Flomvurdering for eiendom ved Storelva i Stranda kommune

Transkript

1 Flomvurdering for eiendom ved Storelva i Stranda kommune Utgave: 1 Dato:

2 1 DOKUMENTINFORMASJON Oppdragsgiver: Rapporttittel: Flomvurdering for eiendom ved Storelva i Stranda kommune Utgave/dato: 1/ Filnavn: Rapport-Flomvurdering for eiendom Gnr 53 Bnr 289 ved Storelva i Stranda Kommune.docx Arkiv ID Oppdrag: Flomvurdering for eiendom ved Storelva i Stranda kommune Oppdragsleder: Haregewoin Haile Chernet Avdeling: Vann og miljø Fag: Hydrologi Skrevet av: Haregewoin Haile Chernet Kvalitetskontroll: Åsta Gurandsrud Hestad

3 2 FORORD Asplan Viak har vært engasjert av for gjennomføre flomvurdering ved eiendommen Gnr/Bnr 53/289 ved Storelva i Stranda Kommune. Martin Berge har vært kontaktperson hos. Haregewoin Haile Chernet har utført beregningene og skrevet rapporten. Åsta Gurandsrud Hestad har gjort kvalitetssikring og vært oppdragsleder for Asplan Viak. Trondheim, Åsta Gurandsrud Hestad Oppdragsleder og kvalitetssikrer

4 3 INNHOLDSFORTEGNELSE 1 Innledning Flomberegning Nedbørfelt Klimatillegg Vannføringsstasjoner Regionale flomformler Flomfrekvensanalyser Dimensjonerende flom (200-årsflom) VANNLINJEBEREGNING Geometri og elvemodell Mannings tall (hydrauliske ruhetsverdier) Grensebetingelser Kalibrering av modell Vannlinje for 200-årsflom Flomsikkert nivå for sideareal FLOMSONEKART Andre faremomenter i planområdet Is og isgang Erosjon, sikringstiltak og massetransport DISKUSJON OG ANBEFALINGER Referanser vedlegg...21

5 4 1 INNLEDNING I forbindelse med planendring for eiendommen Gnr/Bnr 53/289 ved Storelva i Stranda kommune er det gjort vurdering av flomfare for eiendommen i henhold til Plan- og bygningsloven (TEK ). Planområdet faller innenfor sikkerhetsklasse F2 som betyr at 200-årsflom er dimensjonerende. Rapporten omfatter vurdering av om eiendommen har tilstrekkelig sikkerhet i forhold til flom og om det eventuelt er behov for sikringstiltak. Det er også gjort en vurdering i forhold til eventuelle problemer knyttet til isgang eller massetransport i elva. Planområdet er vist i Figur 1-1. Figur 1-1: Plassering av planområdet.

6 5 2 FLOMBEREGNING En flomberegning bestemmer sammenhengen mellom flommens gjentaksintervall og tilhørende vannføring. Vannføringen kan deretter brukes til å bestemme vannstand og vannhastigheter gjennom en hydraulisk modell. I henhold til NVEs retningslinjer for flomberegninger (NVE, 2011) og veilederen om tekniske krav til byggverk, TEK er 200- årsflommen dimensjonerende vannføring. 2.1 Nedbørfelt Nedbørfeltet har et totalt areal på 183,3 km 2 ved utløp i Storfjorden Sør ved Stranda. Felt og feltparametere er beregnet ved bruk av NVE programmet «NEVINA». Feltgrenser samt detaljert informasjon om feltparameterne er vist i Vedlegg 1. Tabell 2-1: Feltparametere for nedbørfeltet. Felt Felt areal km 2 Skog % Dyrket mark % Snau -fjell % Myr % Urban % Bre % Eff.sjø prosent % q N * l/s/km 2 H min /H max m.o.h Median høyde m.o.h Storelva 183,3 34,7 2,4 54,8 1,4 0,4 1,0 0,0 68,1 3/ *Spesifikk middelavrenning beregnet fra NVE sitt avrenningskart for normalperioden Klimatillegg I henhold til NVE rapport 81/2016 Klimaendring og framtidige flommer i Norge, skal det legges til et klimatillegg på 20% til den beregnede flomvannføringen for å ta hensyn til en forventet økning av flomintensitet i framtiden. 2.3 Vannføringsstasjoner Det beste grunnlaget for vannføringsberegninger er vannføringsmåling over en lang periode i det aktuelle vassdraget. Det foreligger ingen kjente målinger av flomvannføring i Storelvas vassdrag. Flomberegningen er derfor basert på data fra observerte flommer i nærliggende vassdrag og foreliggende formelverk. Karakteristiske feltdata til utvalgte referansevassdrag er vist i Tabell 2-2. Hypsografisk kurve for stasjonene er vist i Figur 2-1. Tabell 2-2: Feltkarakteristika til for målestasjoner. Målestasjon Observasjonsperiode Feltareal [km 2 ] Eff. sjøprosent [%] q N [l/s*km 2 ] H min /H max [m.o.h] Median høyde [m.o.h] Hjelledøla ,1 66,8 41/ Nordre Oldevatn ,4 75,5 33/ Fetvatn ,5 89,0 1/ Øye ndf ,3 61,5 147/ Hjelledøla ligger ca. 44 km sør for Storelva. Hjelledøla har høyere feltareal, litt mindre middelavrenning og litt høyere effektiv sjøprosent sammenlignet med Storelva nedbørfelt. For denne målestasjonen foreligger det en vannføringsserie på 34 år. Nedbørfeltet er uregulert.

7 Nordre Oldevatn ligger ca. 57 km sør for Storelva. Nordre Oldevatn har høyere feltareal, høyere middelavrenning og høyere effektiv sjøprosent sammenlignet med Storelva nedbørfelt. For denne målestasjonen foreligger det en vannføringsserie på 29 år. Nedbørfeltet er uregulert Fetvatn ligger ca. 17 km vest for Storelva. Fetvatn har mindre feltareal, høyere middelavrenning og høyere effektiv sjøprosent sammenlignet med Storelva nedbørfelt. For denne målestasjonen foreligger det en vannføringsserie på 70 år. Nedbørfeltet er uregulert Øye ndf. ligger ca. 27 km sør for Storelva. Øye har mindre feltareal, litt mindre middelavrenning og litt høyere effektiv sjøprosent sammenlignet med Storelva nedbørfelt. For denne målestasjonen foreligger det en vannføringsserie på 34 år. Nedbørfeltet er uregulert. Figur 2-1: Oversikt over vannføringsstasjoner.

8 Storelva 1610 Hjelledøla 1410 Nordre Oldevatn Høyde (moh) Fetvatn Øye ndf Prosent Figur 2-2: Hypsografiske kurver for nedbørfeltene Storelva og utvalgte nærliggende målestasjoner. Kurven viser hvor stor prosentvis andel av det totale feltarealet som ligger over en gitt høyde. 2.1 Regionale flomformler Regionale flomformler er gitt i NVE (04/2011). Formlene gjelder for felt > 20 km 2, men bør brukes forsiktig for felt < 100 km 2. Formlene som er benyttet i beregningene av Storelva er gjengitt. Det er benyttet formler fra to regioner da det aktuelle nedbørfeltet ligger på grensen mellom disse to: H1: ln(q M ) = 1,2805*ln(q N ) 0,2267*ln(A/LF) 0,0664*A SE + 0,0053*ST + 1,00 K2: ln(q M ) = 1,1524*ln(q N ) 0,0463*A SE + 1,57 q M = spesifikk middelflom, q n = midlere spesifikk årsavløp, A SE = effektiv sjøprosent, A = feltareal, LF = feltlengde, ST = elvegradient. 2.2 Flomfrekvensanalyser Frekvensfordeling for de forskjellige stasjonene er sammenfattet i Tabell 2-3. Midlere flom (Q M ) er oppgitt i absolutte og spesifikke verdier og flommer for ulike gjentaksintervall (Q T ) som forholdstallet (flomfrekvensfaktor) til midlere flom (Q T /Q M ). Tabell 2-3: Resultatene fra flomfrekvensanalysene og de regionale flomformlene. Stasjon Areal km 2 Periode Q M Ant. år l/s*km 2 m 3 /s Q 200 / Q M Hjelledøla ,7 1, Nordre Oldevatn ,3 1, Fetvatn ,2 3, Øye ndf ,0 2,4 Regionale flomformler K ,3 H ,8

9 8 Feltparameterne som effektiv sjøprosent, feltareal og middelvannføring har stor betydning ved valg av representative nedbørfelt for estimering av middelflom. Spesifikk middelflom varierer relativt mye for stasjonene i området (Tabell 2-3) og ligger i størrelsesorden fra 304 l/s.km 2 til 766 l/s.km 2. Nedbørfeltene som drenerer til målestasjonene Nordre Oldevatn og Fetvatn har stor effektiv sjøprosent, noe som generelt medfører flomdempning. Nedbørfeltet til Hjelledøla har litt høyere effektiv sjøprosent og høyere feltareal enn nedbørfeltet til Storelva. Nedbørfeltet til Øye ndf har litt høyere effektiv sjøprosent og litt mindre feltareal enn nedbørfeltet til Storelva, men bør samlet sett være representative for dette feltet. Middelflom fra 98.4 Øye ndf virker på bakgrunn av betraktning av feltkarakteristika og den lange måleserien å gi en god indikasjon på middelflom i Storelva. Verdien for middelflom fra Øye ndf blir derfor benyttet i beregningen for Storelva. Som representativ frekvensfordeling for Storelva brukes en gjennomsnittsverdi fra de regionale flomformlene K1 og H1 og 98.4 Øye ndf. Tabell 5 gir resulterende døgnmiddelvannføringer ved forskjellige gjentaksintervall for Storelva. Med valgt verdi for middelflom, og flomfrekvensfordeling som antas representativ for Storelva (Tabell 2-3), blir de resulterende flomverdiene som vist i Tabell 2-4. Tabell 2-4: Beregnet middelflom (Q M ) og resulterende flomverdier ved ulike gjentaksintervall i Storelva, døgnmiddelvannføringer. Felt Areal Q M Q 200 /Q M Q 200 km 2 l/s.km 2 m 3 /s m 3 /s Storelva 183, ,8 2,5 204,5 Beregning av kulminasjonsvannføring (momentanflom)flomfrekvensanalysen er utført på døgnmiddelverdier. Flommens kulminasjonsverdi (momentanflom) er estimert fra forholdet mellom flommens kulminasjonsverdi (momentanflom), Q mom og døgnmiddel, Q døgn. I NVE (04/2011) er det utarbeidet ligninger som uttrykker en sammenheng mellom forholdet Q mom /Q døgn og feltkarakteristika (feltareal og effektiv sjøprosent) for vår- og høstsesong. Formlene er: hvor A er feltareal og A SE er effektiv sjøprosent. Resultatene er presentert i Tabell 2-5. Tabell 2-5: Forholdstallet mellom døgnmiddelflom og kulminasjonsflom for Storelva, beregnet for vår og høstflom. Felt Areal A SE Q mom /Q døgn km 2 % Vår Høst Storelva 183,3 0,0 1,34 1,63 Formelen for høstflom gir den høyeste verdien og er dermed benyttet videre. Ved Øye nedbørfelt viser observasjoner at kulminasjonsvannføringen kan være % større enn døgnmiddelvannføringen. Dette stemmer godt overens med faktoren funnet gjennom formelverket.

10 9 2.3 Dimensjonerende flom (200-årsflom) Døgnmiddelverdien for 200-årsflom i Storelva ble beregnet til 204,5 m 3 /s. Kulminasjonsvannføring for 200 årsflom er beregnet til: Q 200, momentan = 204,5 m3 s 1,63 = 333 m3 /s Med 20% klimatillegg gir det: Q 200, momentan = 1,2 333 = 400 m 3 /s Den spesifikke 200-årsflommen inkludert klimatillegg er beregnet til 2182 l/s*km 2.

11 10 3 VANNLINJEBEREGNING Det er gjort en vannlinjeberegning for å finne forventet flomvannstand ved 200-årsflom i Storelva. 3.1 Geometri og elvemodell Det er satt opp Hec-Ras 1D modell av Storelva for strekningen som kan påvirke planområdet. Terrengmodellen er generert med laserdata. Elvebunn og terrenget i den hydrauliske modellen er representert i form av tverrprofiler som er tatt ut fra terrengmodellen. Modellen innebefatter cirka 455 meter av elvestrekningen. Figur 3-1 viser plassering av tverrprofilene benyttet i modellen. Høydene er gitt i NN2000. Figur 3-1: Kartet viser tverrprofiler for Storelva ved eiendommen Gnr/Bnr 53/289 benyttet i Hec-Ras modellen. 3.2 Mannings tall (hydrauliske ruhetsverdier) Alle typer energitap som påvirker vannstanden langs elveløpene er representert ved en enkelt faktor, Mannings tall, n, (hydraulisk ruhet). Den hydrauliske ruheten (n1 for hovedkanal og n2 for sidearealer) i elva er bestemt på grunnlag av Chow et al, (1988). Elva er vurdert som moderat helling med rullestein, og flomslettene er vurdert som boligområde og skog. Tabell 3-1 viser Mannings n -verdier benyttet i HecRas modellen.

12 11 Tabell 3-1: Manningstall,n-verdier, som er brukt i HecRas modellen. Elv Hovedkanal Boligområde Skog Storelva 0,025 0,08 0,15 Figur 3-2: Bilder av Storelva langs planområdet. 3.3 Grensebetingelser Vannføringen fra flomberegning er brukt som inngangsdata i den hydrauliske modellen (stasjonær strømning). Her er det antatt at det oppstår normal strømning ved oppstrøms ende av modellen. Ved normalstrømning følger vannspeilet helningen til bunnen. Storelva munner ut i Storfjorden Sør ved Stranda. Havnivået vil dermed gi nedstrøms grensebetingelse. Havnivået varierer med månens gang og værforhold. Hvilket havnivå som velges som dimensjonerende 200-årsflom må basere seg på en generell vurdering. Det er valgt å benytte høyeste astronomiske tidevann (HAT) for Sikkerhetsklasse 2 (TEK10) + klimapåslag som dimensjonerende tilfelle. HAT er hentet fra sehavniva.no, og er for Stranda på 254 cm. 3.4 Kalibrering av modell Det foreligger ikke kalibreringsdata, det vil si samtidig innmåling av vannføring og vannstand, for bekkenstrekningen. Det er derfor ikke mulig å kalibrere modellen mot observerte data. For å vurdere usikkerheten i vannstand for valgte ruhetsverdier, er det kjørt en følsomhetsanalyse der verdiene er økt med 25 %. Resultatet er vist i Tabell 3-2. Analysen viste at en 25 % økning av ruhet i bekkeløpet ga en økning i vannlinje for Storelva på opptil 38 cm ved 200-årsflom. På bakgrunn av en vurdering av følsomhetsanalysen, anbefales det å benytte en sikkerhetsmargin på minimum 50 cm over beregnet 200-års vannlinje. Beregnet vannlinje pluss 0,5 meter angir derfor flomsikkert nivå.

13 12 Tabell 3-2: Beregnet vannstand for Q 200 med 25% økning i Mannings tall (n), Storelva. Profil [nr] Vannstand [moh] Differanse [m] n n+25% 1 8,65 8,77 0,12 2 7,55 7,88 0,33 3 6,91 7,03 0,12 4 6,37 6,52 0,15 5 5,54 5,65 0,11 6 4,63 4,79 0,16 7 4,06 4,34 0,28 8 3,41 3,66 0,25 9 2,89 3,27 0, ,67 2,84 0, Vannlinje for 200-årsflom Modellen er kjørt med beregnet 200-årsflom lik 400 m 3 /s. Resultatene for vannlinjeberegningen er vist i Tabell 3-3. Figur 3-3 viser beregnet vannlinje som lengdeprofil. Tabell 3-3: Beregnede vannstander, vannhastigheter og Froude tall ved tverrprofilene (Profil 1 til Profil 10). Q 200 = 400 m 3 /s Profil [nr] Vannstand [m.o.h] EG Høyde* [m.o.h] Hastighet [m/s] Froude tall 1 8,65 11,65 8,87 2,14 2 7,55 10,54 7,69 1,85 3 6,91 9,55 7,87 1,95 4 6,37 8,71 7,57 1,62 5 5,54 8,17 8,01 1,84 6 4,63 7,36 8,03 1,88 7 4,06 6,84 7,48 1,76 8 3,41 6,24 7,5 1,75 9 2,89 5,21 6,79 1, ,67 4,33 5,83 1,19 *Energigradient Høyde

14 13 12 Storelva Lengdeprofil Legend 10 EG 1,2*Q200 WS 1,2*Q200 8 Ground 6 Elevation (m) Profil 9 Profil 8 Profil 7 Profil 6 Profil 5 Profil 4 Profil 3 Profil 2 Profil Main Channel Distance (m) Figur 3-3: Lengdeprofil av elva med beregnet vannlinje (WS) og energjlinje (EG) for 1,2*Q 200, Storelva.

15 Flomsikkert nivå for sideareal Vannivåer gitt i Tabell 3-3 er resultater fra de hydrauliske beregningene. Beregningene er beheftet med en rekke usikkerheter knyttet til ruhetsforhold og beregningsmetoder for flomvannføring. Disse forhold gir en usikkerhet i beregningsresultatet som kompenseres ved å legge til sikkerhetsmargin til alle beregnede vannstander. På bakgrunn av en vurdering av følsomhetsanalyse, anbefales det å benytte en sikkerhetsmargin på minimum 50 cm over beregnet 200-års vannlinje. Beregnet vannlinje pluss 0,5 meter angir derfor flomsikkert nivå. Bruk av sikkerhetsmargin anbefales også for å ta hensyn til is og drivgods som kan forekomme i elveløpet ved flom. Tabell 3-4 angir flomsikkert nivå for 200-årsflom med 20 % klimatillegg. Eventuelle sidearealer som ligger lavere enn dette nivået må beskyttes mot flom i henhold til kravene i TEK17. Det er bare gjort vurdering av venstre (nordre) sidekant (i strømningsretning) da planområdet ligger på nordre side. Resultatene viser at planområdet er høyere enn beregnet flomsikkert nivå og at det ikke er behov for flomsikringstiltak rundt planområdet. Tabell 3-4: Flomsikkert nivå for 200-årsflom ved tverrprofilene i Figur 3-1 (høyde referanse NN2000). Q 200 = 400 m 3 /s Profil [nr] Høyde venstre sidekant [m.o.h] Vannstand [m.o.h] Flomsikkert nivå [m.o.h] 3 8,07 6,91 7,41 4 7,19 6,37 6,87 5 7,13 5,54 6,04 6 5,96 4,63 5,13 7 5,55 4,06 4,56

16 15 4 FLOMSONEKART Flomsonekart er generert ved bruk av GIS-program. Det er utarbeidet flomsoner for flom med gjentaksintervall 200 år. Figur 4-1 viser flomsonen for Q 200 inkludert påslag for klimafaktor. Beregningsmodellen omfatter ikke områder oppstrøms og nedstrøms dette området, og kartet kan ikke benyttes som dokumentasjon for flomforhold utover de nevnte profilene. Utbredelsen av flomsonen er mindre nøyaktig bestemt enn vannlinjene og gir bare et omtrentlig bilde av hvilke områder som blir oversvømt. For planlegging av sikringstiltak og detaljert vurdering av flomfaren bør man derfor sammenlikne beregnet vannstand (Tabell 3-3) med faktisk eller prosjektert terrengnivå.

17 16 Figur 4-1: Flomsonekart for 200-års flom + 20% klimatillegg, Storelva.

18 17 5 ANDRE FAREMOMENTER I PLANOMRÅDET 5.1 Is og isgang Det er ikke kjent at det er spesielle problemer med is eller isgang i Storelva som vil gi problemer ved aktuell eiendom Erosjon, sikringstiltak og massetransport NVE har utført erosjonssikringstiltak langs Storelva på elvestrekningen langs den aktuelle eiendommen. Formålet med tiltakene var å sikre Stranda sentrum mot flomskader (hindre overtopping av flomvoll) og sikre Prestøyna som er utsatt for erosjonsskader. Det er også gjort sikringstiltak i elveløpet for å hindre at elveløpet endres som følge av sedimentering av løsmasser oppstrøms Prestøyna (NVE, 2006). Figur 5-1 viser sikringstiltak utført av NVE, hentet fra NVE-Atlas. Figur 5-1: Erosjonssikringstiltak utført av NVE langs Storelva.

19 18 Figur 5-2: Bilde av elva og erosjonssikringstiltak langs Storelva. Figur 5-3 Storelva og erosjonssikringstiltak langs aktuell eiendom (53/289)

20 19 6 DISKUSJON OG ANBEFALINGER Flomfare er utredet for Storelva ved eiendommen Gnr/Bnr 53/289. Flomsikre nivåer for en 200- årsflom i henhold til sikkerhetsklasse F2 i TEK17 er gitt i Tabell 3-4 med henvisning til profiler i Figur 3-1. Beregningene viser at sidekantene ved planområdet ligger høyere enn flomsikkert nivå i elva. Planlegger skal gå inn i Tabell 3-4 for å finne flomhøyde og i tillegg legge til nødvendig sikkerhetsmargin for laveste beliggende bygg, for å oppnå tilstrekkelig sikkerhet i forhold til dimensjonerende flomhøyde.

21 20 7 REFERANSER Chow, V.T., 1988: Open-Channel Hydraulics, Caldwell, New Jersey: The Blackburn Press. HEC-USACE, 2016: HEC-RAS River Analysis System, Hydraulic Reference Manual, U,S, Army Corps of Engineers, Hydraulic Engineering Center (HEC), Davis, CA, USA. NVE,2006: Sikring mot Storelv ved Prestøyna. Detaljplan Norges vassdrags- og energidirektorat, Region Vest. NVE, 4/2011: Retningslinjer for flomberegninger til 5-7 i forskrift om sikkerhet og tilsyn med vassdragsanlegg. Retningslinje 4/2011. Norges vassdrags- og energidirektorat. NVE rapport : Klimaendring og framtidige flommer i Norge.

22 21 8 VEDLEGG Vedlegg 1: Lavvannskart/NEVINA-rapport for nedbørfelt Vedlegg 2: Tverrprofil av elva med beregnet vannlinje

23 22 Vedlegg 1: Lavvannskart/NEVINA-rapporter for aktuelle nedbørfelt

24 23

25 24 Vedlegg 2: Tverprofil av elva på planområde med beregnet vannlinje for 200-årsflom med 20 % klimafaktor. Henviser til Figur 3-1 for plassering av profiler. Elevation (m) Storelva Profil Legend EG 1,2*Q200 WS 1,2*Q200 Ground Levee Bank Sta Station (m) Storelva Profil Legend EG 1,2*Q200 Elevation (m) WS 1,2*Q200 Ground Levee Bank Sta Station (m)

26 25 Storelva Profil Legend EG 1,2*Q200 Elevation (m) Station (m) WS 1,2*Q200 Ground Levee Bank Sta Storelva Profil Legend EG 1,2*Q200 Elevation (m) WS 1,2*Q200 Ground Levee Bank Sta Station (m)

27 26 Elevation (m) Storelva Profil Legend EG 1,2*Q200 WS 1,2*Q200 Ground Levee Bank Sta Station (m) Elevation (m) Storelva Profil Legend EG 1,2*Q200 WS 1,2*Q200 Ground Levee Bank Sta Station (m)