Klimatilpasning i mange skalaer, kompleksitet og mængder af data

I arbejdet med klimatilpasning opererer man med store mængder af geodata, men på mange forskellige stadier. Vi starter typisk oppe i helikopteren med relativt simple analyser for at skabe overblik for et stort område (kilometer). Herpå udpeges mindre områder (meter – kilometer), der skal undersøges nærmere, hvor kompleksiteten gradvist intensiveres med mere avancerede analyser. Til sidst omfattes evt. en CFD-modellering (4D) af de strukturer, der skal lede vandet.

AF JEPPE SIKKER JENSEN, MARTIN REINHOLD OG STEFFEN SVINTH THOMMESEN, COWI A/S

Figur 1. Illustration af modelværktøjer og hvad, de forskellige modelleringsniveauer kan anvendes til. Kilde: Spildevandskomiteens Skrift 31.

Geodata fi ndes i mange forskellige størrelser og skalaer, og har fundet bred anvendelse inden for klimatilpasningsområdet. I Spildevandskomiteens Skrift 31 (se fi gur 1) er på overordnet niveau beskrevet de hydrauliske modeller, der kan anvendes i forbindelse med klimatilpasning, risikoanalyse og prioritering af klimatilpasning.

Hvis vi forestiller os, at vores beregningskapacitet er statisk, så må den skala, vi opererer på, være forskellig i forhold til, at datamængden og kompleksiteten stiger. Dette har vi illustreret i de følgende tre eksempler.

Kortbladsanalyse og DTM-analyse I den helt simple ende af skalaen, og endda helt uden for skalaen i fi gur 1, kan en simpel tilgang og screening af et større område ske ved at anvende historiske kort og stednavne. I fi gur 2 er et større område af København vist på et historisk kort. Det samme udsnit er vist i fi gur 3, hvor en simpel analyse på Danmarks Højdemodel (DHM/Flow) viser, hvor vandet ville løbe i tilfælde af en ekstremregn på 90 mm.

16 GEOFORUM • APRIL 2020 Figur 2: Højt målebordsblad 1842-1899. Kilde: SDFE

Figur 3: Ortofoto med et overlay af DHM/Bluespot ekstremregn med en regnhændelse på 90 mm. Kilde: SDFE

Figur 4: Hydraulisk modellering af udbredelsen af en 100 års regn, som den forventes at ville blive i år 2110. Kilde: Københavns Kommune, Teknik og Miljøforvaltningen.

>> udfordring med meget vand, er sammenfaldende med de områder på det historiske kort, der f.eks. har en mosesignatur. Hvis man kigger nærmere på vejnavnene for de områder, kan navne som Moseskrænten, Mosevangen og Grønnemose Allé afsløre, at der har været ”vand i nabolaget”.

Historiske data samt de simple landsdækkende analyser, der er lavet på Danmarks Højdemodel, giver et godt udgangspunkt for en screening af et stort område som grundlag for at udpege i hvilke områder, mere avancerede ”datatunge/ tætte” modeller bør anvendes.

Hydraulisk modellering Bevæger vi os op i den højere ende af skalaen på fi gur 1, så gør vi brug af fuldt dynamiske hydrauliske modeller. Her introduceres fl ere datatyper som kloaknetværket, men også tidsfaktoren. Det vil sige, at der i beregningerne tages hensyn til de vandmængder, der løber op eller ned i det rørlagte kloaksystem og vandløb.

Det beregnes dels, hvordan vandet vil strømme gennem byen under hele regnskyllet, og dels, hvordan noget af vandet vil forsvinde efter regnens ophør eller ”fanges” i lavninger i terrænet. Et sådant eksempel er vist i fi gur 4.

Hydrauliske modeller er meget beregningstunge, og modelkørsler kan tage alt fra timer til dage. De parametre, man kan skrue på i forhold til dette, er primært tidsfaktoren (tidsskridt og periode) samt detaljeniveauet på kloaknet og DTM.

CFD-modellering Det seneste skud på stammen er brugen af CFDmodellering (Computational Fluid Dynamics), som er en ”hardcore” modellering, og som springer

Svanemøllen Skybrudstunnel (SST) er en del af skybrudssikringen af København, Gentofte og Gladsaxe. Denne skal afhjælpe oversvømmelser ved kraftig regn eller skybrud (fi gur 5). Den etableres i et samarbejde mellem HOFOR og Novafos.

SST forventes at stå klar i 2028 og får en størrelse på Ø4,7m indvendig diameter og skal kunne transportere op til imponerende 46.000 liter vand i sekundet.

Vandet, der skal ledes til den underjordiske tunnel, føres via ni skakter, hvis hovedfunktion er at transportere vand fra netværket på overfl aden.

Da det er enorme mængder vand og kræfter, der er tale om, er det vigtigt at udforme sådanne skakter perfekt, så der ikke opstår uhensigtsmæssigt slid eller luftlommer. Derfor laves der detaljerede modelleringer af skakten, så udformningen kan justeres.

Detaljeret 3D model 3D modellen består af over 5 millioner celler med en cellestørrelse på 510 cm, hvor der mellem hver celle i beregningerne løses en række fysiske ligninger.

Udvalgte modelresultater fremgår af fi gur 6, hvor man på baggrund af sådanne kan justere skakten, køre modellen igen, og så gentage processen til designet er optimeret. Når et tilfredsstillende resultat er opnået, udføres der en fysisk model test i England, hvor der bygges en model i størrelsesforholdet 1:12.

Ved at anvende CFDmodellering af skakterne er der opnået et optimeret design med en god hydraulisk performance. Der er et stort potentiale i at anvende CFDmodellering som grundlag for bedre og billigere projekter.