VA-tekniske utfordringar i samband med auka havnivå

Prosjektoppgåve i Vann- og avlaupsteknikk, hausten 2009Institutt for Vann- og Miljøteknikk

NTNU Rettleiar: Professor Sveinung Sægrov

Presentasjon på nettverkssamling om havnivåstigning i Trondheim 12.-13. januar 2010

13.01.2010

Irene Stabell Holvik

Oversikt:

• Kva for konsekvensar får klimaendringar for avlaupssystema?

• Korleis arbeider Framtidens Byer med problem som havstigning skaper for VA-systema?

• Døme: moglege følgjer av havstigning for avlaupsnettet i ein bydel i Trondheim.

• Moglege klimatilpassingstiltak for avlaupssystema, med fokus på havstigning.

Moglege følgjer av klimaendringar for avlaupssystem i kommunane

• For avlaupssystema: Havstigning og endringar i nedbørsmønster i form av større nedbørsmengder og meir intense nedbørstilfelle er dei viktigaste effektane av klimaendringane.

• Følgjer for – Leidningsnettet

• Oppstuving• Auka innlekking i utette leidningar

– Regnvassoverløp på leidningsnettet• Auka driftstid, større ureiningsutslepp• Returstraum av sjøvatn (ved stormflo utan nedbør)

– Pumpestasjonar (med regnvassoverløp eller nødoverløp)• Pumping av større mengder vatn (regnvann og sjøvatn)• Auka driftstid overløp, større ureiningsutslepp• Returstraum av sjøvatn (ved stormflo utan nedbør)

– Reinseanlegg• Kapasitetsproblem, større utslepp, unødvendig energi/kjemikaliebruk

• med størst effekt for fellessystem

Korleis kjem sjøvatn inn i systemet:

• Sjøvatn inn i systemet:

– Via overløpstersklar (returstraum) i regnvassoverløp på nettet og i pumpestasjonar

– Via utette leidningar/ skøyter

• Følgjer:

– Meir vatn som skal transporterast og reinsast

– Større utslepp

Effektar som følgje av havstigning/stormflo vil verte forsterka av auka nedbør. (Eller omvendt)

• Stormflo og ekstremnedbør på same tid: sannsynleg.

• Ved stormflo fører pålandsvind til oppstuving av vassmassar mot land (samtidig med springflo)

• Eit samspel mellom høg havvasstand og store nedbørsmengder kan gi oppstuving i systemet og flaumskadar som er større enn om stormflo og nedbør hadde kome kvar for seg.

Kjellar i Ila, tilbakeslag under flaum 4/2 1999 (Foto: Ivar Mølsknes, Adresseavisa 5/2-99)

Situasjon i Ila 4. februar 1999 som følgje av ekstremnedbør og stormflo:

• I 1999 var Ilabekken lukka(kulvert). Stormflo oppstuving.• Etter at vatnet hadde fylt opp tilgjengeleg volum i nettet, kom det ut i

toalett og sluk i kjellarar i området.• Oppstuvinga i leidningsnettet som følgje av stormflo vart forsterka av

kraftig nedbør på same tid. • Oppstuving på grunn av stormflo skuldast gjerne same vertilhøve

(lågtrykk, vind og nedbør) som også er årsak til ekstreme nedbørsmengder.

• Ein situasjon med 20-års avrenning kombinert med ca 1 m ekstra oppstuving av sjøvatn i høve til normalflo førte til overfløyming og skade av stort omfang. Lågare enn forventa 100-års-stormflo i 2100 (Vasskog et al., 2009) og lågare enn høgste observerte vannstand i Trondheim.

• Vanskeleg å bedømme eit nøyaktig gjentaksintervall for ei slik hending, m.a. fordi sterk nedbør kombinert med stormflo fører til at ein får flaumar med større gjentaksintervall i lågtliggande område enn i høgareliggande område (Milina og Selseth, 1999: SINTEF-rapport).

Korleis arbeider Framtidens Byer med havstigning i forhold til VA-nett

1,15

1,8

1,52

2,48

2,001,88

2,32 2,35

2,942,87

1,8

2,29

2,5

3,13

Kristiansand Bærum Bergen Trondheim Tromsø

Hø

yde

r o

pp

fgit

t i N

N1

95

4

Høyeste oppserverte vannstand Forventet stormflo 2100 Laveste tilatte vannlås/ byggegrense

Tema for spørsmåla frå undersøkinga:

• Tenkjer byane på stormflo i lokale retningslinjer?• Ser dei for seg at følgjande vert problem i framtida grunna

havnivåstigning?– Oppstuving av leidningsnettet – Returstraum i overløp– Kapasitetsproblem i alle delar av avlaupssystema, inkl

reinseanlegg

• Dersom ja, kva planlegg dei å gjere med dette?– Konsekvensutreiingar?– ROS- analysar?– Konkrete planar for å handtere problema?– Nytte avløpsmodellar for heile/delar av byen for å få overblikk

over kapasitet/flaskehalsar osb?

• Kva ventar ein seg av nye retningslinjer frå staten når det gjeld havstigning, og kva gjer dei med lokalt regelverk/praksis i mellomtida?

Hovudtrekk i svara:

• Oppstuving i leidningsnettet blir eit problem, det trur alle byane

• Returstraum/kapasitetsproblem: Meir differensiert. – Drammen: Ikkje for havstigning aleine, berre ved stormflo

og flaum.

– Bærum: Nei, pga topografi (ingen overløp på låge kotehøgder)

– Skien: Ja og nei. Har lågtliggjande PST, men planlagt separering eliminerer behovet for regnvannsoverløp i PST.

– Andre: Ja, større mengder vatn må pumpast til RA + større utslepp

Hovudtrekk i svara (forts.):

• Planlagte tiltak: Konsekvensutreiing/planar?– Døme på svar tyder på at problemstillinga er relativt ny for dei fleste byane:

”Er i startfasen for å vurdere problemet”. ”Risiko vil bli vurdert i kvart enkelt tilfelle”. ”Ombyggjing og tilpassing av avlaupssystemet vert nok dyrt og omfattande”. ”Klimautfordringar skal vere tema i ny VA-plan”. ”Har utarbeidd ROS-analyse for klimaendringar der havstigning ikkje er tema”. ”Ingen særskilt plan men er klar over kva som må gjerast”. ”Kommunen har ikkje undersøkt omfang av problemet vha modellar e.l., og har ikkje laga planar for å handtere det.”

• Planlagte tiltak: Modellering?– Nokre byar har køyrd modell/ planlegg å modellere avlaupsnettet for å sjå på

konsekvensar av havnivåstigning.

• Planlagte tiltak: Praktiske løysingar?– Ombygging/sikring av pumpestasjonar– Separering av leidningsnett og oppdimensjonering – Heve overløpstersklar / høgvannsluker/ justerbare tersklar på enkelte overløp– LOH for å bedre kapasitet (ved å redusere tilrenning til systemet)– NB! Dei fleste byane nemner ingen konkrete forslag til praktiske løysingar

knytta til havstigning i sin kommune. VA-sektoren og tidshorisont: Det ein byggjer i dag må halde i 100 år. Dvs at ein bør planlegge for det havnivået/klimaet ein har om 100 år når ein skal gjere tiltak i dag.

Hovudtrekk i svara (forts.):

• Stormflo i lokale retningsliner?– Tromsø: baserer seg på Vasskog et. al (2009)– Skien: Flaumsonekart frå NVE– Bergen: Eigen ROS-analyse

• Forventningar til statlege retningsliner?– Lokale retningsliner og praksis er viktig(ast), pga store

lokale skilnader.– Vil gjerne at staten skal gi føringar i tillegg, med talfesta

krav.

Døme frå Møllenberg avløpssone i Trondheim

• Området: – Urbant: bustader, industri/

hamn, trafikkareal, parkar.

– Kote 0 – 120 m o h

– 20 000 pe

– 250 ha

• Avlaupsystemet:– 5 pumpestasjonar

– 3 regnvannsoverløp

– Fellessystem

– > 50 % av leidningane lagt før 1960. Eldste frå 1880.

Møllenberg avløpssone (forts.)

• Stormflo år 2100 for Trondheim kommune: 294 cm over NN 1954

• Skravert areal = overflateareal under stormflohøgda. (Om lag 30 ha)

• Arealet der leidningar er berørt er mykje større.

• Om lag 1/3 av leidningane i Møllenberg avlaupssone vil liggje under stormflomålet , om lag 15000 m

Møllenberg avløpssone (forts.)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-110 -90 -70 -50 -30 -10 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290

% -

and

el a

v o

bse

rvas

jon

ane

so

m o

vers

tige

r d

et

gitt

e n

ivåe

t

Vannstandsnivå i cm relativt Trondheim kommune 0-nivå (87 cm under NN 1954)

Trondheim Hamn, varighetskurve for vannstand 1990-1997

+42cm (år 2100)

5,5 % (500 t/år)

0,6 % (50 t/år)

Varighetskurve sjøvannstand: Kva med overløp når havet stig?

Tiltak (v/havstigning)Kva tiltak er realistiske

• For nye område/nyutbygging: Løysbart. Kan sette krav til – Tette konstruksjonar – Pumping– Overhøgder (= avstand mellom lågaste vannlås og kommunal

leidning) – Separatsystem– Forbod mot kjellarar i bygningar– Montering av tilbakeslagssikring.

• For eksisterande område: – Redusere tilrenning til systemet ved LOH/ fordrøyningstiltak– Ombygging av overløp:

• Heve overløpstersklar permanent• Innføre bevegelige tersklar• To-terskel-system

Tiltak (v/havstigning)Kva tiltak er realistiske (vidare)

• Overordna løysingar ved å stenge havet ute er kostbart og omfattande og ikkje direkte retta mot VA-problemstillinger (VA-problem aleine vil ikkje utløyse slike tiltak).

• Flytte all infrastruktur, bygningar og anna menneskeleg aktivitet unna sjøkanten ved å planleggje arealbruk (lang tidshorisont, mindre realistisk)

• Lågtliggjande avskjærandesystem med pumpestasjonar: Vurdere flytting, med pumping inn på systemet frå dei lågast liggjande områda, i staden for sjølvfall heile vegen. Oppnår mindre utslepp. Svært omfattande.

• Rehabilitering/utskifting for å tette leidningar/kummar utsette for innlekking: (kostbar og langsiktig løysing). Tetting og separering regnvassoverløp i pumpestasjonar vert overflødige. NB må likevel ha nødoverløp. Så ein slepper aldri heilt unna problemet, sjølv med full separering.

• Montering av tilbakeslagsventil, men avhengig av at takvannkoplast til nedstrøms ventilen. (Viss det ikkje er mogleg, t.d. for hus med innvendig takvann-nedløp blir det onfattande/vanskeleg)

Referansar

• Lindholm, O. et al. (2007) Klimaeffekters betydning for oppstuvninger og forurensningsutslipp fra avløpssystemer i byer. IMT-rapport nr 16/2007. Universitetet for Miljø- og Biovitenskap, UMB.

• Milina, Jadranka og Selseth, Ingrid (1999) Analyse av flomforhold og berekning av gjentaksintervaller for flommer i 1999 i Trondheim. SINTEF-rapport: STF22 A99310

• Vasskog, K. et al. (2009) Havnivåstigning – Estimater av framtidig havnivåstigning i norske kystkommuner . Revidert utgave.

• Sjøkartverket: Tidevannstabell for Trondheim http://vannstand.statkart.no

• Takk til Birgitte Johannessen og Olav Nilssen i Trondheim kommune for hjelp med presentasjonen.

Takk for meg.