Fordrøyning og magasinering

Relaterte artikler: Tre Trinns Strategien | Den Rasjonelle Formel | INDEX

1. Prinsipp for fordrøyning

Fordrøyning betyr at overvann lagres midlertidig i et magasin og slippes ut i et kontrollert, redusert tempo. Formålet er å klippe toppen av avrenningskurven slik at det kommunale ledningsnettet ikke overbelastes.

Et fordrøyningssystem fungerer som en buffer:

• Inn: Stor, kortvarig nedbørtopp (høy $Q_{inn}$)
• Ut: Liten, jevn utslippsmengde ($Q_{ut}$) regulert av en utløpskum eller blende

2. Beregning av fordrøyningsvolum

Nødvendig fordrøyningsvolum er differansen mellom inngående og utgående vannvolum over nedbørhendelsens varighet:

$V_{fordr\varphi yning}=V_{inn}-V_{ut}$

Inngående volum

$V_{inn}=Q_{dim}\cdot T$

Der:

• $Q_{dim}$ = dimensjonerende tilrenning fra Den Rasjonelle Formel $[l/s]$
• $T$ = konsentrasjonstiden $[s]$ — varigheten av den dimensjonerende nedbørhendelsen

Utgående volum

$V_{ut}=Q_{ut}\cdot T$

Der:

• $Q_{ut}$ = tillatt utslippsrate $[l/s]$ — fastsatt av kommunen eller beregnet fra naturlig avrenning
• $T$ = samme konsentrasjonstid som for $V_{inn}$

Samlet formel:

$V_{fordr\varphi yning}=(Q_{dim}-Q_{ut})\cdot T$

3. Konsentrasjonstiden $T$

Konsentrasjonstiden er den tiden det tar for vann fra det lengst bortliggende punktet i nedbørfeltet å nå utløpspunktet. Den bestemmer hvilken IVF-intensitet som er dimensjonerende.

Eksakt beregning av $T$ kan gjøres ved hjelp av Kirpich-formelen eller ved hydraulisk modellering, men krever data om felttopografi og overflatetype.

Tommelfingerregel for mindre tiltak:

For nedbørfelt under ca. $0,5ha$ (tilsvarende en enkelt tomt eller et lite kvartal) settes konsentrasjonstiden forenklet til:

$T=15\text{minutter}=900\text{sekunder}$

Begrunnelse: Denne forenklede antagelsen er konservativ (på sikker side) for små, tette urbane flater og gir god overensstemmelse med mer nøyaktige metoder for typiske bolig- og næringseiendommer.

Viktig: For større nedbørfelt (> 1 ha) eller langstrakte felt med lange overflateveier bør $T$ beregnes mer nøyaktig for å unngå overdimensjonering.

4. Eksempelberegning

Gitte data:

• Takflate: 500 m² ($A_i=0,05ha$), $C_i=0,90$
• Nedbørsintensitet (5-årsregn, 15 min, Oslo): $I=130l/(s\cdot ha)$
• Klimafaktor: $K_f=1,25$
• Tillatt utslipp: $Q_{ut}=1,5l/s$
• Konsentrasjonstid: $T=15min=900s$

Steg 1 — Dimensjonerende tilrenning:

$Q_{dim}=0,90\cdot 0,05\cdot 130\cdot 1,25=7,3l/s$

Steg 2 — Fordrøyningsvolum:

$V_{fordr\varphi yning}=(7,3-1,5)\cdot 900=5,8\cdot 900=5220l\approx 5,2m^3$

Man trenger altså et magasin på ca. 5,2 m³ for å fordrøye 5-årsregnet fra dette takarealet.

5. Praktiske løsninger

Kassetter under bakken

Prefabrikkerte plastmoduler (f.eks. Wavin Q-Bic, Nophadrain eller tilsvarende) graves ned under overflaten og fungerer som et fordelt porøst volum.

Fordeler:

• Kan plasseres under parkeringsareal, gang/sykkelvei eller grøntareal
• Høy voidandel (typisk $95\%$) gir kompakt design
• Enkelt å kombinere med infiltrasjon til grunnen der jordbunnen tillater det

Dimensjonering:

$V_{kassett}=\frac{V_{fordr\varphi yning}}{\varphi }$

Der $\varphi$ er voidandelen (porevolum / totalt volum).

Utløpskum med overløp

En utløpskum er kjernen i fordrøyningssystemet. Den regulerer utslippet hydraulisk og sikrer kontrollert tømming av magasinet.

Oppbygning:

• Bundblende eller strupeledning begrenser $Q_{ut}$ til tillatt nivå
• Overløp på høyere nivå leder overskudd til ekstern flomvei ved 100-årsregn (trinn 3)
• Sandfang i bunnen for sedimentfangst

Dimensjoneringsprinsipp:

$Q_{ut}=C_d\cdot A_{blende}\cdot \sqrt{2g\cdot h}$

Der $C_d\approx 0,6$ (utstrømningskoeffisient), $A_{blende}$ er blendearealet og $h$ er vanndybden over blenden.

I praksis dimensjoneres blenden iterativt eller ved hjelp av nomogrammer/hydraulisk programvare for å sikre at $Q_{ut}$ ikke overstiger kommunens krav ved full magasinhøyde.

Øvingsspørsmål

1. Skriv opp formelen for fordrøyningsvolum og forklar hvert ledd.
2. Hvorfor settes $T=15min$ som tommelfingerregel for konsentrasjonstid?
3. Et nedbørfelt gir $Q_{dim}=10l/s$ og tillatt utslipp er $Q_{ut}=2l/s$. Beregn nødvendig fordrøyningsvolum (bruk $T=15min$).
4. Hva er en utløpskum, og hvordan fungerer bundblenden?
5. En fordrøyningskassett har voidandel $\varphi =0,95$. Hvilket fysisk volum trenger du for å lagre $V_{fordr}=6,0m^3$?