Så kallad blågrön infrastruktur i kallt klimat ges ökad kunskap där olika effekter av fallande, smältande och röjd snö på bioretentionsceller modelleras för skilda delar av tätortsområden.
Blågrön infrastruktur och dess funktion finns väl dokumenterad för tempererade och subtropiska områden men inte för kallt klimat, särskilt inte under snösmältningen. Här beskrivs en modell för att simulera bioretentionsceller under snösmältning. Flödesmodellen SWMM användes på en medelstor stad i Quebec, Kanada.
Vanliga ämnen i urban snö (TSS, Cr, Pb, Zn och Cl–) inkluderades i modelleringen. Bioretentionscellerna fungerade bäst vid industriområdenas gator.
Bakgrund
Blågröna infrastrukturer växer i antal runtom i världen och genom att imitera naturliga processer reducerar de avrinningsvolymer och förbättrar vattenkvalitet, främst genom infiltration och avdunstning. De har ofta också en estetisk kvalitet. Anpassning sökes till olika klimat och kallt sådant har nu kommit i fokus.
I Quebec faller årligen 275 cm snö. I urbana områden exponeras snövallar vid gatusidor för olika föroreningar såsom avisningssalt, ytbeläggning och sand, tungmetaller, olja, fett och plaster. I Montreal behöver 13 miljoner m3 urban snö behandlas varje år.
Bioretentionsceller, även kallade regnträdgårdar eller bioinfiltrationsceller har visat sig måttligt känsliga för låga temperaturer och avisningssalt jämfört med diken eller våtmarker.
Här har den hydrauliska modellen SWMM använts för att undersöka inflytandet av bioretentionsceller på snösmältningsavrinning; både kvantitativt och kvalitativt.
Material och metod
Ett avrinningsområde i den medelstora staden Trois-Rivieres i Quebec valdes för studium. Studerat avrinningsområde var 181 ha. Golfbanor och oexploaterade områden täckte 65 % av ytan, 14 % bostadsområden, 16 % industriområden och snödeponin täckte återstående 5 %. Hårdgjorda ytor utgjorde 23 % (varav 1/3 takytor). Dagvatten dränerades i ett separat system (som mynnade i S:t Lawrencefloden via två utfall).
Väderdata hämtades från flygplatsen i Trois-Riviere. Det gav timvärden för temperatur och snöfall samt daglig snönivå mellan november-juni, 2018-2021. Vinterperiodens avslut definierades som när avsmältningen från snödeponin upphörde.
SWMM-simuleringar (SWMM 5.1.015) genomfördes för de tre vintrarna; utan resp. med snömodellering. Området delades in i 88 underområden. Snöhändelserna fördelades på fyra områden: industri, bostad, natur och snödeponi. Snöhanteringen beskrevs på tre olika sätt: togs upp (och kördes till deponi), sköts åt sidan (plog) eller var opåverkad. Gator röjdes efter 3 cm ny snö. Industriytor delades i I: tillverkande industri och II: ytor för kommers.
Skiljande temperatur mellan regn och snö sattes till 0,9 ºC, snösmälttemperatur till 0 ºC. Snökvalitetsdata förenklades till medelkoncentration under aktuell period och data för fem parametrar (redovisas) hämtades från smältvattenmätningar i Quebec.
Bioretentionsceller består av flera lager: planterad yta, sand- och gruslager samt underdränering. Vatten kan perkolera genom sanden och fylla gruslagret innan det antingen infiltrerar i den ursprungliga jorden eller lämnar cellen till dagvattenledning genom underdräneringen.
Resultat
Mellan november och januari 2020-2021 varierade snödjupet beroende på att temperaturen svängde kring separationsvärdet 0,9 ºC. Modellresultaten visas för hela vinterperioden och för en vald händelse.
Snödjupet var lägst i delar av bostadsområdena där snön regelbundet samlades upp och kördes till deponi. Deponin fick snabbt det största snödjupet. Bostadsområdena med sidoplogad snö hade större snödjup och långsammare smältning än hårdgjorda ytor på industriområdena, troligen beroende på ackumulerad snö på takytor.
Smältavrinningstoppen kom ca en timme efter påbörjad smältning, vilket ansågs bero på tiden för att fylla porerna i snötäcket.
Uppbyggnad av snötäcket dominerade under perioden december-februari, smältningen dominerade under mars-maj.
Snötäcket påverkade massbalansen av vatten i området så att avrinningen från hårdgjorda ytor minskade och infiltrationen ökade.
Bioretentionsceller i bostadsområden var mer effektiva, både avseende maximal och medelavrinning, där snön plogades, jämfört med områden där snön fraktades bort. Avseende vattenkvaliteten (Cl–, TSS, Cr) var celler vid parkeringsytor effektivare (ca 45 % reduktion) än sådana vid gator (ca 10 %).
Artikeln innehåller också ett diskuterande avsnitt med andra undersökares erfarenheter från kallt klimat-studier.
Slutsatser
Snömodellering bör utföras i städer med kallt klimat där bioretentionsceller införs i påtaglig omfattning. Cellernas effektivitet påverkades av landanvändningen och av snöhanteringen och
modellering kan ge uppslag till god placering av celler. Följande preferensordning föreslogs ur avrinnings- och vattenkvalitetsperspektiv: 1.gator i industriområden 2. parkeringsytor i industriområden 3. Gator med plogad (ej borttransporterad) snö, och 4. Områden kring snödeponier.
Källa: Gougeon,G.a), Bouatour,O.a), St-Laurent, J.b) Kuller, Mc,e), Dagenais, D.d) & /ytterligare fem medförfattare/: Impact of bioretention cells in cities with cold climate: modeling snow management based on a case study. Blue-Green Systems, Vol 5, No, 208-225, doi:10.2166/wrd.2024.008.
Författaradresser
- Department of Civil, Geological, and Mining Engineering, Polytechnique Montreal, 2500 Chem. De Polytechnique, Montreal, Quebec, QC H3T 1J4, Canada
- Ville deTrois-Rivieres, 1325 Place de l’Hotel-de-Ville, Trois-Rivieres, Quebec G9A 5H3, Canada
- Eawag Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology, Ueberlandstrasse 133, Duebendorf 8600, Schweiz
- School of Urban Planning and Landscape Architecture, Faculty of Environmental Design, University of Montreal, 2490 Chem. De la Cote-Sainte-Catherine, Montreal Quebec QC H3T 1B9, Canada
- Copernicus Institute of Sustainable Development, Faculty of Geosciences, Utrecht University, Utrecht, the Netherlands.
Kontakt: garance.goueon@polymtl.ca
