Stockholms skyfallsmodell

Introduktion

Stora och intensiva skyfall kan utgöra en potentiell översvämningsrisk i tätorter eftersom kommunala avloppsystem dimensioneras för regn med upp till 10 års återkomsttid. Vid regn med längre återkomsttider finns det risk för att avloppsystemets kapacitet inte räcker till. Stockholm Vatten och Avfall har därför i samarbete med miljöförvaltningen tagit fram en skyfallsmodell för Stockholm som visar möjliga översvämningsrisker vid ett intensivt skyfall med 100-års återkomsttid. Hänsyn har då tagits till de klimatförändringar som kan inträffa till år 2100.

En första skyfallsmodellering gjordes 2015 och uppdaterades med ny metodik 2018, som beskrivs i en metodrapport framtagen av WSP. Ansvaret för förvaltningen av skyfallsmodellen ligger sedan 2020 på Trafikkontoret, ett arbete pågår med framtagande av en ny skyfallsmodell för Stockholm med högre upplösning.

Syfte

Syftet med den genomförda skyfallsmodelleringen för Stockholm är att:

• Få en övergripande bild av sårbarheten vid extrema skyfall.
• Visa var i staden som översvämningsrisker kan finnas.
• Visa var fördjupade, detaljerade utredningar kan behövas.
• Utgöra underlag till stadens klimatanpassningsarbete.

Metod

En hydrodynamisk modell som beskriver markavrinning har satts upp för hela Stockholms stad och de områden som rinner in till staden från angränsande kommuner. För beräkningarna har programmet MIKE 21 som är ett tvådimensionellt beräkningsprogram framtaget av DHI använts. Metoden för markavrinning som tillämpats följer Vägledning för skyfallskartering (MSB, 2017). Med metodiken görs bland annat förenklingar avseende beskrivning av ledningssystemets kapacitet och hur vattnet transporteras i vattendrag.

Terrängmodellen

Den hydrodynamiska modellen byggs upp av en terrängmodell som beskriver markens höjdförhållanden. Terrängmodellen utgörs av ett rutnät med storleken 4 × 4 m. Med detta följer att små strukturer såsom refuger och trottoarkanter inte kan beskrivas i terrängmodellen. Terrängmodellen har höjts upp där det finns byggnader för att transporten av vatten kring byggnaderna ska bli korrekt. Terrängmodellen kan bara beskrivas på en nivå, dvs man kan inte få med både en brobana och underfarten under brobanan. Därför har brobanorna tagits bort från terrängmodellen så att översvämningsutbredningen vid underfarterna blir korrekt.

Vid skyfallsmodelleringen faller nederbörden på terrängmodellen och programmet beräknar hur mycket vatten som infiltrerar i marken, bidrar till avrinning på markytan och hur mycket vatten som ansamlas i lågpunkter i terrängen.

Nederbördsscenarier

Två nederbördsscenarier har simulerats. Ett CDS-regn med 100-års återkomsttid som kan tänkas råda år 2100 (klimatfaktor på 1,25) med en varaktighet på 6 timmar. Detta regn visas som kartskikt i miljöförvaltningens webbapplikation M-GIS. Eftersom det är stora osäkerheter i statistiken för regn med en återkomsttid på över 100 år har Stockholm Vatten och Avfall och Stockholm stad valt att även simulera ett skyfall med storlek och intensitet motsvarande regnet som drabbade Köpenhamn 2011. Detta utgör ett komplement till modelleringen av ett 100-årsregn för att simulera ett ännu mer extremt scenario, men är endast ett internt arbetsmaterial.

Ledningsnät och markinfiltration

På de hårdgjorda ytorna antas att ledningsnätet har kapacitet att avleda ett 10-årsregn som kan tänkas råda år 2100 och på grönytorna används en infiltrationsmodul. Infiltration antas endast ske på grönytor och inte för hårdgjorda ytor såsom vägar, tak och parkeringsplatser. Det vatten som inte infiltrerar i marken bidrar till avrinning på markytan. Hur snabbt vattnet transporteras på markytan bestäms av markens råhet. På hårdgjorda ytor transporteras vattnet snabbare än på grönytor där råheten är större.

Resultat

Resultaten från skyfallsmodelleringen redovisas som beräknade maximala vattendjup under simuleringstiden och maximala flöden. Dessutom redovisas ett kartskikt för vattendjup vid simuleringslut, som visar områden där vatten blir stående. Med maximalt vattendjup och maximala flöden menas maximalt vattendjup/flöde för varje beräkningsruta över hela beräkningen, det finns alltså ingen tid kopplad till maximalt vattendjup eller maximalt flöde. Kartskikten redovisas i webbapplikationen M-GIS (se ovan).

Skyfallskarteringen är en översiktlig modell som ska användas för att identifiera områden med risk för översvämning vid skyfall. Eftersom beräkningarna är gjorda med vissa antaganden och förenklingar är det viktigt att resultaten inte tolkas som sanningen. Resultaten i form av beräknade vattendjup bör inte användas vid projektering, för det krävs mer detaljerade analyser. Analysen är gjord med en terrängmodell med rutstorlek på 4 meter så det kan finnas trösklar och passager i terrängen som inte kommit med i terrängmodellen som kan påverka översvämningsutbredningen. Det är dessutom stora osäkerheter i de infiltrationsparametrar som anges då dessa är baserade på generaliseringar.

Resultaten från skyfallskarteringen redovisar endast områden som översvämmas till följd av skyfall. För korrekt beskrivning av översvämningsutbredning längs vattendrag och i sjöar krävs ytterligare utredning då det ofta är mer långvariga regn som styr översvämningsförloppet. För områden kring Bällstaån hänvisas till en särskild översvämningsmodell som tagits fram av Stockholm Vatten och Avfall, läs mer här.

Slutsatser

• Skyfallskartorna kan inte användas för att förutsäga översvämningsrisk för enskilda fastigheter.
• Simuleringarna verkar ge en rimlig bild av var kritiska lågpunkter finns. Jämförelse har gjorts mot kända lågpunkter med hög översvämningsrisk.
• Det är svårt att bedöma om utbredningarna för de simulerade översvämningarna är rimliga. Infiltrationskapaciteten hos grönytor är en stor osäkerhetsfaktor.
• Sannolikt kommer stora delar av avloppssystemet att överbelastas och ge upphov till översvämningar i källare, garage och liknande. Sådana översvämningar omfattas inte av denna modellering.
• Skyfallsmodelleringen beskriver inte översvämningsrisker i anslutning till vattendrag på ett korrekt sätt. För detta krävs särskilda modeller, såsom Bällstaåmodellen (se ovan).
• För att analysera effekter av långvarig nederbörd krävs andra underlagsdata, justeringar av ingångsparametrar, samt i vissa fall andra modellverktyg.

Rekommendationer för fysisk planering

Stockholms dagvattenstrategi tar upp frågan om hur staden ska planeras och utformas för att hantera skyfall. Enligt strategin ska placering av byggnader och infrastruktur samt höjdsättning göras så att dagvattnet vid extrema nederbördssituationer kan avledas ytligt, utan att orsaka skador.

Tre grundläggande principer som bör tillämpas vid fysisk planering

1. Säkra ytliga avledningsstråk
   Avrinningsstråk på markytan, dit vatten naturligt kommer att söka sig vid stora skyfall, bör hållas öppna för att erbjuda säkra avrinningsvägar.
2. Säkra lokala lågpunkter
   Lågpunkter som kan riskera att översvämmas bör inte bebyggas.
3. Förvärra inte läget för bebyggelse som redan är utsatt för risk
   I avrinningsområden där bebyggelse riskerar att översvämmas redan med dagens exploateringsnivå bör ytterligare hårdgöring av mark inte tillåtas, såvida inte en fördjupad utredning visar hur översvämningsrisken ska hanteras.

I rapporten tas också förslag på fortsatt arbete upp, i form av kompletterande analyser och ytterligare modellkörningar som visar ännu mer extrema skyfall.

Metodrapport 2018

Skyfallsmodellering Stockholms stad - Rapport, Stockholm Vatten och Avfall & WSP, 2018.