Inom vattenhanteringen används dimensionerande regn vid riskbedömningen

Som hjälp vid planeringen av långlivade konstruktioner och funktioner används allmänt dimensionerande regn som beräknas utgående från nederbördsobservationer. Med hjälp av dimensionsionerande regn kan man beräkna den vattenmängd som till exempel ett dagvattensystem måste leda eller det vattenflöde som en damm måste klara av. Rätt dimensionering ger beredskap för ökade nederbördsmängder till följd av klimatförändringen.

Klimatförändringen medför kraftigare ösregn och mer översvämningar

Nederbörden beräknas öka i Finland till följd av klimatförändringen: jämfört med medeltalet under åren 1971–2000 är ökningen cirka 7–8 procent fram till 2040 och cirka 12–20 procent i slutet av århundradet. Nederbörden ökar och blir kraftigare under alla årstider men relativt mest på vintern. [1] Även ösregnen väntas bli kraftigare [2]. De kraftigaste regnen kommer fortfarande att förekomma på sommaren och början av hösten [3]. På sommaren kan de kraftigaste ösregnen bli 10–25 procent kraftigare [4], [5]. Bedömningen av hur ösregnen förändras är dock mycket osäker. Följderna av riklig nederbörd kan vara blöt mark, kraftiga flöden och översvämningar.

Översvämningar beräknas bli vanligare i Finland till följd av klimatförändringen [6], [7]. Översvämning beror till exempel på kraftiga regnen, snösmältning, kravis eller kravisproppar som bildas i strömmande vatten, förhöjt havsvattenstånd eller kombinationer av dessa fenomen. Översvämningarna kan försämra markens bärkraft samt orsaka skador eller olägenheter för odlingar, byggnader, vägar och andra konstruktioner samt för hälsan. Till exempel kraftigare ösregnen på sommaren kan leda till mera dagvattenöversvämningar i städer om avlopp och flödesutlopp inte kan leda bort vattnet tillräckligt snabbt [6], [7].

Information om risker behövs för dimensioneringen av vattenhanteringssystemen

Kontrollsystem för dagvatten och översvämningar, till exempel dagvattenledningar och dammar, byggs och dimensioneras för att hålla i årtionden. Vid planeringen av dessa ska man därför också beakta framtida översvämnings- och klimatrisker. Detta är ett sätt att anpassa sig till eller på förhand förbereda sig på effekter av klimatförändringen.

I planeringsprocessen identifieras och analyseras riskerna och deras omfattning bedöms genom att beakta sannolikheten för och verkningarna av varje händelse [8]. Därefter beslutar beslutsfattarna hur stor eller liten risk kan tas samt kostnaderna för riskhanteringen och å andra sidan för eventuella skador.

Dimensionerande regn skapar beredskap för en risk av viss storlek

Dimensionsionerande regn används till exempel vid planeringen av system som leder dagvatten och i dimensioneringen av dammkonstruktioner. Dimensionerande regn beskriver sannolikheten för nederbördsmängderna och hjälper att förbereda för en risk av viss storlek. Nederbörd som överstiger dimensionerande regn orsakar översvämning i systemet som ska dimensioneras. [3] I planerna för markanvändning måste det beaktas vart och hur svämvatten leds.

Dimensionerande regn bestäms med hjälp av avrinningsområd, det dimensionerande regnets varaktighet, sannolikhet (återkomsttid) och styrka (intensitet) samt nederbördsmängden (tabell 1) [3]. Återkomsttiden beskriver inte bokstavligen intervallen för när ett visst fenomen upprepas utan sannolikheten för att det upprepas. Om en viss nederbördsmängd upprepas i genomsnitt en gång på 50 år är sannolikheten för den 1/50 eller 2 procent. Detta betyder att även om fenomenet skulle inträffa i år kan det inträffa med 2 procents sannolikhet även nästa år. De allra kraftigaste regnen mäts sällan. Därför är dimensionerande regn mindre exakt när det är fråga om de mer ovanliga nederbörden.

Tabell 1. Termer som gäller dimensionerande regn och hantering av översvämningsrisker. Utarbetade från definitionerna i Hulevesiopas (Dagvattenguiden) [3].

DagvattenRegn- eller smältvatten som ska ledas bort från markytan, byggnaders tak eller andra motsvarande ytor.
Dimensionerande regnDimensionerande regn fastställs med hjälp av avrinningsområdet, det dimensionerande regnets varaktighet, sannolikheten (återkomsttiden) och nederbördsintensiteten samt nederbördsmängden. Nederbörd som överstiger dimensionerande regn orsakar översvämning i systemet som ska dimensioneras.
Nederbördsintensitet (styrka/intensitet)Genomsnittlig nederbördsmängd under en viss tid (till exempel 10 minuter).
Relativ frekvensI den relativa frekvensfördelningen ställs fall som ingår i variabelns klass i relation till det totala antalet fall.
ÅterkomsttidDen tid under vilken ett visst fenomen i medeltal förekommer på nytt. Bedömningen av återkomsttiden grundar sig på observationer under en lång tid och statistiska sannolikheter härledda från dessa.
Sannolikhet (=statistisk sannolikhet)Den statistiska sannolikheten är ett tal som den relativa frekvensen närmar sig. Beträffande nederbördsmängden beräknas den relativa frekvensen till exempel utgående från iakttagelser under en lång tid.
ÖversvämningsriskKombinationen av sannolikheten för översvämning och eventuella skador till följd av en översvämning (risk = sannolikheten för översvämning x eventuell skada).

 

Till följd av klimatförändringen kan fenomenens återkomsttid och sannolikhet förändras till och med snabbt [9] och därför är sannolikheter som grundar sig enbart på observationer alltid redan något föråldrade. Särskilt i planering som sträcker sig flera årtionden framåt borde man beakta klimatförändringens verkningar på fenomenens sannolikhet. I praktiska vattenresursmätningar och deras anvisningar borde tillämplig dimensionerande regn och deras förändringar beaktas mer än för närvarande.

Dimensionerande regn grundar sig på observationer gjorda med nederbördsmätare eller väderradar [10]. Nätverket för nederbördsmätning har särskilt under tidigare årtionden varit glesare i Lappland än i det övriga Finland. Bedömningarna av dimensionerande regn är därför inexaktare i norr än i övriga delar av Finland.

System för dagvattenhanteringen planeras enligt kortvarig dimensionerande regn

Med hjälp av kortvarig dimensionerande regn (med en varaktighet på mindre än en timme) kan man fastställa dagvattenmängden som avloppssystemet i bostadsområdet, vattenavledningssystemet på byggnadens tak eller en brotrumma dimensioneras att klara av. Till exempel dagvattenavloppen dimensioneras dock inte enligt de kraftigaste regnen utan en tillfällig översvämning tillåts. Avloppsdimensioneringen är alltså en kompromiss mellan byggkostnader som ökar då avloppsstorleken ökar och skador som beror på avloppsöversvämning. [3]

För dimensionering av dagvattenavlopp behövs information om nederbördsintensiteten med vald sannolikhet (eller återkomsttid) och nederbördens varaktighet. Sannolikheten eller återkomsttiden väljs och nederbördens varaktighet som behövs för dimensioneringen avgöras från avrinningsområdets egenskaper (yta, strömningshastighet, absorption). Man kan använda det interaktiva verktyget på Klimatguiden.fi för att bedöma sannolikheterna för störtregn på ett ställe i nuvarande klimate (bild 1).

Intensiteten och frekvensen för kortvariga regn

Bild 1. Intensiteten och frekvensen för kortvariga regn i Finland. Klicka på bilden om du vill använda det interaktiva verktyget för dimensionerande regn.

Nederbördens återkomsttid, som används vid dimensioneringen, kan grunda sig på anvisningar eller bestämmas fall för fall genom riskbedömning. Till exempel återkomsttider som används vid dimensioneringen av dagvattenavlopp varierar beroende på systeminnehavaren och objektet vanligen mellan nederbörd som förekommer en gång på två år eller en gång på tio år. En motsvarande statistisk sannolikhet för förekomsten av sådan nederbörd under ett år är 50 procent (en gång på 2 år) och 10 procent (en gång på 10 år). Dagvattenguiden innehåller detaljerad information om hanteringen av dagvatten och beaktandet av klimatförändringen. [3]

Säkra dammar planeras genom att beakta långvarig regn

Nederbördsmängder som uppkommer under perioder på mer än ett dygn och under längre perioder kan orsaka skador i stor skala. Långvarig dimensionerande regn används i planeringen av dammar och deras säkerhet. Dammarna ska planeras så att de inte rasar, men också så att byggnadskostnaderna inte blir onödigt höga. En damm som störtat samman orsakar skada för människoliv, hälsan, miljön eller egendom. Säkerhetskraven för dammar som orsakar betydlig fara är högre än dammar som orsakar mindre fara [11].

Vid dimensioneringen av dammar används dimensionsöversvämning som beräknas med en hydrologisk modell. Som en av bakgrundsinformation behövs den totala nederbörden i avrinningsområdet och under den tidsperiod som ska granskas med vald återkomsttid, med andra ord dimensionerande regn [12]. Vid dimensioneringen av dammar används olika klasser. I de mest krävande klasserna är frekvensen 1000 år, där man förbereder sig på en översvämning vars sannolikhet är 0,1 procent.

Myndighetsövervakningen av dammsäkerheten hör med undantag av räddningsväsendet till närings-, trafik- och miljöcentralerna (NTM-centralerna). Dammsäkerhetsguiderna ger anvisningar för långsiktig planering som också beaktar effekter av klimatförändringen.

 

16.9.2015

Källor

  1. Jylhä, K., Ruosteenoja, K., Räisänen, J., Venäläinen, A., Tuomenvirta, H., Ruokolainen, L., Saku, S. & Seitola, T. 2009. Arvioita Suomen muuttuvasta ilmastosta sopeutumistutkimuksia varten. ACCLIM-hankkeen raportti 2009. Ilmatieteen laitos Raportteja 2009:4. 102 s. http://hdl.handle.net/10138/15711
  2. Jylhä, K., Ruosteenoja, K., Räisänen, J. & Fronzek, S. 2012. Ilmasto. Julkaisussa: Ruuhela, R. (toim.) 2012. Miten väistämättömään ilmastonmuutokseen voidaan varautua? - yhteenveto suomalaisesta sopeutumistutkimuksesta eri toimialoilla. Maa- ja metsätalousministeriö, Helsinki. MMM:n julkaisuja 6/2011: 16–23. http://www.mmm.fi/attachments/mmm/julkaisut/julkaisusarja/2012/67Wke725j/MMM_julkaisu_2012_6.pdf
  3. Suomen kuntaliitto. 2012. Hulevesiopas. 297 s. http://shop.kunnat.net/product_details.php?p=2714
  4. Lehtonen, I. 2011. Äärisademäärien muutokset Euroopassa maailmanlaajuisten ilmastomallien perusteella. Pro gradu -tutkielma. Helsingin yliopisto, fysiikan laitos. 86 s. https://helda.helsinki.fi/handle/10138/27589
  5. Lehtonen, I., Ruosteenoja, K. & Jylhä, K. 2013. Projected changes in European extreme precipitation indices on the basis of global and regional climate model ensembles. International Journal of Climatology, Volume 34, Issue 4: 1208–1222. http://dx.doi.org/10.1002/joc.3758
  6. Veijalainen, N., Jakkila, J., Nurmi, T., Vehviläinen, B., Marttunen, M. & Aaltonen, J. 2012. Suomen vesivarat ja ilmastonmuutos – vaikutukset ja muutoksiin sopeutuminen. WaterAdapt-projektin loppuraportti. Suomen ympäristökeskus, Helsinki. Suomen ympäristö 16/2011, Luonnonvarat. 138 s. http://hdl.handle.net/10138/38789
  7. Veijalainen, N., Vehviläinen, B., Nurmi, T., Jakkila, J., Marttunen, M. & Käyhkö, J. 2012. Suomen vesivarat ja ilmastonmuutos - vaikutukset ja muutoksiin sopeutuminen. Julkaisussa: Ruuhela, R. (toim.) 2012. Miten väistämättömään ilmastonmuutokseen voidaan varautua? - yhteenveto suomalaisesta sopeutumistutkimuksesta eri toimialoilla. Maa- ja metsätalousministeriön julkaisuja 6/2011: 61–65. http://www.mmm.fi/attachments/mmm/julkaisut/julkaisusarja/2012/67Wke725j/MMM_julkaisu_2012_6.pdf
  8. Molarius, R., Halonen, M. & Perrels, A. 2012. Ilmastoriskien ja hallinnan menetelmät. Julkaisussa: Ruuhela, R. (toim.) 2012. Miten väistämättömään ilmastonmuutokseen voidaan varautua? - yhteenveto suomalaisesta sopeutumistutkimuksesta eri toimialoilla. Maa- ja metsätalousministeriö, Helsinki. MMM:n julkaisuja 6/2011: 135–144. http://www.mmm.fi/attachments/mmm/julkaisut/julkaisusarja/2012/67Wke725j/MMM_julkaisu_2012_6.pdf
  9. Räisänen, J. 2010. Ilmastonmuutos ja heinäkuun helteet. Ilmastokatsaus 8/2010: 4–6. http://ilmatieteenlaitos.fi/c/document_library/get_file?uuid=7f17b4f7-7ad2-4dc2-bd04-f9f88256e439&groupId=30106
  10. Aaltonen, J., Hohti, H., Jylhä, K., Karvonen, T., Kilpeläinen, T., Koistinen, J., Kotro, J., Kuitunen, T., Ollila, M., Parvio, A., Pulkkinen, S., Silander, J., Tiihonen, T., Tuomenvirta, H. & Vadja, A. 2008. Rankkasateet ja taajamatulvat (RATU). Suomen ympäristökeskus, Helsinki. Suomen ympäristö 31/2008, Luonnonvarat. 123 s. http://hdl.handle.net/10138/38381
  11. Isomäki, E., Maijala, T., Sulkakoski, M. & Torkkel, M. (toim.) 2012. Patoturvallisuusopas. Hämeen elinkeino, liikenne- ja ympäristökeskus. Raportteja 89/2012. 92 s. http://www.ymparisto.fi/fi-FI/Vesi/Vesien_kaytto/Padot_ja_patoturvallisuus/Opas
  12. Veijalainen N. & Vehviläinen B. 2008. Ilmastonmuutos ja patoturvallisuus – vaikutus mitoitustulviin. Suomen ympäristökeskus, Helsinki. Suomen ympäristö 21/2008, Luonnonvarat. 123 s. Suomen ympäristökeskus http://hdl.handle.net/10138/38377

Skrivet av