Vi udleder for lidt regnvand

Vi har i dag gode muligheder for at måle såvel udledningen fra regnvandsbassiner som effekten af udledninger i vandløbene. Den viden vil muliggøre optimering af udnyttelsen af bassinernes kapacitet, skriver Ph.D. hos Orbicon WSP.
Brødtekst

At vi udleder for lidt regnvand er både sandt og forkert. Orbicon|wsp og Aalborg Universitet har netop afsluttet et erhvervs-Ph.D. projekt med titlen ”Kvantificering af hydrauliske effekter af udledninger fra regnvandsbassiner” med fokus på overvågning af eksisterende udledninger, påvirkningen af sedimenttransporten i vandløbene og hvordan vi fremadrettet kan styre udledningerne, således de giver anledning til mindst mulig påvirkning af vandløbene.

Projektet er lavet i samarbejde Vejle Spildevand og Vejle Kommune, Aarhus Vand og Aarhus Kommune samt Vandmiljø Randers og Randers Kommune. 

Resultaterne fra dette projekt gav anledning til tre spændende konklusioner:

  • Vi bør vide mere om vores udledninger: Vi bør fokusere mere på overvågning af eksisterende udledninger for dermed at få et bedre designgrundlag for at imødekomme krav om klimatilpasning af den danske vandhåndtering. Vi så gennem målinger, at vi i de fleste situationer udleder langt mindre vand, end der er givet tilladelse til, hvilket indikerer, at voluminet potentielt vil kunne udnyttes meget bedre og dermed tage hånd om ekstremregnhændelser. I projektet er der også udviklet en teknologi, der overvåger vandføringen baseret på vandstandsændringerne.
  • Det kan være svært at forudsige sedimenttransport: Vi skal have et større kendskab til effekterne i vandløbene i forbindelse med udledninger. Projektet viste bl.a., at eksisterende metoder til forudsigelse af, hvorvidt der opstår sedimenttransport, ikke var valide for små slyngede vandløb. Dette er problematisk, når netop erosion bliver anvendt som en vurderingsparameter i forhold til bestemmelse af acceptable udledninger fra regnvandsbassiner.
    • Samtidig så vi også en positiv miljøeffekt af udledningerne fra regnvandsbassiner, idet variationer i vandføringen bidrager til at friholde grus og sten for aflejring af finpartikulært materiale. 
  • Regnvandsbassiner kan styres: Gennem styring af udledningerne og brug af moderne teknologi, såsom vejrradar, IOT og solcelleenergi, kan volumenet i regnvandsbassiner udnyttes langt bedre. VUDP-projektet ReLeVand, der er en udløber af Ph.D.-projektet, er netop ved at udvikle teknologien til at opnå dette. 

Der er i dag et stort fokus på effekter af byernes regnvandsudledninger til vandområderne og på, hvordan regnvand håndteres effektivt og miljøskånsomt på samme tid. Praksis er, som udgangspunkt, at der etableres regnvandsbassiner med krav om en maksimalt acceptabel udledningsstørrelse, for således både at rense og forsinke vandet fra byerne.

Årsagen til dette krav er, at uforsinkede og kraftige udledninger eroderer og ødelægger vandløbene og oversvømmer de omkringliggende arealer. Der er flere tekniske måder at sikre, at den tilladte udledningsstørrelse ikke overskrides, men oftest anvendes passiv udløbsregulerings-teknologi så som vandbremser, droslerør og spjæld.

Overvågning af udledninger – kunne det blive et krav?

Til trods for at myndighederne bruger mange ressourcer på at fastlægge kriterierne for udledningstilladelsen, stilles der sjældent krav om at overvåge udledningen. Der er dog en stor interesse hos både kommuner og forsyningsselskaber i at overvåge udledningen fra og tilbageholdelsen i bassinerne, eftersom det derved er muligt både at dokumentere størrelsen af udledningen, frekvensen af nødoverløb samt kritiske driftsforstyrrelser.

Hvis overvågning af regnvandsbassiner blev et standard-krav i Danmark, ville der ligeledes kunne oparbejdes en viden om droslingseffekten af forskellige reguleringsbygværker, påvirkning af det modtagende vandområde og hvordan udledningsstørrelsen påvirker bassinets effektivitet (fyldningsgrad og tilbageholdelsesperiode). Dette ville give mulighed for et bedre designgrundlag for dimensionering af bassiner og forhåbentlig også en mere nuanceret måde at tilgå udledningstilladelserne.

I vores målinger (foretaget på fire regnvandsbassiner over fire år) så vi, at der i hverdagssituationer udledes langt mindre, end der er givet tilladelse til fra myndighedernes side; ca. 50% af den tid, der udledes fra regnvandsbassinerne, udledes der under 10 % af den acceptable udledningsstørrelse.

Dette er ikke i sig selv et problem, men hvis udledningstilladelserne gives med udgangspunkt i en acceptabel hverdagsudledning, og den tilladte udledning reelt set kun vil forekomme med års mellemrum, betyder det, at vi enten har bygget vores bassiner for store, eller at vi kunne have udnyttet voluminet mere effektivt i forhold til klimatilpasningen.

For at forbedre mulighederne for at overvåge udledningen fra regnvandsbassiner er der gennem Ph.D-projektet udviklet en simpel målemetode til brug i forbindelse med alle typer udledningsregulerede regnvandsbassiner – uanset hvilken reguleringsmekanisme, der er anvendt. Metoden bygger på installationen af en vandstandsmålestation. Det vil derfor være enkelt at implementere overvågning i regnvandsbassinerne – såvel eksisterende som fremtidige.

Effekten af udledninger – kan de være positive?

For at undersøge effekterne af udledninger i vandløbene er der gennem dette studie lavet fuldskalaforsøg i et vandløb, der modtager udledninger fra et regnvandsbassin. Vandløbet er beliggende i Vejle og er et mindre vandløb med stejl hældning og et meget blandet bundsediment. Forsøgene havde til formål at bestemme sammenhængen mellem udledning og sedimenttransport på en forsøgslokalitet.

Undersøgelserne viste, at der var en ikke-lineær sammenhæng mellem sedimenttransport og udledning. Ligeledes var der en signifikant lokal variation i sedimenttransporten ned igennem vandløbet, og at den største sedimenttransport i dette tilfælde skete ca. 700 meter nedstrøms udledningspunktet. Normalt ville man forvente, at dette opstod omkring udledningspunktet. Samtidig så vi, at de traditionelle metoder til forudsigelse af kritiske forhold for sedimenttransport i vandløbet ikke stemte overnes med målingerne.

Denne konklusion er understøttet af flere internationale forskningsprojekter, der finder en tendens til, at de traditionelle metoder til forudsigelse af kritiske forhold for sedimenttransport undervurderer robustheden af primært små og naturligt snoede vandløb.

Dette betyder, at hvis man vil vurdere effekten af en udledning til et sådant vandløb, vil man i væsentlig grad undervurdere, hvor meget vand, der kan udledes til vandløbet. Undersøgelserne viser, at der er et vidensgab på dette område, hvis man ønsker at fastsætte vandløbets robusthed gennem teoretiske beregninger.

Et andet resultat af undersøgelserne var, at vi observerede og dokumenterede en positiv miljøeffekt af regnvandsudledninger. Efter længere tørkeperioder med lave stabile vandføringer er der ofte aflejret en del finpartikulært materiale på vandløbsbunden. I forbindelse med udledninger fra bassinerne blev dette sediment resuspenderet og ført længere nedstrøms.

Flere andre internationale studier har beskrevet samme effekt, og det bemærkes, at aflejring af sediment ofte er begrænsende for de økologiske forhold på lige fod med erosionen. Det kan derfor tilstræbes at have en udlederstrategi, der sikrer en fluktuerende vandføring uden at overbelaste vandløbet for på den måde at udnytte udledningerne til at opnå en bedre tilstand i vandløbene.

Optimering af volumenbehovet gennem styring

Med udgangspunkt vandløbets robusthed overfor erosion og kapacitet i forhold til oversvømmelse, er det muligt at opsætte forskellige styringsstrategier og evaluere effekten af disse. Dette kan gøres i forhold til, hvilken der bedst balancerer hensynet til recipienten og sikring af en effektiv vandhåndtering.

På lokaliteten i Vejle testede vi fem forskellige scenarier. Det viste sig dog, at det ikke var muligt at uddrage en tydelig konklusion for netop lokaliteten her. En høj hverdagsudledning, der blot fokuserede på kortest mulig tømmetid af bassinet, gav anledning til færrest og mindst mulige overløb.

Til gengæld havde en styring, der tog vandløbets aktuelle restkapacitet i betragtning, og som samtidig kunne ændre udlederstrategi på baggrund af regnforudsigelser den overordnet bedste effekt i forhold til at imødekomme kravene om at minimere de negative effekter i vandløbet.

Disse resultater viste dermed, at en måde, hvorved det kan sikres at vandløbenes kapacitet aktivt tages i betragtning, kunne være at implementere styring. Lignende beregninger er foretaget andre steder, og det er her vist, at en aktiv styring kan optimere behovet for bassin volumen med op til 50% (afhængigt af den tidligere udledningstilladelse), samtidig med at frekvensen hvormed vandløbets kapacitet overskrides, formindskes. Men der er stadig brug for mere viden, og der bør studeres flere vandløb og bassiner fremover.

En afsluttende bemærkning

Hovedresultatet er, at vi ved for lidt om, hvordan vores regnvandsbassiner virker hydraulisk, når de først er bygget, samt hvordan de efterfølgende påvirker vandløbene (specielt de mindre).

Den bedste vej frem er at måle mere på disse systemer så forsyninger og myndigheder får den samme viden – en viden der fremadrettet kan ligge som baggrund for tilladelser og design af bassinerne. Den gode nyhed er, at det faktisk ikke er så problematisk eller kostbart at måle på dette, og at resultaterne også kan bruges til at kalibrere afløbsmodeller og vandløbsmodellere bedre – en merværdi for alle.

At regnvandsbassinerne udleder mindre regnvand end vi beregner er ikke så stort et problem – at vi ikke tager det i betragtning er derimod et problem.