Hur fungerar dränerande markstensbeläggning?

I staden minskar infiltrationen

Alla tak och asfalterade ytor fungerar som trattar, som fångar in stora mängder regn. Vattnet leds sedan vidare till brunnar för att sedan hamna i dagvattenledningarna. På sin väg tar regnvattnet med sig föroreningar och hamnar till slut helt orenad i sjöar och vattendrag.

Problemet är att när städerna förtätas och grönområden försvinner så leds mer och mer vatten ner i dagvattensystemet. När det blir fullt trycks vatten tillbaka upp till ytan. Och vid intensivare regn blir resultatet i värsta fall översvämningar, vattenfyllda källare och skador på kringliggande byggnader, vilket har varit ett återkommande tema i Sverige under sommaren 2021.

Det här är ett växande problem!

Även normala regn är problematiska!

Våra städer växer snabbt, och med klimatförändringarna kommer mer nederbörd. Samtidigt har utbyggnaden av dagvattensystemen inte hängt med. Så mer regnvatten ska få plats i samma gamla system. I praktiken är det som att försöka proppa ner 1,5 liter vatten i ett litermått.

Och nederbörden beräknas öka ytterligare framöver.

Med färre grönytor och fler asfalterade ytor minskar dessutom grundvattenbildningen i städerna. Det ökar också temperaturen i städerna och minskar förutsättningarna för ett rikt djur- och växtliv. Dessutom koncentreras föroreningar från mänsklig verksamhet i ytvattnet, som rinner rakt ut i närbelägna vattendrag.

Effekterna fortplantas bokstavligen som ringar på vattnet!

--------------------------------------------------------------

I nuvarande dagvattensystem kommer allt vatten samtidigt!

Vi tittar på ett exempel i grafen bredvid.

När det regnar på en asfalterad yta så blir det som i den röda kurvan. Låg intensitet till en början, sedan ökar intensiteten innan den sjunker igen.

Volymen vatten som ska tas om hand motsvarar arean under den röda kurvan. Det är stora mängder vatten under kort tid, som behöver någonstans att ta vägen!

Om många asfalterade ytor är kopplade till samma dagvattensystem så kommer volymen vatten snabbt att överstiga dagvattensystemets maximala kapacitet (den gröna linjen). Det vatten som inte ryms i systemet kommer att stanna på ytan.

Vid intensiv nederbörd ger det översvämningar, med stora materiella skador som följd.

För att lösa problemet behöver vi hitta ett sätt att ”platta till” den röda kurvan på samma sätt som Folkhälsomyndigheten ville ”platta till” kurvan för smittspridning under pandemin.

Målet är att avrinningen istället ska bli som den blåa kurvan, så att den hamnar UNDER dagvattensystemets maximala kapacitet.

För att klara det måste vi ha lösningar som tillfälligt kan magasinera större volymer vatten, innan det skickas vidare till dagvattensystemet. Så att inte allt vatten kommer samtidigt.

--------------------------------------------------------------

De gamla mästarna hade lösningen!

Vi har byggt vägar sedan urminnes tider, men det var egentligen först med pionjärerna Pierre-Marie-Jérôme Trésaguet, Thomas Telford och John Loudon McAdam som vägbyggnadstekniken moderniserades i början av 1800-talet.

Den industriella revolutionen satte fart på resandet och behovet av effektiva transporter ökade snabbt. Fler transporter ställde krav på bättre vägar. Men ojämna vägar som dammade vid torka och blev lervälling när det regnade hindrade utvecklingen.

McAdam insåg att en vägkonstruktion måste kunna dränera bort regnvattnet. Han lyckades genom att höja vägbanan över omkringliggande mark och genom att använda krossat stenmaterial utan fina partiklar i konstruktionen.

MacAdam lever vidare i vårt svenska fackspråk genom materialet Makadam – ett krossat stenmaterial mellan 2 och 63 millimeter som är i princip okänsligt för vatten!

Modern byggteknik förvärrar problemet!

När motordrivna fordon blev allt vanligare i början av 1900-talet krävdes vägytor som kunde klara högre hastigheter. Då blev asfalt ett populärt alternativ som vägbeläggning.

Utvecklingen gick snabbt framåt och asfaltsbeläggningar var jämna och täta.

MacAdams konstruktion hade ingen tät yta och använde istället material i konstruktionen som inte påverkades av regnvatten. Med asfalt som beläggning avleddes regnvattnet istället direkt på ytan.

Behovet av öppna material i konstruktionen blev därmed mindre, så makadam kunde succesivt ersättas av ett billigare och mer finkornigt material som i dag kallas samkross. Det är förlåtande att bygga med, men är känsligt för vatten. Vatten får absolut inte komma in i konstruktionen och måste därför avledas på ytan och direkt vidare till diken!

I den moderna vägkonstruktionen togs den naturliga infiltrationen som uppstår i MacAdams konstruktioner bort. I lantliga miljöer är detta kanske inget problem. I en moderna tätbebyggd stad riskerar även måttliga regn att inte ha någon stans att ta vägen.

Magasinera nederbörden där den faller!

Ett sätt att platta till avrinningskurvan, så att inte allt vatten når fram till dagvattensystemet samtidigt, är att tillfälligt magasinera nederbörden – där den faller. Sedan fördelas vattnet ut i långsammare takt till dagvattensystemet.

Detta kan göras på flera sätt, t ex genom nedgrävda dagvattenmagasin, eller öppen avledning på ytan via dammar och avvattningsstråk, växtbäddar m m.

Men sådana vattenmagasin kräver stora ytor och i våra växande städer finns sällan det utrymme som krävs. Ska vi fortsätta att förtäta så behövs andra alternativ.

Under ytan finns en outnyttjad resurs!

Traditionella överbyggnadskonstruktioner har bara EN funktion; att vara fundament för transporter från punkt A till B på ett så ekonomiskt, komfortabelt och hållbart sätt som möjligt.

Ytskiktet har även andra viktiga funktioner. Det ska vara estetiskt och bidra till en säker miljö att vistas i med hjälp av färg, kontraster, mönster eller taktila egenskaper.

Men under ytskiktet finns en outnyttjad resurs som vi kan använda för att bygga ett bättre dagvattensystem.

Vägkonstruktion med flera funktioner

Under vägytan döljer sig en tjock konstruktion av samkross i olika lager. Ofta minst 50 cm tjock!

Volymen samkross har idag ingen annan funktion än att fungera som fundament för biltrafiken. I Sverige används över 60 miljoner ton bergmaterial till vägar. Det är mer än 40 miljoner kubikmeter material, eller nästan 70 st fyllda Globen.

Här finns en enorm potential att utnyttja denna volym för flera funktioner!

Hur kan dränerande markstensbeläggningar vara en del av lösningen?

I en dränerande markstenskonstruktion används Makadam som fundament och som vattenmagasin för att mellanlagra och fördröja dagvattnet innan det når dagvattensystemet.

Det fungerar utmärkt. Dessutom hjälper vattenmagasinen till att rena dagvattnet och bidrar till grundvattenbildningen.

Det är samma typ av konstruktion som MacAdam lanserade för nästan 200 år sedan, men som glömdes bort när asfalten introducerades.

Öppna dränerande markstenskonstruktioner vidareutvecklades i Tyskland på 90-talet och fick snabb spridning i Europa och USA. Bara mellan 2009 och 2013 installerades mer än 5,1 miljoner kvadratmeter dränerande markstensbeläggning i Storbritannien.

Hur fungerar en dränerande markstenskonstruktion?

I stället för att rinna av på ytan tränger dagvatten ner genom beläggningens fogar och ned till förstärkningslagret.

I dränerande konstruktioner används öppna förstärkningslager av makadam som kan magasinera 25 - 40 % av sin volym i vatten. Så en 5 meter bred gata kan magasinera upp till 1000 liter vatten per löpmeter gata. Det motsvarar 200 millimeter nederbörd!

Jämför detta med att av samtliga nederbördstilfällen i Stockholm är 85% mindre än 20 millimeter per gång.

Bidrar till att bilda nytt grundvatten!

Dränerande markstenskonstruktioner kan byggas på olika sätt beroende på hur omgivningen ser ut. I sin enklaste form byggs det helt utan dräneringsrör eller annan avledning av dagvattnet. Nederbörd tränger snabbt ner igenom beläggningen och vidare till förstärkningslagret.

Vattnet infiltrerar sedan långsamt ned i undergrunden och bidrar till att bilda nytt grundvatten. Detta sker samtidigt som det öppna förstärkningslagret fylls upp och fungerar som ett fördröjningsmagasin. Hur länge förstärkningslagret är vattenfyllt beror på hur undergrundens egenskaper och hur snabbt vattnet kan sjunka ned i den.

Nederbörden infiltrerar snabbt ned till förstärkningslagret. Förstärkningslagret fungerar som ett dagvattenmagasin. Vattnet infiltrerar sedan långsamt ned i undergrunden och bidrar till att bilda nytt grundvatten. 

Klarar komplexa förhållanden

Om undergrunden bara klarar att infiltrera mindre volymer så är det enkelt att leda bort delar av nederbörden till det befintliga dagvattensystemet med hjälp av ett strypt utflöde.

Om man vill minska risken för att fördröjningsmagasinet överfylls kan ett bräddavlopp installeras vid en given nivå, precis som i en diskho. När nederbörden minskar töms förstärkningslagret genom infiltration till terrassen och eventuellt via strypt utflöde till närliggande dagvattensystem.

Denna konstruktionstyp kan användas på nästan alla typer av terrassmaterial och ger oss stora möjligheter att kontrollera fördröjnings- och tömningstid.

Ekosystemtjänster på köpet

Överallt där människor lever uppstår föroreningar. Dagvatten som rinner av på ytan från parkeringsplatser och trafikerade ytor drar med sig smutsen rätt ut i närmsta vattendrag.

Men om vi istället leder ner dagvattnet i vägkonstruktionen så fastnar en stor del av föroreningarna där, och bryts ned genom biodegradering.

Biodegradering är naturens eget sätt att bryta ned materia i enkla beståndsdelar genom biologiska processer. Svampar och bakterier använder kolväten (till exempel oljespill) som föda för tillväxt och reproduktion.

En tuff utmaning, men inte rocket science!

Vi har en tuff och brådskande utmaning framför oss. På ett decennium måste byggbranschens alla sektorer kraftsamla för att ställa om till en mer hållbar verksamhet om vi ska kunna möta effekterna av klimatförändringen.

För dagvattenfrågan finns det redan tekniker som effektivt minskar problemen. Dränerande dagvattenskonstruktioner är enkla och kostnadseffektiva att bygga. De fungerar lika bra på paradtorget som den egna garageuppfarten.

Tekniken finns, det är inte rocket science!

Du kanske också är intresserad av:

→ Kan vi ställa om infrastrukturen för ett nytt klimat utan att ställa om vårt sätt att bygga?

→ Sätter fogarna igen i dränerande beläggning?

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------