Statens vegvesen. Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva. Utgave: 1 Dato:

Transkript

1 Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva Utgave: 1 Dato:

2 Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva 1 DOKUMENTINFORMASJON Oppdragsgiver: Rapporttittel: Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva Utgave/dato: 1 / Arkivreferanse: - Lagringsnavn: Rapport.docx Oppdrag: 5270 Reguleringsplan for E9 Volda sentrum Oppdragsbeskrivelse: Beregning av dimensjonerende flom og vannlinje i forbindelse med en ny bru over Øyraelva. Oppdragsleder: Torgeir Solli Fag: Samferdsel infrastruktur Tema Reguleringsplan Skrevet av: Kvalitetskontroll: Petter Reinemo Adrian Sigrist

3 Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva 2 FORORD I forbindelse med reguleringsplan for E9 gjennom Volda sentrum er det gjennomført flomog vannlinjeberegning av Øyraelva. Beregningene er sett i sammenheng med en ny planlagt bru. Torgeir Solli er oppdragsleder for Asplan Viak. Petter Reinemo har gjennomført beregningene i denne rapporten. Trondheim, 2/01/2014 Petter Reinemo Adrian Sigrist Kvalitetssikrer

4 Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva INNHOLD 1 Innledning Beregning av 200 årsflom Nedslagsfeltet til Øyraelva Flomberegning... 6 Vannlinjeberegning Geometri og elvemodell Inngangsverdier og grensebetingelser Beregnet vannlinje og energilinje Sensitivitetsanalyse Vurdering av den nye brua Stormflo Anbefalinger Vedlegg...15

5 Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva 4 1 INNLEDNING I tilknytning til planlegging av ny bru over Øyraelva i Volda sentrum skal dimensjonerende 200-årsflom med tilhørende vannlinje for elva beregnes. Arbeidet gjøres i tilknytting til arbeidet med reguleringsplan for E9 i Volda sentrum. Rapporten tar for seg beregning av 200 årsflom for Øyraelva samt vannlinjeberegning for den planlagte situasjonen med ny bru.

6 Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva 5 2 BEREGNING AV 200 ÅRSFLOM Dimensjonerende 200 årsflom i Øyraelva er beregnet for punktet der elva krysser planområdet til reguleringsplan for E9 i Volda sentrum. Det foreligger ingen kjente vannføringsmålinger i Øyraelva. 2.1 Nedslagsfeltet til Øyraelva Nedslagsfeltet til Øyraelva (figur 1) samt feltparametere er funnet ved bruk av NVE sitt lavvannskart. Feltarealet er på 2,9 km 2 og strekker seg fra 6 og 95 moh. Feltet er i stor grad dominert av skog (52%), snaufjell (22%), myr (8%) og sjø (5%). Feltlengden er på 7,9 km og middelvannføringen (q n ) er estimert til 56,1 l/s pr. km 2. Det som i stor grad karakteriserer nedslagsfeltet til Øyraelva er Rotevatnet som en stor del av det totale feltarealet drenerer ut til. Rotevatnet vil bidra med en demping av flomtoppene. Dempingseffekten blir tatt hensyn til i flomberegningen gjennom det effektive sjøarealet (A se ) som er på,9%. Figur 1: Nedslagsfeltet til Øyraelva.

7 Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva Flomberegning Som grunnlag for flomberegningen er det tatt utgangspunkt i NVE dokument «Flomberegning for Ørstavassdraget» og NVE retningslinjer «Retningslinjer for flomberegninger». Ørstavassdraget er nabovassdraget til Storelva som Øyraelva er en del av. Betraktningene som er gjort i NVE dokument i forhold til flomberegningene i Ørstavassdraget kan derfor også antas å være representativt for Storelva. Det er utarbeidet regionale flomformler for beregning av døgnmiddelflom som blant annet er presentert i NVE-retningslinjer I NVE dokument antas det at K2-formelen i retningslinjene gir mest sannsynlig verdi for alle feltene i Ørstavassdraget. Betraktningen er gjort basert på en sammenligning av beregnet døgnmiddelflom fra formlene mot måleserier fra geografisk representative vassdrag. Det er også beregnet en flomfrekvenskurve som antas å være representativ for Ørstavassdraget. Forholdstallet mellom middelflom (Q M ) og 200 årsflom (Q 200 ) er gitt 2,56. Døgnmiddelflom for Øyraelva er beregnet basert på nedslagsfeltets feltparametere og betraktningene gjort for Ørstavassdraget. K2 (fra NVE ): ( ) ( ) (1) (2) () (4) Q-verdiene fra de regionale flomformelene gir verdier for døgnmiddelvannføring. Kulminasjonsvannføringen kan være adskillig større enn denne. I NVE-retningslinjer er det presentert formler som baserer seg på feltparametere for beregning av forholdstallet mellom kulminasjonsvannføring og døgnmiddelvannføring. I NVE dokument blir formelen for høstflommer benyttet ettersom nedbøren er den dominerende årsaken til flommene. Forholdstallene som blir gitt av formelen virker rimelige sammenlignet med observerte forholdstall ved en geografisk representativ målestasjon. For Øyraelva er forholdet mellom momentanflom og døgnmiddelflom beregnet basert på feltparametere og formel 5. Formel for høstflom (fra NVE ): (5) (6) På bakgrunn av høy effektiv sjøprosent i feltet er et forholdstall mellom momentanflom og døgnmiddelflom på 1,2 en rimelig verdi.

8 Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva års momentanflom er beregnet til: (7) Klimatillegg: I henhold til NVE rapport skal det legges til et klimatillegg på 20% til den beregnede 200 årsflommen for å ta hensyn til fremtidige klimaforandringer. Verdien er anbefalt for alle felt i Møre og Romsdal. Medregnet klimatillegget blir dimensjonerende 200 års flom for Øyraelva beregnet til: (8)

9 Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva 8 VANNLINJEBEREGNING.1 Geometri og elvemodell Det er satt opp en Hec-Ras modell av Øyraelva for strekningen som berører planområdet. Geometrien til elva er bestemt på bakgrunn av kartgrunnlag (1-meter koter fra SOSI-fil som er triangulert i ArcGis). Programmet Geo-Ras er benyttet for å skrive elvas geometri fra ArcGis til Hec-Ras. Det er hentet ut tverrprofiler av elva som i størst mulig grad skal beskrive elvestrekningen. Plassering av valgte elvetverrsnitt er vist på figur 1. Profiler til de benyttede elvetverrsnittene finnes i vedlegg. Figur 2: Benyttede tverrprofiler i Hec-Ras modellen av Øyraelva.

10 Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva 9 Eksisterende bruer: De eksisterende bruene innenfor modellområdet er lagt inn Hec-Ras modellen. Prestegardsbrua (E9) er lagt inn basert på tegning fra kommuneingeniørkontoret i Volda i 1969 ( A2). På bakgrunn av tegningen er kote på underkant bru satt til + 5,65, mens kote overkant bru er satt til Dette er ikke kontrollmålt. Brua lengst nedstrøms modelleringsområdet (Gamle Øyra bru i Hamnegata) er lagt inn i modellen basert på tegning utarbeidet av Møre og Romsdal vegkontor avd. fra Det er ukjent hvilken høydereferanse som er benyttet på denne tegningen. Tegningen gir at kote til toppen av dekke til brua er + 8,8. Dagens grunnkart med høydereferanse NN1954 gir at nivået til topp dekke er på +,2. Det gir at en kotehøyde på underkant bru på + 1,6 referert til NN1954. Det foreligger en del usikkerhet i disse betraktningene. Ny planlagt bru: Den nye brua vil ikke påvirke utformingen til det eksisterende elveløpet da den er planlagt som et spenn over elva. Landkar/brukar vil ikke medføre noen tverrsnittsreduksjon i elveløpet da de legges inn i eksisterende elvekanter. Kote i underkant av den nye brua er på + 4,79, mens kote overkant av ny bru er på + 6,9. Da brua ikke påvirker elvegeometrien er den ikke lagt inn i Hec-Ras modellen. Resultatene av beregnet vannlinje og energilinje ses opp i mot kotehøydene til den nye brua. Brua vil ligge i området mellom profil 6 og 8 i Hec-Ras modellen. Figur under viser utsnitt av plantegning med den nye brua over Øyraelva. Figur : Utsnitt fra plantegningen av den nye brua over Øyraelva.

11 Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva 10.2 Inngangsverdier og grensebetingelser Vannføring: Modellen er kjørt for en dimensjonerende 200 års vannføring på 55,4 m /s beregnet i kapittel 2. Friksjon i elva (Manningstall): Manningstallet (M )er en parameter som beskriver friksjonsforholdene i elveløpet. Det blir skilt mellom en M-verdi i selve elveløpet og en M-verdi på sidekantene/flomslettene. For Øyraelva er Manningstall satt på bakgrunn av en vurdering av teoretiske verdier gitt av «Open-channel hydraulic, Chow 1959», og av bilder fra elvestrekningen. Det er valgt å benytte et Manningstall på 0 for elveløpet og 20 for sidekantene. Fra tverrprofil 1 til 11 er det benyttet M=0 for hele tverrsnittet. Dette da sidekantene i stor grad består av jevne tette flater som gir liten friksjon. For profil 12 til 22 er det benyttet M=20 for alle områder utenfor det definerte elveløpet. Øvre grensebetingelse: For tverrsnittet lengt oppstrøms elva (22) er det et fall i elva (I=10%) etter et flatere parti. Det er grunn til å tro at det her kan forekomme en kritisk strømning slik at dette er satt som øvre grensebetingelse. Nedre grensebetingelse: Øyraelva munner ut i Voldsfjorden, noe som er tatt hensyn til i modellen av elvestrekningen. Havnivået vil dermed gi nedstrøms grensebetingelse. Havnivået varierer med månens gang og værforhold. Hvilket havnivå som velges som dimensjonerende ved 200 årsflommen må basere seg på en generell vurdering. Det er valgt å benytte høyeste astronomiske tidevann (HAT) som dimensjonerende tilfelle. HAT er hentet fra sehavniva.no og er for Volda på 115 cm. Det blir videre lagt på et tillegg for forventet havnivåstigning de neste 100 årene på 40 cm. Denne verdien er hentet fra rapporten «Endringer i fortidens, dagens og framtidens havnivå med spesielt fokus på vestlandskysen, 2012» utarbeidet av Bjerknessenteret for klimaforskning. 40 cm representerer omtrent gjennomsnittet av verdiene for de estimerte anslagene. HAT inkludert havnivåstigning gir en nedre grensebetingelse på 155 cm. For dagens situasjon tilsvarer et havnivå på 155 cm høyvann med 5 års gjentaksintervall.

12 Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva 11. Beregnet vannlinje og energilinje Resultatene fra modelleringen av Øyraelva er vist i Figur 4 og i tabell 1. Det henvises til nummereringen av tverrsnittene på Figur Oyraelva_Volda Plan: Plan Oyraelva sentrum Ny bru Main Channel Distance (m) Figur 4: Beregnet vannlinje for 200 års vannmengde i Øyraelva. Grønn stipling indikerer energilinjen.

13 Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva 12 Tabell 1: Resultater fra Hec-Ras modellen av Øyraelva for 200 års vannmengde.m=0/20. Profil [nr] Bunn elv [moh] Vannlinje [moh] Vanndybde [m] Energilinje [moh] Hastighet [m/s] Froude tall Bridge Bridge

14 Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva 1.4 Sensitivitetsanalyse Det er gjort en sensitivitetsanalyse av modellen der ruheten i elveløpet økes (>20%). Dette for å vurdere modellens følsomhet og for å kvalitetssikre resultatene. I sensitivitetsanalysen er det benyttet et Manningstall på 25 i elveløpet og 15 på sidekantene. Tabell 2 viser forskjellen mellom resultatene for modellen kjørt for M=0/20 og M=25/15. Tabell 2: Tabellen viser resultatene fra sensitivitetsanalysen. Verdiene angir resultatene fra modellen kjørt med M=0/20 minus modellen kjørt med M=25/15. Profil [nr] Bunn elv [moh] Vannlinje [moh] Vanndybde [m] Energilinje [moh] Hastighet [m/s] Froude tall Bridge Bridge

15 Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva 14.5 Vurdering av den nye brua Nivået til underkant av ny bru må minimum tilfredsstille energilinja til dimensjonerende 200 årsflom. I tillegg anbefales det å legge på 0,5 meter til denne verdien for å ta hensyn til eventuell is, drivgods eller andre gjenstander som kan hope seg opp i elveløpet. Brua blir liggende mellom tverrsnitt 6 og 8 i modellen. Kote i underkant av den nye brua er på + 4,79, mens kote overkant av ny bru er på + 6,9. I tabellen under vises differanse mellom beregnet energilinje i det gitte snittet og avstanden til energilinja for 200 årsflom. Tabell : Avstand mellom nivå til underkant bru og beregnet energilinje. Profil [nr] Energilinje [moh] Underkant bru [moh] Differanse [m] Brua går skrått over elveløpet og vil først berøre elva mellom profil 7 og 8. Energilinja er her anslått til å ligge ca 40 cm under underkant av bru. Videre i profil 6 og 7 ligger energilinja 0.66 og 1.58 meter under underkant bru, som sees på som tilfredsstillende. På bakgrunn av beregningene og sensitivitetsanalysen konkluderes det med at den planlagte lysåpningen under brua er tilstrekkelig for en 200 årsflom. Det anbefales derimot at det gjennomføres en oppmåling av elva (spesielt på elvestrekningen ved den nye brua) for å kvalitetssikre resultatene samt eliminere usikkerhet i beregningene. Dette da differansen mellom energilinje og underkant bru mellom profil 7 og 8 ligger på et minimum av hva som kan aksepteres. 4 STORMFLO Den nye brua må ikke skape problemer i tilfeller med stormflo. Statens kartverk (sehavniva.no) gir at høyvann med 200 års gjenntaksintervall har kote +1,92 (NN1954). I henhold til rapporten «Endringer i fortidens, dagens og framtidens havnivå med spesielt fokus på vestlandskysten, 2012» blir det lagt til 40 cm for å ta hensyn til en forventet havnivåstigning fram til år Det gir en dimensjonerende 200 års stormflo på kote + 2,. 200 års stormflonivå vil ikke påvirke vannstanden under den nye planlagte brua. Dette er også kontrollert ved å endre nedre grensebetingelse i Hec-Ras modellen til + 2, meter.

16 Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva 15 5 ANBEFALINGER På bakgrunn av vannlinjeberegningene anbefales det å gjøre oppmåling på elvestrekningen. Dette for å kvalitetssikre resultatene og eliminere usikkerhet. Det anbefales å måle inn elvestrekningen på en strekning oppstrøms, under og nedstrøms den nye brua. I tillegg bør Gamle Øyra bru i Hamnegata måles inn for å ha kontroll på eventuell oppstuving. Beregningene i denne rapporten viser at oppstuving kan forekomme ved en 200 årsflom ved Gamle Øyra bru. 6 VEDLEGG Benyttede elveprofiler i Hec-Ras modellen er vist under. Nummereringen av profilene henviser til nummereringen på figur 2. 1: :

17 Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva 16 Gamle Øyra bru i Hamnegata : : : :

18 Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva 17 6: : : :

19 Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva 18 Prestegardsbrua (E9): : : :

20 Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva 19 1: : : :

21 Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva 20 17: : : :

22 Flom- og vannlinjeberegning, Øyraelva 21 21: :