BACHELOROPPGAVE
BACHELOROPPGAVENS TITTEL
RENSING AV OVERVANN
«Suksesskriterier for veg- og tunnelvanns renseanlegg:
Tekniske tilnærminger»
DATO
23.05.2018
ANTALL SIDER / ANTALL VEDLEGG
99 / 7
FORFATTER
Tresor Ngalasele Kadibu
VEILEDER
Berthe Dongmo-Engeland
UTFØRT I SAMARBEID MED
Statens vegvesen, seksjon klima og miljø
KONTAKTPERSON
Lene Heier Sørlie
SAMMENDRAG
Ulike naturlige løsninger for rensing av overvann og deres roller i visse egnede anlegg er presentert eller forklart i denne rapporten.
På den ene siden anbefaler rapporten nyttige teknikker for utforming, optimalisering og bygging av et vanntett sedimentasjonsbasseng.
På den annen side gir den generell informasjon som er viktig for drift- og vedlikeholdsarbeid, samt forklarer hvordan man opprettholder bassenget. Den viser prosesser som sikrer at anlegget fungerer tilfredsstillende med stabilisering av dets effektivitet til å rense overvann fra vei/tunnel eller stagnert vann i bassenget. Prosessovervåking reduserer risikoen som anlegget løper fra en gunstig til en skadelig løsning for miljøet, ved å generere fare som erosjon ...
Det unike ved denne rapporten baseres på detaljene i informasjonen som trengs for å veilede designingeniøren til riktig valgt mellom dette mangfoldet av eksisterende naturlig renseløsninger, evaluere, analysere, kombinere og til slutt fremme bærekraftige løsninger eller et økologisk effektivt anlegg som kan utbedre ulempene med åpenbasseng (øke sedimenteringshastigheten og redusere risikoen for lekkasjer).
For å konkludere, kan noen spesielle egenskaper være særlig nyttig for å effektivisere eller iverksette
sedimentasjonsbasseng, heriblant: en dyp kunnskap om klimaforutsetninger, geotekniske- og hydrauliske faktorer. Videre må flere kriterier tas i betraktning i forprosjekt, som: valg av forseglingsmekanisme med geomembran/geokompositt, hydraulisk retensjonstid (hydraulisk oppholdstid), bidraget av spesielle vegetasjon og / eller filtreringsmasse som er motstandsdyktig overfor klimautfordringene, kompetansen til arbeiderne, oppfølging av viktige faser på byggeplass og spesielt hensyn til frister med utsikt på et verdifullt resultat.
3 STIKKORD
Overvann Renseanlegg Suksesskriteriet
GRUPPE NR. 22B
TILGJENGELIGHET
ÅPEN OsloMet – storbyuniversitetet
Institutt for Bygg- og energiteknikk - Bygg Postadresse: Postboks 4 St. Olavs plass, 0130 Oslo
Besøksadresse: Pilestredet 35, Oslo Telefon: 67 23 50 00
www.oslomet.no
RENSING AV OVERVANN
«
SUKSESSKRITERIER FOR VEG- OG TUNNELVANNS RENSEANLEGG:TEKNISKE TILNÆRMINGER
»
Stikkord
: I samarbeid med:- Overvann - Statens vegvesen - Renseanlegg - Ytterligere bidrag fra Basal AS - Suksesskriteriet
Av: Tresor N. Kadibu
Bachelorgruppe 22B / 2018
Byggingeniør / retning: Teknisk Planlegging & Konstruksjonsteknikk OsloMet - Storbyuniversitetet
(Oslo Metropolitan University)
Fakultet for Teknologi, Kunst og Design (TKD) Bacheloroppgave 2018
INNHOLDSFORTEGNELSE
Forord ... 5
Sammendrag ... 6
Abstract ... 7
Synthèse ... 8
DEL 1 PROSEDYRE ... 9
1 Innledning ... 9
1.1 Bakgrunn ... 10
1.2 Hensikt ... 11
1.3 Problemstilling ... 12
1.4 Avgrensning ... 12
2 Metode ... 13
2.1 Drøfting og valg av metode ... 13
2.2 Kvalitetssikring ... 14
2.3 Verktøy ... 14
2.4 Validitet og Reliabilitet ... 15
2.5 Objektivitet og Generaliserbarhet ... 15
2.6 Kildekritikk ... 16
2.7 Gjennomføring ... 16
3 Ordbok ... 17
4 Lister ... 18
DEL 2 OVERVANN ... 19
5 Rammebetingelser ... 19
5.1 Lover og Forskrifter ... 19
5.2 Overvanns forvaltningsinstanser ... 20
6 Vann og Miljø ... 21
6.1 Vannets kretsløp og de hydrologiske prosessene ... 22
6.2 Klima og Grunnforhold i Norge ... 22
6.3 Klimatilpasning ... 30
6.4 Forurenset avløpsvann fra veg og tunnel ... 33
7 Miljøtiltak ... 36
7.1 Overvannshåndtering ... 38
7.1.1 Funksjonskrav for veganleggets ... 39
7.1.2 LOD-Prinsipper (Lokal Overvannsdisponering) ... 39
7.1.3 Treledd-Strategi ... 40
7.2 Rensetiltak: ... 41
7.2.1 Kjemisk, Mekanisk og Biologisk rensing ... 41
7.2.2 LOD-Anleggstyper ... 42
7.2.3 Renseeffekt fra ulik renseprosess ... 43
DEL 3 RENSEANLEGG ... 44
8 Tekniske løsninger for overvannshåndtering ... 44
8.1 Åpne renseanlegg ... 44
8.1.1 Renner/kanaler, Grøft og Åpent filterbasseng ... 45
8.1.2 Gresskledde flater og Porøse flater (Permeable dekker) ... 46
8.1.3 Regnbed, konstruert-vårmark og filterbed ... 49
8.1.4 Våtmark og Fordrøyningsdammer ... 51
8.1.5 Tørt- og Våttbasseng (Sedimentasjonsbasseng) ... 53
8.1.6 Flytende våtmark (flytende blomsterbed) ... 54
8.2 Lukkede renseanlegg... 55
8.2.1 Fordrøyningsmagasin & Olje-og slamavskiller ... 56
8.2.2 Sandfang ... 58
8.2.3 Lukket sedimenteringsbasseng og lukket sandfilter ... 59
8.2.4 Steinfyllingsmagasin- eller Plastkassett: ... 60
8.2.5 Dobbeltporøs filter (DPF) ... 61
9 Materialer, Komponenter og Konsept: ... 62
9.1 Kompetansekrav ... 62
9.2 Materialer ... 62
9.3 Komponenter ... 63
9.3.1 Kum, Ventiler og Rør ... 63
9.3.2 Membran ... 64
9.4 Konsept / Prosjektering og Utførelse ... 72
9.4.1 Tekniske beskrivelse ... 72
9.4.2 Utforming og design ... 74
9.4.3 Utbygging (Prosjektgjennomføring) ... 79
10 Kontroll, Drift og Vedlikehold ... 80
10.1 Kontroll ... 80
10.2 Drift ... 80
10.3 Vedlikehold ... 82
DEL 4 SUKSESSKRITERIER ... 86
11.1 Resultat og diskusjon ... 86
11.2 Konklusjon ... 90
11.3 Videre arbeid ... 92
Litteraturliste ... 93
Vedlegg ... 99
FORORD
Dette er et prosjekt som markerer avslutning på bachelorgrad i ingeniørfag – bygg ved institutt for bygg- og energiteknikk ved OsloMet – storbyuniversitetet i 2018.
Med tanke på tilfredstillelse av kraver fra ulike lover, særlig miljø- og forurensningsloven, ble vi tilbudt av Statens vegvesen (SVV) oppgaven om å studere forskjellige løsninger som kan benyttes til effektiv rensing av overvann fra veg, fortau og tunnel. Temaet «rensing av overvann» er veldig bredt der det finnes mange løsninger avhengig av tilfellet, dermed vurdert vi å begrense oppgaven med undertema «Suksesskriterier for veg- og tunnelvanns renseanlegg:
Tekniske tilnærminger». Formålet var å fremme tekniske kriterier som bør betraktes og anvendes i prosjektering og utbygging av naturbasert (mekanisk renseprosess/ primærrensing) renseanlegg som mottar forurenset overvann fra veg, fortau og tunnel.
Grunnen til at vi valgte dette temaet var å undersøke mulighetene for optimalisering av rensebasseng samt bidra til bærekraftige løsninger mtp. klimaendringene, som bærer med seg utfordringer knyttet til håndtering og rensing av overvann. Dette gjelder spesielt veg- og tunnelvann, der høy konsentrasjon av miljøgifter akkumuleres. Dermed øker kravene for anvendelse av rensemetoder og kvalitet til vannet som skal ledes til vassdrag. Oppgaven har vært veldig interessant på flere områder. Vi fikk veldig stor nytte av dypdykk i fagene Vann- og miljøteknikk, Geoteknikk og vegbygging, Areal- og transportplanlegging, Byggematerialer, Byggeteknikk, Byggeprosess, Fysikk og Mekanikk, Byggfaglig innføring og Energi, miljø og kjemi (EMK). Det som har vært veldig spesielt er at vi deltok i et forgående prosjekt, der vi fikk kjennskap til flere utfordringer og mulige løsninger på håndtering av avløpsvann fra veg og tunnel. Som fremtidsrettede ingeniører ga prosjektet oss et godt overblikk over hvordan man jobber tverrfaglig med prosjekter, og på grunnlag av erfaringer vil vi prioritere bærekraftige og miljøvennlige løsninger fremfor andre løsninger. Det er en trend at miljøsynsvinkel blir ivaretatt og fulgt opp hva angår utviklingen av fagfeltet.
Vi benytter anledningen å gi stor takk til alle som vi har vært i kontakt med i tilknytning til oppgaven: Vi takker produktsjef Geir Sogge Johnsen fra BASAL AS for samarbeidsvilje og gode innspill i møtet/intervjuet vi har hatt forbindelse med utarbeidelse av denne rapporten. Vi vil gi takk til kontrollingeniør veg Bjørn Lie fra SVV prosjekt E18 Ørje-Vinterbro for lærerik befaring og anskaffelsen av prosjektet dokumentasjonsbilder, bildene har bidratt veldig mye i sporing av avvikene som ble nevnt i denne rapporten. Vi takker Gertrude Misenga Kadibu fra Vélizy-Villacoublay kommune i Frankrike for anskaffelsen av franske kilder. Vi takker faglærer Ulf Rydningen fra OsloMet, for gode tips og hjelp ifm. kildebruk og strukturering av denne rapporten.
Til slutt takker vi vår eksterne veileder Lene Heier Sørlie fra Statens vegvesen seksjon klima og miljø, og intern veileder Berthe Dongmo-Engeland fra OsloMet. Vi vil gjerne gjøre spesielt oppmerksom på at dette arbeidet ikke kunne oppnå den nåværende kvalitet uten deres råd, hjelp og støtte i alle perspektiver.
__________________________
Tresor Ngalasele Kadibu Oslo, 23.03.2018
SAMMENDRAG
Ulike naturlige løsninger for rensing av overvann og deres roller i visse egnede anlegg er presentert eller forklart i denne rapporten.
På den ene siden anbefaler rapporten nyttige teknikker for utforming, optimalisering og bygging av et vanntett sedimentasjonsbasseng.
På den annen side gir den generell informasjon som er viktig for drift- og vedlikeholdsarbeid, samt forklarer hvordan man opprettholder bassenget. Den viser prosesser som sikrer at anlegget fungerer tilfredsstillende med stabilisering av dets effektivitet til å rense overvann fra vei/tunnel eller stagnert vann i bassenget. Prosessovervåking reduserer risikoen som anlegget løper fra en gunstig til en skadelig løsning for miljøet, ved å generere fare som erosjon, etc.
Det særegne med denne rapporten består i detaljene i informasjonen som trengs for å veilede designingeniøren til riktig valgt mellom dette mangfoldet av eksisterende naturlig renseløsninger, evaluere, analysere, kombinere og til slutt fremme bærekraftige løsninger eller et økologisk effektivt anlegg som kan utbedre ulempene med åpenbasseng (øke sedimenteringshastigheten og redusere risikoen for lekkasjer).
For å konkludere, kan noen spesielle egenskaper være betydelig nyttig for å effektivisere eller iverksette sedimentasjonsbasseng, heriblant: en dyp kunnskap om klimaforutsetninger, geotekniske- og hydrauliske faktorer. Videre må flere kriterier tas i betraktning i forprosjekt som: valg av forseglingsmekanisme med geomembran/geokompositt, hydraulisk retensjonstid (hydraulisk oppholdstid), bidrag av spesiell vegetasjon og / eller filtreringsmasse som er motstandsdyktig overfor klimautfordringene, kompetansen til arbeiderne, oppfølging av viktige faser på byggeplass og spesielt hensyn til frister med henblikk på et verdifullt resultat.
ABSTRACT
Different natural solutions for the remediation of storm water and their roles in certain appropriate structures have been presented or explained in this report.
On one hand, the report recommends useful techniques for the design, optimization and construction of a waterproofed retention pond.
On the other hand, it provides general information, essential for maintenance and explains how to maintain a retention pond. It shows processes that ensure a proper functioning of the structure by stabilizing its effectiveness to clean (remediate) storm water from roadways or stagnant water in the pond. Process monitoring reduces the risks that pond turns from a favorable to a harmful solution for environment, by generating risks such as erosion ...
The peculiarity of this report is based on the details of the information needed to guide the design engineer to choose among this diversity of existing natural cleaning solutions, evaluate, analyze, combine and finally promote sustainable solutions or an ecologically effective structure, which can remedy the disadvantages of the retention ponds (increase the rate of sedimentation and reduce the risk of leaks).
In conclusion, some particular features could be very useful to rationalize or construct retention ponds, among them: a deep knowledge of climatic, geotechnical and hydraulic factors.
Moreover, several criterions must be considered in preliminary design like: the choice of sealing device, the hydraulic retention time, the contribution of special vegetation and/or a mass filtering resistant to climate change challenge, the competence of workers, the follow-up of the important steps in construction site and especially the respect of deadlines with hope for a better result.
SYNT HESE
Ce rapport montre ou explique les différentes solutions naturelles de dépollution des eaux pluviales ainsi que leurs rôles dans certains ouvrages adéquats.
D’une part, il recommande les techniques utiles pour la conception, l’optimalisation et la construction des ouvrages de rétention quasi étanches.
D’autre part, il fournit les informations générales, essentielles pour la maintenance et explique comment entretenir le bassin de rétention. Il démontre les processus qui assurent le bon fonctionnement de l’ouvrage en stabilisant l’efficacité du bassin pour dépolluer les eaux pluviales en provenance de la chaussée ou les eaux ayant séjournées dans le bassin. Le suivi des processus réduit les risques que l’ouvrage tourne d’une solution favorable à une solution néfaste pour l’environnement, en engendrant des risques tel que l’érosion…
La particularité de ce rapport repose sur les détails des informations nécessaires pour orienter l’ingénieur concepteur de choisir parmi cette diversité de solutions naturelles de dépollution existante, les évaluer, les analyser, les combiner et enfin de promouvoir des solutions durables ou un ouvrage écologiquement efficace, pouvant remédier aux inconvénients des ouvrages de rétention (améliorer le degré de dépollution et réduire le risque des fuites).
En conclusion, certains points particuliers pourraient être très utiles pour rationaliser ou construire des ouvrages de rétention, entre autres : la compréhension des facteurs climatique, géotechnique et hydraulique. Plusieurs éléments sont à considérer en avant-projet comme le bon choix du dispositif d’étanchéité, Le temps de séjour hydraulique, la contribution d’une végétation spéciale et/ou d’une masse filtrante résistant aux enjeux climatiques, la compétence des ouvriers, le suivi des étapes importantes d’une conduite de chantier et surtout le respect des délais pour espérer un meilleur résultat des travaux.
DEL 1 PROSEDYRE
Denne delen gir en tidlig oversikt av rapporten og forfatter har sørget for at leser får en konkret forståelse av innholdet og veien mot oppnådde resultater ved første øyeblikk.
1 INNLE DNING
Den stadig økende urbaniseringen tvinger oss til å ta hensyn til nye problemstillinger som oppleves av den observerte effekten. På ulike områder, inkludert regn- og avrenningsvann, er vi pålagt å implementere regulatoriske og tekniske verktøy for å begrense mulige risikoer, enten kvantitative eller kvalitative. Dermed må en utvikling innen håndtering og rensing av overvann gjennomføres. Denne utviklingen skal ikke bare trygge lokale befolkninger, men beskytter også det naturlige miljøet og biodiversitet. I nær fremtid kan regn/overvann være en betydelig ressurs for samfunnet. De tekniske kriteriene og alternative løsningene som presenteres i denne rapporten, formidler nye ideer og virkemidler for å svare på problemet med håndtering og rensing av overvann. Mangfoldighet av løsninger og muligheter til å tilfredsstille treledd- strategi ved kombinasjon av LOD-prinsippet om infiltrasjon og fordrøyning, tillater tekniske løsninger å tilpasse seg ethvert miljø, enhver situasjon og oppfylle kravene til ethvert prosjekt.
Statens vegvesen «vegdirektoratet» (Vegvesen.no, 2018) og Norsk vann «interesse- og kompetanseorganisasjon for vannbransjen i Norge» (Norskvann.no, 2018) har utgitt mange gode rapporter og litteratur som er mer miljøvernrettet og handler generelt om håndtering av veg- og tunnelvann deriblant håndbok N200 «vegbygging» (Statens vegvesen, 2014d), håndbok N500 «vegtunneler» (Statens vegvesen, 2016) og rapport 681 «Lærebok: drenering og håndtering av overvann» (Harald Norem, Flesjø, Sellevold, Lund, & Viréhn, 2018). Det er ikke publisert en spesifikk og fullstendig håndbok om "tekniske tilnærminger for veg- og tunnelvanns renseanlegg". På bakgrunn av dette vil det av hensiktsmessig årsak være et positivt bidrag av fageksperter å lage en håndbok som omhandler og utdyper temaet «håndtering og rensing av overvann fra veg- og tunnel». Håndboken vil være en suksess og tidsbesparelse for alle aktører i VA-bransjen. Det er tidskrevende å gå gjennom all utgitt litteratur for å vite mer om fagområdet.
Denne rapporten vil være nyttig for VA-produktutviklere samt produsenter, entreprenører, prosjekterende ingeniør, landskapsarkitekter og for studenter som tar fag vann- og miljøteknikk på høyere utdanning. Den gir en helhetlig oversikt og faglig kunnskap om ulike metoder for håndtering og rensing av overvann (særlig fra veg og tunnel), naturlige renseanlegg som benyttes i dag, materiallære, ulike tekniske tilnærminger og årsaker til avvik i prosjektering og utbygging av rensebasseng. Metodikken av rapporten skal hjelpe lesere til fremstilling av nye ideer som vil danne utvikling av bærekraftige tekniske løsninger ved utbygging av renseanlegg som mottar avløpsvann fra veg- og tunnel.
Suksesskriteriet Renseanlegg
Overvann
Figur 1: Prosjektprogresjon, (Tresor Kadibu, 2018)
1.1 BAKGRUNN
Statens vegvesen, (SVV), har arbeidet med utbygging av Europavei (E18) Ørje-Vinterbro- prosjektet siden 1998. Prosjektet er fordelt i ni parseller der åtte av ni er ferdig bygget. Første parsell (Marker grensen → Melleby) ble åpnet for trafikk i 1998 og reguleringsplan for siste parsell (Retvet → Vinterbro) ble vedtatt i 2017.
Prosjektet har en kostnad på 14,6 milliarder (2014-kroner), finansiert både av SVV og gjennom bompenger. Traseen er på 70 km i lengde og har en varierende ÅDT på mellom 6100-25000 avhengig av parsell og antall kjørefelt, (Vegvesen.no, 2018).
Prosjektet omfatter forskjellige tekniske felt blant annet:
- økologisk restaurering av landskap - rensebasseng for avløpsvann fra vei - gjenbruk av grus, stein og leirmasser - innløsning av boliger og utbyggingsareal
Håndtering og rensing av vannet som benyttes i gjennomføring av veg- og tunnelprosjekter, samt fra nedbør som renner til, har alltid vært en utfordring i samsvar med forutsetninger fra vannressursloven §2, §5, §9 (Lovdata.no, 2015) og forurensningsloven §21, §22, §24 (Lovdata.no, 2018).
Statens vegvesen har så langt vært opptatt av hvordan de kunne begrense sårbarhet av såkalte veg- og tunnelvann ved hjelp av naturbaserte renseløsninger før det føres til vassdrag eller resipient. Således, ble det i 2012 grunnlagt et fireårig etatsprogram (2012-2015) kalt NORWAT (Nordic Road Water). Formålet med NORWAT var å bidra til at Statens vegvesen skal planlegge miljøvennlig, samt bygge og drifte vegnettet innen lovrammen. Dessuten, redusere risiko for biologisk skade forårsaket av avrenningsvann, redusere utslipp av miljøgifter til resipient og oppnå en renseløsning som tilpasser landskap og resipient.
På grunn av usikkerhet knyttet til i hvilken grad sedimentasjonsbassengene fungerer som prosjektert, ble det i 2013 gjennomført en undersøkelse vedrørende tilstanden til rensebassenger i Norge (Svein Ole Åstebøl, Paus, Robbe, Ulland, & Lausund, 2013).
Undersøkelsens mål var å avklare om:
- sedimentasjonsbassengene er planlagt og prosjektert iht. SVV håndbok 018 (oppdatert N200) og 261 (oppdatert 295)
- sedimentasjonsbassengene er bygget iht. byggeplan - sedimentasjonsbassengene driftes hensiktsmessig.
Figur 2: E18 strekning Ørje - Vinterbro (www.vegvesen.no , 2018)
Undersøkelsen ble gjennomført på 26 av 161 tilfeldig utvalgte rensebasseng langs norske veger.
Resultatene fra feltregistreringene viste at kun 19 % (5/26) av rensebassengene hadde "god"
renseevne, og 65 % (17/26) har en estimert "middels" renseevne forårsaket av for lav vanndybde i sedimentasjonsbassengene eller var tørrlagte.
Undersøkelsen konkluderte med at årsakene til lav vanndybde i bassengene var:
- utett bunn
- mangel på drift som resulterer i stor akkumulering av sedimenter - avvik i prosjekteringsfasen jfr. SVV normer og anbefalinger.
Basert på resultatene fra tilstandsvurderingen, ble undersøkelsen avsluttet med en rekke ulike tiltak som kan forbedre renseevnen til bassengene. Derimot viser ikke undersøkelsen noe særlig om feilene som kan være direkte knyttet til egenskaper av valgte byggematerialer, komponenter og forekommende feil i gjennomføring av prosjektet.
På de nylige fullførte E18-parsellene har SVV bygget enkelte rensebasseng som av ulike årsaker ikke virker optimalt, deriblant utetthet og avvik i avrenningsvannets trasé.
SVV rapport 212 (Svein Ole Åstebøl, Paus, et al., 2013) viser at anleggskostnader for en behandling- og rehabiliteringsprosess vil ligge på mellom 372 000 og 465 000 NOK for ett gjennomsnittlig hovedbasseng. Statens vegvesen er opptatt av utredning og optimalisering av disse rensebassengene, og ønsker å komme frem til suksesskriterier for at alle veg- og tunnelvanns-renseanlegg som skal bygges videre virker som planlagt.
1.2 HENSIKT
I samarbeid med Statens vegvesen, og med hjelp av andre frivillige samarbeidspartnere, supplerer denne rapporten SVVs rapport 212 Tilstanden til rensebasseng i Norge (Svein Ole Åstebøl, Paus, et al., 2013), rapport 295 Vannbeskyttelse i vegplanlegging og vegbygging (Svein Ole Åstebøl & Hvitved-Jacobsen, 2014) og rapport 681 «Lærebok: drenering og håndtering av overvann» (Harald Norem et al., 2018) med mangelfull infos og tekniskkjennskap som anses nyttige og suksessfulle for renseanleggs utbygging og virkemåte.
Fremgangsmåte for resultater ble vurdert som følgende:
- utrede årsaker til at rensebassengene ikke virker som planlagt,
- utforske mulig innflytelse av brukte byggematerialer og komponenter basert på deres egenskaper og evner; her tok vi utgangspunkt i gjenfyllingsmasser, kummer og ventiler, sandfangere og lagt stor oppmerksomhet i membraner (EPDM og Bentonitt).
- spore hvor avvikene forekommer i henhold til anbefalte normer og i prosjekterings- og gjennomføringsfasen,
- sammenligne og evaluere resultater fra de ovennevnte arbeider, altså drøfte muligheter til forbedringer,
- vurdere framgangsmåter for prosjektering og utbygging av renseanlegg med tanke på fordeler, ulemper, utnyttelse av mulighetene og metoder for naturlig rensing av veg- og tunnelvann
- legge frem anbefalinger som skal anvendes til å løse problemstillingen samt være med å danne suksesskriterier for utbygging av nytt bærekraftig overvanns- renseanlegg i fremtiden ved å tilrettelegge for blågrønne løsninger.
1.3 PROBLEMSTILLING
Hvilke typer materialer og komponenter bør rensebassenget prosjekteres med og hva kan være suksesskriterier for at rensebasseng skal virker optimalt som planlagt?
Ut i fra hovedproblemstillingen, hvilken miljøvennlig og bærekraftig løsning for naturlig rensing av veg- og tunnelvann bør anbefales?
I begynnelsen av dette prosjektet ble to hypoteser formulert (jf. Del4) for å forenkle problemstillingen, hypotesene ble vurdert under drøfting av resultatene og viste hvor realistisk og kredibelt er disse.
Herunder følgende delspørsmålene ble redegjort for å belyse resultater:
1. Hvorfor har vi to typer anleggsystemer (åpent og lukket renseanlegg) for rensing av vegvannet? Hvilken bør prioriteres og i hvilke grad/tilfeller?
2. Hvorfor har noen basseng bedre renseevner enn andre?
3. Hvorfor bassengbunnen må undersøkes og forsterkes?
4. Hvorfor oppstår det avvik mellom SVVs anbefalte normer, prosjektering og utbygging av renseanlegg?
5. Hva vi må legge til grunn og kanskje prioritere i et renseanleggprosjekt?
6. Hva kan være årsak til at rensebasseng ikke fungerer?
7. I hvilken grad vi må rense veg- og tunnelvann for å tilfredsstille forutsetningene fra loven?
8. Ut ifra teorier og resultater i dette prosjektet, kan vi fremme/skape et bedre, miljø vennlig, rimelig og optimalt renseanlegg?
1.4 AVGRENSNING
Rapporten tar for seg håndtering og naturlig rensing av overvann fra tuneller og veger (inkl.
fortau) med formålet å oppnå suksesskriterier for utbygging av bærekraftig overvanns- renseanlegg. Den legger stor vekt på vått og åpne renseanlegget (særlig sedimentasjonsbasseng) og gi råd til det lukkede renseanlegget.
Følgende punkter ble ikke inkludert eller kun tatt minimalt i betraktning:
- vannkvalitet og vannkjemi, - biodiversitet,
- håndtering av overvann fra byområde (urbane felter),
- håndtering av avrenning fra naturfelter (regnvann og snøsmelting), - økonomiske aspekter (finansiering av prosjekter, mm.),
- dimensjonerende kriterier (Alle typer beregninger), - geografiske og metrologiske begrensninger,
- hydrologiske og geotekniske beregninger.
Foreslåtte løsninger i rapporten baserer seg på bakgrunn av SVVs rapportene 212 (Svein Ole Åstebøl, Paus, et al., 2013), 295 (Svein Ole Åstebøl & Hvitved-Jacobsen, 2014) og 681(Harald Norem et al., 2018).
2 MET ODE
I denne rapporten omhandler problemstillingen rensing av veg- og tunnelvann. Utover dette finnes det en rekke muligheter og ulike løsninger som vil danne lignende resultat i form av renseanlegg. Veien fram til valgt løsningskonsept er preget av befaringer, litteraturforskning fra forskjellige land, egne faglige vurderinger, intervjuet, og som et helhetlig, estetisk og praktisk resultat for oppdragsgiver.
2.1 DRØFTING OG VALG AV METODE
Det finnes tre forskningsmetoder per dags dato (Creswell, 2003), vi redegjør for disse metodene og argumentere for årsaken til vi valgte den som ble brukt i denne rapporten.
• Kvalitativ metode: gir forståelse av et fenomen og belyser om forståelsen kan anvendes ved lignende situasjoner, (Lilledahl & Hegnes, 2000). De vanligste verktøyene for innhenting av informasjon er observasjoner, analyse av tekst, video og lydopptak, samt ustrukturerte intervjuer, (Creswell, 2003).
Valgt av denne metoden kan begrense forskeren i et bestemt felt i det tilfelle det oppstår usikkerhet. Dette fordi forskeren selv har måleverktøyet, og selv må gjøre tolkninger av intervjuer istedenfor å ha standardiserte spørsmål med gitte svaralternativer som gir all gunstige svar. Intervjuobjekter er vanligvis spesielle, strategiske eller typiske og da ikke representative, (Lilledahl & Hegnes, 2000).
Intervjuobjektet får rom til å utdypes sine meninger, samtidig som oppfølgingsspørsmål kan stilles fra begge partnere (intervjuer og intervjuobjekter). Prosessen gir et personlig preg over resultatene da forskeren må sortere hva som anses viktig og mindre viktig. Dette fører til at kvalitative studier ikke er generaliserbare for sammenfallende hendelser, der tilsvarende hendelser (forskninger) kan gi ulike konklusjoner basert på forskernes egne oppfatninger, (Creswell, 2003).
• Kvantitativ metode: forteller om årsaken og virkningen av problemstillingen forskeren har dannet seg, den er standard i noen forskningsmiljøer, (Thagaard, 2013). Metoden tilnærmer seg problemstillingen strukturert og systematisk, strukturerte intervjuer som er identisk og spørreskjemaer med representativt antall objekter som er offisiell statistikk er de vanligste metodene for innsamling av informasjon, statistiske beregninger presenteres i grafer og tabeller.
Valgt av denne metoden gir forskeren stor åpning for å danne seg et konkret bilde av feltet det jobbes med. Forskeren får et overskredet forhold til problemstillingen altså et målbart resultat.
Fordelen med denne metoden er at resultater er verifiserbare og kan lett brukes videre, (Creswell, 2003).
• Blandet metode: tar i bruk de to ovennevnte metodene. Metodens ramme og betingelse er fortsatt i utvikling, (Creswell, 2003). Den har ingen begrensning sammenlignet med de to overnevnte, samt at forskeren har frihet til å velge det som til enhver tid belyser problemstillingen best. Metoden egner seg best for komplekse forskningsprosjekter, da forskeren kan bruke statistikk til å bekrefte eller avkrefte sine oppfatninger av problemstillingen. Dermed kan forskeren fjerne noe av utfordringene med personlig preg som oppstår i kvalitativ metode. Metoden tillater omfattende innsamling av informasjon, og dette
kan være tidkrevende da forskeren får store mengder data som skal behandles og sammenlignes med alternative metoder, (Creswell, 2003).
Litteraturstudium: kunnskap om naturbasert renseanlegg for overvann på detaljnivå har for oss vært begrenset, dermed var det nødvendig med et grundig litteraturstudium med kilder fra ulike land, der norske kilder legger større vekt på miljø- og klimaløsninger enn på de tekniske detaljer. All benyttet litteratur har vært til stor hjelp for å kunne diskutere og trekke konklusjoner på best mulig grunnlag. Oppnådd kunnskap har også gjort det enklere å delta på befaringer og fagmøter som omhandler temaet, disse har gjort at deltakerne kunne visse basiskunnskap i feltet.
Kvalitativt intervju og befaring: intervjuet er blitt utført av forfatteren selv. Det ble før samtalen sendt en e-post med hvilke spørsmål som bør besvares. Det har da vært den ansvarlige sin oppgave å utarbeide en intervjuguide utfra dette. Befaringen og intervjuet har foregått som uformell samtale, men med fokus på punktene i intervjuguiden. Det ble gjort opptak av intervjuet, og i tillegg skrevet notater. Opptaket ble i etterkant slettet, og vi holdt oss derfor kun til notater og kortfattet referat.
✓ Valg av intervjuobjekter: i forbindelsen med oppgavens problemstilling var det av interesse å intervjue personer tilknyttet design- og prosjektering av VA-anlegget, bygging av renseanlegget, produksjon av VA-komponenter, VA-kontroll, drift og vedlikehold.
Av den grunn tok vi kontakt med rådgiver-, konsulent-, entreprenør- og produsentfirma.
Gjennom befaringen og intervjuobjektet har vi fått gode tips, råd og veiledning ifbm.
problemstillingen.
Vi endte til slutt opp med følgende:
- Intervjuobjekt: Geir Sogge Johnsen, produktsjef BASAL AS.
- Befaring med: Bjørn Lie, kontrollingeniør veg, Statens vegvesen prosjekt E18 Ørje-Vinterbro.
✓ Valg av metode: I starten var litteraturstudium og kvalitativt intervju avgjørende for denne type problemstilling. Underveis vurderte forfatteren utnyttelse av blandet metode der kombinasjon av metoder og eventuelt fylling av manglende opplysninger som oppstod ved valg av kun en metode kunne muliggjøres. Blandet metode, kvalitativt intervju og utnyttelse av både norsk og utenlandsk litteraturer bidro mye til oppnåelse av denne helhetlig resultat på problemstillingen.
2.2 KVALITETSSIKRING
Kvalitetssikring er planlagte og systematiske aktiviteter som er gjort for å sikre at et produkt eller en enhet/tjeneste vil oppfylle kravene til kvalitet, (Store norske leksikon, 2018).
Selv med en blandet metode vil ikke dette valget nødvendigvis gi et entydig, godt svar. Det var derfor relevant for å vurdere hvordan metoden som ble benyttet i rapporten har påvirket resultatet, samt spesifisere usikkerheter ved metoden og hvor realistisk og kredibelt resultatet er.
2.3 VERKTØY
Under hele gjennomføringen av dette prosjektet er det ikke brukt andre verktøy enn faglitteratur.
2.4 VALIDITET OG RELIABILITET
Reliabilitet: forklarer i hvor stor grad én kan stole på oppnådd resultat og stabiliteten til målingene som ble tatt, (Store norske leksikon, 2018). Mye av rapportens teori er basert på anvendte løsninger og tidligere publiserte teorier. Sammen med selektiv innhenting av informasjon, kan rapporten anses som en troverdig kilde, og resultatene er verifiserbare ved hjelp av befaringer.
Konsentrasjon av forurensning i overvannet som renses er varierende med trafikk, områdets klima, mm (kfr. pkt. 6.4). Dette vil begrunne usikkerhet knyttet til generelt krav om valg av løsninger samt anbefalinger om utforming, optimalisering av renseeffekt, kontroll- og vedlikeholdsarbeid. Dette er fordi forholdene vil være unike ved hver hendelse.
Validitet: forklarer gyldighet eller i hvor stor grad en har klart å måle det han/hun faktisk ønsker å måle eller undersøke. Konklusjonen er gyldig når den er basert på sanne premisser. (Store norske leksikon, 2018). Temaet “rensing av overvann” er bestående av mange ulike faktorer, vurderinger, beregninger, løsninger og er ofte komplekse hvis naturbasert, der det involverer store arealer. Det har derfor vært veldig utfordrende for oss å komme fram til et resultat (suksesskriterier) med veldig høy presisjon (troverdighet). Deler av teorien i rapporten har ingen direkte relevans til problemstillingen, men har vært viktig for å få en helhetlig forståelse av kompleksiteten ved oppgaven.
2.5 OBJEKTIVITET OG GENERALISERBARHET
Objektivitet: I oppgaven ble det lagt stor vekt på objektivitet. Litteraturen har blitt gjennomlest nøye og kildehenvisninger er blitt gjennomgått grundig for kvalitetssikring av informasjonen.
Vi har vært på befaring og i dialog med fagkyndige personer som har kunnet belyse problemstillingene fra flere perspektiver. Dette har gitt oss grunnlaget for å trekke selvstendige konklusjoner.
Litteraturen som ble benyttet er i hovedsak skrevet av statlige instanser, nasjonalt og internasjonal kompetante organisasjoner, erfarne og dyktige fagpersoner, kjente selskaper og nasjonalt ledende bedrifter. For eksempel er Statens vegvesen en statlig bedrift og anses til å utgi troverdige og nøytrale kilder. Det er imidlertid viktig å nevne at opplysninger fra intervjuobjekt ble vurdert i mindre grad pga. viss risiko for at intervjuobjektet kan bidra med sine egne personlige meninger, noe som kan påvirke objektivitet.
Generelt sett er miljøvern løsninger ofte dyrere, spørsmålet var om vi kunne prioritere økonomi.
Dermed har vi jobbet parallelt og uavhengig med detteunder hele prosjektet.
Generaliserbarhet: Norge er et land med stor variasjon i klima (kfr. pkt. 6.2), tekniske anbefalinger som ble fremmet i denne rapporten er valgt med tanke på klimaet. Løsningene kan anvendes i en stor del av landet og vil trolig fungere uten begrensninger og større modifikasjoner andre steder i landet der det er behov for. Kriteriene vil også la seg bruke i andre land og kan anses som normer for lignende VA-prosjekter.
2.6 KILDEKRITIKK
Ved innsamling av teori ble det lagt stor vekt på kritikk av kilder. Derfor prioriterte vi store og pålitelige aktører som ikke har som hovedmål pengeprofitt, som kilde.
I samsvar til variasjon av landets værforhold og begrensning på kilder om tekniske detaljer, var det en utfordring for oss å skaffe litteratur som kunne tilpasses Norges klima og strenge krav til frostsikring. Det er få land som er sammenlignbare. Således ble noen innslag fra utlandet (Frankrike, Sveits, Canada, USA, Danmark) vurdert om de kunne overføres til våre forhold.
Innslaget begrunner variasjonen i teorien. Kanadiske kilder har særlig vært veldig nyttig pga.
lignende klimaforhold.
Hovedsakelig er det benyttet litteratur fra SVV, da de er ansvarlige for rensing av veg- og tunnelvann i landet. Vi anser imidlertid SVV for å være en selvstendig og pålitelig kilde, da vi har funnet lignende opplysninger fra direkte eller indirekte interesser, både i innlandet og i utlandet. Noe av SVVs publiserte litteratur er skrevet av innleide konsulenter, og vi anser disse som troverdige.
Vi har i stor grad forsøkt å benytte dagsaktuell litteratur. Dette fordi håndtering og rensing av overvann er et tema det har blitt satt mer fokus på i senere tid. Mye av informasjonen om materialer og komponenter er det kun produsentene som sitter med. Dette har vi derfor forholdt oss til på en kritisk måte. Det ble også benyttet rapporter utarbeidet av forskjellige profesjoner som tester produktene, disse ser vi på som troverdige.
2.7 GJENNOMFØRING
Rapporten er delt i fire hoveddeler i form av bilkonsept fra karosseriene til motor, delene bygger på hverandre og hver av dem har en spesifikk rolle i helheten av rapporten. Analogien og tanken bak prosedyren er en opptrapping av ideer og argumenter som ført til verifiserbarhet av oppnådde resultater.
- Del 1: anses som et bilkarosseri, delen gir lesere et godt og oversiktlig inntrykk av rapporten ved første øyeblikk. Forfatter har sørget for at lesere får en konkret forståelse av innholdet og oppnådde resultater.
- Del 2: anses som servostyring av prosjektet i form av utfyllende litteratur, delen gir lesere uten, eller med begrenset kunnskap om overvannstema, en grunnleggende forståelse for formålet til prosjektet, blant annet overvannets innflytelse og konsekvenser på kloden. Delen referer direkte til ulike kilder samt danner grunnlaget til de neste delene.
- Del 3: anses som servomotor av prosjektet, delen utforsker og beskriver typen renseanlegg som finnes i dag, deres virkemåte og muligheter til forbedring. Delen fordyper seg på de viktigste materialene og komponentene som brukes ifbm. utbygging av rensebassenget samt i prosjekterings- og gjennomføringsfasen. Fordypningen baserer seg på sporing av avvikene som av ulike årsaker begrenser bassengets effektivitet. Delen danner grunnlaget til neste og siste delen.
- Del 4: anses som bilmotor, delen fordyper seg i sammenlikning og evaluering av utforskningene utført på del 2 og 3. Fordypningen baserer seg på framgangsmåter for utbygging
av renseanlegg, utnyttelse av muligheter og metoder på naturlig rensing av overvann fra veg og tunnel. Her ble det fremmet tiltak og anbefalinger som bør betraktes og anvendes til å løse problemstillingen, samt danne suksesskriterier for utbygging av nye bærekraftige renseanlegg i fremtiden, avhengig av valgt rensemetode (åpne eller lukkede).
3 ORDB OK
Forfatteren brukte et utvalg av viktige og tekniske ord som anses relevant ifbm. temaet, definisjonene er "direkte" hentet fra ulike kilder.
Ord / Begrep Definisjon / Betydning
LOD Lokal overvannsdisponering
TOD Total overvannsdisponering
TEK Byggteknisk forskrift
SVV Statens vegvesen
VA Vann og avløp
NVE Norges offentlige utredninger
F.M.G Forseglingsmekanisme med geomembran
Naturlig renseanlegg Renseanlegg som virker på naturbasert prinsipp etter de hydrologiske prosessene (infiltrasjon, filtrering, fordrøyning, drenering, magasinering, etc.), dvs. uten hjelp av tilsetningsstoff.
Frostmengden 24 ganger summen av differansen mellom null grader Celsius og daglig midlere utelufttemperatur, summert daglig i løpet av frostsesongen og medregnet både positive og negative differanser Evapotranspirasjon Er betegnelsen på summen av fordamping og transpirasjon av
vann fra planter
Akvifer En eller flere geologiske formasjoner med tilstrekkelig porøsitet og permeabilitet til at en betydelig mengde grunnvann kan strømme gjennom eller utvinnes
Total stabilitet Er grunnens stabilitet mht. stort område rundt omkring anlegget som skal bygges
Gropmagasinering Deler av nedbøren som magasineres på overflaten og fordamper derfra
Grunnvannstrøm Prosessen der vannet beveger seg sakte mot en bekk, en naturlig eller en konstruert kanal i mettet sone under grunnvasstanden Intersepsjon Er den mengden av nedbøren (dogg, regn eller snø) som ikke når
bakken
Kuldebro Er ekstra varmetap i overgangen mellom to flater, det skyldes ofte begrenset varmeisolasjon
Markvann Vann i den umettede sone
Perkolasjon Er den videre bevegelse av infiltrert vannet ned gjennom den umettede sonen og ned til grunnvannsspeilet
Telefarlighet Uttrykk for den evne finkornet jordmateriale har for å suge opp vann til frysefronten. Vannet danner islinser når det fryser, noe som vanligvis forårsaker deformasjoner og ujevn løfting av overliggende fundamenter
4 LISTER
På grunn av et stort antall figurer/bilder og tabeller som ble brukt i rapporten, ble det bestemt å legge til figur- og bildeliste (punkt 4.1) og tabelloversikt (punkt 4.2) i vedlegg1. Tanken er å gi leseren en god og enkel oversikt over disse elementene.
DEL 2 OVERVANN
Denne delen gir lesere uten, eller med begrenset kunnskap om overvannstema, en grunnleggende forståelse for formålet til prosjektet, blant annet overvannets innflytelse og konsekvenser på kloden.
Delen referer direkte til ulike kilder samt danner grunnlaget til de neste delene.
Norges offentlige utredninger (NOU)
definerer overvann som
"overflateavrenning som følge av nedbør og smeltevann, dvs. regn eller smeltevann fra gårdsplasser, gater, fortau, takflater, som avledes på overflaten, i overvannsledning eller sammen med sanitært avløpsvann. Når overvannet avledes på overflaten kan det infiltreres i grunnen, gå i grøfter eller vassdrag eller ledes til ledninger",(Norges offentlige utredninge, 2015).
5 RAMMEBETI NGE LSER
Lover og forskrifter har til hensikt å sikre samfunnet mot all type skade som kan forekomme av vanns forurensing og avrenning. Dermed har Stortinget fastsatt rammebetingelser som skal følges av alle forvaltningsinstanser.
5.1 LOVER OG FORSKRIFTER
I samsvar med problemstillingen er følgende lover mest sentrale for å iverksette gode renseløsninger mtp. håndtering av overvann:
- Plan og bygningsloven (Reguleringsplaner) - Vannressursloven
- Laks – og innlandsfiskeloven (Forskrift om fysiske tiltak i vassdrag) - Forurensningsloven (Forurensningsforskriften og vannforskriften)
Vannressursloven inneholder til sammen 15 kapitler og 69 paragrafer, herunder en av de viktigste paragrafene «Forvalteransvar og aktsomhetsplikt»:
"§5: … Enhver skal opptre aktsomt for å unngå skade eller ulempe i vassdraget for allmenne eller private interesser. …… Vassdragstiltak skal planlegges og gjennomføres slik at de er til minst mulig skade og ulempe for allmenne og private interesser. Denne plikten gjelder så langt den kan oppfylles uten uforholdsmessig utgift eller ulempe. Vassdragsmyndigheten kan ved forskrift fastsette nærmere regler om planlegging, gjennomføring og drift av bestemte typer vassdragstiltak. ….. Vassdragstiltak skal fylle alle krav som med rimelighet kan stilles til sikring mot fare for mennesker, miljø eller eiendom", (Lovdata.no, 2015).
Figur 3: Avrenningsvann fra ulikt område (fra nettet, ukjent eier)
Forskrift om rammer for vannforvaltningen:
"§1: … Formålet med denne forskriften er å gi rammer for fastsettelse av miljømål som skal sikre en mest mulig helhetlig beskyttelse og bærekraftig bruk av vannforekomstene. Forskriften skal sikre at det utarbeides og vedtas regionale forvaltningsplaner med tilhørende tiltaksprogrammer med sikte på å oppfylle miljømålene, og sørge for at det fremskaffes nødvendig kunnskapsgrunnlag for dette arbeidet", (Lovdata.no, 2007).
Lovdata nettside (www.lovdata.no) gir gratis på internett store deler av jevnlig oppdaterte versjoner av alle norske lover og forskrifter, tjenesten kan utnyttes ved behov for fordypning i loven. I tillegg utgir direktoratet for byggkvalitet «DIBK» andre avgjørende dokument for bygg- og anleggsbransje, heriblant TEK «Byggteknisk forskrift med veileder», SAK
«Byggesaksforskriften med veileder», DOK «Forskrift om dokumentasjon av byggevarer», (Direktoratet for byggkvalitet, 2018).
5.2 OVERVANNS FORVALTNINGSINSTANSER
Regjeringen har ansvar for å utarbeide dokument med nasjonale forventninger til regional og kommunal planlegging, som kommunen skal følge opp i sin arealplanlegging.
Vannforvaltningsplanene har samme status som andre regionale planer etter plan- og bygningsloven, (Kommunal og moderniseringsdepartementet, 2015).
Klima- og miljødepartementet er ansvarlig for regjeringens omfattende arbeid med klimatilpasning. Miljødirektoratet støtter departementet i dette arbeidet og bidrar til å styrke kunnskapsbasen og gi råd til departementet om oppfølging av stortingsmeldingen om tilpasning av klimaendringer, (Miljødirektoratet, 2018). I forbindelse med klimaendringene og økt fortetting har behovet for god overvannshåndtering i kommunene økt i de siste årene, miljødirektoratet har dermed ansvar for å gi oversikt i gjeldende regelverk, og også bidra i arbeidet for tilrettelegging av bedre kunnskapsgrunnlag og rammebetingelser for overvannshåndtering.
Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE) er et direktorat underlagt Olje- og energidepartementet. NVE har det nasjonale ansvaret for å forvalte landets vann- og energiressurser, det sørger for sikker strømforsyning og å bedre samfunnets evne til å håndtere flom- og skredfare gjennom sin nasjonale faginstitusjon for hydrologi, både nasjonalt- og internasjonal forskning og utviklingssamarbeid, (Norges vassdrags og energidirektorat, 2018).
Fylkesmannen er sentral aktør i klimatilpasningsarbeidet og spiller bindeleddsrollen mellom sentrale myndigheter og kommunen. Fylkesmannen kan avkrefte planprogrammet hvis planen er i konflikt med den godkjente regionale vannforvaltningsplanen. Fylkesmannen kan også fremme innsigelse hvis planen resulterer i at miljømålene ikke nås dersom vilkårene for unntak ikke er oppfylt, (Miljøkommune.no, 2016).
Kommunen er en del av samarbeidet om regional plan for vannforekomstene og skal:
- være representert i vannregionutvalget (Samarbeid, delta i planlegging, planprogram, sørge for medvirkning, bidra til å identifisere påvirkninger, bidra til oversikt over vesentlige vannforvaltningsspørsmål, delta i tiltaksanalysen, bidra i tiltaksprogram, foreslå konkrete miljømål for vannforekomstene, bidra i regional vannforvaltningsplan)
- gjennomføre planlagte tiltak på områder der kommunen har myndighet
- legge planene til grunn for all kommunal virksomhet og planlegging - vurdere ny aktivitet og nye inngrep.
Kommunen har følgende myndighet i byggeprosesser:
- sjekke at håndtering av overvann er vurdert og avklart før rammetillatelse gis - avslå søknader i strid med bestemmelser i areal- eller reguleringsplan
- kreve forhåndskonferanse i rollen som bygningsmyndighet
- tillate arbeid på naboeiendom for å hindre vannsig i rollen som bygningsmyndighet - gi pålegg om tiltak for bedre infiltrasjon i rollen som vassdragsmyndighet
- samordne med annen myndighet i rollen som bygningsmyndighet
I tillegg har kommunen tilsynsplikt og oppfølging av tilsyn, i rollen som bygningsmyndighet samt ansvar for å drifte og vedlikeholde avløpsanlegg, (Miljøkommune.no, 2016).
6 VANN OG MILJ Ø
Klima- og miljøkunnskap er de primære faktorer som vanntemaet er avhengig av.
Miljødirektoratet formidler informasjon om klimaforvaltning gjennom nettstedene
www.klimatilpasning.no og www.miljokommune.no, disse verktøyene er viktige for kommunene og andre aktører da de forenkler arbeidet, samt besparer tid for kommunene mtp.
å integrere klimatilpasning i både planlegging og utforming av spesifikke tiltak.
Norsk klimaservicesenter (KSS) legger til rette og formidler klima- og hydrologiske data slik at de kan benyttes til klimatilpasning og forskning om effekten av klimaendringer i landet. KSS- tjenestene er produkt av forskning basert på solid vitenskapelig grunnlag. KSS er et samarbeid mellom Meteorologisk institutt, Norges vassdrags- og energidirektorat, Uni Research og Bjerknessenteret. Miljødirektoratet er representert i styret for KSS, (Klimaservicesenter.no, 2018).
Andre nyttige nettsider i forbindelse med vann- og miljøtemaet kan være:
- Norsk institutt for vannforskning «NIVA» (www.niva.no) - Norsk Vann (www.norskvann.no)
- Vannforeningen (www.vannforeningen.no) - Vannportalen (www.vannportalen.no)
- Vannmiljø (www.vannmiljo.miljodirektoratet.no)
- Norsk institutt for bioøkonomi «NIBIO» (www.nibio.no & www.bioforsk.no) - Meteorologisk institutt (www.met.no)
- Norges geologiske undersøkelser (ngu.no)
- Grunnforurensning (www.grunnforurensning.miljodirektoratet.no) - Norske utslipp (www.norskeutslipp.no)
- Miljøstatus (www.miljostatus.no)
- Landbruksdirektoratet (www.landbruksdirektoratet.no) - Direktoratet for byggkvalitet «DIBK» (www.dibk.no)
- Direktoratet for samfunnssikkerhet og beredskap «DSB» (www.dsb.no) - Regelhjelp (www.regelhjelp.no)
6.1 VANNETS KRETSLØP OG DE HYDROLOGISKE PROSESSENE Hydrologi er det avgjørende begrepet i dette tema, det defineres som "Læren om vannets forekomst, egenskap, kretsløp og vekselvirkning med omgivelsene", (Ødegaard, 2014).
Urbanhydrologien er i særlig grad viktig i forbindelse med håndtering av overvann.
Vannets Kretsløp: er første handling i hydrologien.
Kretsløpet er hovedprosessen for skapelse av ferskvann ved at havvannet fordamper og avsaltes, altså forlater atmosfæren i form av nedbør og fylles på igjen ved fordamping fra vann, land og planter.
Vannets kretsløp bidrar til at atmosfærens vanninnhold er omtrent konstant hvert år, det gir fra seg 470 000 km3 vann som nedbør med 370 000 km3 på havene og 100 000 km3 på land, (Ødegaard, 2014).
Denne nedbøren gir avrenning til elvene, mens noe av nedbøren innfiltres i grunnen og blir til mark- og grunnvann.
De Hydrologiske Prosessene: er prosessene som forekommer av hydrologi.
Hydrologien tematiserer nedbør, fordamping, overflateavrenning, evapotranspirasjon, intersepsjon, gropmagasinering, infiltrasjon, perkolasjon, markvann, grunnvannstrøm, nedbør og is. Disse nevnte faktorene er definert i punkt 3 (Ordbok) av denne rapporten. Ved ønske om fordypning i de hydrologiske prosessene, kan en anvende seg av hjemmesiden til NVE www.nve.no eller Norsk klimaservicesenter www.klimaservicesenter.no.
6.2 KLIMA OG GRUNNFORHOLD I NORGE
Kjennskap til områdets klima og grunnforhold er svært viktig for planlegging og håndtering av overvannet da små neglisjeringer kan medføre alvorlige skader og tap på grunn av overvann.
Herunder tar rapporten utgangspunkt i de viktigste punktene som skal legge grunnlag for resultat og diskusjon i del 4 av denne rapporten. Her refererer rapporten direkte til ulike kilder for lesere som vil gå dypere i feltet. I vedlegg finnes det en del av de mindre viktige opplysningene som ble vurdert relevant for å kunne innvirke på prosjektering og utbygging av renseanlegget.
Klima:
Klimaet i Norge er ekstremt varierende, dette skyldes topografien med trange daler og fjorder omkranset av fjell som bidrar til store lokale forskjeller i temperatur, vindstyrke over korte avstander og nedbør. De høyeste årsmiddeltemperaturene fins langs kysten sør og vest i landet, mens Finnmarksvidda er det kaldeste området gjennom året, (Meteorologisk institutt, 2018).
Figur 5: Vannets kretsløp på jordkloden, (Ødegaard, 2014)
Figur 4: Hydrologiske prosessene, (Ødegaard, 2014)
Köppens klimaklassifikasjon deler klimaet i Norge som følgende:
- Kysten fra vestsiden av ytre Oslofjord og helt nord til Troms har et temperert klima (klima gruppe C)
-Indre områder av Østlandet, Sørlandet og Trøndelag har et kontinentalt klima (klima gruppe D)
-Høyfjellet i Sør-Norge, grensetraktene i Midt-Norge, Norland, Troms, områdene nord i Finnmark og Svalbard har et tilnærmet arktisk klima (klima gruppe E), (Edvardsen & Ramstad, 2014).
Ifølge NVE, kan klimascenariet som forventes i Norge om femti år oppsummeres som:
- det blir generelt sett økning i temperaturen i hele landet, - det vil oftere komme intens nedbør på mange steder,
- det blir mindre nedbør i form av snø over det meste deler av landet, - det blir økt risiko for sterk vind, høye bølger og stormflo.
NVE har utarbeidet en oversiktlig prognose om klima, nå og i framtiden, prognosen kan finnes i vedlegg 1 av denne rapporten.
Ved planlegging og prosjektering av VA-anlegget er det derfor veldig viktig å ta hensyn til klimaendringer, da klimafaktoren bidrar mye i beregning av avrenningen.
Med tanke på problemstillingen tar rapporten her utgangspunkt i de nødvendige klimafaktorer som påvirker og utfordrer bærekraftig håndtering av overvann, heriblant nedbør og avrenning, regn, snø, vind og sol.
Nedbør og avrenning:
Gode kunnskaper om Norges hydroklimatologiske forhold er en forutsetning for gode resultater i beregnings- og analysearbeidet.
Avrenning defineres som "vann som renner fra nedslagsfeltene (nedbørsfeltene) og ut i vassdragene (elvene) og derfra ut i havet, overvannsavrenning resulterer fra all slags type nedbør. NVE utarbeidet avrenningskartet som viser årlige middelverdier for avrenning fra nedslagsfelter i hele landet, samt hvor stor andel av nedbøren som renner ut i vassdragene da den resterende delen går til fordampning", (Store norske leksikon, 2018).
Nedbør er den viktigste faktoren i vannets kretsløp. Dimensjonerende vannmengder avhenger av avrenningsegenskapene til nedbørfeltet, kjennskap til nedbørsmengden er da viktig for framtidig prognosering av avrenning og tilsig da nedbøren i Norge varierer betydelig fra sør til nord, og fra kyst til innland. Bestemmelse av nedbøren avhenger av: intensitet, varighet, frekvens og arealfordeling. Nedbørintensitet presenteres som funksjon av tiden i et hyetogram og avrenningen som funksjon av tiden i et hydrogram. Norsk vann, veiledning i dimensjonering og utforming av VA- transportsystem, (Lindholm, Endresen, Tønder Smith, & Thorolfsson, 2012) og vann- og avløpsteknikk, (Ødegaard, 2014) kan være nyttige kilder for dimensjonering av nedbørfeltet.
Ved tilsigsberegninger til en vannkilde og ved beregninger av overvannsmengde er sammenhengen mellom nedbør og avrenning veldig avgjørende da en del av nedbøren fordamper, intersepteres, infiltreres og gropmagasineres. Forholdet mellom nedbør og avrenning kalles avrenningskoeffisienten.
Avrenningssituasjonene i urbane strøk karakteriseres etter sesong (sommer-, høst-, vinter- og vårssituasjon), urbanhydrologien er da nødvendig grunnlag for bærekraftige tiltak i overvannshåndteringen i urbane områder. Urbanisering påvirker avrenningen på grunn av arealets tetthet. I urbanisert området er infiltrasjon lav, avrenning stor og rask, mens i rurale områder er infiltrasjonen stor og avrenning lav pga. intersepsjon, (Ødegaard, 2014),
For større nedslagsfelt er det behov for flomberegninger, det anbefales å kontakte det Norske vassdrag- og energidirektoratet (NVE) eller andre kompetente hydrologisk konsulenter.
Regn:
Regnavrenning er den største faktoren som øker forurensing i vassdraget. På grunn av store og ukontrollerte vannmengder, tar rapporten ikke utgangspunkt i håndtering og rensing av regnavrenning fra terrenget der det forutsettes at en del infiltreres, fordampes, renses gjennom vegetasjon og ledes bort via grøfter og ledninger.
I motsetning vil dette kreve utbygging av mange store renseanlegget.
Kjennskap til regneffekter vil bidra til riktig bestemmelse av renseanleggets bredde, dybde, plassering og sikkerhet rundt omkring anlegget med tanke på flom og erosjon. F.eks.: neglisjering av regnintensitet kan føre til at ved langvarig regn øker mengden av avrenningsvannet som forsyner anlegget, i tillegg til selve regnvannet som faller direkte i bassenget, vil fare (risiko) for overløp, vann på avvei, erosjon eller flom blir større og betydelig.
Snø:
Snøens påvirkningseffekter er betydelig for dimensjonering, utforming og plassering av renseanlegget. F.eks.: uheldig snølager som følger av manglende tilpasning til framherskende vindretning vil på toppen av bassenget øke vanntrykket og forbelaste bunnen og kantveggene (hydrostatikk: væsketrykk mot flater). Snøsmeltingsvann vil havne på avveie og kan utløse erosjon, eller skape fuktskade rundt anlegget dersom det ikke ledes ut ved sikker flomvei.
Når snø deponeres, vil avsmeltningen fra deponi øke forurensningen med stor variasjon i konsentrasjoner av tungmetaller i det vannet som renner til vassdraget, (Lydersen, Holtan, &
Darrud, 2013; Ranneklev, 2016).
Snø kan være en utfordring for planlegging og drift av veger som er utsatt for snøskred.
Ingeniører må dermed ha faglig grunnlag for dimensjonering av sikringstiltak, fastlegging av grenser for skredfare og metoder for varsling av fare for skred, (Humstad, 2010; Harald Norem, 2011).
Snømagasinet har stor betydning for avrenning i Norge, der mye vann kan bli liggende over vinteren i magasinet, dermed er kunnskap om snømagasiner av relevant for VA-ingeniører.
Figur 7: Snøsmelting, rensebassenget E18, (Tresor Kadibu, 2018)
Figur 6: Regnavrenning fra veg, (fra nettet, ukjent eier)
Vind:
Vindretning og vindhastighet er viktig å kjenne i forbindelse med rapportens problemstilling.
For eksempel: vind vil forårsake turbulens i bassenget og påvirke sedimentasjon; andre eksempel er at et rensebasseng som er plassert ved vindutsatte steder kan av uheldige årsaker få problemer med at i vintertiden vil snø danne fonner på og/eller rundt anlegget. I slike tilfeller kan løsningen være å plante nåletrær som skal virke som vindskjerm og stanse snøfonn på bassenget. Avstanden mellom trærne og anlegget må bestemmes nøye på grunn av røtter som vil påvirke bassenget.
Sol:
Solen bestemmer temperaturen i vassdraget gjennom sin stråling, strålingen fremmer
fordamping (evapotranspirasjon), som bidrar i de hydrologiske prosessene. Plassering av åpent renseanlegg er da ønskelig ved maksimal utnyttelse av solstråling med tanke på fordampning, dette vil i kalde soner begrense uønsket ising på overflate av bassenget. I tillegg har solstrålingen stor innvirkning på snøsmelting og kan føre til avrenning uten regn, samt utløse erosjon eller skape flom i snødeponiet ved tilfelle.
Grunnforhold:
«Grunn bare kan bebygges dersom det er tilstrekkelig sikkerhet mot fare eller vesentlig ulempe som følge av natur eller miljøforhold, jfr. PBL og TEK», (Direktoratet for byggkvalitet, 2018;
Lovdata.no, 2017).
Henviser til problemstillingen, rapporten tar her utgangspunkt i grunnundersøkelse, jordart, forurenset grunn, radon, grunnvann, skråning, fylling og jordskjelv.
Grunnundersøkelser:
Resultat fra grunnundersøkelse bidrar til å sikre at anlegget skal være stabilt i bakken i hele sitt livsløp. Før en grunnundersøkelse settes i gang, er det viktig å først sjekke de opplysninger som er tilgjengelig om grunnforholdene i området. Bakgrunnsopplysninger kan fås fra geotekniske undersøkelser, lokale og egne erfaringer, berggrunnsgeologiske kart, kvartærgeologiske kart, økonomisk kartverk, flybildetolkning, marin grense kart og kart over kvikkleireforekomster, (Statens vegvesen, 2014b).
Hensikten er å fremskaffe data som gir grunnlag for å utforme prosjektene slik at en får:
- riktige tekniske løsninger,
- nødvendig sikkerhet under bygging og drift, - grunnlag for kvalitetssikring,
- grunnlag for kostnadsberegninger, (Statens vegvesen, 2014b).
Kvalitetssikring innebærer å skape riktige forutsetninger for å kunne gjøre det bedre fra starten, det vil si: Forebygge → planlegge → styre → følge opp → korrigere.
Formålet med grunnundersøkelsen er å vurdere områdets bæreevne fra oppnådd resultat av grunnens fasthet, likeledes er bæreevnen nødvendig for å sikre stabiliteten av infrastrukturen.
Omfanget og valg av undersøkelsesmetoder er betydelig avhengig av ulike deler av landet på grunn av lokale geologiske forhold, topografi og klima. Ved utbygging nær strandsonen må grunnforholdet kartlegges spesielt. I det tilfelle grunnen skal forsterkes er det viktig å vurdere fyllmasser som ikke er telefarlig og gir ulik telehiv (utkiling), her menes homogenisering av
undergrunn, (Aksnes et al., 2016), komprimeringsresultat skal dokumenteres iht. utarbeidet plan, minste krav og toleranser er gitt i vedlegg 2.
Grunnundersøkelsesmetoder utføres etter standarden NS-EN 1997-2:2007+NA:2008, krav til prosjektering av geotekniske prosjekter angis i standard NS-EN1997-1:2004+NA:2008.
I tillegg gir håndbok V220 «Geoteknikk i vegbygging» og håndbok V221 «Grunnforsterkning, fyllinger og skråninger» fra Statens vegvesen en grundig forståelse av fagfeltet. Geoteknikk boken av Aahaug Olav R. (Aahaug, 2014), kan være nyttig for beregning av all type geoteknisk dimensjonering. Minstekrav for prosjekterings- og utførelseskontroll er angitt i vedlegg 2.
Jordart:
Siltjordarter er spesielt erosjonsømfintlige, mens leirige-jordarter gir muligheter for overflateglidninger på grunn av stor oppbløting av topplagene. Dette problemet kommer opp i forbindelse med teleløsningen. Det er veldig viktig å være spesielt oppmerksom på områder med kvikkleire, der innvirkningen av et initialskred kan omfatte store områder og frambringe katastrofale følger. Grunnen som består av fast lagret silt, sand og grus eller morene får vanligvis ikke setningsproblemer, (Statens vegvesen, 2014b). Byggematerialenes egenskaper er derfor viktig med hensyn til setninger og telehiving som kan oppstår videre. Statens vegvesen håndbok N200 «Vegbygging» og håndbok V220 fordyper om årsaker og løsninger, jf.
vedlegg2.
Grunntilstand (Forurenset grunn):
Forurenset grunn-temaet er stort og omfattende og varierer mye avh. av type forurensning man står ovenfor. For eksempel: avfallsdeponi, utslipp eller lekkasje fra industri, etc.
Ved arbeider i forurenset grunn må spesielle hensyn til sikkerhet, helse og arbeidsmiljø (SHA) og helse, miljø og sikkerhet (HMS) vurderes nøye slik at arbeidene ikke bli utsatt for helseskader, (Lovdata.no, 2006, 2018).
Å ta hensyn til mengden av forurensning i grunnen ved utbygging av bassenget er viktig da gass og vanndamp kan bli produsert ved dekomponering av organiske stoffer og forårsaker undertrykk relatert til gasser. Det anbefales å rense (fjerne) kilde til disse stoffer før innsetting/plassering av forseglingen (membran). Figur 8 nedenfor forklarer mer om fenomenet, (Siplast, 2005).
Mer informasjon om regelverket finnes på hjemmeside til klima- og forurensningsdirektorat (STF) www.klif.no, i tillegg til SVV håndbok V220.
Radon- og gassinnflytelse:
Lekkasjer fra grunnen med radon utgjør en kreftrisiko når det blir høye konsentrasjoner i luften. Dermed har Statens strålevern laget risikokart for nesten halvparten av norske kommuner, radon risiko info/kart kan finnes på www.geo.ngu.no eller www.nrpa.no.
TEK stiller krav om at infrastruktur skal prosjekteres og utføres med radon- forbyggende tiltak, da mengden radium i naturen varierer avh. av grunnforholdene og etter tiden. Radonmembran er da avgjørende for plassering på grunnen og vil ofte erstatte fuktsperre, det forutsettes at alle overganger skal skjøtes og at detaljer er lufttette. I tillegg til tette konstruksjoner mot bakken skal det også gjøres tiltak i infrastrukturs grunn som aktiveres i det tilfelle det viser seg at det er uakseptabelt høy radonkonsentrasjon i infrastrukturen, (Edvardsen & Ramstad, 2014).
Radon bør kontrolleres minst hvert femte år og særlig om vinteren, (Statens strålevern, 2018), Byggforskserien 520.706 viser detaljer om hvordan radonsikring bør utføres.
I forbindelse med rapportens problemstilling vil kunnskap om radon være nyttig i det tilfelle anlegget bygges i et radonutsatt område, radon kan påvirke evner til membran og eller komponenter samt anlegget, (Siplast, 2005).
Som figuren viser kan vann og gass som akkumuleres under geomembranen gi undertrykk som har en tendens til å løfte den. Drenering av gasser ved hjelp av "gas-venting strips" under membranen i sånne tilfeller er da nødvendig for å unngå dette fenomenet. Dette gjelder plast eller polyetylen membraner.
Grunnvann tilstand:
Det er viktig å sørge for trykk mot grunnvannet der overtrykk fra overflate og avh. av jordart kan vannet sprute ut og forårsake betydelig skader på området, (Ødegaard, 2014). I noen tilfeller, og avhengig av infrastrukturen som skal bygges, må grunnvannsnivå senkes da stigningen av grunnvannet kan forskyve luften i bakken og forårsaker dermed hydrauliske undertrykk på underflate av forseglingen (membran), for eksempel bassengbunn (figur 8 viser bedre forklaring om fenomenet). SVV håndbok V221 omtaler mer om teknikken og metoder som kan benyttes ved grunnvannssenking.
Hvis det er fare for stigende grunnvannsnivå, bør bruk av geomembraner unngås, med mindre en spesialisert teknisk studie anbefaler det, (Rollin, Pierson, & Lambert, 2002). Faktisk er disse membranene ugjennomtrengelige, oppdrift på bunnen av bassenget ville kunne skade
Figur 9: Grunnvann, (fra nettet, ukjent eier)
Figur 8: (1) undertrykk fenomenet på membran (www.siplast.fr), (2) geomembrane bobler pga. undertrykk (www.geosynthetica.net), (3) konstruksjon med drenering av gasser ved hjelp av "gas-venting strips"(www.geosyntheticsmagazine.com)
membranen (Arkimedes' prinsipp), mer om geomembraner omtales senere i kapitel 9 (punkt 9.2.3, Membran).
Ved ønske om fordypning i grunn- og markvann kan en finne mye interessante fagsopplysninger på NVE, (Norges vassdrags og energidirektorat, 2018), og dimensjoneringskriterier kan finnes i Geoteknikk-boken av Aarhaug Olav R. (Aahaug, 2014).
Skjæringer / Skråning:
Skjæringer defineres på www.byggsaken.no som: "utgraving av det høydeforskjell mellom planeringsnivået og terrenget rundt anleggsområdet". I vegbyggingssammenheng defineres skråning som utgraving i opprinnelig terreng begrenset av skjæringsskråning og vegens planum.
Skråningsskader i jord deles vanligvis i tre hovedtyper heriblant:
1. Overflateerosjon 2. Grunnvannserosjon 3. Overflateglidninger
For anlegg som skal bygges i et terreng som kreves skjæring, må det tas hensyn til følgende problemstillinger:
- stabilitet av grunnen (både lokal- og globalstabilitet),
- lagdeling og brukbarhet av skjæringsmasser.
Grunnen til dette er at i finkornige jordarter kan det være fare for utgliding, altså stabiliteten må da beregnes på grunnlag av opplysninger om grunnens fasthet og strømning av grunnvannet.
For anlegg som skal legges på og eller ved siden av kvikkleiregrunn må det nærmere vurderes sannsynlighet for at initialskred kan medføre utløsning av større skred i området. Erosjonsfare må undersøkes og spesielle tiltak må avklares for å sikre stabiliteten, jf. vedlegg2. De viktigste kriterier her er å vurdere jordart, mengde av overvann og grunnvannsig i skråning/fylling.
Det er viktig å utføre sondering av grunnen for å bestemme bergoverflatens beliggenhet.
Prøvedata gir da grunnlaget for tegning av tverrprofilet til terrenget, bestemmelse av skråningshelninger, muliggjør vurdering av andre nødvendige sikkerhetstiltak, mengdeberegning av løsmasser berg og dimensjonering av strukturen.
utvides nedenfor i kapitel 6.3: Klimatilpassing
Figur 11: Overflateglidning i vegskråning, (SVV håndbok V220) Figur 10: Lokal- og områdestabilitet, (SVV, rapport 626)
