COMPARISON BETWEEN A SUSTAINABLE AND A TRADITIONAL URBAN DRAINAGE SOLUTION WITH MIKE URBAN. BUDDINGE CASE STUDY DIANA FRANCISCA CORDEIRO DE SOUSA GOMES ABRUNHOSA Dissertação submetida para satisfação parcial dos requisitos do grau de MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL — ESPECIALIZAÇÃO EM HIDRÁULICA Orientador: Professor Doutor Francisco Manuel de Oliveira Piqueiro JUNHO DE 2015 MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL 2014/2015 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Tel. +351-22-508 1901 Fax +351-22-508 1446 [email protected] Editado por FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO Rua Dr. Roberto Frias 4200-465 PORTO Portugal Tel. +351-22-508 1400 Fax +351-22-508 1440 [email protected] http://www.fe.up.pt Reproduções parciais deste documento serão autorizadas na condição que seja mencionado o Autor e feita referência a Mestrado Integrado em Engenharia Civil - 2014/2015 - Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2015. As opiniões e informações incluídas neste documento representam unicamente o ponto de vista do respetivo Autor, não podendo o Editor aceitar qualquer responsabilidade legal ou outra em relação a erros ou omissões que possam existir. Este documento foi produzido a partir de versão eletrónica fornecida pelo respetivo Autor. A meus pais e irmã In the end, it’s not the years in your life that count. It’s the life in your years. Abraham Lincoln Comparison between a sustainable and a traditional drainage solution with Mike Urban. Buddinge Case Study ACKNOWLEDGMENTS First of all, I deeply value Professor Francisco Piqueiro, the advisor of this dissertation, for the passion to his work and the enlightened way he transfers it to his students. Also, since the very first Hydraulics class, for having a resolute role in my specialization and for the knowledge transmitted and support he gave me, not only in my last phase as a student but throughout my academic career. I sincerely appreciate all the trust he put in me and in my dissertation, even being 3000km away. To Christian Nyerup Nielsen, Head of Department of the Urban Water Management and Climate Change Adaptation of Rambøll Head Office, in Copenhagen, for making real my wish of going abroad and especially to this company to study in a real engineering project environment and to write my master thesis on it. To everyone in the Urban Water Management and Climate Change Adaptation Department at Rambøll, for the warm welcome and for the sympathy shared in the last months in the office, from the Hej to the Vi ses i morgen. A special thanks to Trine Stausgaard Munk who helped me throughout all the process of exchange semester and to Andreas Oliver Henriques, for always being there to help me in my project. Having this opportunity was a milestone in my academic and personal life. Being in a so challenging company environment made me feel like a real future engineer. To Erasmus+ Exchange Program for giving me the opportunity to go abroad again because once is not enough. To all my good friends, that I do not need to mention by name, for the fun, the good and bad moments and for all the unforgettable memories we share. To everyone I met while being abroad that made my two stays in Denmark one of the best choices I could ever make during my academic career. To José Calejo, my good old friend with whom I had the privilege of sharing our last semester as FEUP students in the land of the Vikings, Denmark. For being my biggest and warmest supporter in the accomplishment of my dissertation, for all the adventures, all the memories and travels around the world in our short weekends. A heartfelt thanks for everything. Finally, to the ones whom I owe everything, the ones that made it possible to be where I am, the ones that support me no matter what and encourage me to follow my dreams: my family. To my mother Ana Madalena and my father, Manuel João, without whom nothing of this would be possible and for understanding my deep desire of being in Denmark even if it that meant being 3000km away from them. To my elder sister, Ana, for being a master in packing, for everything she teaches me every day and for all the advices she gives me all the time. I Comparison between a sustainable and a traditional drainage solution with Mike Urban. Buddinge Case Study II Comparison between a sustainable and a traditional drainage solution with Mike Urban. Buddinge Case Study AGRADECIMENTOS Em primeiro lugar, ao Professor Francisco Piqueiro, orientador deste trabalho, pela paixão pelo seu trabalho e a forma como a transmite aos alunos. Por ter tido, desde a primeira aula de hidráulica, um papel resoluto na minha especialização e por todo o conhecimento transmitido e apoio dado, não apenas nesta última fase como estudante mas ao longo de todo o meu percurso académico. Agradeço sinceramente toda a confiança que depositou em mim e na minha dissertação, mesmo a 3000km de distância. Ao Christian Nyerup Nielsen, responsável pelo Departamento “Urban Water Management and Climate Change Adaptation” da Rambøll em Copenhaga por tornar real o meu desejo de me deslocar para o estrangeiro e especificamente para a empresa em questão para estudar um projeto real de engenharia e realizar a minha dissertação de mestrado com base nesse projeto. A todos os membros do Departamento “Urban Water Management and Climate Change Adaptation” pela forma carinhosa com que me receberam e pela simpatia partilhada nos últimos meses no escritório, desde o Hej até ao Vi ses i morgen. Um obrigado em especial à Trine Stausgaard Munk que me ajudou durante todo o processo de mobilidade e ao Andreas Oliver Henriques, por estar sempre disponível para me ajudar no meu projeto. Esta experiência representa um marco importante na minha vida académica e pessoal. Estar num ambiente empresarial fez-me sentir como uma verdadeira futura engenheira. Ao programa de mobilidade Erasmus+ por me dar a oportunidade de passar mais um semestre no estrangeiro porque uma vez não é o suficiente. A todos os meus bons amigos que não preciso de mencionar pelo nome, pela diversão, pelos momentos bons e maus e por todas as memórias inesquecíveis que partilhamos. A todas as pessoas que conheci enquanto estive no estrangeiro e que fizeram das minhas duas estadias na Dinamarca uma das melhores escolhas que poderia ter feito ao longo do meu percurso académico. Ao José Calejo, meu grande velho amigo, com quem tive o privilégio de partilhar o nosso último semestre como estudante na terra dos Vikings, na Dinamarca. Por ter sido o meu maior suporte na realização da minha dissertação, por todas as aventuras, por todas as memórias e viagens à volta do mundo nos nossos curtos fins-de-semana. Um profundo obrigada por tudo. Finalmente, àqueles a quem eu devo tudo, os que fizeram com que fosse possível estar onde estou, os que em qualquer ocasião me apoiam e me encorajam a seguir os meus sonhos, a minha família. À minha mãe, Ana Madalena, e ao meu pai, Manuel João, sem os quais nada disto teria sido possível e por entenderem o meu verdadeiro desejo de estar na Dinamarca, mesmo que tal tenha significado um afastamento de 3000km. À minha irmã, Ana, por ser uma mestre em fazer malas, por tudo o que me ensina no dia-a-dia e por todos os conselhos que sempre me dá. III Comparison between a sustainable and a traditional drainage solution with Mike Urban. Buddinge Case Study IV Comparison between a sustainable and a traditional drainage solution with Mike Urban. Buddinge Case Study ABSTRACT Flooding due to extreme rain events in urban environments is a major problem and a growing concern. When drainage water systems stops responding to rain events demands and taking in account that the reduction of the natural retention capacity is decreasing every day, flooding is inevitable. Consequences can be highly severe for people, buildings and environment, therefore new solutions for flooding consequences mitigation must be studied and applied. Buddinge is an area located in the municipality of Gladsaxe, northwest from Copenhagen, the capital of Denmark, affected in the past few years by severe problems due to floods at low points of the town. This lead to an engineering project aimed to mitigate the situation in sustainable terms. This thesis approach the Buddinge storm water systems project as a case study for the evaluation of the new drainage solutions. The area was modeled with Mike Urban software and some solutions were analysed and compared in order to smooth the peak discharge flow and to mitigate the existing flooding consequences. The results showed that the implementation of sustainable solutions, such as green roads, cloudburst roads, central delay lands and LIDA’s, connected with the traditional urban drainage solution improved the drainage system of Buddinge, smoothing the peak discharge flow and contributing for a greener and bluer city. With the proposed final solution, Buddinge Train Station, one of the most critical areas will not be flooded. KEY WORDS: Urban drainage, Mike Urban, modelling, flooding, drainage solutions, sustainability V Comparison between a sustainable and a traditional drainage solution with Mike Urban. Buddinge Case Study VI Comparison between a sustainable and a traditional drainage solution with Mike Urban. Buddinge Case Study RESUMÉ Oversvømmelser forårsaget af ekstrem nedbør i de urbane områder er et stort og voksende problem. I takt med at eksisterende afløbssystemerne ikke kan håndtere de kraftige regnhændelser, og at den naturlige kapacitet i byområder generelt reduceres, er oversvømmelser uundgåelige. Konsekvenserne for mennesker, bygninger og miljøet kan være alvorlige. Nye løsninger for skybrudshåndtering bør derfor blive studeret og anvendt.