uu.seUppsala University Publications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Föroreningar från gata till å: Utvärdering av beräkningsmetod för föroreningsbelastningfrån dagvatten genom en fallstudie i Uppsala
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Earth Sciences, Department of Earth Sciences.
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Earth Sciences, Department of Earth Sciences.
2016 (Swedish)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Pollutants from Road to River : Evaluation of Computational Method for Pollution Loadfrom Storm Water through a Case Study in Uppsala, Sweden (English)
Abstract [sv]

Vi lever i ett samhälle med pågående urbanisering. Nyexploateringar och förtätningar istadsmiljöer bidrar till minskad infiltration och evapotranspiration samt ökad ytavrinning avregn- och smältvatten; så kallat dagvatten. Det är viktigt att kvantifiera denna diffusaföroreningskälla i urbana miljöer då bland annat näringsämnen och tungmetaller transporterasmed dagvattnet, vilket bidrar till försämrad status i recipienter. Enföroreningsbelastningsmodell för näringsämnen i dagvatten på nationell nivå används avSvenska miljöemissionsdata (SMED). Beräkningsmetoden använder empiriskt framtagnaavrinningskoefficienter och belastningsschabloner som varierar beroende påmarkanvändningsslag.

Flödesproportionell provtagning av totalhalter kväve, fosfor, bly, koppar, zink, kadmium ochsuspenderad substans genomfördes under nio veckor i ett av Uppsalas störstadagvattenavrinningsområden. Syftet var att kvantifiera områdets föroreningsbelastning för attutvärdera och föreslå förbättringar till SMED:s beräkningsmetod som enligt tidigare studierhar stora osäkerheter, men även för att ge underlag till placering av eventuella reningsåtgärderi området. Provtagningen kompletterades med en modellutvärdering där beräkningsmetodenskänslighet med avseende på markanvändning och inkludering av basflöde testades. Även enmer fysikaliskt förankrad modell för näringsämnestransport i naturliga avrinningsområdenanvändes i modellutvärderingen.

Resultaten visade att bly, koppar och zink transporteras till Fyrisån i koncentrationer somöverskrider föreslagna regionala riktvärden för dagvatten. För koppar och zink är även dentotala belastningen på recipient högre än tidigare modellerade värden. Då tungmetaller, menäven fosfor, till stor del transporteras i partikulär form bör en eventuell reningsåtgärd iavrinningsområdet fokusera på att avskilja partikulärt material. Åtgärden bör även placerasuppströms industrin GE Healthcare Bio-Sciences AB där föroreningskoncentrationerna spädsut genom att stora volymer kyl- och regenereringsvatten tillförs dagvattennätet.

Vidare visade modellutvärderingen att när SMED:s beräkningsmetod applicerades på detstuderade avrinningsområdet överskattades volymavrinningen från dagvattnet jämfört medprovtagningsresultaten medan medelkoncentrationen för kväve underskattades. För fosfor gavprovtagningsresultaten och beräkningsmetoden samstämmiga svar. Sammantagetöverskattade modellen fosforbelastningen något men underskattade kvävebelastningen. Förkväve har basflödet visat sig stå för en betydande del av belastningen och bör därför iframtiden inkluderas i SMED:s beräkningsmetod. Även den markanvändningskarta somanvänds i metoden bör bytas ut på grund av dess inaktualitet samt att modellutvärderingenvisade relativt stora känsligheter i resultaten för ändring i markanvändning.

Abstract [en]

We live in a society with an ongoing urbanization. New development projects anddensifications in urban areas contribute to reduced infiltration and evapotranspiration and anincreased surface runoff from rain and melt water, i.e. stormwater. It is essential to quantifythis diffuse source of pollution in urban environments since nutrients, heavy metals and otherpollutants, are transported by the stormwater and contribute to recipient degradation. Anutrient pollution load model in stormwater is used by Swedish environmental emission data(SMED) on a national level. The SMED computational method utilizes empirical runoffcoefficients and standard concentrations, which vary depending on the catchment land-use.

Flow proportional sampling of total concentrations of nitrogen, phosphorus, lead, copper,zinc, cadmium and suspended solids was conducted during nine weeks in one of the largeststormwater catchments in Uppsala city, Sweden. The study aimed at quantifying the pollutionload of the catchment in order to evaluate and suggest improvements to the SMEDcomputational method, which contains large uncertainties according to previous studies.Furthermore, the study aimed at providing a basis for potential treatment measures in thecatchment. The sampling was complemented with a model evaluation where the sensitivity ofthe computational method was tested with respect to land-use input and the inclusion ofbaseflow. The model evaluation also included a comparison with a more physically basedmodel for nutrient transport in natural catchments.

The results revealed that lead, copper and zinc are discharged into the Fyris River inconcentrations exceeding proposed regional guideline values. For copper and zinc the totalpollution loads on the recipient are higher than previously modeled values. As heavy metalsand phosphorus are transported largely in particulate form the potential treatment measureshould have the ability to effectively separate particulate matter from the stormwater matrix.Due to emissions of large volumes of cooling and regeneration water from the industry GEHealthcare Bio-Sciences AB, the stormwater pollutants are diluted. The treatment measureshould therefore be placed upstream from the industry.

When applying the SMED computational method on the studied catchment, the modeloverestimated the runoff volume from stormwater compared to the sampling results, while theaverage nitrogen concentration was underestimated. Regarding phosphorus concentrations,the model and the sampling results concurred relatively well. This resulted in a higherphosphorus, but lower nitrogen, pollution load predicted by the model. It can partly beattributed the fact that baseflow transport of nitrogen is a significant part of the total pollutionload, and should thus be included in the SMED computational method in future calculations.Another model improvement would be to replace the outdated land-use map currently beingused in the method as the model evaluation indicated a relatively large sensitivity in theresults with regards to alterations in the land-use type input.

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , 77 p.
Series
UPTEC W, ISSN 1401-5765 ; 15057
Keyword [en]
Stormwater, SMED, model, StormTac, baseflow, flow-proportional sampling, flow measurement, nutrients, heavy metals, suspended solids, rainfall intensity, rainfall depth, uncertainty
Keyword [sv]
Dagvatten, SMED, modell, StormTac, basflöde, flödesproportionell provtagning, flödesmätning, tungmetaller, näringsämnen, suspenderade ämnen, regnintensitet, regndjup, osäkerhet
National Category
Environmental Sciences Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-277033OAI: oai:DiVA.org:uu-277033DiVA: diva2:903952
External cooperation
Uppsala Vatten och Avfall AB och IVL Svenska Miljöinstitutet AB
Educational program
Master Programme in Environmental and Water Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-02-18 Created: 2016-02-17 Last updated: 2016-02-18Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(3958 kB)290 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3958 kBChecksum SHA-512
f56cfa6785bb1a9cc5eda0e149ef816e186f4fb2def6b37bcf74493514f64e2cbf25088de7490835ac45bf0b18f3ec7fca2c02a680cb35e609d883dc3ae29bd9
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Department of Earth Sciences
Environmental SciencesEngineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 290 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 1609 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf