Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Modellering av avrinning från gröna tak: Avrinningskoefficienter och modellparametrar
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Earth Sciences, Department of Earth Sciences, LUVAL.
2015 (Swedish)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Modelling runoff behaviour from green roofs : Runoff coefficients and model parameters (English)
Abstract [sv]

Expansion och förtätning av städer leder till att såväl areal som andel hårdgjord yta ökar i våra stadsmiljöer. Detta genererar en ökad dagvattenavrinning eftersom regnvattnet inte har samma möjlighet att infiltrera i naturmarker och grönområden. Den ökade mängden dagvatten riskerar att orsaka problem i områden där ledningsnätet dimensionerats för de dagvattenmängder som tidigare varit aktuella. Att utöka ledningsnätets kapacitet är ofta mycket kostsamt och det är därför önskvärt att istället minska belastningen på de befintliga systemen. En allt vanligare metod för detta är att byggnaders takyta bekläds med växter, så kallade gröna tak. De gröna taken har potential att minska den avrunna volymen, fördröja avrinningen och dämpa de maximala flödena. Det råder dock osäkerheter kring hur dessa förmågor påverkas av bland annat olika väderförhållanden och takets vattenmättnadsgrad samt vid olika typer av nederbördshändelser.

 

Syftet med detta examensarbete var att undersöka möjligheten att simulera avrinningen från gröna tak med hjälp av en befintlig funktion i modelleringsprogrammet SWMM från US Environmental Protection Agency samt med hjälp av Mike Urban från företaget DHI. Ett mål var att sedan använda en av modellerna för att utvärdera hur gröna tak kan påverka belastningen på ett befintligt ledningsnät. Mätdata avseende bland annat nederbörd, avrinning och potentiell avdunstning erhölls från Veg Tech AB och AgroTech A/S. Mätningarna hade utförts vid företagens demonstrationsanläggning i Taastrup, Danmark, och omfattade avrinning från gröna tak med tre olika tjocklekar: 4 cm moss-sedum, 7 cm sedum-ört-gräs och 11 cm sedum-ört-gräs, samt ett hårdgjort referenstak. Inledande dataanalyser av de gröna takens kapacitet visade att takens magasineringskapacitet ökade med en ökad taktjocklek, där de tjockare taken kunde fullständigt magasinera större nederbördshändelser än vad som var fallet för det tunnaste taket. En analys av sambandet mellan nederbördsmängd och avrunnen volym visade ett starkare samband för regn med 60 och 120 minuters varaktighet än vad som var fallet för kortare varaktigheter.

 

Jämförelser av resultaten hos de båda modelleringsprogrammen visade på olika styrkor och svagheter och ingen av programvarorna gav en i alla avseenden tillfredställande simulering av avrinningen. Mike Urban gav generellt en högre förklaringsgrad men gav alltid en överskattning av den avrunna volymen över en längre tidsperiod. SWMM gav en bättre överensstämmelse med uppmätt avrinning än Mike Urban under de första månaderna av simuleringsperioden, men gav generellt en förskjutning av avrinningsförloppet. För kalibreringen mot 4 cm taktjocklek gav SWMM också en mer korrekt avrunnen långtidsvolym, medan den för de andra konstruktionerna gav liknande resultat som var fallet för Mike Urban. I ett exempel användes en av modellerna för att simulera avrinningen från MAX IV-laboratoriet i Lund. Resultaten visade att det då laboratoriet täckts med gröna tak endast behövdes ett en fjärdedel så stort fördröjningsmagasin för att översvämningar skulle undvikas på ett nedströms beläget fiktivt ledningsnät än vad som var fallet för hårdgjorda tak.

Abstract [en]

Larger and denser cities result in increasing amounts of impervious surfaces in urban areas. This generates an increase in storm water runoff, as the rainwater is prevented from infiltrating in natural soils and instead flows along the paved surfaces. The increased amount of storm water runoff is liable to cause problems in areas where the storm water system has been designed to handle the amounts of runoff previously generated in the area. Upsizing the capacity of the pipelines is usually costly, and it is therefore desirable to instead reduce the load on the existing system. One way of achieving this is to cover the rooftops with vegetation, so called green roofs. Green roofs are growing in popularity and have the potential to reduce the rate and volume of runoff, as well as attenuating the peak discharge. There are however uncertainties regarding how their abilities are affected by for example the antecedent weather conditions and the moisture content of the roof, as well as by various storm events.

 

The purpose of this Master’s Thesis was to study the possibility to simulate the runoff from green roofs using an existing function in the modelling software SWMM by US Environmental Protection Agency, and using Mike Urban by the company DHI. An additional objective was to use on of the designed models to evaluate how green roofs can affect the load on an existing storm water system. Measurements of precipitation, runoff and potential evapotranspiration were obtained from Veg Tech AB and AgroTech A/S. The measurements had been carried out at their demonstration site in Taastrup, Denmark, and included runoff from green roofs of three different thicknesses: 4 cm moss-sedum, 7 cm sedum-herb-grass and 11 cm sedum-herb-grass, as well as an impervious roof used as reference. Initial analyses of the data showed that the storage capacity increased with an increased roof thickness. The thicker roofs were able to completely retain the rainfall from larger storm events than what was the case for the thinnest roof. An analysis of the relationship between precipitation depth and runoff volume showed a stronger correlation for rains with 60 and 120 minutes duration than what was the case for shorter durations.

 

Comparisons of the two models’ performance showed different strengths and weaknesses, and none of the models were able to simulate runoff in a way that was satisfactory in all aspects. Mike Urban generally gave a higher coefficient of determination but consistently overestimated the discharged volume for extended time periods. SWMM gave a better conformity in observed runoff than Mike Urban during the first months of the simulation period, but generally gave a time lag in the runoff hydrograph. For the 4 cm roof calibration, SWMM also gave a more correct long-time runoff volume, while both models performed similarly for the other roof thicknesses. In an example, one of the models was used to simulate the runoff from the MAX IV laboratory in Lund. The results showed that in order to avoid flooding in the fictitious downstream storm water network, there had to be a four times larger detention pond in the case where conventional roofs where used compared to the scenario using green roofs.

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 68 p.
Series
UPTEC W, ISSN 1401-5765 ; 15009
Keyword [en]
Green roofs, Storm water modelling, Sustainable storm water management, Mike Urban, SWMM
Keyword [sv]
gröna tak, dagvattenmodellering, hållbar dagvattenhantering, Mike Urban, SWMM
National Category
Water Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-247789OAI: oai:DiVA.org:uu-247789DiVA: diva2:797437
External cooperation
Tyréns AB
Educational program
Master Programme in Environmental and Water Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-04-01 Created: 2015-03-24 Last updated: 2015-04-01Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2939 kB)497 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2939 kBChecksum SHA-512
519b8bbeb9474465efef00d84ee42bed437bd78d1efe7283d2825c53c357ed8f84900d0413dcadc06b077c2360e5dbea1ad400dc6309b4848401b0fdaecd83b4
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
LUVAL
Water Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 497 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 1506 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf