Ageing infrastructure and changing external conditions has invoked the need for performing proactive and predictive asset management (AM) in water utilities through the utilisation of AM tools. AM tools can act as decision support for maintenance and renewal decisions in a water utility, through assessing decision-influencing factors such as criticality, performance, condition, failure rates, hydraulic and economic risk, life cycle cost etc. The tools for AM are dependent on data about the characteristics of the assets (inventory) as well as record data from the assets’ life cycles. The Flemish Water Company (Vlaamse Maatschappij voor Watervoorziening, VMW) is currently in a transition from a reactive to a predictive AM strategy, and is performing this shift by the implementation of several AM tools. However, VMW is a company in which data collection has been executed to a very limited extent in the past, and will therefore be challenged by the lack of available data when implementing these tools for AM. The project described in this document has endeavoured to assess how VMW should (1) ensure that their AM tools are not impeded by data availability and low data quality, and (2) how the collected data can be utilised optimally for AM. These two assessments were made through five work areas (WA): a comprehensive literature study on which factors influence data quality, an analysis of the data needs for buried assets followed by an analysis of the technical and organisational factors in VMW, a case study in Trondheim Vann og avløp and a cost-benefit analysis of data collection. The scope has been focused on data that is relevant for describing the life cycle of buried assets. It was found that the quality of data is likely to be impeded by the dispersed storage structure that is imposed by the AM tools’ proprietary databases. Therefore, it has been suggested to create one central data repository for all life cycle data (a diary database). The database should work as a distributor of data to the different data-consuming applications. Suggestions for the structure and development of this database were made. Further was a comprehensive list of measures for how to stimulate operational personnel to collect data produced. Among the measures were the establishment of data quality indicators, data quality monitoring and communication routines, training, and early data collection methods. Lastly, the cost-benefit analysis showed that VMW could achieve much higher informational benefits if they invest 7.5 % more in data collection (compared to current long-term plans), allowing for tools that assess hydraulic and economic risk of failure to be used (hydraulic criticality, expected unmet demands, combined with cost of failures). The cost-benefit analysis also showed that VMW should search for tools that utilise inspection data better, and that the benefits of extended data about asset interventions should be tested (in selected “trial” service centres) before being collected in full scale. For more details about the results and conclusions, please confer with the Executive summary (chapter VII). A paper was made on the cost-benefit analysis of data collection, and is enclosed in Appendix E. It is suggested to develop the cost-benefit analysis further by (1) measuring the unit costs of data collection and (2) expressing the benefits as reduced economic risk.

ABSTRACT Salsnes Filter delivers a technology used for primary treatment of wastewater. The technology could be described as a rotating belt sieve with continuously air cleaning of the sieve cloth. The process is referred to as ‘Salsnes filtration’ throughout the text. Salsnes filtration can point out particularly high treatment efficiency, but it is not fully understood how this is obtained. Furthermore it is not clear how the process should be operated to achieve ‘optimum performance’. In an attempt to understand this, both a theoretical and an experimental approach have been applied; hence the paper consists of two main parts. In the theoretical part, different fouling mechanisms are described, and it is explained how these affect the hydraulic resistance of the sieve cloth and the resulting filtrate flux through it. In the experimental part, sieving under different pressure conditions has been explored. It was not succeeded in obtaining data suitable for statistical analyses, but some useful suggestions were given. Most importantly, it may not be beneficial to establish a particle cake under high pres-sure conditions since this provides low permeability. It was found that upholding of high pressure was sufficient to counteract this, but that a relatively small decrease in pressure results in a significant decrease in filtrate fluxes. It is concluded that Salsnes filtration should strive for a minimum decline in the ratio between pressure difference and hydraulic resistance in order to achieve the most uni-form flux through the belt sieve, which is thought to ensure the highest treatment efficiency.

It is necessary to have an understanding of the reliability of water distribution network, in order to make right decisions on maintenance and expansion of an existing network. The purpose of the master thesis has been to find a method of assessing/estimating the reliability of a water distribution network. Reliability of a water distribution network can be regarded by the mechanical reliability of the components, and/or the networks ability to deliver water to recipients at a sufficient pressure, at both normal and failure situations. The later is hydraulic reliability of the network, and this has been the focus of this report. This report has focused on methods of measuring a water distribution networks ability to perform its required function, for mechanical failure events. There are two ways of regarding the hydraulic reliability of a network, one way is to preform impact calculations for the network and then regard average impacts as well as impact distribution and maximum and minimum impacts. The other way is to use the impact and combine the mechanical reliability of the components. The first way is regarded as assessment of the reliability, while the second method is estimation of reliability. When estimating the reliability of a network, it is necessary to use time intervals in order to get a good perspective. The report contains a suggested method for determining the reliability of water distribution networks for different time-spans, based on failure probabilities and impact assessments. The method that is suggested contains 10 steps, whereof 6 are considered necessary. The method has been tested using a skeletonized version of the actual network of Skullerud in Oslo, Norway as a case study. The case network was provided by the municipality of Oslo, and no changes have been made by the student. Failure rates for the network have been made from registered failures in the network of Oslo, for the period of 1975-2011. The impact calculations were done with two different software solutions, with varying degree of consistency between the different calculations. In addition the report also contains a short comparison of demand and pressure driven analysis, and how they impact results for supply criticality. It has not been found any clear indication of demand driven or pressure driven analysis, has in general a higher or lower impact on hydraulic criticality. There are large differences between how consistent the results are. Values for valves and pumps are quite consistent, while pipes are more varying. This is based on the case study. With regards to the case study, the method indicates that the network of Skullerud can be considered to be both mechanically and hydraulically reliable, and that the expected loss off supply for the network is less than 2%, given a single failure event. The expected number of failures for the network within a month is 4, with the majority having a low impact on the network hydraulics.

Oppgaven forsøker å vise den systemresponsen som er særegen for konvensjonelle tiltak og blå-grønne tiltak. Dette er aktuelt på Brøset bydel som en del av ”Fremtiden byer” prosjektet og skal bygges om til boligområde. MIKE URBAN og MIKE 21 er benyttet til å lage en konseptuell modell.Ved å sammenligne sommer- og vinterforhold, i tillegg til ulike gjentaksintervaller (1, 20 og 100år), vil kurver for videreført vannmengde gi et inntrykk av tiltakenes effekt. Dette gir beslutningsstøtte for Kommunalteknikk når de vurderer endringer i kommunens VA-Norm. Resultatene viser mer enn halvering av maksimal vannføring for alle forhold ved å velge fordrøyning eller blå-grønne tiltak fremfor konvensjonelle tiltak. Fordrøyning krever store sentraliserte volumer, mens blå-grønne tiltak på hver eiendom krever mange små og desentraliserte tiltak.

Økt andel tette overflater i byer gir større mengder overvann som må håndteres. Regnbed er en vegetert forsenkning i terrenget hvor overvann samles og infiltreres. Et typisk regnbed er bygd opp av et filtermedium av jord og løvkompost og beplantet på overflaten. Et godt fungerende regnbed vil infiltreres tomt for vann mellom hvert nedbørstilfelle. Fordelen med regnbed er at filtermediet vil holde igjen en rekke forurensninger, overvann vil infiltrere til grunnvann og vann vil bli fordrøyd i regnbedet. Regnbed har blitt populært både i USA og Canada, mens bruken er beskjeden i Norge. Noe av årsaken er manglende dimensjoneringskriterier/metoder og usikkerhet rundt ytelsen til regnbed i kaldt klima. Hovedmålet med denne oppgaven er derfor å dokumentere den hydrologiske ytelsen til regnbed og hvilke faktorer som bør spille inn på dimensjoneringen av regnbed. Arbeidet baserer seg på feltforsøk med Modified Phillip-Dunne infiltrometere, laboratorieundersøkelser av Risvollan regnbed (Trondheim), simulering av kontinuerlig målte vannføringer i Risvollan regnbed og laboratorieundersøkelser av ulike filtermedier.RECARGA kan modellere vanngjennomstrømningen i et regnbed. Modellen har blitt kalibrert med infiltrasjonsevnen mot vannføringsdata høsten 2011 og våren 2012 i Risvollan regnbed. RECARGA har vist godt samsvar med målte data. Sammen med infiltrasjonsforsøk i felt har dette dokumentert stor variasjon i vannmettet hydraulisk konduktivitet i perioden juli 2011 til mai 2012 (0.4-2.8 cm/time). Infiltrasjonen var som forventet størst i sommerhalvåret.Feltforsøkene avdekket stor variasjon i infiltrasjonsevne på overflaten (0-35 cm/t). Årsaken kan skyldes ulik grad av kompaktering, biologisk aktivitet fra planter og insekter, samt finstoff i innløpsvannet som sedimenterer på overflata. Infiltrasjonsforsøk i felt samsvarte godt med infiltrasjonsevnen funnet med RECARGA. Enkle feltforsøk kan dermed brukes til å beregne ytelsen til allerede anlagte regnbed og i tillegg avdekke områder i regnbedet som bør rehabiliteres. Regnbeds ytelse har blitt simulert ved hjelp av RECARGA med avrenningsdata fra Bergen, Trondheim og Ås. Resultatet viser at 95 % av årsavrenningen kan infiltreres alle tre stedene med et regnbed på 2.5 % av nedbørsfeltet og infiltrasjonsevne på 10 cm/time. For regnbed som er mindre enn 2.5 % av nedbørsfeltet eller har lavere infiltrasjonsevne enn 10 cm/t vil ytelsen være forskjellig i Bergen, Trondheim og Ås. Regnbed som skal redusere flomtoppen må være større enn et regnbed som kun skal infiltrere mest mulig av årsnedbøren. Simulering av et tre timers 15års regn i Trondheim (25.8 mm) viser at regnbed som er 7 % av nedbørsfeltet vil gi en flomtoppreduksjon på 90 %. Dermed kreves det to forskjellige dimensjoneringsmetoder avhengig av formålet. Metoden som er foreslått for å håndtere årsnedbøren baserer seg på simulerte avrenningsdata fra smeltebrett. Metoden som er foreslått for å håndtere moderate nedbørstilfeller baserer seg på IVF-kurver og amerikanske dimensjoneringsmetoder. Arbeidet viser at hydraulisk konduktivitet er en av nøkkelfaktorene for å lykkes med regnbed. Denne avhenger av sammensetningen av filtermediet. Infiltrasjonsforsøk i laboratoriet viser at den hydrauliske konduktiviteten synker med mengde løvkompost, noe som tilsier at lavt innhold av organisk materiale er nødvendig for regnbed i kaldt klima. Lavere andel organisk materiale kan senke renseeffekten og påvirke vekstforholdene for plantene. Kompostandelen må derfor bestemmes ut fra nødvendig mengde organisk materiale for renseeffekt, plantevekst og infiltrasjonsevne i regnbed.

Urban flom forårsaket av store nedbørsmengder har et omfattende skadepotensiale. Forskning viser at det kan forventes en økt frekvens av tilfeller med store nedbørsmengder i Norge i fremtiden, som øker risikoen for urban flom. For å kunne ta hensyn til den forventede utviklingen i planlegging, dimensjonering og rehabilitering av overvannsystemer er kunnskap om slike situasjoner viktig. Kraftig nedbør opptrer ofte med stor romlig variasjon og over korte tidsperioder. For å analysere slike situasjoner er det derfor nødvendig med god tidsmessig og romlig oppløsning av nedbørsdata. Tradisjonelle nedbørstasjoner representerer punktmålinger. Det kreves derfor et tett nettverk av nedbørstasjoner for å fange opp de romlige variasjonene samt maksimalverdier for tilfeller med lokalt kraftig nedbør. Et slikt nettverk er de fleste steder en mangelvare. En værradar gir derimot verdier for et sammenhengende felt, slik at eventuelle romlige variasjoner av nedbøren blir fanget opp. Svakheten til radardata er at det ofte er knyttet stor usikkerhet til den kvantitative kvaliteten, samt at tiden mellom hver sveip ofte ikke tilfredsstiller urbanhydrologiske krav til tidsmessig oppløsning. Nesten hele Skandinavia er dekket av et nett av C-band værradarer, som gjør radarene til et potensielt verktøy for analyse av situasjoner med ekstremnedbør.I studiet er ekstremnedbørstilfellet som oppsto i Trondheim by 13. august 2007 analysert. Nedbørstilfellet ble fanget opp av seks lokale nedbørstasjoner spredt over byen, samt en C -band værradar. Dataene indikerer at nedbøren opptrådte med store romlige variasjoner. Data fra værradaren er derfor viktig i analysen. Den romlige oppløsningen på radarbildene, produsert for situasjonsstudiet, er 250meter × 250meter. For å bedre den tidsmessige oppløsningen til bildene, samt beskrive adveksjon, er det generert nedbørskart ved å interpolere mellom påfølgende radarbilder. Ved generering av nedbørskart er det gjort antagelser i forhold til nedbørens utvikling. En tidsmessig oppløsning på ett minutt er valgt og kvaliteten til kartene er vurdert. Kartene er justert opp mot observerte verdier ved nedbørstasjonene for å øke den kvantitative kvaliteten til dataene.Gjennom en romlig analyse av resultatene konkluderer studiet med at nedbørskartene beskriver fordeling og utvikling til nedbøren i større grad enn interpolert nedbør mellom nedbørstasjonene. Det er funnet en sammenheng i forholdet mellom akkumulert nedbør fra nedbørskart og nedbørstasjon. Det er tydelig at nedbørskartene, for situasjonsstudiet, underestimerer for økende 5 og 10 minutter akkumulerte nedbørsverdier. Situasjonsstudiet ble modulert ved bruk av fire kalibrerte Mike Urban modeller. Verdier fra nedbørskart og interpolert nedbør ble brukt som inngangsdata. Modellene som tok utgangspunkt i data fra nedbørskart ga kritisk trykkhøyde i flere ledningsstrekk i områder med skadesteder enn modellene basert på interpolert nedbør.Studiet viser at bruk av data fra en C-band værradar er egnet for analyse av en ekstremnedbørsituasjon. Metodikken benyttet i studiet kan være godt egnet for analyse av lignende tilfeller med kraftig nedbør.

A multi fuel biogas plant is under planning at Fiborgtangen, Norway. The plant will utilize biogas from several different sources, including fish silage, animal manures, sludge from the paper factory and straw. In order to make good decisions on how to design the plant, characterization of the substrates in regards to biogas potential and nutrient value was done, and laboratory scale models of a possible plant design was established. The characterization showed that a minimum of 42% of the DM should come from manure in order to meet the micro-nutrient demand, it also showed that some nitrogen rich substrates in addition to the manure needed to be present to avoid nitrogen limitation to balance out the high carbon substrates. A biochemical methane potential study was carried out for all substrates and showed promising results, with the exception of the fiber sludge from the paper factory that had a very poor methane potential. The mixed substrate fed to the reactor models gave a methane yield of 300 mL CH4/gVS in the biochemical methane potential study. A mix of all the substrates was fed to 4 semi continuous reactors with a HRT of 25 days and OLR of 3 gVS/L. The reactors performance was unstable, and operating with high propionic acid concentrations. The specific methane yield ranged from 170-230 mL CH4/gVS, but because the reactors did not reach steady state during the experimental period and the propionic acid concentrations were so high, it is not possible to conclude on what yield this design would give. It is recommended that the semi continuous experiments are continued until they reach steady state or collapse because of the high propionic acid concentrations. After this it would be recommended to start experiments with higher proportions of animal manure and to leave the fiber sludge out of the reactor feed as it is has very low methane and nutrient value.

SammendragDeler av Sandnes sentrum hviler i dag på det som en gang var langfjære innerst i Gandsfjorden på sørvest- landet. Utfyllingshøyden er enkelte steder under én meter over dagens havnivå. På grunn av det lave bakkenivået er det ønskelig å se hvordan klimaforandringer med medfølgende økning i havnivå og regnintensitet påvirker Sandnes sentrum. I forbindelse med dette arbeidet er det utført beregninger og analyser med modelleringsprogrammet MIKE URBAN.Det var først nødvendig å beskrive hvilke faktorer som er bestemmende for klimaet i fremtiden. Ved å se på og sammenligne eksisterende litteratur på fagfeltet, ble det funnet at en fremtidig regnintensitetsøkning mellom 20 % og 60 %, samt en framtidig havnivåøkning på 78 cm, ikke er usannsynlig for år 2100. Det ble i tillegg tatt høyde for 20 cm middel spring høyvann i beregningene. Litteraturen viste en fremtidig stormfloøkning på 204 cm i Sandnes. Det ble så utviklet fire ulike scenarioer for å beskrive virkningene av klimaendringene. Først var det nødvendig å definere dagens situasjon for å få et sammenlikningsgrunnlag. Deretter ble det utarbeidet to fremtidsscenarioer for å beskrive år 2100. Begge har nedbør med returperiode på 20 år og havnivå på 98 cm, forskjellen er klimafaktorene på henholdsvis 1,2 og 1,6. Klimafaktorvalgene begrunnes ut fra ”beste” og ”verste” tilfelle for år 2100. Til slutt ble det tatt med et stormfloscenario for år 2100. Resultatet fra flomanalysen viser at det i dagens situasjon og fremtidsscenarioene oppstår oversvømmelser i Sandnes sentrum. Forskjellen mellom dagens situasjon og fremtidsscenarioene er likevel betydelig. Resultatene viser at havnivåstigningen vil gi en kapasitetsreduksjon på det eksisterende nettverket, spesielt nedstrøms i systemet. Det hydrauliske mottrykket som oppstår på grunn av økt havnivå i kombinasjon med økt regnintensitet, vil gi et økt i flomvolum. Kulverten nederst i Julie Eges gate viste eksempelvis en kapasitetsreduksjon på 25 % i fremtidsscenarioet med klimafaktor 1,6. Simuleringer utført i MIKE URBAN viste 217 kummer med oversvømmelse i dagens scenario, 318 og 399 kummer i fremtidens scenario med henholdsvis klimafaktor 1,2 og 1,6. Under stormfloscenariet var Sandnes sentrum helt oversvømt. Det ble også utført en overløpsanalyse for å kartlegge økningen i overløpsutslipp fra fellessystemer. To utvalgte overløp viste en økning på 103 % og 137 % ved en 60 % regnintensitetsøkning, men med samme regnvarighet som i førsituasjonen. I Julie Eges gate ble det utarbeidet et forslag til et gruntliggende overvannssystem. Det nye overvannssystemet skal supplere og avlaste det eksisterende systemet. Gaten er tiltenkt hevet til kt. 1,65 m, men det vil fortsatt eksistere et lavbrekk ved jernbaneundergangen i Julie Eges gate. Undergangen ligger på kt. 1,3 m. Det ble utarbeidet flere beregningseksempler med ulike dimensjoner og helninger. Resultatene viste at det nye systemet i kombinasjon med det eksiterende systemet hadde en kapasitet fra 266,5 l/s ved et rør på 400 mm og 1 ‰ til 406 l/s ved et rør på 800 mm og 1 ‰ før det oppstod oversvømmelse i lavbrekket. Beregningene ble utført for fremtidsscenarioet med klimafaktor 1,6. Dimensjonerende vannmengder for år 2100 ble beregnet til 1927 l/s. Ved å tillate en flom på 35 cm i lavbrekket økte kapasiteten til 742 l/s med et 800 mm rør og 1 ‰. På grunn av den lave helningen ble det vanskelig å innfri kravet om selvrens på selvfallssystemet, selv med eggeformede rørtverrsnitt. Da det ikke var mulig å håndtere de dimensjonerende vannmengdene med et selvfallssystem alene, ble det sett på muligheter for fordrøyning. Nødvendig fordrøyningsvolum ble beregnet til 1089 m3 for år 2100. Det ble det sett på muligheter for pumping fra lavbrekket i Julie Eges gate, direkte til sjøen. Det lar seg gjennomføre ved å tillate en liten flom i lavbrekket og betrakte lavbrekket som et fordrøyningsbasseng. Fra et beregningseksempel med pumping ble oversvømmelsen i lavbrekket kalkulert til 26 m3. Det tilsvarer en flom på 2,6 cm over 1000m2. Det siste tiltak er et isolert selvfallssystem som er dimensjonert for å håndtere vannmengdene nedfor Jernbanen i Julie Eges gate. De dimensjonerende vannmengdene ble beregnet til 598 l/s for år 2100. Et 800 mm rør med fall på 3 ‰ gir kapasitet på 751 l/s. Forutsetningen for dette tiltaket er at gateplanet må heves.Ved å anlegge grønne tak på byggene med flate tak i nedslagsfeltet til Julie Eges gate, vil man i følge beregningene redusere avrenningen med 14,4 %. Det er også sett på andre bærekraftige tiltak for å redusere og dempe vannmengdene. Tiltakene er hentet fra Peter Stahres bok ”Sustainability in Urban Storm Drainage” (Stahre 2006). Utfordringen for Sandnes kommune er infiltrasjonsmulighetene. Sandes sentrum ligger på utfyllingsmasser, mens områdene rundt ligger på tykke morenemasser. Disse sonene er ikke kartlagt, slik at muligheten for tiltak basert på infiltrasjon er usikre.

Combined sewer overflows (CSOs) are a part of the combined storm water and foul sewer system. CSOs should protect the downstream sewer system against overloading during heavy rainfall and snow melting. This report investigates how three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) can be applied to evaluate the quality performance of combined sewer overflows (CSOs).Separation efficiency is a performance indicator defined as the fraction of sediments that are treated and not overflowing. Emissions from poorly constructed CSOs have a harmful impact on receiving water quality. Predicted increase in rainfall in the northern hemisphere due to climate change is enhancing stresses imposed on these structures. EU established the Water Framework Directive (WFD) in 2000 to ensure good ecological and chemical quality for receiving streams and lakes. To meet this standard, a reduction in emissions of pollutants is required through improvement of separation efficiency of CSOs. Numerical modelling creates new opportunities for detailed analyzes of existing and new structures as such tools where not available when the first CSOs where built.In this report, the assessment of a CSO with CFD is presented in the context of a geometry from Århus. The CSO is one of the case studies in the EU project PREPARED Enabling Change, which aims to adapt Europe’s water supply and sanitation systems to climate change. It is a complex device with one inlet, four overflow chambers and two outlet pipes.Prior to the modelling, a literature review was carried out to identify the characteristics of combined sewage. The purpose was to determine what particles that should be modelled and find appropriate boundary conditions.The sewer quality showed large variations dependent on flow rate, locations inside the system and between different systems. The combined sewage consists of a mixture of organic and inorganic material and no unique relationship between density and particle size could therefore be found. A wide range of sediments with size 100m - 5mm and densities 1002kg/m3, 1170kg/m3, 1400kg/m3, 1720kg/m3, 2000kg/m3 and 2650kg/m3 were therefore selected to represent sewer sediments in the numerical model.At the bed of the CSO a criteria was needed to determine if a particle settled or was suspended in the fluid. A bed shear stress (BSS) boundary condition was found to be appropriate. The shear stress at the bed was compared to a critical value specified by the user. A study by Berg (1988) showed that the critical value for settling of particles in a combined sewer with sand traps was 1.0Pa.The numerical modelling was done with the commercial software FLUENT. Analyzes where carried out for two scenarios; (1) filling of the CSO with throughflow to the treatment plant, and (2) during overflow to receiving waters. Three velocities was used (0.3m/s, 0.5m/s and 0.7 m/s) to test the influence of velocity on the separation efficiency.The paper demonstrates how the discrete phase model (DPM) can be utilized to predict particle trajectories and final destination of particles and how this can be used to calculate separation efficiency. The conclusion is that the particle tracking routine was found to be suitable for analyzes of sediment transport and separation efficiency. Overall the CSO in Århus showed a good separation efficiency higher than 50% for all velocities. The exception was sand particles with size 0.1mm and organic material withdensity 1170kg/m3 and diameters up to 0.5mm. The results showed that velocity had a strong influence on separation efficiency and flow streamlines on the distribution of particles on the different overflows. It was crucial to define appropriate boundary conditions as it has a significant effect on the result. Difference in separation efficiency for different types of particles was most significant during slow flow conditions. A references to previous work has shown that the particle tracking routine probably overestimates the separation efficiency for high velocities (Stovin & Saul, 1998). In future work the results from Århus should be compared with measurements, to determine if this is the case for the Århus results as well.CFD modelling in combination with modern measurement techniques provide great opportunities for optimization of CSOs. The intention is that this can serve as a pilot project for future research and work with adaption of CSOs under climate change.