Flomberegning for Vesleelva. Sande kommune i Vestfold

Transkript

1 Flomberegning for Vesleelva Sande kommune i Vestfold Norges vassdrags- og energidirektorat 2015

2 Oppdragsrapport Flomberegning for Vesleelva, Sande kommune i Vestfold Oppdragsgiver: Forfatter: Breivollveien AS Thomas Væringstad Trykk: Elektronisk Forsidefoto: Emneord: Flomberegning, Vesleelva, Sande, Vestfold. 2

3 Innhold Forord... 4 Sammendrag... 5 Beskrivelse av nedbørfeltet... 6 Målestasjonene... 7 Beregning av middelflom og flommer med ulike gjentaksintervall 8 Døgnmiddelvannføringer... 8 Beregning av kulminasjonsvannføringer... 9 Justering av flomverdier i forhold til ventede klimaendringer...10 Usikkerhet Referanser

4 Forord På oppdrag for Breivollveien AS har NVE, Hydrologisk avdeling, utført flomberegninger for Vesleelva, Sande kommune i Vestfold. Middelflom og flommer med gjentaksintervall 5, 10, 20, 50, 100, 200 og 500 år er beregnet. I tillegg er flomverdiene justert i forhold til ventete klimaendringer. Arbeidet er blitt utført i januar Thomas Væringstad har vært ansvarlig for oppdraget fra NVEs side, i tillegg har Seija Stenius kvalitetskontrollert arbeidet. Rapporten er utført på oppdragsbasis og er ikke en del av NVE sin forvaltningsmessige behandling av saken. Oslo, januar 2015 Sverre Husebye seksjonssjef Thomas Væringstad senioringeniør 4

5 Sammendrag Det er utført flomberegning for Vesleelva i Sande kommune i Vestfold. Middelflom og flommer med gjentaksintervall 5, 10, 20, 50, 100, 200 og 500 år er beregnet. Denne flomberegningen er ment som et hjelpemiddel til vurdering av flomfare ved utbygging langs elva. Flomberegningen er kontrollert av Seija Stenius, NVE. Vassdraget er kan anses som uregulert. Det er ingen vannføringsstasjoner i Vesleelva, men det er flere målestasjoner i nærliggende elver. Flomberegningene er basert på data fra sammenlignbare målestasjoner og verdier fra regionale flomfrekvenskurver. Resultatet ble (kulminasjonsverdier): Areal QM Q5 Q10 Q20 Q50 Q100 Q200 Q500 km 2 m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s Vesleelva 45, Kulminasjonsvannføringer for flommer i et endret klima (år 2100) er som følger: Areal QM Q5 Q10 Q20 Q50 Q100 Q200 Q500 km 2 m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s Vesleelva 45, Dataseriene som er brukt i frekvensanalysene er stort sett av god kvalitet på flomvannføringer, men det er ikke direkte målinger i vassdraget. Med bakgrunn i dette kan kvaliteten på beregningene regnes å være middels god. 5

6 Beskrivelse av nedbørfeltet Vesleelva har vassdragsnummer (regine) 013.AZ. Flomregime: Regnflommer om sommeren og på høsten er dominerende. Smelteflommer om våren er sekundære. Feltkarakteristika for nedbørfeltet er vist i tabell 1, og feltgrensene er vist i figur 1. Figur 1. Nedbørfeltet til Vesleelva. Tabell 1. Feltkarakteristika for Vesleelva. Feltareal Snaufj. Eff. sjø QN (61-90) 1 Høydeintervall Feltlengde (km 2 ) (%) (%) (l/s km 2 ) (moh.) (km) Vesleelva 45,1 0 0,1 21, ,0 1 Avrenning beregnet fra NVEs avrenningskart for normalperioden

7 Figur 2. Nedbørfeltet til Vesleelva og plassering av målestasjoner. Målestasjonene En oversikt over nedbørfeltene til aktuelle sammenligningsstasjoner i området er gitt i tabell 2. Beliggenhet og feltgrenser er vist i figur 2. 7

8 Tabell 2. Feltkarakteristika for aktuelle sammenligningsstasjoner. Stasjon Måleperiode Feltareal (km 2 ) Eff. sjø (%) QN (61-90) (l/s km 2 ) Qobs (l/s km 2 ) Høydeint. moh Gryta 1967-d.d. 7, , Sæternbekken 1971-d.d. 6, , Blomsterkroken ,5 0, , Elgtjern 1975-d.d. 6,63 3, , Sundbyfoss 1976-d.d. 74,7 0, , Fiskum 1976-d.d. 51,6 0, , Jondalselv 1919-d.d , , Istreelva 2007-d.d. 25,6 0, , Brusetbekken 1987-d.d. 7,44 0,4 9 17, Q N betegner årsmiddelavrenningen i perioden beregnet fra NVEs avrenningskart. Q obs betegner middelavrenningen beregnet i observasjonsperioden til målestasjonene. Beregning av middelflom og flommer med ulike gjentaksintervall Døgnmiddelvannføringer For beregning av middelflom vil det bli gjort en vurdering av flommer ved målestasjonene i tabell 2. Regionalt formelverk for beregning av middelflom i definerte hydrologiske regioner (Sælthun et al., 1997) benyttes til sammenligning. I tabell 3 er det beregnet middelflom og forholdstallet mellom middelflom og flommer med gjentaksintervall 5, 10, 20, 50, 100, 200 og 500 år for målestasjonene, sammen med regionale flomfrekvenskurve for høstflom i region H3. Tabell 3. Flomfrekvensanalyse ved målestasjonene. Stasjon Periode Ant. Areal QM Q5/ Q10/ Q20/ Q50/ Q100/ Q200/ Q500/ år km 2 m 3 /s l/s km 2 QM QM QM QM QM QM QM 6.10 Gryta ,03 1, ,31 1,53 1,72 1,97 2,14 2,30 2, Sæternbekken ,23 1, ,30 1,54 1,77 2,07 2, , Blomsterkroken ,5 6, ,28 1,51 1,74 2,02 2,24 2,45 2, Elgtjern ,63 1, ,26 1,47 1,67 1,92 2,12 2,31 2, Sundbyfoss ,7 17, ,24 1,43 1,61 1,85 2,03 2,20 2, Fiskum ,6 10, ,31 1,57 1,81 2,13 2,37 2,60 2, Jondalselv , ,25 1,48 1,71 2,02 2,27 2,52 2, Istreelva ,6 8, Brusetbekken ,44 1, ,24 1,44 1,63 1,88 2,06 2,24 2,48 Regional-H ,33 1,73 2,04 2,57 3,05 3,45 4,20 8

9 Regionalt formelverk i region H3 gir for Vesleelva en middelflom på 189 l/s km 2. Ser man på rene høstflommer sammenlignet med årsflommer, er gjerne middelflommen mindre mens frekvenskurven er brattere. Formelverket underestimerer derfor trolig middelflommen i Vesleelva. VM Sundbyfoss er nærmeste målestasjon, men flomdataene før 2009 er antatt å være noe usikre. Denne stasjonen blir derfor lagt mindre vekt på. Med bakgrunn i spesifikk middelflom for målestasjonene ovenfor, antas spesifikk middelflom i Vesleelva å være 270 l/s km 2. Som frekvensfaktorer for Vesleelva brukes frekvensfaktorene som er utledet fra Jondalselvs dataserie. Resultatene blir da som i tabell 4. Tabell 4. Døgnmiddelflommer med ulike gjentaksintervall for Vesleelva. Vesleelva Areal QM Q5 Q10 Q20 Q50 Q100 Q200 Q500 km 2 l/s km 2 m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s Frekvensfaktorer, Q T/Q M ,25 1,48 1,71 2,02 2,27 2,52 2,88 Flomvannføring 45, ,2 15,2 18,0 20,8 24,6 27,6 30,7 35,1 Beregning av kulminasjonsvannføringer Forholdet mellom kulminasjonsvannføring (momentanvannføring) og døgnmiddelvannføring (Q mom/q mid) anslås fortrinnsvis ved å analysere de største observerte flommene i vassdraget. Siden det ikke finnes vannføringsdata fra vassdraget må forholdstallet Q mom/q mid dermed beregnes med utgangspunkt i nærliggende og lignende målestasjoner i området, og beregnede forholdstall fra eksisterende formelverk. Analyser utført direkte på kulminasjonsflommer viser at forholdstallet mellom kulminasjonsverdier og døgnmiddelverdier ved målestasjonene Fiskum og Sundbyfoss er henholdsvis 1,3 og 1,8. I Sælthun et al. (1997) er det utarbeidet ligninger som uttrykker en sammenheng mellom forholdet Q mom/q mid og feltkarakteristika (feltareal og effektiv sjøprosent) for vår- og høstsesong. For vårflommer gjelder formelen: Q mom/q mid = 1,72-0,17 log A - 0,125 A SE 0,5, mens formelen for høstflommer er: Q mom/q mid = 2,29-0,29 log A - 0,270 A SE 0,5, hvor A er feltareal og A SE er effektiv sjøprosent. For Vesleelva benyttes formelen for høstflommer, da regn er den dominerende årsaken til de største flommene. Formelen gav et forholdstall på 1,72. Dette er noe mindre enn hva som er observert ved Sundbyfoss. Basert på dette er det valgt å bruke 1,7 som er omtrent som beregnet fra regionalt formelverk. Kulminasjonsverdiene blir dermed som i tabell 5. 9

10 Tabell 5. Beregnet middelflom (QM) og resulterende flomverdier ved ulike gjentaksintervall for Vesleelva, kulminasjonsvannføringer. Areal QM Q5 Q10 Q20 Q50 Q100 Q200 Q500 km 2 l/s km 2 m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s Vesleelva 45, Justering av flomverdier i forhold til ventede klimaendringer I NVE-report Hydrological projections for floods in Norway under a future climate er det gitt anbefalinger om hvordan man skal ta hensyn til ventet klimautvikling frem til år 2100 ved beregning av flommer med forskjellige gjentaksintervall. Ut fra avsnitt 8.6 Østlandet i nevnte rapport, velger vi her å benytte en faktor på 1,2 (20 % økning) for å anslå klimaendringers effekt på flommer med forskjellige gjentaksintervall i Vesleelva. Kulminasjonsvannføringer for flommer i et endret klima (år 2100) blir dermed som i tabell 6. Tabell 6. Beregnet middelflom (QM) og resulterende flomverdier ved ulike gjentaksintervall for Vesleelva, kulminasjonsvannføringer, justert med + 20 % som følge av ventede klimaendringer. Areal QM Q5 Q10 Q20 Q50 Q100 Q200 Q500 km 2 l/s km 2 m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s Vesleelva 45, Usikkerhet Det er en hel del usikkerhet knyttet til frekvensanalyser av flomvannføringer. De observasjoner som foreligger er av vannstander. Disse omregnes ut fra en vannføringskurve til vannføringsverdier. Vannføringskurven er basert på observasjoner av vannstander og tilhørende målinger av vannføring i elva. Men disse direkte målinger er ofte ikke utført på store flommer. De største flomvannføringene er altså beregnet ut fra et ekstrapolert forhold mellom vannstander og vannføringer, dvs. også observerte flomvannføringer inneholder en stor grad av usikkerhet. Hydrologisk avdelings database er basert på døgnmiddelverdier knyttet til kalenderdøgn. I prinsippet er alle flomvannføringer derfor noe underestimerte, fordi største 24-timersmiddel alltid vil være større eller lik største kalenderdøgnmiddel. En annen faktor som fører til usikkerhet i data, er at de eldste dataene i databasen er basert på én daglig observasjon av vannstand inntil registrerende utstyr ble tatt i bruk. Disse daglige vannstandsavlesninger betraktes å representere et døgnmiddel, men kan avvike i større eller mindre grad fra det reelle døgnmiddelet. I tillegg er dataene med fin tidsoppløsning ikke kontrollerte på samme måte som døgndataene og er ikke kompletterte i tilfelle observasjonsbrudd. Det foreligger heller ikke data med fin tidsoppløsning på databasen lenger enn cirka 25 år tilbake. Usikkerheten i beregningene for dette vassdraget er antatt middels stor. 10

11 Referanser Sælthun, N. R., Tveito, O. E., Bønsnes, T. E. og Roald, L. A. 1997: Regional flomfrekvensanalyse for norske vassdrag. NVE Rapport nr