Hvilke bebyggelser er truede af
oversvømmelser ved fremtidige skybrud?
Thomas Balstrøm
Lektor i geoinformatik
Aalborg Universitet, København
[email protected]
Baggrund
Min fokus på klimatilpasning skyldes egne oplevelser ved skybruddet
over København juli 2011 koblet med en kritisk tilgang til GSTs og
NSTs skybrudskort fra sommeren 2013
Baggrund og fokus
Mit mål:
• At udvikle et simpelt værktøj som kan benyttes til at udpege,
hvor truede eksisterende bebyggelser er i forbindelse med
kommende skybrud
Overvejelser
•
•
•
•
Valg af metode jf. bagvedliggende teorier
Valg af data
Valg af software, performanceoptimering
Moralske
Lavninger og deres nedbørsoplande
Lille lavning,
lille opland
Lille lavning,
stort opland
GSTs og NSTs lavnings- og lavningsoplandskort
Viser en FillUp-værdi for 'afløbsløse'
lavninger beregnet ud fra den simple
formel
ø
Produktet er på sin vis fint nok – et quick &
dirty kort med høj informationsværdi. Dog
er lavningernes beliggenhed beregnet ud fra
en resampling af GSTs 1.6 m DTMbromodel til 10 m, men værre er, at alle huse
slås i hartkorn i forhold til de lavninger, de
er beliggende i.
Problemet
… men hvor store nedbørsmængder skal der reelt til, før en
bygning beliggende i en lokal lavning bliver påvirket af et skybrud?
En sammenligning af GSTs og mine data – på
bygningsniveau
Jyllinge Nordmark – ikke kun problematisk mht. skybrud
Havspejl + 2m DVR90
Generalkvartermesterstabens høje målebordsblade 1842-99
DDO-Land 2012
Teori: En stærkt forenklet vandbalanceligning
P = I + E + Ao + Au + M,
hvor P er nedbøren
I er interceptionen (hvad der tilbageholdes af vegetationen)
E er fordampningen
Ao + Au er den overfladiske hhv. underjordiske afstrømning
M er vandmængden i magasinerne (lavninger, søer)
M = P – (Ix + E
x + Ao + Au)
Forudsat at kloaksystemerne og infiltrationen som en
tommelfingerregel kan bortfjerne 40 mm/time ved skybrud
(= Au), så kan formlen simplificeres til:
Pkritisk/time = M + 40
Forenklinger: Ingen inddragelse af nested flows
– i første omgang
x
Forenklinger: vand fra lavning – nested flows
38 lavninger
findes
opstrøms for
en konkret
lavning
Så hvordan ser
kapaciteten mon
ud for hver enkelt
lavning opstrøms?
Vand fra lavning til lavning
Forenklinger: Ingen hensyntagen til forskellige
infiltrationsrater for forskellige jordtyper
Kun upublicerede tal for den
mættede hydrauliske
ledningsevne for danske jorde,
men infiltrationskapaciteten
kan skønnes ud fra koblinger af
jordbundsdata, arealanvendelse
og befæstningsgrad.
Metode: To modeller – indtil videre
Model 1: En screening for lokaliseringen af afløbsløse lavninger og
bygninger beliggende deri
Model 2: En vurdering af hvert enkelt bygnings terrænkote i
forhold til lavningen → beregning af den potentielle
nedbørsmængde, som fylder lavningen til husets sokkel:
Kritisk nedbør, mm
=
* 1000 + 40
Involverede data: 1,6 m DTMbro og bygningspolygoner fra GST
Bestemmelse af flowretninger
78 72 69 71 58 49
2
2
2
4
4
8
74 67 56 49 46 50
2
2
2
4
4
8
69 53 44 37 38 48
1
1
2
4
8
4
128 128 1
2
4
8
64 58 55 22 31 24
68 61 47 21 16 19
2
2
1
4
4
4
74 53 34 12 11 12
1
1
1
1
4
16
Flowretninger
Højder
32 64 128
16
8
1
4
2
Flowretnings-kodning
Akkumuleret flow
Flowretninger
0
0
0
0
0
0
0
1
1
2
2
0
0
3
7
5
4
0
0
0
0
20
0
1
0
0
0
1
24
0
0
2
4
7
35
2
32 64 128 Akkumuleret flow
16
8
1
4
2
Flowretnings-kodning
Akkumuleret flow
0
0
0
0
0
0
0
1
1
2
2
0
0
3
7
5
4
0
0
0
0
19
0
1
0
0
0
0
23
0
0
2
4
6
33
2
32 64 128
Bygning
16
8
1
4
2
Flowretnings-kodning
Identifikation af lavninger
Lavninger identificeres og deres
volumener og nedbørsområder
bestemmes
Lavning
Eksempel: En lavning
Eksempel: En bygning inden for lavningen (>95%
af bygningsarealet er beliggende inden for lavningen)
Eksempel: Ud fra bygningens kote bestemmes
udbredelsen af den lokale lavning til dette niveau og
lavningens volumen (22,5 m3)
Eksempel: Dernæst bestemmes lavningens opland
(1774 m2)
Kritisk nedbør, mm =
,
* 1000 + 40
= 53 mm/time
Bortledning af tagvand fra bygninger
- Et eksempel på konsekvenser
Eksempel på
nedbørsoplandet
til en lavning
Bortledning af tagvand fra bygninger
- Et eksempel på konsekvenser
Arealet af oplandet inkl.
bygninger: 9503 m2
Areal efter korrektion for
bygninger: 7540 m2
Konsekvens:
Nedbørsmængde pr. time
for at fylde lavningen til
bygningsniveau: 103 mm
mod tidligere 90 mm
Kritiske nedbørsmængder for udvalgte bygninger i Gentofte
Kritiske nedbørsmængder for udvalgte bygninger i Greve
Risikoindex
Beregnes for hver enkelt hus baseret på 3 parametre:
1) Kirpich (1940):
Tc
0.00025 ∗
0.8
… som beskriver responstiden: Den tid det tager for nedbøren at nå fra
den fjerneste ende af et nedbørsopland og hen til en lavning, hvor L er den
maksimale flowlængde, og S er hældningen i meter pr. meter
2) En komponent som udtrykker
befæstningsgraden i % inden for
oplandet og
3) FillUp-raten for den pågældende
lavning op til 'dørtrinnet'
Eksempel 1:
Lavningens volumen:
161 m3
Oplandets areal:
4270 m2
FillUp værdi: 78 mm
Gns. hældning: 2.7 %
Max. flowlængde: 124 m
Befæstningsgrad: 37 %
Risikoværdi: 20
Eksempel 2:
Lavningens volumen:
180 m3
Oplandets areal:
9832 m2
FillUp værdi: 58 mm
Gns. hældning: 9%
Max. flowlængde:
144 m
Befæstningsgrad: 55
Risikoværdi: 85
Eksempel 3:
Lavningens volumen: .7 m3
Oplandets areal: 3400 m2
FillUp værdi: 40 mm
Gns. hældning: 4.4 %
Max. flowlængde: 136 m
Befæstningsgrad: 55
Risikoværdi: 6274
Forude …
•
•
•
•
•
Forbedring af modellen mht. viden om
sokkelhøjder/kældre – BBR-screening
Korrektion for overløb fra lavninger opstrøms
(nested flows)?
Alternativt en opfyldning af alle lavninger opstrøms,
beregning af et flow henover det samlede opland
og volumenkorrektion for vandet i de fyldte
lavninger før FillUp-beregningen
Korrektioner for infiltration – også svært pga.
mangel på præcis jordbundsviden
Validering af resultater – også svært! Kræver både
nedbørsmålinger og drone-fotos efter hændelserne
Forude …
• Hvor meget vand kan vandløb og grøfter
kapere?
• Betydningen af lavninger ved vejunderføringer,
jernbaner, tunneller og andre lokale 'magasiner',
som ikke er inkluderet i højdemodellerne?
• Effekten af rørføringer ml. lavninger,
kloakeringer og riste?
.... men det hele stadigvæk ihukommende at
modellen skal holdes rimelig simpel. Det er ikke
hensigten at konkurrere med DHI's software
… og så er der lige den moralske side af sagen
Hvordan vil samfundet mon reagere på kort, der viser
oversvømmelsesrisikoen for hver enkelt bebyggelse?
Velkommen til de frie geodata!
Tak for opmærksomheden!
Thomas Balstrøm
Lektor i geoinformatik
Aalborg Universitet, København
[email protected]