Deres ref. Deres dato Vår ref KAF_Grilstad. Omlegging av bekkeløp ved Gnr. Bnr. 50 / 97 i Stranda kommune, Grilstad A/S

Transkript

1 Grilstad AS Att; Skaffarvegen 89, 6200 Stranda Oslo, 19. februar 2018 Deres ref. Deres dato Vår ref KAF_Grilstad Omlegging av bekkeløp ved Gnr. Bnr. 50 / 97 i Stranda kommune, Grilstad A/S Bakgrunn Grilstad AS er en av Norges største produsenter av kjøttprodukter og planlegger å utvide fabrikkanlegget på Stranda. Berørte eiendommer ligger nordvest for Stranda sentrum; G.- og Bnr. 50/52, 97 og 51/35. Det går i dag en bekk i kulvert under parkeringsplassen tilhørende eksisterende bygg (figur 1). Det søkes nå om å legge bekken langs med eiendomsgrensen nordøst for planområdet. Det er vurdert to alternativer: et åpent elveløp igjennom hele planområdet som går ned i eksisterende elveløp i sørøstre hjørne av eiendom G.- og Bnr. 50/97, og et alternativ med kulvert i øvre del og med åpent elveløp videre ned til eksisterende bekkeløp. HydraTeam har gjort hydrologiske og hydrauliske vurderinger for tiltakene. Figur 1 viser kart over planområdet. Figur 1 Oversikt over planområdet. Blå linje viser plassering av eksisterende kulvert, rød linje viser forslag til ny trasé. 1

2 Hydrologi og hydraulisk dimensjonering av bekketrasé Hydrologi Stranda ligger i Storfjorden på Sunnmøre, og har et kystklima med stor lokal variasjon pga. høyt relativt relieff. Middels vintertemperatur ved prosjektområdet er estimert til 1,8 C (nevina.no). Nedslagsfeltet ligger sørøstvent og startet fra en liten topp på ca. 700 moh., nedenfor Skurdahornet, og faller bratt hele veien ned mot prosjektområdet til ca. kote 86. Bekken har sitt utløp i fjorden. Nedslagsfeltet ned til prosjektområdet er på 1,2 km 2. Nedbørfeltet består av ca. 72% skogområde, 9% dyrket mark, 8 % urbane flater (bebyggelse) og 3,3% snaufjell. Spesifikk avrenning (NEVINA 61-90) for området ligger på 32,8 l/s/km 2. Figur 2 viser flerårsmiddel i spesifikk avrenning (l/s/km 2 ) for to representative målestasjoner for kystklima i små felt på nordvestlandet. Målestasjonene ligger i Hareidselv og Hidreelv nordvest for prosjektområdet. Sort graf viser middelverdier og rød graf er minimumsverdier. Grafen viser at det er om høsten og vinteren man kan forvente de største flommene. Avrenning i sommermånedene, juni og juli er vesentlig mindre og elven kan gå nært tørr i sommersesongen. Figur 2. Flerårsmiddel i spesifikk avrenning for Hareidselv (grafen til venstre) og Hidreel (grafen til høyre). Sort graf viser middelverdier og rød graf er minimumsverdier. Dimensjonering av vannmengder Nedslagsfeltet til bekken ned til planområdet er på 1,2 km 2 som tilsvarer 120 ha. Dette er et relativt lite felt som vil ha kort responstid på intens nedbør. Det er få avløpsstasjoner i området med små og uregulerte felt; kun Hareidselv og Hidreelv. Hidreelv har kun 10 år med observasjoner og Hareidselv har en liten regulering. Andre målestasjoner i området er enten regulert av kraftverk eller store felt med isbre, og derfor lite representative for prosjektområdet. Vi har derfor valgt å bruke den rasjonelle formel som er en mye brukt metode for beregninger av avrenning i små felt. For dimensjonering av vannmengder er Håndbok N200 Vegbygging fra SVV [3] brukt som veileder. Avrenningen (Q) er gitt ved: Q= A*i*C*k, der; A= Areal (ha) i= regnintensitet (l/s*ha) C= Avrenningsfaktor K=klimapåslag 2

3 Det er få nedbørmålere i området som antas å ha tilstrekkelig gode data (både kvalitet og lengde). Spjelkevika (60940) meteorologiske stasjon i Ålesund blir vurdert som best egnet. Målestasjonen har 38 år med nedbørsmålinger, og Intensitet-Varighet-Frekvens(IVF)-statistikk (Kilde: fra disse vil bli benyttet for utregning av dimensjonerende vannføring. Det er også en måler i Sunndalsøra, men den har kun 10 sesonger med data, og er derfor ikke egnet. Tabell 1 oppsummerer estimater med returverdier for nedbørintensitet (l/s/ha) med ulik varighet mellom 1 minutt 24 timer og med returperioder på 2, 5, 10, 20, 50, 100 og 200 for Spjelkavik målestasjon. I Byggteknisk forskrift (TEK17) 7-2 «Sikkerhet mot flom og stormflo» skal boliger og industriområder sikres mot en 200-års flom. Tabell 1. IVF-Spjelkevika ( ) (l/s*ha) IVF-Spjelkevika ( ) (l/s*ha) År 1 min. 2 min. 3 min. 5 min. 10 min. 15 min. 20 min. 30 min. 45 min. 60 min. 90 min. 120 min. 180 min. 360 min. 720 min min , ,4 86,4 59,7 48,8 42,9 34,1 27, ,6 18,6 15,8 11,7 8,6 5, ,9 123,3 100,6 68,3 55,8 50,2 41,1 32,5 28,1 23, ,7 13,7 10,6 6, ,3 154,4 135, , , ,8 25,2 22,5 18,9 15,1 11,9 7, ,7 166,4 146,7 119,1 79,4 64,9 59,7 50,1 39,4 33, ,1 16,4 13,2 8, ,4 170,2 150, ,2 66,4 61,1 51,5 40,5 34,2 27,5 24,5 20,5 16,8 13, ,1 181,9 161,5 130,8 86,5 70,7 65,6 55,9 43,8 36,8 29, ,6 18,1 14,9 9, ,7 193,5 172,5 139,6 91, ,1 60,2 47,1 39, ,4 22,8 19,4 16,1 10, ,9 199, ,8 95,9 78,4 73, ,6 32,7 28,8 23,9 20,7 17,3 11,5 Avrenningsfaktor (C) skal velges ut fra sannsynlig bruk i framtiden. Veiledende verdier for avrenningsfaktor er vist i Tabell 2 (SVV Håndbok N200, 2014). Tabell 2. Avrenningsfaktorer for nedbørfelt med forskjellig dekke. (SVV 2014) Nedbørfeltet består av ca. 72% skogområde, 9% dyrket mark, 8 % urbane flater (bebyggelse) og 3,3% snaufjell. Midlede avrenningsfaktor (C) for feltet ligger på 0,37 basert på andelene av de ulike overflatetypene. Det er samtidig tatt hensyn til metningsgraden i bakken i forhold til nedbørhendelser, som øker med varigheten og intensiteten av nedbør. Det anbefales en økning av avrenningsfaktoren (C) på 30% ved 200-årsflom (SVV, 2014). For å bestemme varigheten på nedbørintensitet fra IVF kurve er konsentrasjonstid (Tc) beregnet ved hjelp av formlene under (SVV 2014). (1) t c = 0,6 * L*H -0, *A se for naturlige felt. (2) t c = L1,15 * H -0,39 for utbygde felt (konservativ vurdering), der L er lengden av feltet H er høydeforskjellen i feltet A se er andel innsjø i feltet Feltets lengde er ca. 2 km og total høydeforskjell er på ca. 610 m. Skogområder utgjør 72% mens kun 3,3% er urbane områder av nedslagsfeltet og derfor er formel (1) brukt. Ut fra dette viser beregningene en konsentrasjonstid t c på ca. 49 minutter ned til planområdet. Varighet på 45 min i tabell 1 viser 50 l/s/ha for en 200-års flom, og blir brukt for videre beregning. Det er lagt til et klimapåslag for Nord- Vestlandet på 40% på 200-års flommen (ref. Norsk Klimaservicesenter, 2016). Tabell 3 viser 3

4 resultater fra beregningene for Q middel, 2-, 20-, 200- og 200-års flom med klimapåslag for prosjektområdet. Tabell 3 Dimensjonerende vannmengder i l/s Returperiode l/s l/s/km 2 Qmiddel 39,4 32,8 2 år år år år+klima Etter Tek 17 skal bekken dimensjoneres for en flomvannføring med returperiode på 200 år med klimatilpassing. Det betyr at bekkeløpet skal dimensjoneres for 3996 l/s som er tilnærmet 4,0 m 3 /s. Bekketrasé I dag kommer bekken i åpen grøft inn fra vest, på nordsiden av prosjektområdet. Bekken går videre i et betongrør under veien og parkeringsplassen (figur 1). Betongrøret har en innvendig diameter på 900mm og er ca. 100 m langt. Bildene under viser innløp og utløp kulvert (figur 3). Bekken går i en bred grøft før og etter kulverten. Området består av breelvavsetninger med grov grus og innslag av større steiner. Kilde; løsmassekart NGU [vedlegg 2]. Bredden på eksisterende elveløp nedenfor planområde ligger mellom 8 9 meter med kantvegetasjon. Elveløpet er skåret dypt ned i terrenget, og har en bunnbredde på ca. 1 m. Figur 3. Innløp av dagens kulvert til venstre og utløp til høyre. Elveløpet går i en dyp og bred grøft før og etter kulvert. Løsmassene består av grov grus med innslag av større steiner. Det er ønskelig å legge om bekken i nytt løp langsmed eiendomsgrensen mot nordøst (figur 1). Samtidig vil man prøve å trekke tilkomstvei i nord så langt som mulig mot øst, for å få bedre stigning og kurve. Det er ønskelig å se på to alternativ: (1) et nytt åpent elveløp hele veien ned til eksisterende 4

5 åpent bekkeløp nedstrøms eksisterende kulvert, og (2) et alternativ med nedgravd kulvertrør i øvre del og åpent elveløp videre ned til dagens åpne bekkeløp nedstrøms eksisterende kulvert. Åpent elveløp Alternativt elveløp vil bli ca. 186 m langt. Elveløpet vil starte like ovenfor innløpet til kulverten på ca. kote 89,5 m og går østover og svinger seg langs med eiendomsgrensen ned til eksisterende bekkeløp på ca. kote 82,7 m. Total fallhøyde for det nye elveløpet er ca. 6,7 meter som gir en fallgradient på ca. 3,6 %. Det foreslås at elveløpet i nedre del får en sving og kurvatur for å gi elvetraseen en best mulig hydraulisk overgang til eksisterende bekkeløp. Det er valgt å lage en øvre del med mindre fall og en nedre del med større fall for å tilpasse elveløpet med terrenget og området langs planområdet. Se figur 5. Figur 5. Forslag til elveløp langs med planområdet. Lyseblå er øvre del med mindre fall enn nedre del (mørkeblå). Det er foreslått en støttemur mot planområdet (gul). Elveløpet vil gå parallelt med eiendomsgrensen nord/nordøst, og må tilpasses i forhold til terrenget mot jordet og planområdet. Området det er satt av til nytt elveløp er ca. 5 meter bredt. Øvre del ligger terrenget høyt med motfall de første 60 m. Her kan man lage elveløpet med mindre fall for å unngå å grave dypt ned i massene. Fallhøyden bør være på minst 1,0 meter de første 60 m, som gir en fallgradient på 1,7 %. Nedre del vil bli ca. 126 m langt med en fallhøyde på ca. 5,7 meter; ca. 4,5 % fallgradient. For å beregne bekkeløpets utforming der vi kjenner til fallgradienter er Mannings formel brukt. Se vedlegg 3. Øvre elveløp er beregnet med en trapesform og med en ruhetskoeffisient lik 20 (Mannings tall) som er typisk for elvebunn med grov grus og tynt gress på sideskråninger. Det foreslås å sette opp en støttemur mot prosjektområdet langs høyre bredde, for samtidig å stabilisere fyllmasser og sikre 5

6 mot erosjon. Dette bidrar til at elveløpet ikke blir så bredt. Med tørrmur på ene siden av elveløpet vil det medføre en ruhetskoeffisient lik 30 for kanalen. Det er valgt en utforming av tverrprofilen av elveløpet for å best møte ønsket om kapasitet (Q200+klima) og plassbesparelse. Det er foreslått en sidehelling på 1:1 for å tilpasse arealet langsmed eiendomsgrensen på motsatt side. Elvebunnen er satt til 0,5 m for trapes-formet kanal, og 0,6 m for elveløp med støttemur. Tabell 4 viser beregninger for øvre og nedre del, samt med støttemur langs høyre bredde (mot planområdet). Beregningen viser bra kapasitet på over 4,0 m 3 /s med 1 meter dypt elveløp. Total bredde på løpet vil variere ut fra hvor dypt ned i terrenget man må grave for å få jevnt fall på elveløpet. Minimum dyp på elveløpet må være 1 meter, men det anbefales 1,5 meter for tilstrekkelig sikkerhetssone. Se tabell 4. Tabell 4. Kapasitetsberegninger av elveløp for øvre og nedre del av traseen Figur 6 viser lengdeprofil av elvebunnen med overliggende terreng. I øvre del vil bunn av nytt elveløp ligge så dypt som 3 4 meter under overliggende terreng. Spesielt på motsatt side av planområdet stiger terrenget, og det må her legges en sideskråning mot jordet. Det anbefales en sideskråningsvinkel på 1:2 for å oppnå god stabilitet. Elveløpet vil ligge nært adkomstveien fra nordvest. Det anbefales at det bygges støttemur langsmed veien (figur 5). Støttemuren vil både stabilisere fyllmasser fra veien og hindre erosjon. Støttemuren kan bygges som en tørrmur med helning. Helling mellom 3:1 og 5:1 er kjent å gi god stabilitet. Vedlagt ligger eksempel på tørrmur med filterunderlag (vedlegg 1, 4 og 5). Figur 6 viser anbefalt høyde på topp av elveløp med kapasitet for en 200-års flom med klimapåslag. 6

7 Figur 6. Lengdeprofil av bekketrasé (blå) med overliggende terreng (svart). Stiplet grønn graf er anbefalt topp elvekanal som er dimensjonert for vannføring på 4 m 3 /s Kulvert i øvre del For alternativ med kulvertrør i øvre del og med åpent elveløp i nedre del, er det anbefalt å ha samme fallgradient som alternativet med åpent elveløp. Det er gjort beregninger på betongrør med innvendig diameter på 1100mm og med fallgradient på 1,7% som viser maks kapasitet på 4,1 m 3 /s (Basalt og PipeLife). For glatt plastrør (PE-rør) vil et 950mm rør kunne lede en 200 års flom med klimapåslag. Innløp og utløp må sikrest mot flom og erosjon. Figur 7 viser eksempel sikring av utløp i betong med gjerde mot overliggende terreng. Figur 7. Eksempel på kulvertåpning. Overgangen mellom betongrør og kanal må tilpasses etter terrenget. Med sidehelling på elvebredden på 1:1 og overliggende terreng på 2 m vil elveløpet bli ca. 4,5 meter bredt. Bredden på eksisterende elveløp nedenfor planområde ligger mellom 8 9 meter. 7

8 Ulempen med kulvert er at det kan oppstå tilstopping av innløp og rør, som kan medføre drastisk senkning av kapasitet og oversvømmelse. Vi anbefaler ikke grid foran innløpet, da dette kan øke faren for tilstopping. Flomsikring/anbefalinger Vannhastighetene i øvre del vil ligge på ca. 2 m/s ved en 200-års flom med klimapåslag (tabell 4). Materiale av grus og småstein vil kunne tåle vannhastigheter opp til 2 m/s [3]. Dersom man tilpasser skråningsvinklene i elveløpets øvre del til mellom 1:1,5 og 1:2, vil man oppnå mer stabile sider og samtidig redusere vannhastigheten. Det anbefales likevel å sikre yttersvingen med samfengt sprengstein med sidehelling nærmere 1:2 (figur 8). Se NVEs veileder for Dimensjonering av erosjonssikring av stein [2] for ytterligere detaljer angående dimensjonering av erosjonssikring. Figur 8. Eksempel på steinsetting i elvekanal. Det anbefales at hele strekket langs ny bekketrasé (ved åpen løsning) sikres med støttemur / erosjonssikring. Både for å stabilisere eventuelle utfyllende masser, og for å sikre løp mot erosjon (spesielt nedre del). Det vil bli mye overskuddsmasser fra utformingen vi anbefaler, som kan brukes til f.eks. arrondering på jordet øst for planområdet. Langsmed tilkomstvei anbefaler vi støttemur ned til nedre elveløp der det er større fall. Se figur 5. Nedre del av elveløpet vil det oppstå vannhastigheter på litt over 3 m/s. Det betyr at elveløpet må sikres mot flom. Det anbefales at elveløpet sikres med tørrmur av steinblokker. Elvebunnen bør også sikres slik at det ikke undergraver plastring eller støttemur mot planområdet. Det anbefales å benytte steiner som ligger i jorda eller finnes i området, hvis dette er tilgjengelig. Det legges ellers ut samfengt stein, dvs. kombinasjon av ulike steinfraksjoner, opptil diameter ca. 20cm. Fine fraksjoner vil da fungere som dekkelag. NVEs veileder for sikring i bratte elver har ikke en direkte utregningsformel for steinstørrelse ved plastring av sideskråninger, men anbefaler blant annet å bruke kurver for stabil steinstørrelse for terskler med ensgradert sprengstein [2]. For Q200+klima på 4m 3 /s blir D 50=45 cm for helning 1:2. Vi anbefaler at D 50 settes til 0,5 m for å tillegge en sikkerhetsmargin. 8

9 D 50 = 0,5 m vil si at 50 % av steinstørrelsen i utvalget skal ha gjennomsnittlig dimensjon på 0,5 m. Sikringen bør utføres med sprengt, kubisk stein og minst 2xD 50 tykk og relativt ensgradert for å oppnå god stabilitet. Plastringen kan formes nesten som en støttemur av stein (tørrmur). Det er ikke faste regler for hvilken helling som skal brukes på sikringen, men en helling mellom 3:1 og 5:1 vil oppnå en god stabilitet. Sikringen må starte i bakkant av kulvert. Det er viktig at man får en stabil og jevn overgang mellom mur, terreng og/eller kulvert. Dette gjelder også der hvor sikringen avsluttes i nedstrøms ende. Vannet bør strømme jevnt forbi for å motvirke bakevje som graver i bakkant. Det anbefales at det brukes steinblokker som er mest mulig kubisk formet, f.eks. sprengstein og eventuelt stedegne materialer hvis egnet. Det er normalt å bruke de største steinene i bunnen av sikringen. Dersom sikringsteinen er med en kort og en bred side, skal korteste akse peke ut mot elven og største flate skjult (liggende ned). Vedlagt ligger prinsippskisse med dimensjoneringsskjema av tørrmur (vedlegg 1). Ovenfor tiltaksområdet går bekken under hovedveien inn til industrifeltet i et korrugert stålrør. Videre faller bekkeløpet videre i en dyp grøft ned til tiltaksområdet der nytt bekkeløp starter. Det åpne bekkeløpet ovenfor er delvis begrodd av større trær og busker som bør fjernes. Se figur 9. Samtidig bør elveløpet renskes og det må påses at det er minst 1 m dyp slik at man får tilstrekkelig kapasitet. Kantvegetasjonen med svartor og selje bør stå igjen for å armere sideskråningene. I øvre del foreslås sideskråninger mellom 1:1 eller 1:2, slik at skråningen blir mer stabil. Figur 9. Korrugert stålrør under tilkomstvei bilde til venstre, og bekkeløp over kulvertinntak til høyre. Nedenfor planområdet ligger eksisterende bekkeløp dypt i terrenget med bra fall videre nedover mot fjorden. Bredden på elveløp ligger mellom 8 9 meter og er kledd med gress og kantvegetasjon som stabiliserer skråningen. Det er ikke behov for noe tiltak her, og eksisterende elveløp vil kunne føre flomvannet vekk fra planområdet (figur 10). Det bør sikres i overgang mellom nytt og gammelt løp pga. ulik fallgradient i elveløpene. 9

10 Figur 10. Elveløp ovenfor kulvertinntak bilde til venstre, og nedenfor kulvert inntak til høyre Sign. Kai Fjelstad Mikkel Arne Kristiansen 10

11 Referanser [1] Ngu.no, 2018: [2] NVE, 2009: NVE- veileder for Dimensjonering av erosjonssikring av stein. Nr [3] Håndbok N200 Vegbygging, Statens vegvesen 2014 Internett Basalt PipeLife Hoveddata som viser nøkkeltall og beregninger for åpent elveløp og med kulvertrør Feltparameter og dimensjonerende vannføring Nedbørfelt km 2 1,2 Spesifikk avrenning l/s/km 2 21,1 Middelvannføring l/s (m 3 /s) 39,4 (0,04) 2 års flom l/s (m 3 /s) 1553 (1,55) 20 års flom l/s (m 3 /s) 2249 (2,25) 200 års flom l/s (m 3 /s) 2854 (2,85) 200 års flom + klimapåslag (40%) l/s (m 3 /s) 3996 (4,0) Åpent elveløp Lengde elveløp, totalt m 186 Øvre del m 60 Nedre del m 126 Øvre, fallgradient (vannhastighet) % (m/s) 1,7 (2,10) Nedre, fallgradient (vannhastighet) % (m/s) 4,5 (3,55) Kulvertrør og åpent elveløp Lengde kulvertrør (fallgradient) m (%) 60 (1,7) Lengde åpent elveløp m 125 Diameter betongrør (PE-rør) mm 1100 (950) Nedre elveløp, fallgradient (vannhastighet) % (m/s) 4,5 (3,55) Sikring med stein nedre del av elveløpet/tørrmur Middelvannhastighet m/s 3,2 Dimensjonerende stein D Elvebunn Høyde sikring m 1,5 11

12 Vedlegg 1 Vedlegg 1Prinsippskisse med dimensjoneringsskjema av tørrmur (kilde NVE veileder nr ) Vedlegg 2 Løsmassekart over planområdet. Kilde ngu.no, februar

13 Vedlegg 3. Mannings formel og tall. t Free-board, ca. 10% av dypet d A e b Mannings formel for utregning av vannhastighet i åpen kanal V = M * R 2/3 * S 1/2 V = vannhastighet (m/s) M = Mannings ruhets koeffisient R = Hydraulisk radius S = Helling (gradienten) R=A/P der P er wetted perimeter S= h/strekning Mannings tall (se også Vassdragshåndboka) Grov/ruglete Rett/glatt Kunstig kanal, rett og glatt bunn/sider Kunstig kanal, få steiner, tynt gress Kunstig kanal, mye vegetasjon til normalt Naturlig kanal, eller mye vegetasjon Kanaler av tre eller betong Kanaler av stein Kanaler av spreng-stein (ikke stablet pent) Vannføring; Q = A * V Q = dimensjonerende vannføring (m 3 /s) A = areal som vannet dekker (m 2 ) V = vannhastighet (m/s) 13

14 Vedlegg 4 Skisse over plastring med ulike typer filter; grus (øverst) og geotekstil (nederst). [2]. 14