Målt og modellert avrenning : analyse av ledningsnett og urbanstasjon på Vestli i Oslo

Fortetting i byene og et endret nedbørsmønster skaper en overvannsavrenning som kan ligge over kapasiteten i ledningsnettet. Dette kan føre til oversvømmelse og setningsskader på hus og vei og forurenset utslipp til resipienter. Virkningen av flomdempende tiltak kan i midlertidig testes med virkelighetstilnærmede hydrologiske modeller kalibrert mot målinger i nedbørsfeltet. I denne oppgaven har avrenningen og nedbørdata fra det urbanhydrologiske forskningsfeltet på Vestli blitt benyttet til å lage en modell over overvannsnettet som drenerer til målestasjonen. Urbanstasjonen måler avrenning og nedbør fra et nedbørsfelt på 30 hektar som består av blokkbebyggelse og grønt område med 28 % tette flater. To programmer, Storm Water Management Model (SWMM) og ROSIE ble brukt til å lage fire modeller som beregnet avrenning i feltet. Hovedvekten i arbeidet ble lagt på SWMM programmet. Modellene i SWMM ble kalibrert mot ti nedbørshendelser, der fem ble brukt til justering og fem til etterprøving for å vurdere kvaliteten på modellen. ROSIE modellen ble kalibrert mot måleserier over to år og brukt som støttemodell. Den første modellen i SWMM, primærmodellen, ble basert på følsomhetsanalyse, beregninger og utvelgelse av parametere. Primærmodellen ble kalibrert mot fem intense nedbørshendelser og parametere ble endret til en ny modell, sekundærmodellen. Etterprøvingen av fem nedbørshendelser viste liten sammenheng mellom målt og simulert avrenning for moderate nedbørshendelser, da den beregnede avrenningen ble halvparten av den målte. En ny kalibrering ble gjort med utvelgelse av moderate nedbørshendelser. Primærmodellen ble igjen kalibrert og parametere endret til den tredje modellen, tertiærmodellen. Etterprøving viste god korrelasjon med målt avrenning for moderate og små nedbørshendelser. Tertiærmodellen ble sammenlignet med en modell i ROSIE og maksimal avrenning samsvarte for de to uavhengige modellene. Det viste seg at enkelthendelser med en høy nedbørintensitet har en stor usikkerhet i målingene for avrenning. Simulering med tertiærmodellen og ROSIE viste 50 % mer maksimal avrenning enn målt avrenning under intense nedbørshendelser. Det kan skyldes at: (1) vannet renner forbi slukene under intense nedbørshendelser dersom det ikke er tilstrekkelig mange sluk, (2) oppstuvning i og utenfor V-overløpet på urbanstasjonen som kan forstyrre målingene, (3) målefeil i nedbørmåler og flottør, (4) nedbørshendelser kan opptre lokalt slik at nedbøren brukt i modellkalibreringen ikke var representativ over hele nedbørsfeltet. Tertiærmodellen ble brukt til å simulere kapasiteten til ledningsnettet med konstruerte regn med og uten 50 % klimatillegg. Overvannsnettet som drenerer til stasjonen har god hydraulisk kapasitet opp til 100 års regn, da blir det oppstuving i 16 kummer. I årene som kommer vil en økning av intense nedbørshendelser redusere den hydrauliske kapasiteten i ledningsnettet og oppstuving vil skje ved 10 års regn. Befolkningsveksten i bydel Stovner er på 3 %. For nedbørsfeltet på Vestli vil det antagelig føre til en fortetting. Simulering med modellen viste en økning i maksimal avrenningen på 50 % for et 10 års regn i 2030. Ved å installere lokal overvanns disponering (LOD) tiltak i hvert delareal med vegetasjon over en ingeniør konstruert jordmiks (regnbed og grønne tak) vil det redusere avrenningen fra et 10 års regn med 54 %. Avkobling av takrenner reduserer avrenningen med 45 %. En fremtidig økning i avrenning kan motvirkes med å fordrøye og infiltrere vannet lokalt. Målestasjoner er nødvendig for å utvikle modeller til flomvarsling og tiltaksplanlegging