Stofkoncentrationer i regnbetingede udledninger fra fællessystemer

5. Fraktioneret prøveudtagning

5.1 Koncentrationsændringer gennem hændelsen
5.2 Overvandskoncentrationer sidst i store regnhændelser
5.3 Sammenligning med hændelsesmiddelkoncentrationer

I de 4 af oplandene er der udført kun én analyse pr. stoftype pr. regnhændelse, hvilket kun giver mulighed for analyse af variationen af HMK, hvilket er gjort i kapitel 4. I oplandene Soldalen og Hasseris er der udtaget og analyseret fraktionerede prøver, hvorved der er mulighed for at se på hvorledes koncentrationen af de enkelte stoftyper varierer gennem hændelsen. Uheldigvis har de to oplande de største værdier af SS og COD, som er de værdier der forventes at være mest følsomme overfor resuspension og dermed flush effekter. Representativiteten af de to oplande er dermed tvivlsom.

5.1 Koncentrationsændringer gennem hændelsen

Normeret afbildning

Antagelsen bag HMK og SMK er, at eventuelle variationer i koncentrationerne sker på et tilfældigt sted i hændelsen – altså at en first flush eller last flush effekt forekommer tilfældigt og ikke har nogen stor betydning. Ofte undersøges tilstedeværelsen af systematiske variationer internt i hændelser ved at plotte normeret stofafstrømning mod normeret volumenafstrømning som vist på figur 5.3. En ret linie angiver en konstant koncentration fra start til slut i hændelsen, mens en first flush og last flush effekt vil vise sig som systematiske afvigelser hhv. over og under den rette linie.

Ikke-normeret afbildning

Der er dog den ulempe ved den normerede afbildning, at den kan skjule noget af variationen, idet små hændelser dermed får lige så stor vægt som store hændelser. Intuitivt vil en first flush effekt have størst effekt i mellemstore regn, hvor der vil fremkomme et tydeligt knæk. For små og meget store regn vil en eventuel first flush effekt ikke kunne erkendes, se figur 5.3. Derfor suppleres den normerede afbildning med grafer, hvor der ikke er foretaget nogen normering, se figur 5.1. Hvis der ikke er nogen first flush effekt vil hver hændelse være en ret linie (bortset fra tilfældig variation) og linierne vil være sammenfaldende. Tydelige knæk i linierne og store variationer i hældning indikerer first eller last flush effekter.

Delvist normeret afbildning

Endelig kunne man forestille sig, at effekterne ville være mest tydelige ved en delvis normering, dvs. med normeret stofafstrømning mod ikke-normeret volumenafstrømning, se figur 5.2. En eventuel flusheffekt kan muligvis lettest generaliseres vha. en sådan afbildning.

På figur 5.1 – 5.3 er vist alle tre afbildninger for Soldalen for COD. Der optræder tydelige first flush effekter for hændelserne 940517 og 940526 og også i nogen grad for 931012 og 930721. Den forudgående tørvejrsperiode har været på hhv. 6, 3, 3 og mindst 3 dage. For Hasseris er der en tilsvarende effekt, se figur 5.4. I det opland har 6 af de 10 hændelser med mere end 2 mm afstrømning tydelige first flush effekter. For begge oplande gælder det, at en eventuel first flush effekt optræder i løbet af de første 3-5 mm afstrømning.

Tendensen fra figur 5.1 – 5.3 går igen i de fraktionerede prøver for SS (ikke målt i Soldalen), N for Hasseris og P for begge oplande. I Soldalen er first flush effekten ikke særlig tydelig for N, se figur 5.5.

Årsbelastning

De fraktionerede prøver antyder dermed, at resuspension i nogle tilfælde er betydelig first flush og at resuspensionen da optræder inden for de første 3-5 mm af hændelsen. Det betyder, at man i nogle tilfælde vil beregne systematisk forkerte årsbelastninger ved brug af typetallene opgivet i tabel 3.1-3.2. Det vil især gælde for oplande, der sjældent aflaster pga. stort opmagasineringsvolumen. I disse tilfælde vil den beregnede årsbelastning være for høj. I oplande med begrænset ledningsvolumen og hyppige aflastninger vil de beregnede typetal være repræsentative, under forudsætning af, at hændelserne er repræsentative for nedbørsforholdene i oplandet.

Typetal for volumenrige systemer

I nogle tilfælde anvendes modelberegninger med et bassinvolumen på over 10 mm. Ved en hensigtsmæssig konstruktion af bassin og overløbsbygværk kan man i praksis opnå, at de aflastede vandmængder har overvandskoncentrationer svarende til den sidste del af regnhændelsen. Derfor gives i næste afsnit et overslag på, hvor store typetal der skal benyttes i det tilfælde. Koncentrationerne kan herefter sammenlignes med værdier fra separate regnvandssystemer, hvor der ikke sker resuspension i ledningsnettet, ligesom værdier fra litteraturstudiet også inddrages i de endelige anbefalinger.

A

B

Figur 5.4
Figur 5.4. Fraktionerede prøver af COD fra oplandet Hasseris. b er et udsnit af a. Bemærk, at selv om der er stor forskel på de startkoncentrationerne mellem Hasseris og Soldalen er den tykke fraktion i begge tilfælde udskyllet på mindre end 4 mm og herefter er koncentrationerne sammelignelige, se tabel 5.4.

5.2 Overvandskoncentrationer sidst i store regnhændelser

Overvandskoncentrationen udviser en systematisk variation, idet koncentrationerne i overvandet i alle tilfælde er mindre efter de første 5 mm volumenafstrømning end i hændelsen som helhed. I tabel 5.1 er angivet en oversigt over overvandskoncentrationerne i de hændelser, hvor der er afstrømmet mere end 5 mm.

Figur 5.5
Fraktionerede prøver af N for Soldalen, ingen normering. Der er tale om en statistisk variation mellem hændelser, men der er ikke tale om nogen væsentlig first flush effekt.

På baggrund af reduktionen i HMK samt et beregnet SMK er der i tabellen ligeledes opgivet et skøn over, hvad man kan sætte overvandskoncentrationen til i volumenrige afløbssystemer ved beregning af overløb. Det bemærkes, at skønnet er baseret på i alt 10 hændelser samt en subjektiv vurdering, hvorfor anbefalingen må tages med et kraftigt forbehold.

5.3 Sammenligning med hændelsesmiddelkoncentrationer

I kapitel 4 blev der benyttet en forklarende model der beskrev variationen af HMK som funktion af forudgående tørvejrsperiode og egenskaber ved regnen. I dette kapitel er der benyttet egenskaber ved afstrømningen. For at sikre sammenligneligheden mellem de to kapitler er der blevet estimeret modeller af typen

(5.1)

Modellerne hvor Hasseris oplandet ikke indgår har samme forklaringsgrader og parameterestimaterne har samme fortegn og størrelsesorden som i formel (4.3). Resultaterne fra de to kapitler peger er dermed i overensstemmelse med hinanden.