Hydraulic and Hydrodynamic Stormwater Model for the Västanfors Area of the Municipality of Fagersta, Sweden: Climate Change Impacts and Future Stormwater Management

Global temperatures and frequency of extreme weather events have increased over the last decade, with 2015 globally the warmest year on record. Future climate models are consistent with this trend, predicting larger year-to-year variations in precipitation, more precipitation in larger single events, and more frequent extreme events. Changes in weather phenomena due to climate change will impact the infrastructure in cities and therefore the vulnerability of society. Today’s urban stormwater systems are closely related to local hydrological characteristics, with systems designed to accommodate specific ranges of rainfall based on historical data. An increase in rainfall or extreme weather events may result in capacity problems for these systems and in turn, negative impacts to people and the environment. Stormwater management in Sweden is guided by municipal plans and country-wide design standards. Within these documents there is information on who is responsible and what standards must be met, but there is a lack of specific requirements on how to undertake these tasks. Recently, Svenskt Vatten has started to recognize the need for a more defined stormwater management methodology, and commissioned a study titled ‘Guidelines for the modelling of wastewater carrying systems and stormwater systems’. While larger municipalities have the resources to develop hydraulic models, smaller municipalities are often left out of this drive for proactive management. Often, there is no requirement for master planning initiatives, and more realistically, no budget to implement such initiatives. Thus, stormwater management is left to conventional methods and often undertaken on an as-needed basis, with minimal long-term planning. This thesis shows how a hydraulic computer model can serve as a simple, low-cost tool to assist municipalities – especially those of smaller size - in the sustainable planning and management of their stormwater systems. A case study was used to exemplify the objective, by demonstrating a proposed methodology that can be used to assess the impacts of climate change on urban infrastructure. This study was undertaken in collaboration with ÅF Infrastructure AB in Stockholm and the municipality of Fagersta, Sweden.Den globala temperaturen och frekvensen av extrema väderhändelser har ökat under de senaste tio åren, med 2015 globalt det varmaste året på posten. Framtida klimatmodeller är förenliga med denna trend, nederbörden förutsägs variera mer från år till år, mer nederbörd i större enskilda händelser, och mer frekventa extrema händelser. Förändringar i väderfenomen till följd av klimatförändringarna kommer att påverka infrastrukturen i städerna och därmed samhällets sårbarhet. Dagens urbana dagvattensystem är nära besläktade med lokala hydrologiska egenskaper, med system som syftar till att tillgodose specifika regn intervaller baserat på historiska data. En ökning av nederbörd eller extrema väderförhållanden kan leda till kapacitetsproblem för dessa system, och i sin tur negativa konsekvenser för människor och miljö. Dagvattenhantering i Sverige styrs av kommunala planer och landsomfattande normer för utformning. Inom dessa dokument finns information om vem som är ansvarig och vilka normer måste uppfyllas, men det finns en brist på särskilda krav på hur dessa uppgifter skall utföras. Nyligen har Svenskt Vatten börjat inse behovet av en mer definierad dagvattenhantering metodik, och beställt en undersökning med titeln "Riktlinjer för modellering av avloppsvatten bärsystem och dagvattensystem". Medan större kommuner har resurser att utveckla hydrauliska modeller, är mindre kommuner ofta utanför denna enhet för proaktiv hantering. Ofta finns det inget krav på initiativ huvudplanering, och mer realistiskt, att ingen budget avsätts för dessa initiativ. Således är dagvattenhantering kvar med konventionella metoder och genomförs endast vid behov, med minimal långsiktig planering. Denna avhandling visar hur en hydraulisk datormodell kan fungera som en enkel, låg kostnad verktyg för att hjälpa kommuner - särskilt de mindre storlek - i hållbar planering och förvaltning av sina dagvattensystem. En fallstudie användes för att exemplifiera målet, genom att visa en föreslagen metod som kan användas för att bedöma effekterna av klimatförändringarna på urban infrastruktur. Denna studie genomfördes i samarbete med ÅF Infrastruktur AB i Stockholm och kommunen Fagersta