I Kina försöker man etablera så kallade svampstäder där nederbörd lagras och tas till vara i stor utsträckning. Ett delkoncept är svampgator och här avhandlas dimensionering och uppbyggnad av sektioner med dränerande asfalt.
Av: Jörgen Hanaeus
Som en följd av många översvämningar i kinesiska städer etablerades 2014 en nationell plan, där man bestämt att 15 utvalda städer ska samla in och använda 70 % av regnvattnet. Till 2020 ska 20 % av Kinas urbana yta nå detta mål och till 2030 är målet 80 % av ytan. En konsekvens är att i de urbana delarna av Centralregionen samlas nederbördsdata in för att man ska kunna dimensionera gatusektioner med dränerande asfalt. Staden Zhengzhou valdes ut för noggrannare analyser.
Som dimensionerande regn valdes 5-årsregnet, dvs ett regn med 5 års återkomsttid, med en varaktighet av 120 min. och fördelning enligt Chicagoregnet. Högsta regnintensitet blev då 2,6 mm/min efter 42 min. I Zhengzhou befanns optimal tjocklek för dränerande asfalt vara 12 cm. Bärighetskrav på underliggande lager beräknades.
Artikeln
Sedan 2008 har antalet kinesiska städer som drabbats av översvämningar fördubblats till följd av urban förtätning med ökad andel hårdgjorda ytor. I Bejing omkom sommaren 2012 77 personer till följd av sådana översvämningar.
Det fanns alltså motiv för att etablera en nationell plan för att komma tillrätta med läget. Detta gjordes 2014 och med en första etapp till 2020. ”Städer ska inte växa sig större än vad den omgivande naturen kan hantera”. Till år 2020 ska på 20 % av Kinas urbana yta 70 % av regnvattnet kunna samlas in och användas. Till 2030 på 80 % av denna yta.
Arbetet pågår genom etablering av s k svampstäder, där symboliken är att regnet sugs upp i staden och kramas ur på gynnsamt sätt. I första hand påverkar man utformningen av nybyggnadsområden i utvalda städer. Ett delkoncept i en sådan stad är svampgator och där är dränerande asfalt en viktig teknisk komponent för att fördröja och styra avrinningen. I litteraturen rekommenderas asfalttjocklekar mellan 7,5 och 18 cm. Risker: porositeten kan leda till sämre bärighet, stabilitet, ökat slitage samt igensättningar.
Medelnederbörd i den urbana Centralregionen är 400-800 mm/år. De flesta regnen har toppintensitet inte så långt efter start; säg 0,35 av varaktigheten. Då Chicagoregnet kräver få parametrar för ansättning och ger acceptabel noggrannhet valdes det för att beskriva regnfördelningen. För Zhengzhou med årsmedelnederbörden 641 mm erhölls toppintensiteten 2,6 mm/min efter 42 min av femårsregnet.
För dimensionering av en sektion dränerande asfalt delades förloppet in i fyra steg:
1) Vätning av volymen 2) Initial dränering 3) ackumulering av vatten i strukturen och 4) utflöde av vatten från strukturen.
Faserna 3) och 4) är de avgörande för dimensioneringen.
Dränerande ytlager (asfalt) för trottoarer är en variant där endast ytlagret är permeabelt och underliggande material är tämligen täta. Kan byggas som enkel- eller dubbellager. Varianten är som helhet stabil och passar större trafikmängder.
Nästa steg är att även underliggande bärlager byggs permeabelt och kan transportera vatten, medan lagret under detta är relativt tätt. Vägens bärförmåga minskar jämfört med föregående och den lämpar sig mer för moderata trafikmängder och regnintensiteter.
Ytterligare ett steg är att även följande lager görs permeabelt. Lämpar sig för urbana områden som har små trafikmängder men höga regnintensiteter då bärförmågan är relativt låg.
I de större städerna föredras den först nämnda strukturen då stora trafikmängder passerar.
De flesta städer i regionen har årliga regnmängder mellan 400 och 800 mm.
Material och metod
Modellen SWMM 5.1 användes för att simulera avrinningen vid olika tjocklekar hos den dränerande asfalten.
Ett tänkt gatuavsnitt i Zhengshou med längden 500 m och sektionen 10,5 m + 2 m grön mittremsa + 10,5 m studerades. Endast nederbörd som föll på asfalten beaktades och vägytan delades in i 10 avsnitt om 100 * 10,5 m2. Porositeten sattes till 20 % i det dränerande lagret, vars tjocklek varierades.
Resultat
I ovannämnda beräkningsfall visade det sig att ett knappt 120 mm tjockt lager av dränasfalt kunde lagra och transportera det dimensionerande regnets flöde utan att det avrann på ytan.
Beräkningar av bärförmågan visar att denna sektion klarar 6-7 miljoner axelpassager vilket faller under rubriken medium trafikintensitet. Man menar därtill att ett tillskapat, underliggande lager av tät asfalt kan öka sektionens bärförmåga avsevärt.
Slutsatser
Femårsregnet under 120 minuter i det aktuella området i Kina beräknades till 43 mm med en intensitetstopp av 2,6 mm/min efter 42 minuter. Med simulering med SWMM 5.1 bedömdes en tjocklek för dränerande asfalt av 120 mm vara tillräcklig för att förhindra ytavrinning på gatan vid detta regn. Om man underlagrade den permeabla asfalten med en tät asfalt kunde antalet axelöverfarter ökas med ca 20 %.
Mycket om dränerande asfalt i Sverige finns i material från LTH och i Kommunförbundets luleåbaserade rapport ”Norrländsk gatusektion” från 1998.
Källa: Guo, X.1), Zhang, J.1), Zhou, B.1), Liu, W.2), Pei, J.1) , & Guan, Y.3) (2019): Sponge roads: the permeable asphalt pavement structures based on rainfall characteristics in central plains urban agglomeration of China. Water Science & Technology, 80.9, pp 1022-1029.
Författarna från:
Key Laboratory for Special Area Highway Engineering of Ministry of Education, Chang’an University, Xi’an, Shaanxi 7 10064, China
Central South Civil Aviation Airport Design and Research Institute, Guangzhou 5 10080, China
Jiangsu Sinoroad Engineering, Technology Research Co Ltd, Nanjing 2 11800, China.
Kontakt: zhjiupeng@chd.edu.cn
