co-operative stormwater management initiative

349 Pages·2014·25.45 MB·English

C
O‐OPERATIVE
S
TORMWATER
M
ANAGEMENT
I
NITIATIVE

Engineering
Assessment of
Preferred Stormwater
Management Options

FINAL

APRIL, 2014
Disclaimer 

This report has been prepared under the direction of the Cooperative Stormwater Management 
Initiative  (CSMI).    The  ideas/thoughts/details  given  in  it  are  conceptual,  and  the 
diagrams/figures  included  within  are  for  illustrative  purposes  only.    Recommendations 
presented within the context of the report are for the intended use of CSMI and does not 
reflect endorsement or policy of each CSMI member’s council or board.  Any use that a third 
party makes of this report or reliance on or decisions made based on it is the responsibility of 
the third party. 

CSMI members: 

 Calgary Regional Partnership  
 Chestermere Utilities Incorporated  
 City of Calgary 
 Rocky View County  
 Town of Strathmore 
 Wheatland County 
 Western Irrigation District
Suite 260, East Atrium
2635 – 37 Ave NE
Calgary, AB T1Y 5Z6
Phone: [phone]
1-800-351-0929
Fax: [phone]

Co‐operative Stormwater Management Initiative  April 23, 2014 
c/o Western Irrigation District  File: N:\29\159 CSMI\Reports\Final 
Box 2372 
Strathmore, Alberta  
T1P 1K3  

Attention:  CSMI Partners 

Dear Partners: 

Re:  Co‐operative Stormwater Management Initiative 
Engineering Assessment of Preferred Stormwater Management Options 

MPE Engineering Ltd. (MPE) is pleased to submit the “Engineering Assessment of Preferred Stormwater 
Management Options Report” to the Co‐operative Stormwater Management Initiative (CSMI). 

MPE has been proud to be part of this CSMI regional collaborative process.  The initiative being undertaken 
by the CSMI respects the interests of all parties concerned.  The willingness and cooperation demonstrated in 
the development of the preferred solution by all partners will form a solid basis to move forward with the 
regional stormwater management solution proposed. 

MPE looks forward to the opportunity to assist CSMI in implementing the next phases of this long‐term 
solution. 

Should you have any inquiries with regards to the report, please do not hesitate to contact the undersigned. 

Yours truly, 

Daniel Parker, P.Eng. 
Senior Engineering Manager 

DLP/bl 
Enclosure
Co‐operative Stormwater Management Initiative  Final – April, 2014 

EXECUTIVE SUMMARY 

The Co‐operative Stormwater Management Initiative (CSMI) was formed to assist municipalities and 
Western Irrigation District (WID) to work together to find an effective and feasible solution to an issue 
that affects each sector in different ways. 

In late 2011, both the municipal partners and WID ascertained there was a need to undertake a 
collaborative process with the aim to develop a sustainable stormwater management (SWM) solution 
for the region in order to assist future land development.  CSMI required an engineering assessment of a 
preferred SWM option that they had developed.  CSMI had previously completed a comprehensive 
evaluation of SWM options.  This evaluation established a shared understanding of: 

 Current stormwater technology and options, 
 Each partner’s interests, and 
 Potential regional stormwater options that CSMI identified as meeting each partner’s interest. 

CSMI has proceeded to a more detailed engineering assessment of potential SWM (SWM) alternatives. 
The objective is to develop a SWM solution that: 

 Meets necessary water quality objectives for stormwater runoff, 
 Provides capacity for the projected stormwater discharge, and 
 Supports the various requirements of the CSMI Partners’ interests. 

CSMI is comprised of the: Calgary Regional Partnership (CRP), Chestermere Utilities Incorporated (CUI), 
City of Calgary, Rocky View County  (RVC), Town  of Strathmore, Wheatland County, and Western 
Irrigation District (WID). 

The objective is to ensure that both the municipal and irrigation sectors work together, share resources, 
and develop a mutually beneficial solution. The shared solution will provide: 

1. WID with long‐term sustainability for an irrigation system that supports a vibrant agricultural 
economy, and 
2. Municipalities with the certainty of growth and cost to allow continued urban development and 
economic development that will arise from it. 

THE REGION AND GROWTH 

The irrigation distribution infrastructure has become central to the regional drainage patterns of the 
CSMI area.  The general nature of drainage is from west to east; starting just within the eastern 
boundary of the City of Calgary.  The general study boundaries of the area are the City of Calgary on the 
west, Irricana and Rockyford on the north, the Bow River on the south and with its eastern reaches 
extending as far as the Standard and Crowfoot Creek.  

Engineering Assessment of Preferred Stormwater Management Options

ii
Co‐operative Stormwater Management Initiative  Final – April, 2014 

The region’s proximity to the burgeoning economies of Calgary and surrounding region has meant 
steady and continuous land development.  Population growth within the Calgary region has fueled the 
expansion of goods and services, and the need for residential and other types of development.  The 
specific growth areas studied include an area on the eastern side of Calgary, and areas in and around 
Chestermere, Conrich, Langdon, and Strathmore.  As this development grows, so too does the impact on 
water quality for the downstream receiving bodies.  

The area encompassed within CSMI area is separated into six study areas (See Table 1 and Figure 1).  
Each study area is experiencing its own development pressures, challenges, and of significance, they all 
share a single stormwater discharge point with an irrigation conveyance system. 

Table 1 
Study Areas 

MUNICIPAL JURISDICTIONS  LAND DEVELOPMENT   ADJACENT
STUDY AREA 
WITHIN AREA  AREAS  RURAL AREAS
City of Calgary 
Belvedere, Shepard (Janet) Industrial 
1  Highway 1 South  Rocky View County  None 
and West Chestermere 
Town of Chestermere
2  Highway 1 North  Rocky View County  Conrich, Delacour  RVC North 
East Chestermere 
3  Chestermere  Town of Chestermere  None 
South Chestermere 
4  Langdon  Rocky View County  Hamlet of Langdon  RVC South 
Wheatland  Wheatland 
5  Wheatland County  Wheatland Industrial 
Industrial  County 
Strathmore and  Town of Strathmore  West/North/East/South Strathmore  Wheatland 
6 
Eagle Shores  Wheatland County  Eagle Shores  County 

The growth areas (“Land Development Areas”) are expected to experience significant growth over the 
next 25 years.   

As part of the planning process, three milestone dates were used for estimating population and land use 
absorption.  These were years 2016, 2024 and 2039.  The population forecasts for each of these 
milestone dates were calculated based on existing planning documents for each study area.  Generally, 
the growth rates for the CSMI region are approximately 2% to 4%.  It was calculated that over the next 
25 years there is an approximate population increase of 77,000 people.  This will create a demand of 
approximately  7,621  ha  of  urban  residential,  industrial/commercial  and  country  residential  land 
development. 

Engineering Assessment of Preferred Stormwater Management Options

iii
WHEATLAND COUNTY
ROCKY VIEW COUNTY KEOMA
KATHRYN
MACDONALD 21
LAKE WY
H
C CANAL
HWY 564 DELACOUR
9
Y
W
HWY 1 H SERVICEBERRY
NORTH DALROY CREEK
LYALTA B CANAL
CONRICH
HARTELL
CITY COULEE
OF
CALGARY
HWY 1
CHESTERMERE
HWY 1
STRATHMORE
CHESTERMERE
WEED
LAKE CHEADLE
HWY 1 STRATHMORE AND
SOUTH LANGDON WHEATLAND EAGLE LAKE
EAGLE
24 INDUSTRIAL 7 LAKE
HWY WY 81
H
LANGDON
L
ESRD WH NA
CANAL A C A CA
A
N
A
L
SIKSIKA
I.R.
CSMI
MAIN CANAL
STUDY AREAS
MUNICIPAL BOUNDARY
STUDY AREA BOUNDARY
DEVELOPMENT AREA/ASP BOUNDARY (Ha)
SCALE: N.T.S. DATE: APRIL 2014 JOB: 29159-001 FIGURE: 1
Co‐operative Stormwater Management Initiative  Final – April, 2014 

STORMWATER MANAGEMENT STRATEGIES AND OPTIONS  

Stormwater runoff within the region flows naturally towards the irrigation canal distribution system.  
Control of the nutrient loadings from planned and existing urban land development has proven to be a 
challenge.  Stormwater runoff from rural areas also contributes to nutrient loading into receiving water 
bodies.  High nutrient loads are a concern for receiving water bodies (natural and irrigation distribution 
systems).  The impact of water quality affects the operation of an irrigation distribution system.   

The aim of CSMI is to develop “Sustainable Stormwater Management Options” for the region that is 
designed to meet the needs of both the municipal and irrigation sectors.  Nutrient loading not only 
results from urban land development, but also from rural areas in the form of agricultural practices and 
natural processes that occur in the environment (i.e. erosion, nutrient cycling).  Therefore, the SWM 
solution should consider both urban and rural, structural and non‐structural options and strategies. 

In essence, the overall SWM system to service the CSMI study area should strive to: 

 Manage runoff pollutants at source, 
 Control runoff volumes to minimize impacts on the receiving water body, 
 Ensure  peak  flow  rates  from  urban  land  development  meet  ESRD  Stormwater  Drainage 
Standards and Guidelines, 
 Convey the stormwater to its ultimate end‐use or destination, and 
 Provide an ultimate end‐use (or destination) of the stormwater. 

To minimize the impact of increased runoff volumes and poor water quality in the CSMI’s study area, the 
types of key stormwater Best Management Practices (BMPs) that can be employed in future land 
development areas include: 

 Minimize generation of runoff. 
 Retain runoff on‐site through evapotranspiration, infiltration and/or reuse. 
 Capture, hold and use runoff within a development or municipal area for reuse (green space 
irrigation). 
 Treat stormwater using filtering and settling systems. 

Specific options reviewed included: 

1)  Source Control:    Low Impact Development and Source Control Practices. 

2)  End‐of‐Pipe Control:    Urban constructed wetlands and traditional wetponds stormwater 
  facilities with or without reuse. 

It was found that a number of these practices are applicable for CSMI, particularly the application of Low 
Impact Development (LID) practices for reduction of runoff volumes.  Although these water quality 
treatment techniques are being applied more broadly in other parts of the world, there is still significant 
local knowledge to be gained within Alberta (i.e. the design of these practices require “optimization” for 
phosphorus management).  This is true for all SWM BMPs, including wetponds and wetlands.  Therefore, 
water quality monitoring, together with research and development, is required in the CSMI area for 
evaluation and acceptance of these types of BMPs as an assured method of meeting water quality 
guidelines or SWM guidelines. 

Engineering Assessment of Preferred Stormwater Management Options

v
Co‐operative Stormwater Management Initiative  Final – April, 2014 

Improvements to the rural stormwater runoff water quality will further enhance irrigation water quality, 
and possibly recreation water quality.  Therefore, as part of the development of an overall SWM 
alternative for the CSMI rural region, an analysis and overview of the rural phosphorus contributions, as 
well as discussion of opportunities for reducing phosphorus loads for rural areas, was undertaken. 

Deterrents to implementation of Rural BMPs are: 

 The uncertainty producers face in the effectiveness of the management practices, 
 The age of the farm operator, and 
 The cost to implement. 

Generally,  agricultural  producers  are  innovative  and  implement  management  practices  that  are 
economically viable and compatible with operations.  There are, however, a percentage of producers 
that may never adopt these practices. 

There are three generic options that are available to convey the stormwater runoff within the CSMI 
area.  In general, they are: 

a)  In‐Canal during the “Irrigation Season” (May 1 through to September 30), 
b)  In‐Canal during the “Off‐Season” (September 30 through to May 1), and 
c)  Out‐of‐Canal. 

The In‐Canal during the Irrigation Season conveyance option would permit stormwater runoff conveyed 
through the irrigation system during the period of time that the canals are in operation.  Runoff would 
enter the distribution system at specific inlet locations and be required to meet specific water quality 
targets.   

The In‐Canal during the Off Season Release conveyance option is defined as the catching and storing of 
stormwater runoff from development areas and then releasing into the canal system after the irrigation 
season is completed.  Rural runoff would continue to be accepted as is the current practice; or in the 
interest of improving the irrigation water quality ‐ Rural BMPs could be implemented. 

The Out‐of‐Canal conveyance option aims to limit or prevent runoff discharges into the main irrigation 
supply canal system to avoid impacting the canal’s water quality.  This option creates a conveyance 
system independent of the irrigation distribution system.  In some components, a parallel conveyance 
system to the main irrigation canal is developed.  This system could be staged and implemented over 
time as development occurs.  The initial stages would use a “Catch, Store and Off‐Season Release” 
concept.  The system would be designed based on the pre‐development stormwater flows for the full 
catchment areas.  This is described as follows:  

 For initial land development phases, the developer may be required to construct stormwater 
facilities as necessary to store all runoff during the irrigation season.  Sizing of the facilities will 
be appropriate for the development area to achieve the short‐term operation scenario in 
accordance with the CSMI proposed guidelines.  The intent would be to eventually incorporate 
these facilities into the ultimate SWM facilities for the long‐term continuous discharge as per 
the Out‐of‐Canal SWM alternative. 

 The “Off‐Season” release would discharge into the existing irrigation canal system as it is 
currently constructed, with the exception that a Chestermere Lake bypass would have to be put 
in place. 

Engineering Assessment of Preferred Stormwater Management Options

vi
Co‐operative Stormwater Management Initiative  Final – April, 2014 

Rural stormwater runoff can continue to be accepted as the current practice; or in the interest of 
improving the irrigation water quality, Rural BMPs should be implemented.  

DEVELOPED STORMWATER MANAGEMENT ALTERNATIVES 

Considerations used to develop SWM alternatives were: 

 Alternatives that encapsulate established technologies and practices that are already being 
applied within the local region, 
 Emerging  technologies  and  practices  that  are  being  implemented  locally  or  that  have  an 
excellent chance of becoming a recommended practice in the near (<10 year) future, 
 Practices that are easily adaptable to each study area, and 
 Rural BMPs that are coupled with underdrains at strategic locations. 

The alternatives developed include: 

 Stormwater Collection and Treatment 
 Stormwater Conveyance 
 End‐Use (Irrigation [Agricultural] or into a Natural Receiving Water Body) 

The Rural BMPs are included in each alternative because rural areas are a contributor to nutrient loading 
during significant runoff events.   

SWM alternatives have been developed according to the following two categories: 

1. In‐Canal 
2. Out‐of‐Canal 

The four main SWM alternatives reviewed are shown in Table 2.  

Table 2 
Proposed Stormwater Management Alternatives – Generic 

STORMWATER COLLECTION AND TREATMENT  STORMWATER  END USE 
ALTERNATIVE 
CONVEYANCE  DESTINATION 
URBAN  RURAL 
Irrigation – 
1‐1  Wetponds Only  BMPs  In‐Canal 
(Agriculture) 
Wetponds with Urban  Irrigation – 
1‐2  BMPs  In‐Canal 
Greenspace Irrigation  (Agriculture) 
Intensive LID Practices  Irrigation – 
1‐3  BMPs  In‐Canal 
with Wetponds  (Agriculture) 
Reduced LID Practices  Release to Natural 
2‐1  BMPs  Out‐of‐Canal 
with Wetponds  Water Body 

The In‐Canal SWM alternatives are all considered long‐term solution.  Figure 2 provides an overall 
schematic of the different routing options for the stormwater flows. 

Engineering Assessment of Preferred Stormwater Management Options

vii
Co‐operative Stormwater Management Initiative  Final – April, 2014

Engineering Assessment of Preferred Stormwater Management Options

viii