den dimensionerande spillvattenavrinningen påverkar de åtgärder och kostnader som behövs för att få det utökade ledningsnätet att fungera, samt att utreda behovet av ytterligare anpassningar av ledningsnätet inför framtida klimatförändringar. Vid beräkning av bräddvolymer simuleras vanligen spillvattenavrinningen från medeldygnsförbrukning av vatten. I studien har det även ingått att undersöka om detta sätt ger lägre bräddvolymer jämfört med att variera vattenförbrukningen med ett veckomönster. Med modelleringsprogrammet MIKE Urban undersöktes tre fall av dimensionerande spillvattenflöde från det tillkommande området i Hjorthagen. Olika stor säkerhetsmarginal användes vid dimensioneringen. I alla tre fallen fick det tillkommande spillvattenflödet kapaciteten i det kombinerade ledningssystemet att överskridas redan vid torrväder, med bräddning som följd. Undersökningen visade att ju högre säkerhetsmarginal dimensioneringen innebar desto mer omfattande blev de åtgärder som krävdes för att få bräddningen att upphöra. Fallet med störst säkerhetsmarginal krävde ett utjämningsmagasin på 142 m3 och att dimensionen på 670 m ledning ökades från 400 mm till 600 mm med en uppskattad åtgärdskostnad på omkring nio miljoner kronor. De åtgärder som krävdes för att undvika bräddning vid torrväder var i alla tre fallen tillräckliga för att både minska bräddningen vid regnväder och för att klimatanpassa ledningsnätet. I de fall som undersöktes kunde ingen trend ses som visade att simulering av dag- och spillvattenavrinning, utan veckovariationer i vattenförbrukningen, skulle ge för låga bräddvolymer. / An increasingly common assignment in hydraulic modeling is to investigate how sewage from new residential and commercial areas affect the status of existing sewer systems. In new areas the sewer systems are constructed to operate separately from storm drains and since new areas often are founded in the outskirt of existing areas the sanitary sewage from these areas must be transported through the older existing sewer system, which can be completely or partly combined. In the district of Hjorthagen in Stockholm 5,000 new apartments are planned to be built and sewage from these must be connected upstream of existing combined sewer system in the area. The purpose of this master thesis was to investigate how combined sewer system is affected by additional sewage load. The aim was to investigate how the choice of design sewage flow affects the measures and costs necessary to get the extended sewer system to function, and to consider the need for further adjustments to future climate change. When calculating volumes of combined sewer overflow the sewage flow usually is simulated as discharge from average water use. One objective with this thesis was to investigate whether this method gave lower volumes of combined sewer overflow as compared to using a weekly pattern. By using the modeling program MIKE Urban three choices of design sewage flow, from the new area in Hjorthagen, were investigated. The margin of safety when designing the sewage flow was increased in each case. The results showed that the capacity of the combined sewer system was exceeded during dry weather, with overflow as a result. The investigation showed that the higher margin of safety used the more extensive measures was needed. The greatest margin of safety required a storage basin of 142 m3 and that the dimension of 670 m of pipes was increased. To stop the overflow at dry weather the measures required in each case were sufficient to both reduce overflow during wet weather and to adjust the sewer system to future climate. Simulating the rainfall runoff and sewage flow, without weekly variations in water consumption did not underestimate the volumes of combined sewer overflow compared to varying the water use.

Klimatscenarier framtagna av SMHI visar bland annat på att nederbördsmängden kommer att öka i stora delar av Sverige. En ökad nederbördsmängd leder till att flöden i vattendrag och spillvattenledningar ökar, som i sin tur kan leda till att oönskade ämnen förorenar viktiga naturresurser så som dricksvattentäkter. Den största risken för mikrobiella föroreningar i vattentäkter och vattendrag kommer från Sveriges reningsverk, främst till följd av att reningsverkens flödeskapacitet överstigs på grund av kraftiga regn. Vid kraftiga regn riskerar reningsverk att bräddas, vilket leder till att ofullständigt renat spillvatten leds ut till sjöar.   Bålsta reningsverk, Håbo kommun, bräddas ibland på grund av höga flöden. Det otillräckligt renade spillvattnet leds då ut till reningsverkets utsläppspunkt söder om Bålsta stad i Norra Björkfjärden. Mindre än två kilometer ifrån reningsverkets utsläppspunkt ligger Bålsta vattenverks råvattenintag. Det är således av intresse att undersöka om vattenverkets råvattenintag påverkas av en bräddning. Utöver vattenverket ligger flera populära badplatser i närheten av reningsverkets utsläppspunkt.   Syftet med examensarbetet var att studera hur en bräddning av orenat spillvatten sprids i Mälaren under sommarens badsäsong, samt att identifiera vid vilka vind- och flödesförhållanden badplatserna och råvattentäkten har störst risk att förorenas. Syftet var även att studera hur en ökad nederbördsmängd påverkar delar av Bålsta reningsverks spillvattenledningsnät. För att nå examensarbetets syfte användes spridningsmodellen Delft3D samt ledningsnätmodellen MIKE-Urban. På grund av otillräcklig data om bland annat Bålsta reningsverks spillvattenledningsnät erhölls inget tillförlitligt resultat från MIKE-Urban modelleringen. Istället sammanställdes de saknade data om reningsverkets spillvattenledningsnät vilket resulterade i förslag om kompletterande åtgärder för att underlätta kommande spillvattenmodelleringar.    Resultat från spridningssimuleringen tydde på att ingen av de studerade platserna överskrider värden för utmärkt badvattenkvalitet enligt EU:s badvattendirektiv vid medelvindhastighet samt ett utsläpp av 77 m3 orenat spillvatten. En bräddning av 77 m3 orenat spillvatten baserades på reningsverkets bräddningsvolymer från år 2010. För badplatserna ansågs det fördelaktigt att en bräddning sker under vindstilla förhållanden till följd av begränsad omblandning mellan Mälarens temperaturskiktning. Vid ett två dygn långt utsläpp av totalt 5 000 m3 orenat spillvatten med fem sekundmeters vind erhöll majoriteten av badplatserna för höga patogenvärden. Reningsverkets personal bör i sådana situationer gå ut med allmänna varningar för badande i Norra Björkfjärden. / Climate change scenarios conducted by SMHI indicate increasing precipitation in most parts of Sweden. Such increases will lead to bigger flows in rivers and sewer networks, which in turn may lead to leakage of unwanted substances such as contagious microorganisms to drinking water supplies. The single largest risk of lake contamination is from sewage water treatment plants, mostly due to overflow of wastewater. High precipitation may flood the treatment plant causing untreated water to leak out and into surrounding lakes.   Bålsta treatment plant, in Håbo municipality, has overflow issues in periods with high precipitation, which lead to leakage of inadequately treated wastewater and thus local contamination in Lake Mälaren. Less than two kilometers from the release point of Bålsta treatment plant, Bålsta drinking water plant has its intake of raw water. Hence it is of great interest to study the dispersal of Bålsta treatment plant’s wastewater in Lake Mälaren to prevent unwanted human exposure to contagious microorganisms. Håbo municipality also has popular swimming spots close to the treatment plant’s outlet.   The aim of this study is to examine the pathogenic impact that an overflow of Bålsta treatment plant in summer time has on Bålsta drinking water plant and bathing spots. The study hoped to identify the conditions where certain places of interest were to be contaminated. In addition, the aim was to investigate the changes of sewage flow due to an increased precipitation. Two models were used to reach the aforementioned aims: (1.) a hydrodynamic model (Delft3D) to study the spread of wastewater following an overflow and (2.) an urban water model (MIKE–Urban) to study the total amount of sewage flow.   Due to insufficient data concerning Bålsta’s sewage system, simulations from MIKE–Urban were unable to provide reliable results. Large parts of the sewage network had missing data regarding pipe dimensions, positioning and material, which resulted in a model with little precision. Instead of providing unreliable results, the study resulted in recommendations for further data collecting to help future investigations of Bålsta’s sewage system.   With low overflows of untreated water, Delft3D modeling showed that none of the places of interest had pathogen levels that exceeded the European Union’s Bathwater quality directive when simulated with mean values of wind, treated wastewater flow and wind direction. When extreme amounts of overflow were simulated in strong winds, five of seven places of interest were unfit for bathing according to the directive. In case of an overflow of more than the simulated outflow of 77 m3 untreated wastewater, the operators of Bålsta’s treatment plant need to perform actions to prevent human exposure.

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.