Modeling of stormwater and evaluation of heavy metals discharges from Jessheim catchment to lake Norbytjern

Ullensaker kommune har gjennomført et langsiktig prosjekt for å skille overvann fra avløpsvann i separate systemer for å redusere utslippet til resipientene, samt bedre kontroll på overvann. Nordbytjern i Jessheim er en resipient og en ressurs for estetiske opplevelser og rekreasjon. Som et forebyggende tiltak har kommunen etablert en rensepark rett ved Nordbytjern. Renseparken skal rense overvann før det går til Nordbytjern. Renseparken reduserer faren for forurensningsstoff som skulle slippes i Nordbytjern fra overvann. I den forbindelse ønsker kommunen at denne masteroppgaven skal finne ut maksimal mengde av overvann som tilføres i utløpet i forskjellige avrennings- og nedbørsituasjoner. Dessuten ønsker kommunen å finne ut mengde av noen farlige forurensningsstoffer (tungmetaller) fra overflatevann som slippes ut til renseparken og dermed til Nordbytjern. For å finne total mengde av overvann er det brukt programmet SWMM. Det har blitt lagt en modell av nedbørsfeltet gjennom SWMM. For å bygge opp modellen ble nedbørsfeltet kartlagt og analysert. Modellen har blitt kalibrert mot manuelle beregninger som er beregnet gjennom den rasjonelle metoden. Deretter er modellen anvendt for å finne maksimal overvann i to situasjoner sommer- og vintersituasjon. For å oppnå dette har nedbør blitt simulert ved å konstruere regnhyetogrammer fra IVF-kurve i sommer- og vintersituasjonen for 10 og 100 års regn med og uten klimatillegg. Modellen er kjørt med 400 minutters regnvarighet for alle nedbørsituasjoner. I sommersituasjonen har infiltrasjonskapasiteten vært maksimal. Avrenning i vintersituasjon er simulert ved å øke modellens impermeabilitet med 80 %, og økt avrenningsintensitet på grunn av snøsmelting, noe som gir ekstrem avrenning. Resultater viser at de maksimale overvannavrenningene for sommersituasjon er mindre enn vintersituasjon. De totale mengdene av overvann i vintersituasjonen er nesten dobbelt så stor som de totale mengdene av overvann i sommersituasjonen for alle nedbørsituasjonene som er kjørt i modellen. Den totale mengden av overvann blir ca. 35 % og ca. 25 % høyere med klimatillegg enn uten klimatillegg for 10 års regn for henholdsvis sommer- og vintersituasjonen.Municipality of Ullensaker has implemented a long-term project to separate stormwater from wastewater in separate systems to reduce the discharge to the recipients, in order to get better control of stormwater. Stormwater from Jessheim catchment flow through a constructed wetland, before discharged to Nordbytjern. Nordbytjern is a recipient and a resource for aesthetic and recreation. The wetland reduces the risk of pollutants that could be released into Nordbytjern from runoff water. This thesis determines the total discharge of runoff which discharges to Nordbytjern at different climatic conditions in winter and summer seasons. In addition, the municipality needs to determine the amount of some hazardous pollutants (heavy metals) from surface water which could be released to the wetland and after that to Nordbytjern. To determine the total amount of stormwater the SWMM software was used. SWMM was also used to create a model of a catchment area. To build the model, the catchment area was mapped and analyzed. The model has been calibrated against manual calculations which were calculated by the rational method. Then, the model is used to find the maximum stormwater in two periods, summer and winter. To achieve this, the precipitation has been simulated by constructing a model rain «Hyetogram» from IVF curves for summer and winter conditions for 10 and 100 years return periods of rain with and without climate change. The model is run with 400 minutes of rainfall for all precipitation situations. In summer, the infiltration capacity become maximized. The winter situation was simulated by increasing the model’s impervious surfaces to 80 % which leads to an exaggerating situation in relation to reality. Results show that the total discharge of the runoff for the summer situation is less than the winter situation. The total discharge of runoff for the winter is more than double compared to total discharge of runoff for the summer situation for all the precipitation situations that have been run in the model. The total discharge of runoff is approximated to 35 % and 25 % higher with climate addition than without climate addition for 10 years return period of rain for summer and winter conditions respectively.submittedVersionM-V