BEFÆSTELSER. Evnen til a fordampe, nedsive og forsinke afstrømningen kommer an på materialer, konstruktion og sted, men samlet set er potentialet stort, viser ph.d.-afhandling
Befæstelser der suger regnvand, såkaldte permeable befæstelser, bliver stadig mere populære, men der stilles ofte spørgsmålstegn ved effekten på kort og lang sigt, vedligehold, forurening af grundvand og effekten på et større opland. Derfor blev der i årene 2012-2017 gennemført et forskningsprojekt på Københavns Universitet hvis resultater denne artikel opsummerer. Kort sagt virker permeable befæstelser, men effekten er meget afhængig af de valgte materialer, herunder hvor store hulrum de har.
Forskningsprojektet blev gennemført som et ph.d.-studie for denne skribent med fokus på tre emner: at dokumentere den hydrauliske effekt af permeable befæstelser anlagt med en række forskellige kombinationer af bærelag og belægninger. At evaluere allerede anlagte permeable befæstelser i Danmark. Og at undersøge muligheden for anlæg af permeable befæstelser i et større opland og den afledte hydraulisk effekt.
Samlet set viser resultaterne at både bærelag og belægning har stor indflydelse på den hydrauliske gevinst af permeable befæstelser. Gevinsterne kan være meget forskellige. Befæstelserne kan virke godt selv uden eller med minimalt vedligehold. Og der er et stort potentiale for at håndtere skybrud i tætte byer hvis eksisterende traditionelle veje omlægges til permeable.
Seks testfelter
Som en del af projektet blev der i foråret 2013 anlagt seks testfelter, hver på 25 m2, ved ombygning af en eksisterende parkeringsplads ved Svanemøllehallen i København.
Ét felt blev konstrueret med en permeabel belægning af asfalt, ét felt med permeabelt belægningssten, to felter med beton låsesten og to felter med epoxy-bundne skærver. Med belægning menes her overfladelag mens befæstelse betegner hele opbygningen.
Som kombineret bærelag og bundsikringslag blev der indbygget enten knust genbrugsbeton (ét felt), knuste jernbaneskærver iblandet 5-8 mm skærver (to felter) og Drænstabil (tre felter), alle med 27,5-35,3% hulrum. Se figur I.
Alle materialer var udvalgt i samarbejde med Københavns Kommune så de demonstrerer et bredt udsnit af materialer som man kan forestille sig anvendt på veje og pladser.
Hver af felterne blev forseglet med en membran, og gennem en periode på 12 måneder fra 1. december 2014 til 1. december 2015 blev nedbør og gennemløb gennem de enkelte testfelter dokumenteret med henblik på at opstille en vandbalance og undersøge hvordan belægning og bærelag påvirker balancen. Alle testfelterne havde en lille opkant der sikrede at alt nedbør der landede på belægningen kun kunne løbe gennem befæstelsen eller fordampe.
Målt store forskelle
De følgende 12 måneder faldt der 753 mm nedbør. Sammenligning af felter med ens bærelag, men forskellig belægning, viste store forskelle i evnen til at fastholde og fordampe regnvand og dermed undgå at vand når til afløbssystemet. Permeabel asfalt fordampede hele 37% af årets nedbør, mens gennemsivelige belægningssten på samme bærelag fordampede 16% og låsesten blot 3%. Så stor indflydelse på fordampning kan belægningstypen have.
Sammenligning af de to felter med epoxy-bundne skærver på to forskellige bærelag viste at også bærelagets sammensætning kan påvirke fordampningen, i hvert fald hvis den permeable befæstelse har en meget åben overflade der øger muligheden for fordampning fra dybere lag.
Sammenligning af de to felter med låsesten på forskellige bærelag viser at bærelagets indflydelse på fordampning er mindre når belægningen er mindre åben. Således var fordampningen fra låsesten på bærelag af knuste skærver blot 6%. Det er kun minimalt forskelligt fra de 3% målt på samme belægning lagt på Drænstabil.
Et nærmere kig på de enkelte nedbørshændelser viser at regnvandet på sin vej gennem konstruktionen bliver forsinket cirka 1 til 3 timer i gennemsnit for hver af de testede konstruktioner. Det er godt nyt hvis målet er lokalt at forsinke kraftige skybrud så de ikke skaber overløb fra kloakken nedstrøms.
Samlet set viser forsøget på de seks testfelter at både fordampning og forsinkelse er påvirket af såvel det konkrete bærelag som belægning og er under indflydelse af både kapillærkræfter og hulrumsandel i konstruktionen.
Ni befæstelser evalueret
Ud over de seks testfelter omfattede projektet en undersøgelse af permeable befæstelser på ni forskellige lokaliteter anlagt 2010-2014. Det blev foretaget ved at måle infiltrationsevnen af belægningens overflade i sensommeren eller efteråret 2014 og samme steder igen ét år senere. Nogle steder blev fugematerialet udskiftet med nyt, og der blev testet både før og efter udskiftningen og igen året efter for at dokumentere effekten af en sådan udskiftning på både kort og lang sigt.
De valgte lokaliteter repræsenterer de mange muligheder for brug af permeable befæstelser: Veje og vendepladser i nyudstykkede boligområder, mindre boligveje i villakvarterer regulære parkeringspladser og pladser i den tætte by som gågade eller pladser med sivetrafik. Foruden infiltrationstests blev omgivelserne hvori den permeable befæstelse er anlagt, registreret. Det samme gjaldt vedligeholdelsen før den første test og mellem de tests i 2014 og 2015.
Det viste sig at udskiftning af fugemateriale fordoblede eller tidoblede infiltrationsevnen. Ved Danva, hvor infiltrationsevnen i forvejen var lav, blev infiltrationsevnen forbedret fra gennemsnitlig 22 mm/h til 2.229 mm/t, altså en forbedring på 100 gange større. Ved besøget ét år senere blev infiltrationsevnen målt til 45 mm/t som gennemsnit af de samme steder. Altså en kraftig reduktion selv om infiltrationsevnen stadig er større end før udskiftningen.
Med mindre forskelle var dette mønsteret for alle lokaliteter. Det betyder at effekten af det krævende arbejde med at udskifte fugemateriale stort set er væk ét år senere, i hvert fald når man ikke gør noget ved de kilder sedimenterne kommer fra.
Et spørgsmål om fuger
Sammenholder man resultatet fra infiltrationstests med driftsindsatsen på de enkelte lokaliteter, er der ikke en klar sammenhæng mellem hyppig drift og god infiltrationsevne, og det er heller ikke sådan at ældre befæstelser har dårligere infiltrationsevne end nyere.
Befæstelsen der klarede sig bedst, var p-pladserne ved Lendemosevej hvor infiltrationsevnen var cirka 2.900-3.500 mm/t i 2014 og 2015 for de steder på belægningen hvor fugematerialet ikke var udskiftet selv om denne befæstelse var blandt de ældre, og der aldrig var udført vedligehold.
Et nærmere kig på befæstelsen og omgivelserne viser at befæstelser med høj infiltrationsevne er anlagt med fald mod befæstelsens sider, og en kant der sikrer at partikler frit kan blive blæst eller skyllet af belægningen. Det betyder at fugerne ikke slemmer lige så hurtigt til. De omliggende arealer skal skråne væk fra den permeable befæstelse og være befæstet eller dækket med græs eller tilsvarende.
Undersøgelsen viser desuden at permeable befæstelser i forbindelse med nye udstykninger er særligt udsat for sedimenter mens befæstelser anlagt i den tætte by omvendt er mindre udsat.
Samlet set viser undersøgelsen at omhu i planlægning og design kan bidrage til at sikre funktionsduelige permeable befæstelser med et minimal vedligehold. Undersøgelsen viste også at det kan være svært med det blotte øje at vurdere om belægningen virker. Derfor opfordres forvaltere opfordres til med jævne mellemrum at lave infiltrationstests.
Analyse i større perspektiv
I et sidste projekt blev potentialet for at konvertere eksisterende befæstelser til permeable befæstelser i den tætte by undersøgt. I det udvalgte område blev eksisterende kommunale befæstelser kortlagt med deres veje, cykelstier, parkeringspladser og fortove. De blev derefter analyseret set i lyset af gældende regler og normer for permeable befæstelser, herunder jordens infiltrationsegnethed, afstand til bygninger, forurenede grunde og hældning på terræn.
Analysen viste at 37,5% af de nuværende befæstelser kan ombygges til permeable befæstelser baseret på infiltration. Det kan være helt op til 87% hvis de permeable befæstelser anlægges med en tæt membran på råjordsplanum og langs vejkassens sider, så effekten er at en del af nedbøren fordamper mens resten forsinkes på sin vej til afløbssystemet. Dette princip kan bruges tættere på bygninger og hvor grundvandet står højt eller jorden på anden måde ikke er infiltrationsegnet.
Og potentialet et stort. Man kan tage udgangspunkt i en permeabel befæstelse med 50 cm bærelag og hulrumsprocenter som testet ved Svanemøllehallen hvor befæstelsen enten infiltrerer fuldstændigt eller forsinker det gennemstrømmende regnvand via bunddræn til afløbssystemet.
I så fald viser beregningerne at en 10-års regn kan håndteres af en permeabel befæstelse med lav hulrumsprocent (25%) hvor alt vand infiltreres lokalt.
Befæstelser med høj hulrumsprocent (40%) anlagt med et bunddræn der leder regnvand med 10 liter/sek. pr. ha videre i afløbssystemet, kan håndtere mere end den nedbør der falder på befæstelsen. Den kan også håndtere regnvand fra yderligere cirka 4 m2 for hver m2 permeabel befæstelse. Det kan være fra konventionelle tætte belægninger ved siden af de permeable eller vand fra tage der ledes til.
Gentages beregningen for en 100-års regn, viser det at konstruktionen med høj hulrumsprocent kan håndtere regnvand fra yderligere knap 1 m2, mens den førstnævnte ikke slår til.
Sammenholdes dette med de mange m2 der er egnet til at blive konverteret til permeable befæstelser i oplandet på Frederiksberg, viser det sig at regnvand fra 3/4 af hele oplandet (vegetationsdækket, befæstet eller bebygget) kan håndteres i tilfælde af en 10-års regn. Ved en 100-års hændelse er det 1/3.
Indbygning af permeable befæstelser giver op til 45.000 m3 opmagasinering hvis der kun anlægges hvor infiltration er muligt mens der kan udbygges til cirka 105.000 m3 hvis man anvender membran der tillader anlæg tættere på bygninger og i områder med dårlig infiltrationsevne.
Et stort potentiale
Det aktuelle mål som formuleret i Skybrudsplanen for København og de mere konkrete planer for oplandet på Frederiksberg har som mål at afkoble 1/3 af de befæstede arealer i de kommende 20 år og samtidig skabe plads lokalt i oplandet til cirka 38.000 m3 regnvand. Det er mål som kan nås med en målrettet indsats mellem kommune og forsyning hvis man satser på permeable befæstelser.
Potentialet ved at satse på permeable befæstelser er stort, og den ekstra kapacitet som beregningerne viser, bør give planlæggere mod på at gå i gang i den tro at de ’børnesygdomme’ som stadig præger befæstelserne, kan overvindes undervejs. Det kan de hvis man tillader at eksperimentere og systematisk samle erfaringer op undervejs i takt med at teknologien udvikles.
Men det bedste er at en satsning på permeable befæstelser – uden at dette skal stå helt alene – muliggør en gentænkning af vores veje og pladser i byen. De kan blive grønnere ved at forbedre træernes levevilkår. De kan blive sikrere ved at omprioritere trafikmønstre og funktioner. Og de kan blive smukkere.
KILDER
Støvring, J., Dam, T., Bergen Jensen, M. (2018): Surface sedimentation at permeable pavement systems: implications for planning and design. Urban Water J. 15, 124–131.
Støvring, J., Dam, T., Jensen, M.B., (2018): Hydraulic Performance of Lined Permeable Pavement Systems in the Built Environment. Water 10, 587.
Tak til bidragydere
Følgende bidrog med sparing, konstruktionsmaterialer og projektmidler: Byggros, Hofor, IBF, Københavns Kommune, Midtgaard, MJK Automation, NCC, Norrecco, Nyrup Plast, Rambøll, Stenrand Grusgrav, Thing Brandt Landskab og Vand i Byer.
Skribent
Jan Støvring er seniorforskningskonsulent på Institut for Geovidenskab og Naturforvaltning på Københavns Universitet.