Dimensionering af forsinkelsesbassin i naturfølsomt område i Aalestrup

134 Pages·2012·32.54 MB·Danish

Dimensionering af forsinkelsesbassin i

naturfølsomt område i Aalestrup
Rikke Birkemose & Johan H. Lassen
Afgangsprojekt
Civilingeniøruddannelsen i Vand & Miljø
Aalborg Universitet
Juni 2012

Forord
Rapporten er udarbejdet som afgangsprojekt på Vand & Miljø under Byggeri og Anlæg
ved Aalborg Universitet. Udarbejdelsen af rapporten har fundet sted i perioden fra den 1.
februartilden6.juni2012.DetoverordnedeemneerDimensioneringafforsinkelsesbassin
inaturfølsomtområdeiAalestrup.
VejledernetilknyttetprojekteterThomasRubyBentzenogMortenLaugePedersen,Lekto-
rer,InstitutforByggeriogAnlæg.
Projektgruppen takkerHenrik BrødsgaardPedersen og KimSkals fraCOWI A/S,som har
væretbehjælpeligeiforbindelsemedidéerogmateriale.
Læsevejledning
Rapportensafsniternummereretfortløbendeefterkapitel,afsnitogunderafsnit.Figurerog
tabeller er nummereret i henhold til kapitel, så den første figur i kapitel 7 har nummer 7.1,
denandennummer7.2osv.Påfigurer,hvorintetandeterangivet,ernordop.
Kildehenvisninger er lavet efter Harvard-metoden og fører til kildelisten bag i rapporten,
hvor bøger er angivet med forfatter, titel, udgave og forlag, mens internetsider er angivet
med forfatter, web-adresse, titel og dato. I kildelisten er titlerne sorteret alfabetisk efter
forfatterensefternavn.Kilderneerangivetførpunktum,hvisdekungælderfordenenkelte
sætning, hvorimod de er angivet efter punktum, hvis de gælder for hele det pågældende
afsnit.
TilrapportenervedlagtenDVDmeddiversemodelfiler.
RikkeBirkemose JohanH.Lassen
6.juni2012,AalborgUniversitet

Resúme
Dette projekt tager udgangspunkt i en problemstilling fra Aalestrup, hvor der i forbindel-
se med separatkloakering af byen skal anlægges et forsinkelsesbassin til overfladevandet.
Grundet topografien i området skal bassinet placeres i et naturbeskyttet område ned mod
Simested Å. Naturbeskyttelsen medfører, at der ikke er plads til at anlægge et bassin med
tilstrækkeligvolumen.
COWI A/S har lagt op til at der anlægges et bassin med et volumen på ca. 1/3 af det fo-
reskrevne.Vedkraftigeregnhændelservilderskeoverløbfrabassinet,hvilketmedføreren
overrisling af det omkringliggende engområde. Denne overrisling vurderes at medføre et
fugtigereklimaforplantelivet,hvilketresultereriøgetbiodiversitet.
IdetteprojektarbejdesvideremedatoptimereCOWIA/S’løsning.Udfraen2Dhydrody-
namiskoverflademodelundersøgesforskelligebassinudformningermedhenblikpåatfinde
en løsning, hvor en stor del af engområdet overrisles, samtidig med at en stor del af over-
løbsvandetinfiltrereriområdet.Denbedstemulighediforholdtilatoptimereoverrislingen
vurderes at være, at overløbskanten placeres i det nordøstlige hjørne af bassinet samt at
udjævneengrøftøstforbassinet.
Overfladevandetsindholdaftungmetallerognæringssalteundersøges,ogderkonkluderesat
bassinetbørhavesågodenstoftilbageholdelsesevnesommuligt.Stoftilbageholdelsesevnen
fordenvalgtebassinudformningundersøgesforsuspenderetstofmedenpartikeltransport-
model. Her findes frem til, at bassinet har en tilbageholdelsesevne af SS på 100 % og at
ind-ogudløbbørplaceresidensydligeendeafbassinet.Resultatetkandogmuligvisvære
anderledes, hvis der anvendes en 3D model, og vindpåvirkningen medregnes. Dette blev
fravalgtpga.tidsmangel.
For den udvalgte bassinudformning undersøges også, om overrislingen forårsager erosion.
Modelberegningenviser,atderkunermegetbegrænsedeproblemermederosion.

Abstract
ThisprojectisbasedonaproblemfromAalestrupwhereadetentionpondforsurfacewater
mustbebuiltinconnectionwiththetransformationoftheoldcombinedsewersystemtoa
separate sewer system. Due to the topography of the area the detention pond must be built
in a protected area adjacent to the stream Simested Å. Since the detention pond must be
built in a protected area there is no room to construct the detention pond with a sufficient
volume.
COWIA/Shassuggestedtoconstructadetentionpondwithavolumeof1/3oftherequired.
During heavy rain events the detention pond will overflow, leading to an irrigation of the
surroundingmeadowland.Thisirrigationisestimatedtoresultinamorehumidenvironment
forplantlife,resultinginincreasedbiodiversity.
In this project, further work to optimize the solution proposed by COWI A/S will be con-
ducted. By means of a 2D hydrodynamic surface model, different detention pond designs
are studied in order to find a solution that results in irrigation of a large area while also
ensuring that most of the irrigation water infiltrates in the meadowland. The best option in
terms of optimizing irrigation is considered to be a weir located at the northeast corner of
thedetentionpondandtosmoothoutaditcheastofthedetentionpond.
The surface water content of heavy metals and nutrients is studied, and it is concluded
that the removal efficiency of the detention pond must be as high as possible. By means
of a particle transport model, the removal efficiency of suspended solids is studied for the
chosendetentionponddesign.Hereitisconcludedthatthedetentionpondwillremove100
%oftheSSandthatthein-andoutletshouldbeplacedinthesouthernendofthedetention
pond. The result may however be different if a 3D model, and wind effects are taken into
account,whichwasdeselectedduetolackoftime.
For the chosen detention pond design it is examined if the irrigation leads to erosion of
the bottom in the meadowland. Model calculations show that there are only very limited
problemswitherosion.

Indhold
1 Indledning 1
2 Undersøgelseafprojektlokaliteten 5
2.1 Aalestrupby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2 SimestedÅ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.3 Topografiiområdet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.4 NaturbeskyttelseomkringSimestedÅ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.5 Muligeplaceringerafetforsinkelsesbassin . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3 Forurenendestofferioverfladevand 15
4 Problemstilling 21
5 Beskrivelseafmodelværktøj 27
5.1 MIKE21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.2 MIKE11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5.3 MIKEFLOOD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.4 Valideringafmodellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
6 Opsætningafhydrodynamiskmodel 33
6.1 MIKE21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
6.2 MIKE11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
6.3 MIKEFLOOD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
7 Modelleringafplanlagtbassin 41
7.1 Antaloverløbfrabassinet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
7.2 Udvælgelseafsimuleringsperiode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
7.3 Vandstandogudbredelseioverrislingsområdet . . . . . . . . . . . . . . . 45
7.4 Vurderingafbassinet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
8 Bassinoptimering 49
8.1 Halveringafbassinvolumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
8.2 Udjævningafterrænet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
8.3 Andenplaceringafoverløbet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
8.4 Udledningudenbassin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
8.5 Vurderingafbassinerne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
I
INDHOLD
9 Opsætningaferosionsmodel 61
10 Undersøgelseaferosion 65
11 Opsætningafstoftransportmodel 69
11.1 Hydrodynamiskmodel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
11.2 Stoftransportmodel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
12 Stoftilbageholdelseibassinet 73
12.1 Nyplaceringafind-ogudløb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
12.2 Opholdstidiområdet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
12.3 Vurderingafbassinetstilbageholdelsesevne . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
13 Konklusion 81
14 Perspektivering 83
Litteraturliste 87
A Beskrivelseafnaturtypernenærbassinet III
A.1 MoseogEng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III
A.2 NaturtyperindbefattetafEFhabitatdirektivet . . . . . . . . . . . . . . . . V
A.3 Opsummering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII
B Infiltrationsforsøg IX
C Følsomhedsanalyseafturbulensmodel XIII
D Følsomhedsanalyseafløsningsmetode XVII
D.1 Grovtmesh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XVII
D.2 Fintmesh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XVIII
E Følsomhedsanalyseafmanningtallet XXI
F Teknisknotat XXV
G Udpegningsgrundlagforhabitatområde30 XXXV
II INDHOLD