Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Den moderna, täta urbana miljön bjuder på många utmaningar kring hur de processer som är givna i en naturlig miljö, ska hanteras när ekosystemen sätts ur spel. En så enkel sak som regn kan bli ett stort problem när all mark som kunde omhändertagit nederbörden blivit hårdgjord eller bebyggd. Av samma anledning lämnar den täta staden lite plats för etablering av träd, vilket innebär förluster av viktiga ekosystemtjänster.

Det här arbetet undersöker hur regnbäddar kan utformas för att hantera dagvatten på ett hållbart sätt. Fortsatt undersöker litteraturstudien vad som krävs för att träd ska kunna växa och trivas i den urbana miljön, samt hur detta kan kombineras med regnbäddskonstruktioner, för att på så sätt göra plats för träd i gatumiljö. Resultaten från litteraturstudien prövas sedan i ett gestaltningsexempel från den planerade stadsdelen Västerport i Varberg.

Regnbäddar kan beskrivas som växtbäddar konstruerade för att ta emot dagvatten. Detta görs dels genom att dagvatten leds ned i växtbädden, samt genom att byta ut den vanliga växtjorden mot ett substrat anpassat för hög infiltration, vilket ökar växtbäddens förmåga att omhänderta- och fördröja stora mängder vatten. Regnbäddar kan på så sätt avlasta det konventionella dagvattensystemet med upp till 90% inom upptagningsområdet. Den höga infiltrationskapaciteten gör dock att regnbäddar, namnet till trots, ofta får en väldigt torr ståndort, med periodvis översvämning. Detta ställer stora utmaningar kring växtvalet i bädden, som måste tåla långa perioder av torka. Genom att konstruera regnbäddar med en tät duk i botten och ett luftigt förstärkningslager under regnbäddens filtersubstrat, skapas ett vattenmagasin som kan lagra upp till 400 liter vatten per kubikmeter förstärkningslager. Vattenmagasinet kan liknas med ett artificiellt grundvatten, vilket kan jämna ut extremerna mellan torka och översvämning genom att säkra växttillgängligt vatten under längre perioder. På så sätt kan man öka möjligheten att använda träd-och större lignost material i regnbäddar, som annars hade haft svårt att hålla denna typ av vegetation.

Träden fyller många funktioner i den urbana miljön. De kan bidra med såväl estetiska värden som utjämning av vind- och ackumulerad värme, partikelfiltrering och inte minst bidra till hållbar dagvattenhantering. Genom trädens förmåga att fånga upp regnvatten i sina kronor och fördröja dess väg mot marken, minskar- och fördröjer de en del av det regnvatten som annars skulle blivit dagvatten. I nästa led bidrar träden genom att förbruka dagvatten för att kunna växa och leva, vilket även minskar mängden vatten som måste hanteras av dagvattenledningarna.
I många fall får träd i gatumiljö mycket begränsat rotutrymme, vilket minskar möjligheterna för träden att växa och trivas och således också uppfylla de ekosystemtjänster de har potential till. I en beräkningsmodell beskriven av Lindsey & Bassuk (1991) beräknas trädens minimikrav på vattentillgång per träd och dygn, genom att beräkna trädets storlek, totala lövarea (LAI) och potentiella transpiration. Genom att beräkna trädets vattenåtgång kan en uppskattning göras av hur väl en regnbädd kan motsvara trädens vattenbehov samt hur mycket vatten träden kan avlasta från regnbädden.

I gestaltningsexemplet från Västerport prövas metoderna för utformning av regnbäddar med artificiellt grundvatten och beräkningsmetoden för ett träds vattenbehov. Genom att beräkna volymen på regnbäddens vattenmagasin och jämföra med vattenbehovet för de träd som planeras för bädden, kan en uppskattning göras kring hur länge vattenmagasinet räcker under en torkperiod samt hur mycket vatten träden kan avlasta från bädden. Genom gestaltningsexemplet visas att regnbäddar, vid rätt utformning, har stor potential att både bidra till hållbar dagvattenhantering och göra plats för träd i gatumiljö.

The modern, dense urban environment offers many challenges regarding how processes that are given in a natural environment should be handled when the ecosystems are out of balance. Such a simple matter as rain can become a major problem when all ground has been built or sealed. For the same reason, the dense city leaves little room for the establishment of trees, which means losses of important ecosystem services.

This thesis investigates literature regarding how sustainable urban drainage systems (SuDS) can be designed to handle stormwater in a sustainable way. The literature study continues on what is required for trees to be able to grow and thrive in the urban environment, and how this can be combined with SuDS constructions, in order to make room for trees in the street environment. The results of the literature study are then tested in a design example from the city development project Västerport in Varberg, Sweden.

SuDS can be described as planting beds designed to handle storm water. This is done by leading stormwater into the planting bed, and replacing the soil with a substrate constructed to support high infiltration, which increases
the planting bed’s ability to handle and delay large quantities of water. SuDS can thus relieve the conventional stormwater system by up to 90% within the catchment area. The high infiltration capacity, however, means that SuDS often are very dry, with periodic flooding. This poses great challenges to the plants in the bed, which must withstand long periods of drought. By constructing SuDS with a porous reinforcement layer under the filter substrate, a water reservoir is created which can store up to 400 liters of water per cubic meter of reinforcement layer. The water storage can work as an artificial groundwater, which can even out the extremes between drought and flooding by securing plant-accessible water for extended periods. In this way the possibility of using trees in SuDS increases.

Trees have many functions in the urban environment. They can contribute with both aesthetic values as well as lowering wind and accumulated heat, particle filtration and, not least, contribute to sustainable stormwater management. Trees’ ability to catch rainwater and delay the waters’ way towards the ground, they reduce and delay some of the rainwater that would otherwise become stormwater. Furthermore, trees contribute by consuming stormwater to be able to grow and live, which also reduces the amount of water that must be managed by the stormwater pipes.

In many cases, trees in street environment get very limited rooting space, which reduces the opportunities for the trees to grow and thrive and thus also deliver the ecosystem services they potentially could. In a calculation model described by Lindsey & Bassuk (1991), the trees’ minimum requirements for water supply are calculated by the tree’s size, total leaf area (LAI) and potential perspiration. By calculating the water consumption, an estimation can be made of how well a SuDS can correspond to the water needs for trees and how much water the trees can relieve from the SuDS.

In the design example from Västerport, the methods for designing SuDS with artificial groundwater and the calculation method for a tree’s water needs are tested. By calculating the volume of the water reservoir and comparing with the water requirement for the trees, an estimate can be made about how long the water reservoir lasts during a drying period and how much water the trees can relieve from the bed. The design example shows that SuDS have great potential to both contribute to sustainable stormwater management and make room for trees in street environments.