Statens vegvesen Region midt. Flomberegninger og hydraulisk dimensjonering av elve og bekkekrysninger for ny E39 Klettelva - Otneselva

Transkript

1 Statens vegvesen Region midt Flomberegninger og hydraulisk dimensjonering av elve og bekkekrysninger for ny E39 Klettelva - Otneselva

2

3 RAPPORT Rapport nr.: Oppdrag nr.: Dato: Kunde: Statens vegvesen Region midt Flomberegninger og hydraulisk dimensjonering av elve og bekkekrysninger for ny E39 Klettelva - Otneselva Sammendrag: I forbindelse med at bygging av ny E39 mellom Klettelva og Otneselva i Halsa kommune, Møre og Romsdal, er det utført hydrologiske og hydrauliske beregninger for dimensjonering av krysninger mellom bekker og elver i området og den nye veistrekningen. Det er også gjort vurdering av behov for erosjonssikring. Det er benyttet 200-årsflom som dimensjonerende vannføring. Det er tatt hensyn til mulige effekter av klimaendringer. Rev. Dato Revisjonen gjelder Sign. Utarbeidet av: Sign.: Åsta Gurandsrud Hestad og Capucine Thomas-Lepine- Kontrollert av: Wolf Marchand og Åne Sæter/Monica Garcia Sign.: Oppdragsansvarlig / avd.: Wolf Marchand/ Vannkraft Oppdragsleder / avd.: Åsta Gurandsrud Hestad/ Vannkraft Oppdrag ; aeg

4

5 Innhold 1 Innledning Flomberegning Kapasitetsberegning av stikkrenner og kulverter Vannlinjeberegninger Beregninger for Holbekken Beregninger for Klettaelva Beregninger for Hennaelva Beregninger for Tronsvabekken Beregninger for Torbugbekken Beregninger for Ekkerberget Beregninger for Seterbekken Erosjonssikring Referanser i Oppdrag ;

6 Vedleggsliste Vedlegg 1 Tegning nr. D002 Vedlegg 2 IVF-kurver for Kristiansund - Karihola Figurliste Figur 1-1 Oversiktskart over bekker og elver som krysser nye E Figur 2-1 Oversiktskart med nedbørstasjoner... 4 Figur 3-1 Definisjonsskisse for kapasitetsberegning... 7 Figur 5-1 Oversiktskart over nedbørfeltet til Holbekken... 9 Figur 6-1 Klettaelva. Modell i HEC Ras Figur 6-2: Klettaelva. Lengdeprofil med vannstand ved Q Figur 6-3: Klettaelva. Oppstrøms (a) og nedstrøms (b) bru med vannstand ved Q Figur 7-1 : Hennaelva. Modell i HEC Ras Figur 7-2: Hennaelva. Lengdeprofil med vannstand ved Q Figur 7-3 : Hennaelva. Oppstrøms (a) og nedstrøms (b) bru med vannstand ved Q Figur 8-1 Oversiktskart over nedbørfeltet til Tronsvabekken Figur 9-1 Oversiktskart over nedbørfeltet til Torbugbekken Figur 10-1 Oversiktskart over nedbørfeltene til bekkene fra Ekkerberget (Ekkerberget 1,2 og 3) Figur 10-2 Oversiktskart over nedbørfeltene til bekkene fra Ekkerberget (Ekkerberget samlet) Figur 11-1 Oversiktskart over nedbørfeltet til Seterbekken Figur 12-1 Prinsippskisse for steinsikring ved utløp av kulvert Tabelliste Tabell 1-1 Oversikt over elver og bekker som krysser nye E Tabell 5-1 Hoveddata for nedbørfeltet til Holbekken Tabell 5-2 Avrenningskoeffisienter for Holbekken i Adkomstvei til E39 ca profil Tabell 5-3 Avrenningskoeffisienter for Holbekken i profil Tabell 5-4 Beregnet 200-årsflom for Holbekken Tabell 5-5 Resultat av kapasitetsberegning for Holbekken Tabell 6-1 Beregnet 200-årsflom for Klettaelva Tabell 6-2 Modellparametere for vannlinjeberegning Klettaelva Tabell 7-1 Beregnet 200-årsflom for Hennaelva Tabell 7-2 Modellparametere for vannlinjeberegning - Hennaelva Tabell 8-1 Hoveddata for nedbørfeltet til Tronsvabekken Tabell 8-2 Avrenningskoeffisienter fortronsvabekken Tabell 8-3 Beregnet 200-årsflom for Tronsvabekken Tabell 8-4 Resultat fra kapasitetsberegning for Tronsvabekken Tabell 9-1 Hoveddata for nedbørfeltet til Torbugbekken Tabell 9-2 Avrenningskoeffisienter for Torbugbekken Tabell 9-3 Beregnet 200-årsflom for Torbugbekken Tabell 9-4 Resultat fra kapasitetsberegning for Torbugbekken Tabell 10-1 Hoveddata for nedbørfeltet til bekkene fra Ekkerberget Tabell 10-2 Avrenningskoeffisienter for Ekkerberget Tabell 10-3 Avrenningskoeffisienter for Ekkerberget 2 og Tabell 10-4 Beregnet 200-årsflom for Ekkerberget ii Oppdrag ; aeg

7 Tabell 10-5 Resultat fra kapasitetsberegning for Ekkerberget Tabell 11-1 Hoveddata for nedbørfeltet til Seterbekken Tabell 11-2 Avrenningskoeffisienter for Seterbekken 1 og Tabell 11-3 Beregnet 200- årsflom for Seterbekken 1 og Tabell 11-4 Resultat av kapasitetsberegning for Seterbekken Tabell 12-1 Konsekvenser for falltapet ved 50% tetting av innløpsrist Tabell 12-2 Dimensjonering av erosjonssikring av stein iii Oppdrag ;

8

9 1 Innledning 1.1 Bakgrunn I forbindelse med at bygging av ny E39 mellom Klettelva og Otneselva i Halsa kommune, Møre og Romsdal, er det utført hydrologiske og hydrauliske beregninger for dimensjonering av krysninger mellom bekker og elver i området og den nye veistrekningen. Det er også gjort vurdering av behov for erosjonssikring. Det er benyttet 200-årsflom som dimensjonerende vannføring (NVE, 2008). Det er tatt hensyn til mulige effekter av klimaendringer (NVE, 2011B). De aktuelle krysningspunktene er vist i Tabell 1-1. Et oversiktskart over bekkene og elvene som krysser den nye veistrekningen er vist i Figur 1-1. Tabell 1-1 Oversikt over elver og bekker som krysser nye E39 Ca. profil Element Tiltak Holbekken Kanal 1505 Holbekken Falsrør langs E Lavbrekk terreng Stikkrenne 3800 Tronsvabekken Stikkrenne gjennom fylling langs terreng uten høybrekk 4620 Torbugbekken Stikkrenne gjennom fylling 5430 Ekkerbekken Stikkrenne gjennom fylling 5520 Ekkerbekken Kulvert 6290 Seterbekken Kulvert gjennom fylling Adkomstvei til eksistendere E39 ved Klettelva Holbekken Kulvert Oppdrag ; mg 1

10 Figur 1-1 Oversiktskart over bekker og elver som krysser nye E39. 2 Flomberegning Flomberegninger for Klettelva og Hennaelva er utført av Asplan Viak på oppdrag fra Nordplan AS. Beregningene er beskrevet i rapporten «E39 Kryssing av Hennaelva og Klettelva» (Asplan Viak, 2012). Beregning av 200-årsflom for krysninger mellom nye E39 og Holbekken (krysning i profil 1350 og profil 1505), Tronsvabekken, Torbugbekken, bekkene fra Ekkerberget (tre krysninger) og Seterbekken er utført av Sweco Norge AS, avd. Trondheim, på oppdrag fra Statens Vegvesen Region midt. Flomberegningen er utført i henhold til Retningslinjer for flomberegninger (NVE, 2011A), så langt dette er relevant. 2.1 Nedbørfelt og feltdata Areal på nedbørfeltene er beregnet ved bruk av GIS. Tilsig i nedbørfeltene er beregnet fra NVEs avrenningskart for normalperioden Hypsografisk kurve og feltparametere er beregnet med lavvannsapplikasjonen i NVE Atlas. 2 Oppdrag ; agh

11 2.2 Metode for beregning av 200-årsflom Nedbørfeltene til bekkene som krysser E39 er små. Det er derfor vanskelig å finne representative måleserier for avløp til å utføre en flomfrekvensanalyse. Konsentrasjonstiden til feltene er for kort til at det er hensiktsmessig å benytte en nedbør-avløpsmodell. Flomberegningen er derfor utført ved bruk av den rasjonale formel (Shaw, 1994): Den rasjonelle metode egner seg for små felt mindre enn 10 km². Q m3 = 0,278 C i mm s h A(km2 ) Hvor: C er avrenningsfaktor (dimensjonsløs) i er nedbørintensitet (mm/h) A er feltareal (km²) Nedbørintensitet Nedbørintensiteten i aktuelle nedbørfelt er bestemt for et gjentaksintervall på 200 år, og varighet som er gitt av nedbørfeltenes konsentrasjonstid. Intensiteten bestemmes fra en IVFkurve (intensitet, varighet og frekvens for nedbør) fra en nærliggende meteorologisk målestasjon som måler timesnedbør. Det er få meteorologiske målestasjoner som måler timesnedbør i nærheten av prosjektområdet. Den nærmeste målestasjonen er Kristiansund/Karihola. Denne målestasjonen ligger ca. 35 km fra prosjektområdet, og har tilgjengelige data fra perioden (30 sesonger). Kart som viser plassering av nedbørmålestasjonen i forhold til prosjektområdet er vist i Figur 2-1. IVF-kurvene for målestasjonen er vist i vedlegg 2. Oppdrag ; mg 3

12 Figur 2-1 Oversiktskart med nedbørstasjoner Nedbørfeltets konsentrasjonstid Konsentrasjonstiden til nedbørfeltene, t C, er oppgitt i minutter, og er beregnet etter formelen gitt i Myrabø (1991): t C = 0,6LH 0, A SE Hvor: L er lengden av nedbørfeltet (m) H er høydeintervall i nedbørfeltet (m) A SE er effektiv sjøprosent (0 A SE 1) Avrenningsfaktor Avrenningsfaktoren, C, er et mål på hvor mye av den totale nedbøren som drenerer fra et område. Faktorens størrelse er avhengig av terrengtype, vegetasjon, helning og sannsynlighet for overflateavrenning fra feltet. Det er benyttet erfaringstall for avrenningsfaktorer for ulike terrengtyper oppgitt i Vassdragshåndboka (Fergus m. fl., 2010). 4 Oppdrag ; agh

13 2.3 Klimaendringer Det pågår forskning på hvordan klimaendringer vil påvirke beregnede dimensjonerende flommer. NVE har estimert forventet endring i 200-års - og 1000-årsflom mot slutten av dette århundret basert på tilgjengelige klimafremskrivninger og kalibrerte hydrologiske modeller (HBV-modeller) (NVE, 2011B). Generelt er det forventet at flommer forårsaket av regn vil øke, mens snøsmelteflommer i større vassdrag vil avta. Ekstremnedbøren er forventet å øke i hele landet. For Møre og Romsdal anbefales det at det regnes med 20 % økning for alle nedbørfelt (NVE, 2011B). På bakgrunn av dette, er beregnede flomverdier justert opp 20 % for å ta hensyn til klimaendringer. Håndbok 018 har krav om klimafaktor på 1,4 skal brukes, Flomverdier i revider rapport multipliseres med korreksjonsfaktoren K=1,4/1, Usikkerhet og klassifisering av beregningen Datagrunnlaget for flomberegningen er begrenset. Det er stor geografisk avstand til nærmeste målestasjon for nedbør og det er usikkert hvor store gradienter det er i flomstørrelser i området. Beregningen klassifiseres derfor i klasse 4: Begrenset hydrologisk datagrunnlag (NVE, 2011A). Oppdrag ; mg 5

14 3 Kapasitetsberegning av stikkrenner og kulverter For en vurdering av nødvendig tverrsnitt på stikkrenner og kulverter for krysninger med nye E39, er det gjort forenklede kapasitetsberegninger. Kapasitetsberegninger er utfor ved hjelp av hydrauliskprogrammert (HY-8) for ovenstående profiler. Dette er et anerkjent program brukt i forbindelse med hydraulisk kapasitetsberegninger for kulverter i US. Dette er et program for dimensjonering av stikkrenne og kulverter. Kapasiteten til en kulvert kan være bestemt av forhold bare ved innløpet (innløpskontrollert) eller av forholdene i kulverten som helhet (utløpskontrollert). Stikkrenner og korte kulverter med stort fall både i røret og nedstrøms utløpet (> 10 ) har vanligvis innløpskontroll, mens stikkrenner og kulverter med lite fall, og lange kulverter har vanligvis utløpskontroll (Fergus m. fl., 2010). For stikkrenner og kulverter langs nye E39, er kapasiteten sjekket både ved innløpskontroll og utløpskontroll. Det er antatt at stikkrenner og kulverter har flat bunn. 3.1 Kapasitetsberegning - utløpskontroll For en kulvert med utløpskontroll, er hele tverrsnittet er fylt med vann. Vannstanden ved innløpet blir da: vannstanden ved utløpet + utløpstap + friksjonstap gjennom kulverten + innløpstap = vannstand ved innløpet H 1 = H 2 + Q2 2gA g M 2 R 4 L + 0,5 3 H 1 = vannstanden ved innløpet (meter over referansenivå) H 2 = vannstanden ved utløpet (meter over referansenivå) Q = vannføring (m 3 /s) A = kulvertens tverrsnitts areal (m 2 ) g = tyngdens akselerasjon (9,8 m/s 2 ) M = Manningstall (m 1/3 /s) R = hydraulisk radius (m) L = kulvertens lengde (m) Det er gjort følgende forutsetninger: Faktoren for utløpstap = 1 Faktoren for innløpstap = 0,5. Det tilsvarer et skarpkantet innløp i en vertikal vegg. Vannstanden ved utløpet, H 2, er lik H 2 hvis H 2 >(Y c +D)/2. Er vannstanden lavere enn (Y c +D)/2 brukes (Y c +D)/2 som nedstrøms vannstand (Normann et. al., 1985). Y c er kritisk vannstand ved innløpet av kulverten. Kulverten har rørstrømning (hele tverrsnittet er fylt med vann). Tap på grunn av hastighetshøyde er neglisjert. 6 Oppdrag ; agh

15 3.2 Kapasitetsberegning - innløpskontroll For en kulvert med innløpskontroll, er innløpet dykket. H 1 = H bunn ,01 0,26 Q2 d 0 g 1/4 H 1 = vannstanden ved innløpet (meter over referansenivå) H bunn = nivå på bunnen i innløpet (meter over referansenivå) Q = vannføring (m 3 /s) d 0 = kulvertens (innløpets) diameter (m) g = tyngdens akselerasjon (9,8 m/s 2 ) Veg (Bredde) Elevasjon(høyde) side slope veg 1:X H1 side slope veg 1:X Inlet elevationterreng koter H Bunn L Figure 3.1 Definisjonsskisse for kapasitetsberegning Outlet elevation - terreng koter H2 Oppdrag ; mg 7

16 Kommentarer til bruk av metoden: Det anbefales å bygge kulverter og stikkrenner med sirkulare tverrsnitt. Hvis ikke må bredden nedjusteres til det minimale i forhold til høyden. Dette for å oppnå gode forutsetninger for selvrensing. For kulverter lengre enn 50 meter må rist monteres. Dette gir ekstra falltap som må tas hensyn til. Underkant på enden av kulverten bør ligge i høyde med terrenget for å unngå erosjon og sikre fremkommelighet for fisk. Metoden er egnet for enkle, overslagsmessige kapasitetsberegninger. Beregnet vannstand vil normalt være for høy. For betongrør er 70 m 1/3 /s benyttet som Manningstall. Detaljerte lister finnes i ulike håndbøker. Verdien i tabellen er satt lavt. Dette vil gi ekstra ruhet. Hydraulisk radius, R, beregnes for fylt kulvert. 4 Vannlinjeberegninger For Klettelva og Hennaelva er det gjort vannlinjeberegninger for å finne avstand mellom elv og underkant bru ved 200-årsflom. Til beregning av flomstigning er programmet HEC-RAS benyttet. Programmet beregner strømning i en dimensjon. Klettelva og Hennaelva er beskrevet med 15 tverrprofiler (se Figur 6-1 og Figur 7-1). Programmet beregner gjennomsnittlig vannstand og hastighet i profilene. Endimensjonal beregning er godt egnet der strømningen er ganske lik i hele tverrprofilet. 4.1 Grunnlag og forutsetninger Nødvendig grunnlag for vannlinjeberegning er: Vannføring (beregnet 200-årsflom) Elvas geometri (terrengets form) Elvas ruhet (strømningsmotstand) Dimensjoner på planlagt bru Elvas geometri Elva og terrengets form må beskrives i en strømningsmodell. Det er benyttet en digital terrengmodell fra Statens vegvesen for Hennaelva og Klettaelva Elvas ruhet I strømningsmodellen må elva og terrengets ruhet (strømningsmotstand), uttrykt ved Manningskoeffisient, M, legges inn. Verdier for Mannings tall er hentet fra Vassdragshåndboka (Fergus m.fl., 2010) 8 Oppdrag ; agh

17 4.1.3 Grensebetingelser Som nedstrøms grensebetingelse er helningen på veitraséen (lengdeprofil) benyttet. 5 Beregninger for Holbekken 5.1 Nedbørfelt og feltdata Holbekken krysser den nye strekningen til E39 to steder. I profil 1350 krysser bekken avkjøringen fra nåværende E39. I profil 1505 blir den nye veistrekningen lagt over det eksisterende bekkeløpet til Holbekken (se tegning nr. D002 i vedlegg). Traséen til Holbekken legges om på denne strekningen. Bekken ledes i kulvert. Kart som viser nedbørfeltene til de to krysningspunktene er vist i Figur 5-1. Hoveddata for nedbørfeltene til de to krysningspunktene er vist i Tabell 5-1. Utløpspunkt profil 1350 Utløpspunkt profil 1505 Figur 5-1 Oversiktskart over nedbørfeltet til Holbekken Oppdrag ; mg 9

18 Tabell 5-1 Hoveddata for nedbørfeltet til Holbekken Nedbørfelt Adkomstvei til E39 Holbekken profil Holbekken profil Holbekken kanal Feltareal (km²) 0,17 1,2 1,2 Middelvannføring, ,7 38,6 38,6 (l/s/km²) Middelvannføring, ,01 0,05 0,05 (m³/s) Effektiv sjøprosent, A SE (%) 0,0 0,0 0 H min (moh.) H maks (moh.) Høydeintervall, H (m) Feltlengde, L (km) 1,1 2,5 2,5 Snaufjellprosent (%) 0,0 0,0 0 Skogprosent (%) 54,1 45,6 45,6 Myrprosent (%) 45,9 34,9 34,9 5.2 Flomberegning Tabell 5-2 og Tabell 5-3 viser en oversikt over benyttede verdier for avrenningskoeffisienter. Beregning av 200-årsflom ved bruk av den rasjonale formel er vist i Tabell 5-4. Klimatillegg er inkludert i beregningen. Tabell 5-2 Avrenningskoeffisienter for Holbekken i Adkomstvei til E39 ca profil 1350 Arealtype % Areal (m²) C C*A (m²) Innsjøer 0 % Snaufjell 0 % Myr 46 % Skog 54 % Oppdrag ; agh

19 Tabell 5-3 Avrenningskoeffisienter for Holbekken i profil Arealtype % Areal (m²) C C*A (m²) Innsjøer 0 % Snaufjell 0 % Myr 44 % Skog 55 % Tabell 5-4 Beregnet 200-årsflom for Holbekken Nedbørfelt Adkomstvei til E 39 Holbekken Holbekken profil Holbekken kanal Nedbørfeltets areal 0,17 1,2 1,2 (km²) Gjennomsnittlig 0,43 0,44 0,43 avrenningskoeffisient, C Nedbørfeltets konsentrasjonstid (min) Nedbørintensitet, i (mm/h) Q 200 (m³/s) 0,3 2,2 2,.37 Q 200 klimajustert (m³/s) 0,4 2,6 3, Kapasitetsberegning Resultat av kapasitetsberegning for Holbekken i adkomstvei til E 39 profil 1350 og og kanaler vist i Tabell 5-5, 5.6. Tabell 5-5 Resultat av kapasitetsberegning for Holbekken skosveg Profil adkomstvei til E 39 Lengde(m) Innløpshøyde(m o h.) ,932 Utløpshøyde(m o h.) ,301 Fall (%) 9 % 3 % Diameter(m) 0.5 1,2 Qm 200 år (m3/s) 0.4 2,6 Underkant rør, innløp (m o h.) ,9 Vannlinje 200 års flom, innløp ( m o h) NA Vanndybde, innløp (m) NA Vanndybde, utløp (m) NA Vannlinje 200 års flom, utløp ( m o h) NA Oppdrag ; mg 11

20 Tabell 5-6 Resultat av kapasitetsberegning for Holbekken kanal eksempel skisse Z=2 B=1,5 Mannings formel: holbekken kanal mål Q= 3.03 m3/s B= 1.20 m Z= 2.00 S= m/m 2. prøv y= 0.62 m n= R= 0.38 m A = By + Zy 2 A= 1.51 m2 3. beregnet Q= 3.06 m3/s 12 Oppdrag ; agh

21 6 Beregninger for Klettelva 6.1 Flomberegning Beregning av 200-årsflom for Klettelva er utført av Asplan Viak. For bruk i vannlinjeberegning er beregnet flomverdi justert for klimaendringer, se kapittel 2.3. Beregnede flomverdier er vist i Tabell 6-1. Tabell 6-1 Beregnet 200-årsflom for Klettelva Elv Q 200 (m³/s) Q 200, klimajustert (m³/s) Klettelva 20,2 24,2 6.2 Vannlinjeberegning Det er utført en vannlinjeberegning for å finne forventet vannstandsstigning under brua over Klettelva ved dimensjonerende flomvannføring, Q 200. Beregningene er gjort med det hydrauliske modelleringsprogrammet HEC Ras, se kapittel Beregninger Tabell 6-2 viser parametere som er benyttet i beregningen. Tabell 6-2 Modellparametere for vannlinjeberegning Klettaelva Parameter Kilder Klettaelva Terrenghøyde for Arcgis kart Jf. figur 1 tversnitt Mannings ruhetstall Flybilder, 22 tabell i Vassdragshåndboka (Fergus m.fl., 2010) Bru (plassering, høyde og lengde ) Vegtrasé, tegninger fra SVV Snitt 268 (Jf. figur 1) L = 120 m (gå over 2 eksisterende veg) H underkant brua = moh Flomvannføring Flomberegning utført av Asplan Viak Q 200 = 24.2 m 3 /s (Asplan Viak, 2012) Grensebetingelser Helning fra vegtrasé (lengdeprofil). Oppstrøms : Normal dybde. S= Nedstrøms : Normal dybde. S=0.021 Oppdrag ; mg 13

22 Figur 6-1 Klettaelva. Modell i HEC Ras Resultater Brua over Klettaelva har veldig god kapasitet. Ved Q 200, vil det være mer enn 7 meter klaring fra vannoverflaten til underkanten av brua. Figur 6-2 og Figur 6-3 viser lengdeprofil og tverrprofil ved brua ved Q Oppdrag ; agh

23 Figur 6-2: Klettaelva. Lengdeprofil med vannstand ved Q 200. Oppdrag ; mg 15

24 Figur 6-3: Klettaelva. Oppstrøms (a) og nedstrøms (b) bru med vannstand ved Q Oppdrag ; agh

25 7 Beregninger for Hennaelva 7.1 Flomberegning Beregning av 200-årsflom for Hennaelva er utført av Asplan Viak. For bruk i vannlinjeberegning er beregnet flomverdi justert for klimaendringer, se kapittel 2.3. Beregnede flomverdier er vist i Tabell 7-1. Tabell 7-1 Beregnet 200-årsflom for Hennaelva Elv Q 200 (m³/s) Q 200, klimajustert (m³/s) Hennaelva 27,3 32,8 7.2 Vannlinjeberegning Det er utført en vannlinjeberegning for å finne forventet vannstandsstigning under brua over Hennaelva ved dimensjonerende flomvannføring, Q 200 Beregningene er gjort med det hydrauliske modelleringsprogrammet HEC Ras, se kapittel Beregninger Tabell 7-2 viser parametere som er benyttet i beregningen. Tabell 7-2 Modellparametere for vannlinjeberegning - Hennaelva Parameter Kilder Hennaelva Terrenghøyde for tversnitt Arcgis kart Jf. figur 2 Mannings ruhetstall Bru (plassering, høyde og lengde ) Flybilder, tabel i vassdragshåndboka Veg trase 22 L = 50 m H = moh Flomvannføring Flomberegning utført av Asplan Viak Q 200 = 32,8 m 3 /s (Asplan Viak, 2012) Grensebetingelser Helning fra vegtrasé (lengdeprofil). Oppstrøms : Normal dybde. S= Nedstrøms : Normal dybde. S=0.023 Oppdrag ; mg 17

26 Figur 7-1 : Hennaelva. Modell i HEC Ras Resultater Brua over Hennaelva har veldig god kapasitet. Ved Q 200, vil det være mer enn 12 meter klaring fra vannoverflaten til underkanten av brua. Figur 7-2 og Figur 7-3 viser lengdeprofil og tverrprofil ved brua ved Q Oppdrag ; agh

27 Figur 7-2: Hennaelva. Lengdeprofil med vannstand ved Q 200. Figur 7-3 : Hennaelva. Oppstrøms (a) og nedstrøms (b) bru med vannstand ved Q 200. Oppdrag ; mg 19

28 8 Beregninger for Tronsvabekken 8.1 Nedbørfelt og feltdata Tronsvabekken krysser den nye strekningen til E39 i profil Kart som viser nedbørfeltet til krysningspunktet er vist i Figur 8-1. Hoveddata for nedbørfeltet til krysningspunktet er vist i Tabell Oppdrag ; agh

29 Figur 8-1 Oversiktskart over nedbørfeltet til Tronsvabekken Tabell 8-1 Hoveddata for nedbørfeltet til Tronsvabekken Feltareal (km²) 0,2 Middelvannføring, (l/s/km²) 52,3 Middelvannføring, (m³/s) 0,01 Effektiv sjøprosent, A SE (%) 0,0 H min (moh.) 543 H maks (moh.) 98 Høydeintervall, H (m) 445 Feltlengde, L (km) 1,1 Snaufjellprosent (%) 11,2 Skogprosent (%) 88,9 Myrprosent (%) 0,0 Oppdrag ; mg 21

30 8.2 Flomberegning Tabell 8-2 viser en oversikt over benyttede verdier for avrenningskoeffisienter. Beregning av 200-årsflom ved bruk av den rasjonale formel er vist i Tabell 8-3. Klimatillegg er inkludert i beregningen. Tabell 8-2 Avrenningskoeffisienter fortronsvabekken Arealtype % Areal (m²) C C*A (m²) Innsjøer 0 % Snaufjell 11 % Myr 0 % Skog 89 % Tabell 8-3 Beregnet 200-årsflom for Tronsvabekken Nedbørfeltets areal (km²) 0,2 Gjennomsnittlig avrenningskoeffisient, C 0,38 Nedbørfeltets konsentrasjonstid (min) 31 Nedbørintensitet, i (mm/h) 38,6 Q 200 (m³/s) 0,8 Q 200 klimajustert (m³/s) 1,0 22 Oppdrag ; agh

31 8.3 Kapasitetsberegning Resultat av kapasitetsberegning for Tronsvabekken er vist i Tabell 8-4. Tabell 8-4 Resultat fra kapasitetsberegning for Tronsvabekken Nedbørfelt Tronsvabekken Q 200 klimajustert (m³/s) 1 Innløpshøyde (m o h.) 94,62 Utløpshøyde (m o h.) 92,18 Nødvendig diameter 0,7 (m) Lengde (m) 87 Tverfall (%) 9 % Underkant rør, innløp (moh.) Vannlinje 200 års flom, innløp m o h) 95,32 95,28 Vanndybde, innløp (m) 0,658 Vanndybde, utløp (m) 0,19 Vannlinje 200 års flom, utløp ( m o h) 92,37 Oppdrag ; mg 23

32 9 Beregninger for Torbugbekken 9.1 Nedbørfelt og feltdata Torbugbekken krysser den nye strekningen til E39 i profil Kart som viser nedbørfeltet til krysningspunktet er vist i Figur 9-1. Hoveddata for nedbørfeltet til krysningspunktet er vist i Tabell 9-1. Figur 9-1 Oversiktskart over nedbørfeltet til Torbugbekken 24 Oppdrag ; agh

33 Tabell 9-1 Hoveddata for nedbørfeltet til Torbugbekken Nedbørfeltets areal (km²) 0,26 Middelvannføring, (l/s/km²) 48,6 Middelvannføring, (m³/s) 0,01 Effektiv sjøprosent, A SE (%) 0 H min (moh.) 75 H maks (moh.) 592 Høydeintervall, H (m) 517 Feltlengde, L (km) 1,2 Snaufjellprosent (%) 4,5 Skogprosent (%) 89,7 Myrprosent (%) 2,0 9.2 Flomberegning Tabell 9-2 viser en oversikt over benyttede verdier for avrenningskoeffisienter. Beregning av 200-årsflom ved bruk av den rasjonale formel er vist i Tabell 9-3. Klimatillegg er inkludert i beregningen. Tabell 9-2 Avrenningskoeffisienter for Torbugbekken Arealtype % Areal (m²) C C*A (m²) Innsjøer 0 % Snaufjell 5 % Myr 2 % Skog 90 % Oppdrag ; mg 25

34 Tabell 9-3 Beregnet 200-årsflom for Torbugbekken Nedbørfeltets areal (km²) 0,26 Gjennomsnittlig avrenningskoeffisient, C 0,34 Nedbørfeltets konsentrasjonstid (min) 32 Nedbørintensitet, i (mm/h) 38,6 Q 200 (m³/s) 0,9 Q 200 klimajustert (m³/s) 1,1 Tabell 9-4 Resultat fra kapasitetsberegning for Torbugbekken Q 200 klimajustert (m³/s) 1,1 Nødvendig diameter (m) 0,8 Lengde (m) 110 Inn-/utløpskontroll Utløpskontroll Nedbørfelt Torbugbekken Q 200 klimajustert (m³/s) 1,1 Innløpshøyde (m o h.) 77,01 Utløpshøyde (m o h.) 68,88 Nødvendig diameter 0,8 (m) Lengde (m) 102 Tverfall (%) 16 % Underkant rør, innløp (moh.) Vannlinje 200 års flom, innløp m o h) Vanndybde, innløp (m) 0,611 Vanndybde, utløp (m) 0,167 Vannlinje 200 års flom, utløp ( m o h) Oppdrag ; agh

35 10 Beregninger for Ekkerberget 10.1 Nedbørfelt og feltdata Bekkene fra Ekkerberget krysser den nye strekningen til E39 i profil 5430 (Ekkerberget 1), profil 5520 (Ekkerberget 2 og 3) og i profil 5100 (Ekkerberget samlet). Kart som viser nedbørfeltet til krysningspunktet er vist i Figur 10-1 og Figur Hoveddata for nedbørfeltene til krysningspunktene er vist i Tabell Figur 10-1 Oversiktskart over nedbørfeltene til bekkene fra Ekkerberget (Ekkerberget 1,2 og 3) Oppdrag ; mg 27

36 Figur 10-2 Oversiktskart over nedbørfeltene til bekkene fra Ekkerberget (Ekkerberget samlet) 28 Oppdrag ; agh

37 Tabell 10-1 Hoveddata for nedbørfeltet til bekkene fra Ekkerberget Nedbørfelt Ekkerberget 1 (5430) Ekkerberget 2 og 3 (5520) Feltareal (km²) 0,06 0,59 Middelvannføring, (l/s/km²) Middelvannføring, (m³/s) 46,0 53,4 0,003 0,03 Effektiv sjøprosent, A SE (%) 0,0 0,0 H min (moh.) H maks (moh.) Høydeintervall, H (m) Feltlengde, L (km) 0,6 1,3 Snaufjellprosent (%) 0 17,0 Skogprosent (%) 94,2 68,2 Myrprosent (%) 5,8 0, Flomberegning Tabell 10-2, Tabell 10-3 og Feil! Fant ikke referansekilden. viser en oversikt over benyttede verdier for avrenningskoeffisienter. Beregning av 200-årsflom ved bruk av den rasjonale formel er vist i Tabell Klimatillegg er inkludert i beregningen. Tabell 10-2 Avrenningskoeffisienter for Ekkerberget 1 Arealtype % Areal (m²) C C*A (m²) Innsjøer 0 % Snaufjell 0 % Myr 6 % Skog 94 % Oppdrag ; mg 29

38 Tabell 10-3 Avrenningskoeffisienter for Ekkerberget 2 og 3 Arealtype % Areal (m²) C C*A (m²) Innsjøer 0 % Snaufjell 17 % Myr 0 % Skog 68 % Tabell 10-4 Beregnet 200-årsflom for Ekkerberget Nedbørfelt Ekkerberget 1 (5430) Feltareal (km²) 0,06 0,59 Gjennomsnittlig avrenningskoeffisient, C 0,32 0,44 Nedbørfeltets konsentrasjonstid (min) Nedbørintensitet, i (mm/h) 38,6 36,1 Q 200 (m³/s) 0,20 2,6 Q 200 klimajustert (m³/s) 0,25 3,1 Ekkerberget 2 og 3 (5520) 30 Oppdrag ; agh

39 10.3 Kapasitetsberegning Resultat av kapasitetsberegning for Ekkerberget er vist i Tabell Tabell 10-5 Resultat fra kapasitetsberegning for Ekkerberget Nedbørfelt Ekkerberget 1 (5430) Ekkerberget 2 og 3 (5520) Q 200 klimajustert (m³/s) 0,25 3,1 Innløpshøyde (m o h.) Utløpshøyde (m o h.) Nødvendig diameter (m) 0,5 1,2 Lengde (m) Tverfall (%) 9% 1 % Underkant rør, innløp (moh.) Vannlinje 200 års flom, innløp m o h) , Vanndybde, innløp (m) Vanndybde, utløp (m) Vannlinje 200 års flom, utløp ( m o h) Oppdrag ; mg 31

40 11 Beregninger for Seterbekken 11.1 Nedbørfelt og feltdata Seterbekken (1 og 2) krysser den nye strekningen til E39 i profil Kart som viser nedbørfeltet til krysningspunktet er vist i Figur Hoveddata for nedbørfeltet til krysningspunktet er vist i Tabell Figur 11-1 Oversiktskart over nedbørfeltet til Seterbekken 32 Oppdrag ; agh

41 Tabell 11-1 Hoveddata for nedbørfeltet til Seterbekken Nedbørfeltets areal (km²) 0,86 Middelvannføring, (l/s/km²) 50,7 Middelvannføring, (m³/s) 0,04 Effektiv sjøprosent, A SE (%) 0,0 H min (moh.) 35 H maks (moh.) 624 Høydeintervall, H (m) 589 Feltlengde, L (km) 1,8 Snaufjellprosent (%) 23,4 Skogprosent (%) 74,1 Myrprosent (%) 0, Flomberegning Tabell 11-2 viser en oversikt over benyttede verdier for avrenningskoeffisienter. Tabell 11-2 Avrenningskoeffisienter for Seterbekken 1 og 2 Arealtype % Areal (m²) C C*A (m²) Innsjøer 0 % Snaufjell 23 % Myr 0 % Skog 74 % Beregnet 200-årsflom ved bruk av den rasjonale formel er vist i Tabell Klimatillegg er inkludert i beregningen. Oppdrag ; mg 33

42 Tabell 11-3 Beregnet 200- årsflom for Seterbekken 1 og 2 Nedbørfeltets areal (km²) 0,86 Gjennomsnittlig avrenningskoeffisient, C 0,46 Nedbørfeltets konsentrasjonstid (min) 45 Nedbørintensitet, i (mm/h) 29,3 Q 200 (m³/s) 3,3 Q 200 klimajustert (m³/s) 3, Kapasitetsberegning Resultat av kapasitetsberegning for Seterbekken er vist i Tabell Tabell 11-4 Resultat av kapasitetsberegning for Seterbekken Nedbørfelt Seterbekken (6290) Q 200 klimajustert (m³/s) 4,57 Innløpshøyde (m o h.) Utløpshøyde (m o h.) Nødvendig diameter (m) 1,3 Lengde (m) 175 Tverfall (%) 12,9 % Underkant rør, innløp (moh.) Vannlinje 200 års flom, innløp m o h) 42,09 41,79 Vanndybde, innløp (m) 1 Vanndybde, utløp (m) 0,25 Vannlinje 200 års flom, utløp ( m o h) 30,67 34 Oppdrag ; agh

43 12 Erosjonssikring Erosjonssikring oppstrøms og nedstrøms stikkrenner og kulverter, må tilpasses på stedet der erosjonssikringen skal utføres. I dette kapitlet er det derfor beskrevet generelle prinsipper for erosjonssikring Erosjonssikring av kulvertinnløp De følgende anbefalinger er basert på Vassdragshåndboka fra NVE (Fergus m.fl, 2010) Nødvendig sikring av kulvertinnløp Lengre kulverter må sikres med en rist (varegrind) for å hindre drukningsulykker og tilstopping. Inntaket skal alltid sikres når kulverten er lengre enn 50 m (Fergus m.fl, 2010). Dette gjelder alle stikkrenner/kulverter på nye E39 mellom Klettaelva og Otneselva Utforming En varegrind/rist vil samle gjenstander og annet drivgods, noe som kan redusere kulvertens flomkapasitet vesentlig. Dette kan medføre oversvømmelse og betydelig skade på veien (E39). Det er derfor viktig at: Gjenstander som er så små at de ikke vil sette seg fast inne i kulverten skal føres gjennom kulverten. Lysåpning mellom riststavene bør være minst 100 mm. Gjenstander som er så store at de kan sette seg fast inne i kulverten, skal stanses i en fangrist et stykke oppstrøms innløpet. Behovet for en slik fangrist skal vurderes på stedet. Inntaksrista må renskes manuelt flere ganger under større flommer. Det anbefales at rista er «løs», og det bør være atkomst slik at det kan renskes opp under flom. Det bør være fri åpning på mm mellom rista og bunnen i inntaket for å redusere mengden oppsamlet materiale i tørrvær. Ingen tverravstivere bør stå vinkelrett på riststavene, bortsett fra ved opplagrene og ved spalter. Ristareal skal vurderes utfra konsekvenser ved oversvømmelse, drivgods i bekkefaret, atkomst for rensking av rist, og byggekostnader. Vingemur gjør det mulig å øke ristarealet. Oppdrag ; mg 35

44 Falltapet gjennom inntaksrista vil påvirke kapasiteten i kulverten. Falltapet gjennom en rist fri for drivgods kan beregnes etter følgende formel (Fergus m.fl, 2010): Falltapet(rent) = ϕ t T 4/3 V2 2g sin α Her er: ϕ = formkoeffisient (avhengig av stavtversnitt) t = riststavens tykkelse T = lysåpning mellom riststavene α = ristas helningsvinkel med strømningsretningen Hvis innløpsrista er delvis tettet av drivgods, kan falltapet estimeres fra effektivt areal, A r (Fergus m.fl, 2010): Falltapet(tett) = Vr2 2g, = Q Ar Tabell 12-1 viser konsekvenser for falltapet ved 50 % tetting av innløpsrist. Nummerhenvisningen er den samme som for Tabell 1-1. Tabell 12-1 Konsekvenser for falltapet ved 50% tetting av innløpsrist Nr1 Nr2 Nr5 Nr6 Nr7 Nr8 Nr9 Nr10 Q 200 (m 3 /s) Diameter (m) Areal (m 2 ) Areal 50% (m 2 ) Vannhastighet (m/s) Vannhastighet 50% (m/s) Falltapet (m) K=0, Falltapet 50% (m) Erosjonssikring ved kulvertutløp Erosjonssikring ved kulvertutløp kan dimensjoneres fra dimensjonerende vannføring Q 200 og diameter på stikkrenne/kulvert. Alle stikkrenner/kulverter langs nye E39, har diameter mindre enn 1,5 meter og vannhastighet under 4 m/s. Da er en enkel steinplastring under utløpet tilfredsstillende (NVE, 2009). Tabell 12-2 viser nødvendig steinstørrelse, plastringslengde og tykkelse fra formel i «Veileder for dimensjonering av erosjonssikringer av stein, NVE, 2009.» Figur 12-1 viser prinsipp for utforming av steinmatten. I praksis må sikringen tilpasses terrenget. For å gi bedre energidemping, bør plastringen ha en ru overflate. 36 Oppdrag ; agh

45 Tabell 12-2 Dimensjonering av erosjonssikring av stein Nr1 Nr2 Nr5 Nr6 Nr7 Nr8 Nr9 Nr10 Q Diameter Vannhastighet D50 (m) Plastringslengde Plastringstykkels Figur 12-1 Prinsippskisse for steinsikring ved utløp av kulvert Oppdrag ; mg 37

46 13 Referanser Asplan Viak, 2012: E39 kryssing av Hennaelva og Klettaelva. Flomvurdering. Sluttrapport, Fergus m.fl. 2010: Vassdragshåndboka. Tharan Fergus, Knut Aune Hoseth, Einar Sæterbø. Vassdragshåndboka. Håndboka i vassdragsteknikk. Tapir Akademisk Forlag Myrabø, 1991: Flomberegning. Steinar Myrabø. Oppdragsrapport NVE, NVE, 2008: Planlegging og utbygging i fareområder langs vassdrag. Retningslinje 1/2008. Sist revidert Norges vassdrags- og energidirektorat. NVE, 2009: Lars Jenssen og Einar Tesaker. Veileder for dimensjonering av erosjonssikringer av stein. Veileder nr. 4 /2009. Norges vassdrags- og energidirektorat. NVE, 2011A: Retningslinjer for flomberegninger til 5-7 i forskrift om sikkerhet og tilsyn med vassdragsanlegg. Retningslinje 4/2011. Norges vassdrags- og energidirektorat. NVE, 2011B: Deborah Lawrence og Hege Hisdal. Hydrological projections for floods in Norway under a future climate. Report nr Norges vassdrags og energidirektorat. Shaw, 1994: Hydrology in Practice. Elizabeth M. Shaw. Page Wokingham. Databasen eklima. NVEs lavvannskart Oppdrag ; agh

47 Vedlegg Oppdrag ; aeg