Increasing global mean temperature influences the hydrologic cycle. In the 21st century, hydrologic change featuring more heavy precipitation events is very likely according to the UN Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC. This change will have a great impact on urban environments and infrastructures. In Sweden, precipitation during the winter will most likely increase by as much as 30 to 50 % by the end of the 21st century, while summer precipitation will decrease in the southern and middle parts of Sweden. Recent years have seen a number of floods caused by heavy rainfalls. With climate change, the problem with floods can be expected to continue and increase. To prevent adverse damage, modelling how the changes in precipitation and temperature will influence the urban drainage systems and how measures can be taken to prevent or reduce the consequences of floods has become increasingly important. The main objective with this thesis is to investigate the hydraulic impact in an urban drainage system due to the presumed increase in intense rainfalls. Regional Climate models produce temperature and precipitation data for the future. The regional climate model RCA3 from Rossby Center at SMHI, produces data with a spatial resolution of 50*50 km and a temporal resolution of 30 min. To be able to use the climate data in urban drainage models, temporal and spatial resolution must be improved. A modification of the so-called Delta change method, where the changes are related to the rainfall intensity level, is presented to transfer the changes in rain characteristics from different future time periods to an observed series. For the study area, the climate model shows an increase of the highest intensities of up to 20 % for the 21st century. Effects of these changes are studied on an urban drainage system in the study area. Results from the urban drainage simulations show that higher water flow- ratios in pipes, longer durations of floods, and more frequent floods can be expected if the climate continues to change with more high intensity rains, as the climate models predict. The maximum water levels in nodes were significantly higher for all future time periods that were simulated. Even in the near future (2011-2040), maximum water levels in nodes were >0,1 m higher compared to today's climate. Since the renewal rate of pipes in the existing urban drainage system is relatively slow, emphasis must not lie only on city development but also on future climate change. Design criteria, therefore, need to be changed according to changes in precipitation. Weak spots in the system must be identified for the adaptation to be as effective as possible. Knowing when, where, and how to put the correct measures when adapting the urban drainage system is essential for efficient management. Climate change also affects urban drainage in different ways, depending on where in Sweden the city lies. In northern Sweden, problems can arise with changing snowmelt patterns, for example. Further research involves an analysis of the consequences that higher water levels, increased max flow, and higher seasonal variations will have and of the adaptation strategies required not only for the urban drainage systems but also for other infrastructures. / En ökad global medeltemperatur påverkar den hydrologiska cykeln och enligt FNs klimatpanel, IPCC, är det väldigt troligt att detta leder till fler häftiga regn under 2000-talet. Förändringen i nederbörd får stor inverkan på den urbana miljön och infrastrukturen. I Sverige ökar nederbörden vintertid med så mycket som 30-50 % i slutet av 2000-talet medan sommarnederbörden minskar i mitten och södra delarna av Sverige. De senaste åren har uppvisat ett antal översvämningar orsakade av häftiga regn. Med klimatförändringen kommer troligtvis problemen med översvämningar fortsätta att öka. Därmed har det blivit ännu viktigare att modellera hur förändringar i nederbörden påverkar det urbana dagvattensystemen och vilka åtgärder som kan sättas in för att förhindra allvarliga översvämningar och skador i framtiden. Huvudsyftet med den här avhandlingen är att undersöka vilken hydraulisk effekt den förändrade nederbörden har på urbana dagvattensystem. Regionala klimatmodeller simulerar bland annat framtida temperatur och nederbördsdata. Den regionala klimatmodellen RCA3 från Rossby Centre på SMHI, producerar data med en spatial upplösning av 50*50 km och en tidsupplösning av 30 min. För att kunna använda klimatdata i en urban dagvattenmodell måste den spatiala och tidsmässiga upplösningen förbättras. En modifiering av den så kallade Delta Change-metoden, där förändringarna är relaterade till intensiteten i nederbörden presenteras för att överföra förändringar i framtida regnkarakteristika till en uppmätt regntidsserie. För försöksplatsen visar klimatmodellen en ökning av de högsta intensiteterna med upp till 20 % under 2000-talet. Vilka hydrauliska effekter denna förändring ger upphov till studeras i en modell av ett urbant dagvattensystem från en försöksplats i södra Sverige. Resultaten från simuleringarna visar att större vattenflöde i ledningarna, längre varaktighet vid översvämningar och mer frekventa översvämningar kan förväntas om klimatet fortsätter att förändras i linje med vad klimatmodellerna förutspår. Vattennivåerna i brunnarna var signifikant högre för alla tidsperioder som simulerades. Även i den närmsta perioden (2011-2040) blir den maximala vattennivån i brunnarna 0,1 m högre jämfört med dagens klimat. Eftersom förnyelsetakten för ledningsnäten är relativt långsam så bör man inte bara titta på stads- och befolkningsutvecklingen utan även förändringar i klimatet när åtgärder planeras. Att veta när, var och hur åtgärder ska sättas in för att anpassa systemet är viktigt för en effektiv förvaltning av ledningsnäten. Svaga länkar i systemen måste identifieras för att anpassningen ska bli så effektiv som möjligt. Dimensioneringskriterier behöver ändras i linje med förändringar i nederbörden. Klimatförändringen påverkar också den urbana dräneringen på olika sätt beroende var i Sverige som staden ligger. I norra Sverige kan exempelvis problem uppkomma med förändrade mönster för snöbildning och snösmältning. Mer forskning behövs för att analysera vilka konsekvenser högre vattennivåer, högre flöden och större säsongsvariation får samt vilka anpassningsstrategier som behövs inte bara för det urbana dagvattensystemet utan även för övrig infrastruktur. / Godkänd; 2007; 20070410 (ysko)
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:ltu-16817 |
| Date | January 2007 |
| Creators | Olofsson, Mats |
| Publisher | Luleå tekniska universitet, Arkitektur och vatten, Luleå |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Licentiate thesis, comprehensive summary, info:eu-repo/semantics/masterThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Licentiate thesis / Luleå University of Technology, 1402-1757 ; 1997:20 |
Page generated in 0.0018 seconds