Om Regnbyge 3M

Helhetlig optimalisering ledningsnett og renseanlegg med overvåkning, modellering og styring for økonomiske og miljømessige besparelser: Regnbyge-3M

Overordnet idé

Picture1

De fleste er enige om at klimaendringer har ført til og vil føre til mer regn. I de tilfelle nedbøren faller som intense regnbyger kan dette forårsake oppstuving og flom i overvanns- og avløpssystemene. Samtidig forårsakes utslipp av fortynnet kloakk via overløp til bekker, elver og fjord. En del av avløpsstrømmen som kommer til renseanlegg går til overløp, delvis med, eller uten rensing. Utslippstillatelser skal i fremtiden omfatte også disse utslippene og utslippskravene vil generelt bli strengere. For å møte denne utviklingen kreves store investeringer i offentlig VA-infrastruktur i nær fremtid både i Norge og internasjonalt.

Fagområdet vann- og avløpsteknikk er i stor grad knyttet til nedbør og nedbørrelaterte problemstillinger. Den nasjonale innsatsen på måling og forskning på korttidsnedbør og regnbyger er i dette perspektivet å betegne som sporadisk og fragmentert. Det finnes for eksempel ikke i dag en nasjonal overvannsmyndighet, som stiller krav til, dokumentasjon av korttidsnedbør, eller et nasjonalt nettverk av korttidsnedbørmålere. Bare et fåtall kommuner benytter seg av hydrauliske modeller for å beregne og forstå hvordan systemene fungerer.

Det er derfor behov for å samle FoU institusjonene, de små innovative utviklingsbedriftene, konsulentselskapene, forsikringsbransjen og sist men ikke minst kommunene til en felles innsats. På vegne av offentlig sektor ønsker Drammen kommune å bidra til å utvikle et innovativt konsept der online data fra nedbørmålere i nettverk, modeller og sensorer på ledningsnett og renseanlegg kommuniserer seg i mellom. Regnbyge-3M vil demonstrere at investering i infrastruktur, forurensningsutslipp og skadeomfang kan reduseres ved modellering og aktiv styring av avløpsstrømmer for ledningsnett, renseanlegg og resipient, sett i sammenheng.

Innovasjonsgrad

Ved å integrere og videreutvikle partnernes state-of-the-art teknologi og kunnskap innen en rekke områder, som samfunnsøkonomiske kostnader ved flomskader, fluiddynamikk, sensorteknologi, geografiske informasjonssystemer, trådløs kommunikasjon, meteorologi, nedbørklynger og værradar, urbanhydrologi, modellering og styring av avløpssystemer, renseprosesser og resipienter, vil prosjektet frembringe et nytt produkt og nye metoder med betydelig innovasjonsgrad både nasjonalt og internasjonalt. Innovasjonen vil føre til ny kunnskap og endrede arbeidsmetoder både i forhold til drift av avløpssystemer og ved planlegging og dimensjonering av nye avløpssystemer i kommunene. Innovasjonene i forhold til dagens status/praksis er detaljert beskrevet i tabellen nedenfor:

Dagens situasjon Prosjektets mål og nyskapning
Online og ”Forecast” nedbørdata:

  • Få nedbørmålere i kommunene og for grov romlig oppløsning av lokal nedbør i forhold til å beskrive hvor i nettet en kan forvente høy og lav belastning. Det gjør at det i dag i liten grad er mulig med on-line modellbeskrivelser av hvor i nettet det er fare for overbelastning og hvor det er tilgjengelig kapasitet.
  • Nettverksklynger av nedbørmålere vil ha potensiale til å fange opp flere av bygene som forekommer i området samt ha større sannsynlighet for å registrere den mest intense delen av bygen. Data fra klynge i kombinasjon med radar og data fra langtidsstasjoner, vil utgjøre et unikt datasett. Prosjektets mål er ved klynger og radar å kunne gi bedre on-line og forecast prediksjon av nedbør med fin romlig oppløsning.
On-line validering:

Regnbyge.no samler i dag for Muusøya RA inn
nedbørdata og gjør allerede hydrauliske beregninger for ledningsnettet on-line.

  • Dette gir en omfattende on-line informasjon om de hydrauliske forhold i avløpssystemet, men modellberegningene blir ikke validert mot on-line sensorer på nettet
  • On-line sensorer tilgjengelig i dag er kostbart, lite driftsikkert, krever mye drift og oppfølging og er i liten grad tilpasset de behov som gjelder for validering av modellberegninger.
  • Utvikle on-line trådløst mobilt utstyr tilpasset validering av on-line hydrauliske beregninger, i forhold til sensorutvalg, nøyaktighet, tidsoppløsning og sendefrekvens på data
  • Utvikle så robust utstyr at det kan påregnes 5 års ”vedlikeholdsfri” drift.
  • Regnbyge-3M vil utvikles med et konsept for aktiv validering av sensor mot modelldata og varsling av avvik slik at eventuell drift reduseres til hendelsesbasert oppfølging.
Styring av renseanlegg:

  • Kun delprosesser som kjemikaliedosering, lufttilførsel etc. kan styres online i dag, og kun som uavhengige prosesser. Simulerings-program som STOAT fungerer kun offline
  • Utarbeide kommunikasjonsprotokoll for STOAT (UK) online og integrering av den norske doseringsstyrings modulen DOSCON.
  • Utvikle enhet for styring av renseanlegget i sin helhet
Kobling av modeller for ledningsnett og renseanlegg:

  • Regnbyge.no og DOSCON er On-line simuleringsverktøy for ledningsnett og renseanlegg, men fungerer kun hver for seg.
  • Regnbyge-3M skal koble sammen verktøy for on-line modellering av ledningsnett og renseanlegg med tilhørende sensorer i et brukergrensesnitt
Styring av avløpsstrømmer:

  • I dag utnyttes i liten grad potensialet ved on-line styring og prioritering av avløpsstrømmer dit det er ledig kapasitet eller minst skadepotensial. Samtidig sees i liten grad belastning på ledningsnett og rensanlegg under ett. Mest brukte løsninger for å håndtere kapasitetsproblemer i dag er:
    • Utvidelse av rensekapasitet
    • Legge om og oppdimensjonere ledningsnett
    • Separere avløpssystemer

Tiltak som er svært kostbare.

·

  • Et mål for prosjektet er å utvikle Regnbyge-3m til å bli et on-line verktøy for beslutningsstøtte ved og for styring av avløpsstrømmer. Dette vil gjøres ved å kombinere 1 og 2:
  1. ”Statisk kunnskap” om: Flomveier på overflatene i byer, sårbarhet i resipienter og lokale variasjoner i kostnader ved flomskader.
  2. ”On-line kunnskap” om: pågående og fremtidige lokale variasjoner i nedbørsituasjon, kapasitetsforhold på ledningsnett og renseanlegg samt fortynningsgrad på avløpsvann .