When water travels along a channel is the bottom which the water is in direct contact with, defined by a coefficient named Manning’s coefficient of friction. This coefficient explains the roughness of the channel bed. A rough surface equals a low Manning’s coefficient. The purpose of this thesis is to study how Manning’s coefficient differs when different waterflows and depths is obtained. The Manning equation is depend-ent on using a constant Manning’s coefficient based on experience and tables. The experience in the line of business knows that the coefficient holds a different value in channels with similar bathymetry and different flow conditions, and the thesis will cover these questions. At Vattenfall Research & Development in Älvkarleby, a flume made for fluid me-chanic experiments has been built, which is perfectly suitable for the experiments for this thesis. The flume has a roughness that has been programmed mathematically with a purpose of looking like a real channel bed or a blasted rock-tunnel. This is where all the measurements were made. The measurements were made in totally 14 cross-sections with a few different flows and depths. The depth was controlled by a hatchway downstream the flume and the flow were controlled by the pumps. Depending on which setting the hatchway ob-tained measurements between 1.6 l/s to 280 l/s were made. The different settings that were used for the hatch was 100 %, 85 %, 75 %, 60 % and 30 % open hatch. The most obvious results appeared when the hatch was 100 % open, since the differ-ence in depth between each cross-section was large and the faults in the equipment weren’t that important. 30 % open hatch generated such calm flow and a deep depth, so the errors were too big to include in the report. These different flow conditions were used to gain a big variation and accuracy, with the purpose of getting as good result as possible. The measurements show that for every hatch-setting, the Manning coefficient gets lower when a lower depth and flow are held. If the results are plotted from all the hatch-settings, especially 100 % open in a graph with the Manning coefficient as a function of the flow, the results follow an obvious shape with a trend where the Man-ning coefficient reduces with lower flows. The same thing with the depth. Shallower depth equals lower Manning coefficient. This is because of the roughness elements that has a bigger part of the entire cross-sectional area, so that a bigger part of the cross-sectional area is affected by phenomenon caused by the roughness elements. Key words: Manning’s coefficient, streaming losses, energy losses, Vattenfall

Färskvatten är en naturresurs som alltmer hotas av antropogen påverkan och klimatförändringar. Idag försörjer kommunala dricksvattenverk majoriteten av Sveriges befolkning med dricksvatten producerat från yt- och grundvattentäkter. Pågående klimatförändringar medför utmaningar i att säkerställa en god dricksvattenförsörjning och innovativa lösningar undersöks ständigt. Regnvatteninsamling är en metod som använts långt tillbaka i tiden för att framställa dricksvatten. Dock har metoden under mänsklighetens modernare tid ansetts förlegad. I och med rådande problematik gällande vattenförsörjning i världen har regnvatteninsamling återvänt på många platser som icke-drickbar och drickbar vattenförsörjningskälla. Den här rapporten redovisar en studie av möjligheten att implementera regnvatteninsamling i två studieområden, studieområde A och B, på Muskö i Stockholmsskärgård. Syftet var att undersöka hur regnvatteninsamling på olika sätt kan bidra till att tillgodose vattenbehovet för framtida planerad bostadsbebyggelse på ön. I studieområde A undersöktes huruvida saltvatteninträngning till grundvattenmagasin förekom samt möjligheten till infiltration av insamlat regnvatten till grundvattenmagasin i syfte att förhindra saltvatteninträngning. I studieområde B undersöktes hur stora mängder vatten regnvatteninsamling från takytor teoretiskt skulle kunna bidra med till beräknat vattenbehov. Framtida klimat togs i åtanke och kvantiteten regn som i framtiden kommer falla i området bestämdes från två RCP, representative concentration pathways, klimatscenarion RCP4.5 och RCP8.5. RCP4.5 utgår från att koldioxidutsläppen kulminerar år 2040 medan RCP8.5 utgår från fortsatt höga koldioxidutsläpp. Beräkningar med antagande RCP4.5 påvisade att 117 000 m3 regnvatten per år teoretiskt kan insamlas från avrinningsområdet i studieområde A och ledas till grundvattenmagasinet för infiltration. Med antagande RCP8.5 anses maximalt 169 000 m3 regnvatten kunna insamlas till infiltration. Dock kunde konstateras att det med undersökta pumpflöden inte förekom saltvatteninträngning till akviferen och infiltration anses därför inte nödvändig i undersökt studieområde. Från takytor beräknades med RCP4.5 insamlat regnvatten kunna bidra med 8 % till vattenförbrukningen per hushåll, med RCP 8.3 beräknas regnvatten kunna bidra med 9 % av bedömd vattenförbrukning.

I denna studie undersöktes marknaden för småskaliga avloppsreningsanläggningar i syfte att ta fram ett eller flera förslag för hantering av avloppsvatten för 50–200 hushåll. Studien utfördes på uppdrag av Mälarenergi Vatten AB som ser ett ökat behov av avloppsreningssystem på Västerås landsbygd. Marknaden undersöktes genom en litteraturstudie där avloppsreningsverk från olika leverantörer studerades och jämfördes. Utöver det granskades vilka utsläppskrav som ställs på reningssystem i den aktuella storleken samt vad som krävs för att det renade avloppsvattnet ska kunna återanvändas för bevattning. Olika reningstekniker som är vanliga för mindre avloppsanläggningar studerades. För att bedöma de olika avloppsreningsanläggningarna utformades en metod med poängsättning baserad på krav i lagstiftningen gällande skyddsnivåer samt i samråd med Mälarenergi Vatten AB. Syftet med metoden var att avgöra vilket eller vilka av avloppsreningsverken som är mest lämpliga att använda utifrån kravbilden som ställdes. Bedömningsmaterial till metoden hämtades från företagen i form av reningsprestanda. Studien visade att det finns ett flertal småskaliga avloppsreningsverk samt en rad olika tekniker som var lämpliga för 50–200 hushåll. Reningsverken som jämfördes kom från företagen BioKube, Biovac, Conclean, Klaro, Topas och 4everegreen. Samtliga reningsverk levde upp till hög skyddsnivå med avseende på reduktion av Ntot , Ptot samt BOD. Reningsverken från Conclean och Klaro fick högst poäng i jämförelsen och ansågs därmed som lämpligast. Avloppsanläggningar i storleken 50–200 hushåll saknar utsläppskrav, det är i stället upp till VA-huvudmannen i varje kommun att bestämma vilka utsläppsvillkor som ska gälla. Arbetet med återanvändning av renat avloppsvatten resulterade i att kraven för bevattning presenterades. Det fastställdes däremot inte om det går att återanvända avloppsvatten från reningsverken som undersöktes. Utifrån studien går det inte att med säkerhet fastställa vilket system som är mest lämpligt att använda på Västerås landsbygd. I studien har endast reduktion av Ntot, Ptot och BOD värderats, vilket ger en bra bild av systemets reningskapacitet men en bristfällig helhetsbild. Vid anläggning av ett reningsverk behöver ytterligare parametrar som kostnad, total miljöpåverkan samt val av plats tas i åtanke. Dessa parametrar har inte lyfts i denna studie.

Occasionally, too high levels of total phosphorus have been measured in the outgoing water at Blynäs waste water treatment plant in Vaxholm. Consequently, there has been an interest to investigate how the separation of phosphorus can be made more effective. The aim of this report is to improve the precipitation strategy by analyzing the daily variations of phosphorus concentration in the incoming water. The result showed that there were no big differences in the daily variations of the concentration of total phosphorus. The result also showed some intervals during the day when the load of phosphorus was higher respectively lower. Two alternative solutions were discussed as suggestions for improving the precipitation strategy. The current system could either be optimized by taking the result of this project into account, or alternatively a machine that continually measures relevant information in the incoming water and, based on those values, adjusts the dose of precipitation chemicals could be purchased.

Sammanfattning I linje med Europeiska unionens förordande av avfallshierarkin, där återvinning skall främjas före deponering, har återvinningscentraler blivit allt mer vanligt förekommande i Sverige. Återvinningscentraler kan samla in grovt avfall, farligt avfall och vätskor, samt i varierande omfattning mellanlagra, komprimera, sortera och ibland behandla avfallet. Återvinningscentralerna är ofta trafikerade av såväl personbilar, som av tyngre trafik. Forskning visar att markanvändning är en utav de parametrar som främst påverkar hur dagvattnets sammansättning av partiklar och föroreningar blir. En annan parameter som också påverkar föroreningssammansättningen i dagvattnet är tid. Föroreningskoncentrationerna ökar om det varit nederbördsfritt en lång tid. Klimataspekten har också en påverkan på dagvattnets kvalitet. Syftet med den här studien är att undersöka och karakterisera återvinningscentraler som utsläppskällor av 7 metaller och olja till dagvattnet, då återvinningscentralers påverkan på dagvattnet idag inte är känd. Med hjälp av i) dagvattenmodellen StormTac, ii) en litteraturstudie, iii) insamlade data från Stockholm Vatten och Avfall, har tre olika schablonvärden för de 8 föroreningarna beräknats och jämförts med avseende på dataunderlag, osäkerhet, och statistisk signifikans gentemot observerade värden. Schablonkoncentrationerna klassades också i enlighet med Stockholm Vattens klassningssystem. Karakteriseringen resulterade i markberoende s.k. schablonkoncentrationer för Cu, Zn, Pb, Ni, Cr, Cd, Hg och oljeindex. Schablonkoncentrationerna baserade på insamlade data från Stockholm Vatten och Avfall hade störst underlag och kunde valideras förutom för Ni och oljeindex. De värden som hämtats från litteraturstudien gick endast att validera för två ämnen. StormTacs schablonvärden validerades för 5 av föroreningarna. Koncentrationerna för dessa föroreningar klassas som måttliga, och föroreningarna i dagvattnet är jämförbara med en väg med årlig dygnsmedeltrafik på 15 000 fordon. Kvicksilver hade för många mätningar under detektionsgränsen för att analyseras statistiskt. Konfidensintervall och osäkerhetsanalys visar på att föroreningskoncentrationen följer en positivt skev fördelning. Resultaten antyder dessutom att vissa årstidsvariationer i koncentrationen kan ske i dagvattnet. Dessa variationer är följer det mönster som tidigare forskning visat med högst koncentrationer under vinter och vår. Årstidsvariationerna är statistiskt signifikanta för Ni, Cd och oljeindex. Användandet av stickprov och StormTac-modellen medför dock att resultatet är osäkert. Nyckelord: avfall, avrinning, dagvattenföroreningar, metaller, schablonkoncentration, StormTac, årstidsvariationer / Abstract Characterization and modeling of stormwater runoff at a recycling center -a comparative study In accordance with the European Union’s waste management law, which encourages recycling at the expense of landfills, recycling centres have become more frequently occurring in Sweden. Recycling centres can collect bulky waste, hazardous waste, and liquids as well as sort, store and treat the waste. Furthermore, the recycling centres are often subject to traffic by private cars and heavy-duty vehicles. Research shows that land use is one of the prevailing parameters affecting the constituents in stormwater. Another parameter having an impact on the constituents of the runoff is time. The concentration increases with the time since the last rain event. The climate of the area also influences the stormwater quality. The aim of this study was to characterize run off from recycling centres and evaluate their role as a source of pollution for 7 metals and oil, as recycling centre’s impact on stormwater pollution isn’t known today. Using i) the StormTac database, ii) a literature review, and iii) data from the company Stockholm Vatten och Avfall; three different standard concentrations for the 8 pollutants were calculated and compared regarding the extent and quality of the data, the uncertainty, and the standard concentration’s statistical significance compared to observed values. The concentrations were also classified according to the system proposed by Stockholm Vatten. The characterization resulted in so called standard concentrations based on land use for Cu, Zn, Ni, Cr, Cd, Pb, Hg, and oil. The standard concentrations calculated from the Stockholm Vatten och Avfall were based on the largest amount of data and could be validated for all substances except Ni and oil. The concentrations found in the literature review could only be validated for two of the pollutants. Five of StormTacs standard concentrations were validated. The standard concentrations were classified as “medium”, which is comparable to a road with 15000 annual average daily traffic. Mercury didn’t have enough data above the detection limit to be analysed statistically. The confidence intervals and the uncertainty analysis showed that the concentration of the pollutants follow a skewed positive distribution. The results demonstrate that some variation in concentrations can be expected during the different seasons. These variations follow the findings made in other studies and suggests that the concentrations are the highest during winter and spring. The seasonal difference was statistically significant for Ni, Cd and oil. As the result is based on grab samples and the StormTac-model, the results are assumed to be uncertain. Keywords: metals, pollutants, runoff, seasonal variations, StormTac, stormwater, waste

Microplastics (MPs) are small pieces of plastic material including tyre wear particles (TWPs) smaller than 5000 µm. One of the primary pathways through which MPs including TWPs enter aquatic and marine environments is stormwater runoff from urban areas. The aim of this thesis is to advance the knowledge of MPs found in sediments from gully pots and stormwater ponds, as well as increase the understanding of and assess one of the sources of secondary MPs, i.e. UV-degradation of four commonly found plastic litters. To advance the knowledge, an experimental approach was used where results from a laboratory study and two field studies where synthesized.  UV-degradation of macroplastic litter (a bag, wrapper, cup lid, and bottle) into MP was studied in a laboratory experiment, highlighting one of the sources of MPs in urban environments. MPs generated using accelerated UV-degradation with three exposure times (corresponding to ¼, 1 and 2 years outdoors in Sweden) were quantified with micro-Fourier Transform Infrared Spectroscopy (µFTIR). In the field studies sediment samples were collected form 29 gully pots and six stormwater ponds in urban areas in Sweden, in order to investigate MP composition and concentrations. All sediment samples were analysed with regards to MPs (non-carbon black) using µ-FTIR, enabling the assessment of MP concentrations by number, mass as well as particle size. Using the same method (µFTIR) enabled comparison of the results between the laboratory and field studies. As a complement carbon-black MPs were analysed in gully pot sediments and TWPs in pond sediments using Attenuated Total Reflection (ATR)-FTIR and Pyrolysis-GC-MS respectively.   MPs were detected in all sediment samples, indicating that both gully pots and ponds temporarily trap MPs through sedimentation, thus they were not transported further downstream. Polypropylene (PP), EPDM (gully pots) and TWPs (ponds) were among the most commonly detected polymer type in sediment samples. The laboratory study showed that common plastic litters degrade due to UV- exposure (with the PP- wrapper being most prone to degradation), highlighting PP as a possible source of MPs in stormwater. The majority of (non-black) MPs, by number, were in the size range 126 - 250 µm in gully pot sediments, in contrast to pond sediments the majority were smaller than 100 µm. These results indicates that larger MP particles tend to settle early in the urban drainage system for example in gully pots, while smaller particles may be transported further downstream via stormwater, for example reaching ponds and mainly settle in pond sediment  Evaluating MP concentrations and composition with regards to polymer type and particle size in gully pot and stormwater pond sediments and common sources one of the source of MPs in the urban environment has advanced the understanding for example a commonly detected type (PP) and what MP sizes that tend to settle in the different studied storm water management facilities i.e., gully pots and ponds.

Gully pots are a fundamental runoff quality and quantity control measure installed in urban catchments around the world. However, their ubiquitous use in urban catchments also incurs a substantial resource demand in terms of routine maintenance if their continuous performance is to be assured. The studies included in this licentiate thesis advance knowledge on the potential risks and benefits associated with gully pots systems with regard to their role as a component of the pathway of surface runoff from urban catchments to receiving waters. The thesis interrogates the risks of previously deposited sediments being scoured under current and potential future rainfall conditions and the benefits of gully pots functioning as a temporal repository for pollutants as well as their potential role as a tool for tracking diffuse pollution changes at a local catchment level. Pollutant mobilisation during artificial gully pot emptying processes, and the implications of this for their subsequent management, are also discussed. The results provide insights into additional factors that need to be taken into account when developing gully pot management regimes. For the above purposes, the materials presented in this thesis include modelling, field and laboratory studies.  To estimate the impact associated with scouring of deposited solids from gully pots in the Swedish context (i.e. rainfall conditions and catchment characteristics), two storm-event based condition matrices were developed based on the output derived using two models from the literature. Model one outputs indicate that the scour-induced total suspended solids discharged from the gully pot can be kept below 25 mg/L if the gully pot fullness level is maintained below 60 % fullness level. Model two highlighted the higher susceptibility to scour and remobilisation of finer and lighter solids. The potential of this model to inform the dimensioning of gully pots to reduce the scouring of solids of a certain size range under targeted rainfall events is identified. In the field study, seven gully pots in two catchment types (trafficked road and housing land uses) in Luleå, Sweden, were fully emptied and the physicochemical properties of sediments and dredged waters characterised. By comparing data with the results of an earlier sampling of  the same seven gully pots, a temporal increase in the normalised solids accumulation rate in the road catchment was highlighted, reaching 0.176 – 0.819 kg·m-2·year-1. In terms of pollutants, a significant temporal decrease in median As and Pb concentrations and increases in median Cd, Cr, Zn, Ni and Co concentrations in sediments of certain size ranges were reported. In terms of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), a major temporal shift from a light weight PAH dominated profile to a heavy weight PAH dominated profile was identified. Discussions consider if, and if so how, the characterised temporal changes may relate to changes in catchment practices which have occurred during the time interval between sampling periods. With the exception of Cd, total pollutant loadings per gully pot were 1.5 – 8 times higher in road catchment gully pots than housing catchment gully pots. The hydraulic dredging approach to gully pot emptying used in this work remobilised < 20 % of pollutants from the sediments phase into dredged waters, with the majority of these pollutants associated with suspended materials. A comparison of the pollutant concentrations in dredged waters with available quality standards/guidelines identifies the need for further treatment to minimise their potential ecological impacts on receiving water recipients.

Dagens avloppssystem är utformade för att avleda förorenat spillvatten från fastigheter till en reningsanläggning. Utöver spillvattnet är det dock vanligt förekommande med vattentillskott från felkopplade stuprör och dräneringar samt att det sker inläckage till spillvattenledningarna. Vattentillskottet bidrar till utspädning av spillvattnet och kallas för tillskottsvatten. Att inte enbart spillvatten leds till spillvattennätet har konsekvenser som försämrad rening, bräddningar, ökad kemikalieförbrukning samt ökad belastning på pumpar och annan utrustning på reningsverk och pumpstationer. Under detta examensarbeteundersöks därför källorna till tillskottsvattnet på ett spillvattennät i Aspeboda. Vid utredning av källorna till tillskottsvattnet användes ett flertal metoder där både de allmänna och privata ledningarna undersöktes. De metoder som användes var flödesanalys, rökning, färgning, TV-inspektion, ammoniummätning samt inventering av källare, stuprör och gallerbrunnar. Resultatet från utredningen visade att det fanns flera olika källor till tillskottsvattnet på spillvattennätet i Aspeboda. Från filmningen av den allmänna ledningen kunde både skador och inläckage observeras. Vid rökning och färgning av ledningsnätet identifierades ett flertal felkopplade stuprör och gallerbrunnar. Även ammoniummätningen visade att avloppsvattnet till stor del bestod av tillskottsvatten. Vid analys av spillvattenflödet observerades också att spillvattenflödet ökade i samband med nederbörd, vilket är ett resultat av tillskottsvattnet. För att minska vattentillskottet på ledningsnätet i Aspeboda behöver skadorna på de allmänna ledningarna åtgärdas samt krav ställas på bortkoppling av felkopplade stuprör och gallerbrunnar.

No description available.

<p>Simulation of the planing hull in waves has been addressed during the last 25 years and basically been approached by strip methods. This work follows that tradition and describes a time-domain strip model for simulation of the planing hull in waves. The actual fluid mechanical problem is simplified through the strip approach. The load distribution acting on the hull is approximated by determining the section load at a number of hull sections, strips. The section-wise 2-dimensional calculations are expressed in terms of added mass coefficients and used in the formulations of both inertia and excitation forces in the equations of motions. The modeling approach starts from the hypothetic assumption that the transient conditions can be modeled based on those section-wise calculations. The equation of motion is solved in the time-domain. The equation is up-dated at each time step and every iteration step with respect to the momentary distribution of section draught and relative incident velocity between the hull and water and catches the characteristic non-linear behavior of the planing craft in waves.</p><p>The model follows the principles of the pioneering work of E. E. Zarnick differing on model structure and in details such as the modeling of the lift in the transom area. A major part of the work is concerned with experiments and evaluation of simulations with respect to performed model tests and to published experiment data. Simulations of model tests have been performed and comparisons have been made between measured and simulated time series. The link between simulation and experiment is a wave model which is based on a wave height measurement signal. It is developed and evaluated in the thesis.</p><p>The conclusions are in favor of the 2-dimensional approach to modeling the conditions for the planing hull in waves and among further studies is evaluation of simulated loads and motions to full-scale trial measurement data.</p>