NOTAT. 1 Bakgrunn og grunnlag SAMMENDRAG

Transkript

1 NOTAT OPPDRAG DOKUMENTKODE RIVASS-NOT-001 EMNE Hydraulisk modellering og flomsonekartlegging TILGJENGELIGHET Åpen OPPDRAGSGIVER Mowi Norge OPPDRAGSLEDER Svein Andersland KONTAKTPERSON Ole-Gisle Vassel SAKSBEHANDLER Eirik Aal KOPI ANSVARLIG ENHET Multiconsult Norge AS SAMMENDRAG Dette notatet beskriver flomvurdering for området rundt utløpet av Storelvi ved Herand i Jondal kommune. Vurderingen gjøres på grunnlag av eksisterende flomberegninger for middelårsflom, 25-årsflom med klimapåslag på 40 % og 200-årsflom med klimapåslag på 40 %. Det er i vurderingen gjort simuleringer for flommene i hydraulisk 2D-modell over området, med terrengmodell basert på laserskanning fra fly. Flomsoner er kartlagt og beskrevet, der de største flommene medfører oversvømmelser av planområdet og langs flere flomveier. Avslutningsvis foreslås tiltak for å forhindre oversvømmelser eller begrense omfanget av flommen. 1 Bakgrunn og grunnlag I forbindelse med reguleringsplanarbeid for et settefiskanlegg ved Herand i Jondal kommune har Multiconsult blitt bedt om å gjøre en flomvurdering ved utløpet av Storelvi. Det ble i januar 2018 gjort flomberegninger i for utløpet av Storelvi ved 200-årsflom og 25-årsflom, begge inkludert et klimapåslag på 40%, samt årsmiddelflom. Flomvannføringer ved disse frekvensintervallene er vist i tabell 1. Tabell 1 Kulminasjonsverdier fra flomberegning Flomsituasjon Avløpsflom (m³/s) Årsmiddelflom (Q M) årsflom med klimapåslag (Q 25*1,4) årsflom med klimapåslag (Q 200*1,4) 316 Et notat med en forenklet hydraulisk vurdering ii ble utarbeidet i sammenheng med flomberegningen, og viser tre hydrauliske hindre: Ei steinbru lengst oppstrøms, en treterskel for vannspeil til vannrenne for ei gammel vanndreven sag lengst nedstrøms, og et overbygd rør mellom elvebreddene omtrent midt mellom disse. Det ble også i samme notat tegnet en skisse med potensielle flomveier ved brua. På bakgrunn av flomberegningene og den forenklede hydrauliske vurderingen vil dette notatet beskrive hydraulisk modellering av området ved utløpet av Storelvi, med kartlagte modellerte flomsoner for middelflom, 25-årsflom med klimapåslag og 200-årsflom med klimapåslag Hydraulisk modell og kartlagte flomsoner for Q M, Q 25 og Q 200 EIA Mulugeta B. Zelelew SA REV. DATO BESKRIVELSE UTARBEIDET AV KONTROLLERT AV GODKJENT AV MULTICONSULT Sluppenveien 15 Postboks 6230 Torgarden, 7486 Trondheim Tlf NO MVA

2 Det foreligger ingen gamle flomsonekart over området, men i Naturfarekartlaget på NVEs karttjeneste Atlas iii er Herand med småbåthavna, industriområdet, bebyggelse og Storelvis utløp beskrevet som aktsomhetsområde for flom, og med en verdi for maksimal vannstandsstigning i elva på omtrent 6 m. Denne verdien vil i praksis variere mer gjennom elveprofilet enn formelen antyder og også avhengig av hvilken flomfrekvens det er snakk om, men det gir en pekepinn før beregningene gjennomføres. Et skjermutsnitt med aktsomhetssonen er vist i figur 1. Figur 1 Aktsomhetssone for Herand fra NVE Atlas 2 Hydraulisk modellering Den hydrauliske modelleringen er utført i programmet HEC-RAS. Som høydemodell er det benyttet en digital terrengmodell (DTM) fra hoydedata.no iv. Denne er basert på laserskanninger med fly over området fra 2012 og har en punkttetthet på 2 pkt/m². Det finnes ingen kjente innmålinger av elvebunnen på strekningen. Terrengmodellen fra hoydedata.no blir derfor ikke korrigert med ny bunn i tverrprofilene i HEC-RAS, ettersom det vil kunne gi lavere vannstand enn den som er realistisk. Dette betyr at vannstanden i modellen kan være litt for høy, men dette vurderes konservativt. Elva er her så bratt at det ikke vil gi noen betydelig forskjell i vannstand. De hydrauliske hindrene er håndtert i modellen på følgende vis: Brua er lagt inn i modellen med programmets bru- og kulvertverktøy på stedet der den ifølge terrengmodell og satellittfoto ligger. Mål er hentet fra den forenklede hydrauliske vurderingen fra 2018, og høydeplassering på dekke/overkant av brua er tatt fra terrenget rundt og bilder. Det overbygde røret er ikke angitt med mål i det hydrauliske notatet, og det er heller ikke funnet andre kilder på dette. Omtrentlige mål og plassering er derfor hentet fra terrengmodell og bilder. Dette vurderes godt nok, da det uansett er bruas kapasitet og terrenget rundt som blir avgjørende for flomsonene. Ifølge den forenklede beregningen fra 2018 har brua en kapasitet på 70 m³/s, noe som ser ut til å stemme i den hydrauliske 1D-modellen. I senere gjennomføring med 2D-modell er det overbygde røret utelatt fordi det uansett er brua som blir begrensende og tverrprofilet under røret har større kapasitet RIVASS-NOT mai 2019 / Revisjon 00 Side 2 av 10

3 Treterskelen fra den forenklede hydrauliske vurderingen tas ikke med i modellen. Terrengmodellen viser denne som et sprang i bunnhøyde, men da dette sannsynligvis er høyden av vannflaten ved tidspunktet for skanning og det ikke eksisterer oppmålte tverrprofiler, benyttes terrengmodellen slik den er. Terskelen er heller ikke avgjørende for flomsonene, og den eventuelle høydeforskjellen i vannstand mellom ulike bunnhøyder er innenfor beregningsusikkerheten i modellen. Hydrauliske beregninger ble først gjort i form av en 1D-modell, da dette ofte kan være enklere og gir raskere beregninger enn ved bruk av en 2D-modell. På grunn av oversvømmelser ut av modellen sør for steinbrua ved de største flommene ble tverrsnittene utvidet, men ettersom terrenget der er lavere enn elveløpet gir dette feil vannstand. Bruk av obstruksjoner ville også gitt feil flomsoner, og det ble derfor valgt å bruke en 2D-modell. 2D-modell ble forsøkt med ulike utforminger. Stabil modell for området er satt opp som vist i figur 2 og kjørt med ikke-stasjonære beregninger for de ulike flomstørrelsene. Modellen har et rutenett med 4x4 m maskevidde og en mer finmasket oppdeling med cellestørrelser mellom 1x1 og 4x4 m i elvas hovedløp, langs Herandveien og over brua. Elvas hovedløp har også annen ruhet, som er vist som det blå området midt i figuren. Terrengmodellen i bakgrunnen er vist med 1 meters ekvidistanse, men har oppløsning på 0,5 m. Figur 2 2D-modellområde med terrengmodell Som grensebetingelser er det brukt flomvannføring oppstrøms og havvannstand nedstrøms. Flomvannføringens hydrogram er satt opp som et trekanthydrogram over et døgn, med maksimalverdi ved 12 timer og startverdi lik sluttverdi slik at gjennomsnitt av hydrogrammet blir likt middeldøgnvannføringen ved den aktuelle flommen. Forholdstallet mellom middeldøgnvannføring og kulminasjonsverdi er på 1, RIVASS-NOT mai 2019 / Revisjon 00 Side 3 av 10

4 Som havvannstand er det brukt verdi for høyvann med 1 års gjentaksintervall for Herand (0,94m etter høydedatum NN2000, men her avrundet til 1 m for mer ryddige grensebetingelser), hentet fra Kartverkets tjeneste «Se Havnivå» v. 3 Flomsoner Flomsoner fra simulering i modellen er gitt ved maksimal vannstand i det simulerte området. Figur 3 viser flomsonekart for de aktuelle flommene, med plassering av lengdeprofil for elvas hovedløp og de mest interessante tverrprofilene tegnet inn. Flomsonene vil bli nærmere beskrevet i videre avsnitt. Vannstand ved de ulike flommene og terrenghøyde i tverrprofilene og lengdeprofilet er vist i figurene 4 til 8. Vannstand ved flommene er også oppsummert i tabell 2. Figur 3 Flomsonekart Q M, Q 25 og Q 200 med plassering av lengdeprofil og viktige tverrprofiler Tabell 2 Vannstander i viktigste profiler ved de aktuelle flommene Største vannstand i moh. ved aktuell flom: (i elveløpet; på elvebredd) Tverrsnitt Q M Q 25 Q 200 Profil 1 (1,8; ikke over bredd) (3,0; 3,2 a ) (3,3; 3,3 b ) Profil 2 (12,5; 15,2 c ) (14,0 d ; 16,1) (14,2 e ; 16,3) Profil 3 (14,6; 15,2) (15,7; 17,0) (16,0; 18,0) Profil 4 (30,2; ikke over bredd) (32,6; ikke over bredd) (33,5; ikke over bredd) a På flaten i planområdet. Høyere i skråning (4,5 moh.) og på flomveien (10,5 moh.). b Samme som a (også samme verdier). c Ved jordet nord for elva. d Anslått til 13,2 moh., bortsett fra nær sidene. e Anslått til 13,6 moh., bortsett fra nær sidene RIVASS-NOT mai 2019 / Revisjon 00 Side 4 av 10

5 Figur 4 Høydeprofil hovedløp Storelvi. Pl_2D_versjon2 er 200-årsflommen (gjelder også i resten av figurene). Figur 5 Vannstander og terrenghøyde ved profil 4. «Station» angir avstand langs profilet. Nord er til høyre i figuren RIVASS-NOT mai 2019 / Revisjon 00 Side 5 av 10

6 Figur 6 Vannstander og terrenghøyde ved profil 3, oppstrøms bru. Nord er til høyre i figuren. Figur 7 Vannstander og terrenghøyde ved profil 2, nedstrøms bru. Nord er til høyre i figuren RIVASS-NOT mai 2019 / Revisjon 00 Side 6 av 10

7 Figur 8 Vannstand og terrenghøyde i profil 1, ved elveoset og karene på planområdet. Nord er til høyre i figuren. Middelflom Middelflommen følger elvas hovedløp. Et jorde nedstrøms den øverste fossen kan bli oversvømt med en dybde på ca. 0,7 m omtrent midt på jordet. Ved det trange elvegjelet oppstrøms fossen er vannstanden ved middelflom ca. 30 moh., som er 2,2 m høyere enn angitt bunn i terrengmodellen. At flomsonen tilsynelatende går rundt Høyneset til småbåthavna skyldes at dette er havnivået og kanten av modellen. Der vannet fra de andre flommene renner i sjøen vises ikke på kartet, ettersom dette er dekket av det øverste synlige laget på kartet (flomsonen for middelflom). I profilet «nedstroms» er vannstanden midt i elveløpet 1,8 moh., som fortsatt er lavere enn terrengnivå ved elvebredden. 25 års flom Som kartet viser, vil 25-årsflommen på 241 m³/s oversvømme planområdet. Noe av flomvannet vil gå over jordet nord for brua, mens noe vann følger flomveien langs Herandveien ned mot småbåthavna. Som vist på figur 8 er vannstanden lengst nordøst ved karene på planområdet i profilet «nedstroms» 2,9 moh. ved 25-årsflom. Dette er ca. 0,6 m over terrengnivå lokalt i modellen. Midten av profilet i elvegjelet oppstrøms den øverste fossen i modellen har vannstand på omtrent 32,4 moh., som gir en lokal dybde på 5,6 m. I profilet oppstrøms brua på figur 6 er vannstanden i elveløpet beregnet til 15,7 moh., som tilsvarer omtrent 1 m over nærmeste terrenghøyde på venstre bredd. Midt på jordet ved høyre bredd er vannstanden 16,3 moh., som er omtrent 1,8 m over lokal terrenghøyde. For profilet nedstrøms brua er vannstanden midt i elva 13,2 moh., over 1 m lavere enn vannstanden ved breddene lokalt. Sammen med profilet oppstrøms brua bekrefter dette at brua er begrensende for kapasiteten i elva. Vannstanden i flomveien i nord er 16 moh. like sør for det bratte terrenget, som tilsvarer en dybde på 0,9 m. Vanndybden langs flomveien ned Herandveien er generelt lav, i størrelsesorden 10 til 20 cm ifølge beregningene, men mer akkurat ved bredden der flomveien starter og omtrent 1 m nederst i frukthagen som blir berørt RIVASS-NOT mai 2019 / Revisjon 00 Side 7 av 10

8 200 års flom. Flomsonene for 200-årsflom er nesten identisk med flomsonen for 25-årsflommen, ettersom vannet overstiger bredden på omtrent samme punkt og følger det samme terrenget. Hovedforskjellen er litt høyere vannstand ved 200-årsflommen. I elvegjelet lengst oppstrøms er vannstanden midt i profilet ca. 33,2 moh., som gir en lokal dybde på 5,4 m. Midt i elveløpet oppstrøms brua er vannstanden ca. 15,9 moh., som er omtrent 1,2 m høyere enn venstre bredd i profilet. Midt i lavbrekket på jordet ved høyre bredd er vannstanden 17,3 moh., som gir lokal dybde på 2,8 m. Nedstrøms brua er vannstanden midt i elva omtrent 13,5 moh., som er 0,7 m lavere enn nærmeste punkt på venstre bredd. Like før det bratte terrenget ved enden av jordet i samme profil er vannstanden ca. 16,2 moh., som er 1,1 m høyere enn terrenghøyden. I det valgte profilet lengst nedstrøms er vannstanden ved karene på planområdet ca. 3,2 moh., som gir en dybde på ca. 0,8 m. Til sammenligning er anbefalt havnivå for planlegging ved Herand med bygninger i Sikkerhetsklasse 2 (TEK10/17) med klimapåslag på 1,87 moh. i NN2000-høyde ifølge sehavnivå.no Ettersom vannstanden fra flomvannføringen er større enn denne flovannstanden, blir det vannstanden fra flommen som blir dimensjonerende. 4 Avbøtende tiltak Som det både vises i NVEs karttjeneste og i de hydrauliske simuleringene i dette notatet, ligger området rundt utløpet av Storelvi utsatt til for flommer. Flomsonekartene viser at settefiskanlegget stort sett er skånet ved en vanlig middelflom, men allerede ved en 25-årsflom med klimapåslag vil planområdet oversvømmes. Dette skyldes en kombinasjon av at flommen i utgangspunktet er veldig stor (241 m³/s), at brua ikke har kapasitet til å ta unna mer enn omtrent 70 m³/s, og at breddene ved brua er omtrent er på samme høyde som brua og dermed lett lar seg oversvømme når vannføringen blir større enn bruas kapasitet. Ettersom brua er begrensende, kunne et tiltak for å dempe oversvømmelsene langs flomveiene vært en ny bru med større kapasitet. Å bygge ei bru som har kapasitet til å ta unna 200-årsflommen på 316 m³/s virker urealistisk på denne elvestrekningen, og elveløpet i seg selv har heller ikke kapasitet til å ta unna en flom av denne størrelsen. Mindre vann langs flomveiene betyr dessuten mer vann i hovedelveløpet, som vil kunne medføre større oversvømmelser på planområdet fra elva enn det flomveiene medførte. Et mulig tiltak for å lede vannet gjennom elvas hovedløp fremfor gjennom flomveiene kan være å bygge flomvoller langs sørsida av elva. Disse må bygges høye nok til å ikke oversvømmes av dimensjonerende flom og bør være erosjonssikret på siden mot elva. Et svakt punkt langs flomvollen vil være nettopp ved brua. Selv med flomvoller både før og etter brua vil vann kunne flomme ut gjennom åpningen der veien går fram til brua. På høyre bredd er det mindre bebyggelse som står i fare for å oversvømmes, og en flomvoll kan være mindre aktuelt her. Dersom dette området også skal skånes med en flomvoll, vil flomvollene på begge sider av elva måtte bygges høyere ettersom du da begrenser elvetverrsnittet. Dette vil gi høyere flomvannstand enn det som er beregnet i simuleringene med dagens terreng. Heving av terrenget ved planområdet for å komme over flomnivå kan være mulig hvis flomveien inn til området også stenges, men det vil kreve en del fyllmasser. Med dagens terreng og uten andre tiltak er beregnet maksimal vannstand ved karene på settefiskanlegget omtrent 3,3 moh. ved 200- årsflom med klimapåslag. Med avbøtende tiltak som begrenser elvetverrsnittet vil vannstanden bli høyere, som gir behov for mer fyllmasser til heving av planområdet RIVASS-NOT mai 2019 / Revisjon 00 Side 8 av 10

9 Senkning av elvebunnen ved utløpet er et tiltak som ikke vil ha noen særlig effekt, da havvannstanden går inn til utløpet av den nederste fossen, og alt flomvannet uansett kommer over dette nivået. En kombinasjon av flomvoller oppstrøms planområdet og høy voll/mur ved planområdet kan være en god løsning og tilstrekkelig for å sikre planområdet mot dimensjonerende flom. Kraftverksdrift med regulering av Herandsvatnet kan bidra til flomdemping. Dette er ikke beskrevet i flomberegningene og er derfor heller ikke vurdert i dette notatet, ettersom det foreløpig ikke er gitt konsesjon til bygging av kraftverk mellom Herandsvatnet og Herand. Det må understrekes at dimensjonering av eventuelle tiltak er utenfor omfanget av dette notatet. 5 Kort om usikkerhet Usikkerhet i vurderingen er først og fremst knyttet til terrengmodell, flomberegningen og ruhet i beregningsområdet. Manglende dimensjoner og innmåling av hydrauliske hindre vil påvirke resultatet noe, men hindrene er gjenskapt så godt det lar seg gjøre i modellens geometri. Påvirkningen antas å være liten sammenlignet med terrengets og bruas begrensning av elvas kapasitet. Terrengmodellen er basert på laserskannet digital terrengmodell, og er ikke en overflatemodell. Det innebærer at terrengmodellen angir terrenget og ikke inkluderer dagens bygninger. Der en bygning kunne fungert som hydraulisk hinder eller ledemur vil ikke dette vises i resultatene. Det er uansett mer konservativt å bruke en digital terrengmodell, da store vannmasser kan fjerne bygninger som ellers ville fungert som hindre, i tillegg til at en overflatemodell også kan inneholde feil. Vi har brukt to verdier for ruhet i beregningsmodellen: Mannings n = 0,06 for flomsletter og n = 0,05 i elvas hovedløp. Det er også valgt å bruke en finere oppløsning på cellestørrelsen i hovedløpet, veien over brua og Herandveien, noe som bør gi mer sannsynlige resultater på bekostning av lengre beregningstid. Bruk av andre verdier for ruhet vil gi andre resultater. Utstrekningen av området for simuleringene er begrenset til å gå fra enden av den nokså smale elvedalen oppstrøms bebyggelsen til utløpet av Storelvi, med høyre begrensning i lia over Sævarhagen og med begrensning like ved småbåthavna. Etter flere simuleringer er det sett at vann vil kunne ta flomveien ned til småbåthavna, men selv om modellen slutter like før denne vil det ikke påvirke vannstanden i flomveien og heller ikke påvirke vannstanden i resten av modellen. Det er ikke tatt hensyn til demping fra Herandsvatnet eller fra kraftverk i simuleringene, ettersom dette heller ikke er tatt hensyn til i flomberegningene fra 2018 og det heller ikke finnes kraftverk på denne strekningen per i dag. I praksis kan demping og kraftverksdrift gjøre flomtoppen lengre men med lavere vannføring, som også vil gi lavere vannstand i elva RIVASS-NOT mai 2019 / Revisjon 00 Side 9 av 10

10 6 Oppsummering Beregninger med 2D Hydraulisk modell viser at Storelvi ved 200-årsflom med 40 % klimapåslag oversvømmer både planområdet og området rundt. På grunn av brua over elva blir Herandveien en flomvei ned mot småbåthavna, en frukthage blir delvis oversvømt og planområdet blir oversvømt ned flomveien fra veikrysset ved brua. Jordet nord for brua blir også en flomvei for betydelige vannmengder. Også 25-årsflommen må forventes å kunne oversvømme de samme områdene, men med noe lavere vannstand. Årsmiddelflommen gir ingen oversvømmelser av særlig betydning. Jordet mellom fossene kan bli delvis oversvømt, men ellers følger flommen elvas hovedløp. Vannstander for de gitte flommene ved noen viktige tverrsnitt er vist og beskrevet i dette notatets avsnitt om flomsonekart. Noen tekniske løsninger for å forhindre oversvømmelser ved de største flommene er beskrevet i avsnittet om avbøtende tiltak. Mer detaljerte beskrivelser er utenfor omfanget til dette notatet, men vil være mer naturlig i en senere fase. 7 Referanser i RIVA-RAP-001 Flomberegning for Storelvi, Multiconsult (2018) ii RIVA-NOT-01 Forenklet hydraulisk vurdering, Multiconsult (2018) iii iv v RIVASS-NOT mai 2019 / Revisjon 00 Side 10 av 10