Oppdragsgiver: Vang kommune Vang, Fløgstrøndfjorden - Flom- og skredvurderinger for renseanlegg Dato:

Transkript

1 Oppdragsgiver: Vang kommune Oppdrag: Vang, Fløgstrøndfjorden - Flom- og skredvurderinger for renseanlegg Dato: Skrevet av: Adrian Sigrist Kvalitetskontroll: Petter Reinemo, FLOM- OG VANNLINJEBEREGNINGER VED FLØGSTRØNDFJORDEN, VANG KOMMUNE INNOLD 1 Innledning Beregning av 200 årsflom Flomberegning Kontroll med referansevassdrag Vannlinjeberegning Geometri og elvemodell Inngangsverdier og grensebetingelser Modellkalibrering Beregnet vannlinje og energilinje Isgang Oppsummering og anbefalinger... 9 Vedlegg Vedlegg VEDLEGG 1 Relasjon Vannføring / Vannstand ved Fløgstrøndfjorden, Vang kommune 2 Tverrprofiler med vannstand og energilinje ved 200-års flom 3 NVE-Lavvannskart fra nedbørfeltet med feltparameterne. ENVISINGER [1] Retningslinjer for flomberegninger, NVE Retningslinje, [2] Flomberegning for Bjørdalselvi, Vang kommune, NVE notat, 13,07,2011 [3] vordan is i vassdrag dannes, NVE Rapport, Notat: Flom- og Vannlinjeberegninger ved Fløgstrøndfjorden, Vang Kommune Side 1

2 1 INNLEDNING I Vang kommune planlegges det et nytt renseanlegg på bredden av Fløgstrøndfjorden. I forbindelse med plassering av nytt renseanlegg må flomlinje for 200-års flom med klimatillegg for Fløgstrøndfjorden kartlegges. Ifølge kommunen handler det om et nybygg i sikkerhetsklasse F2 etter TEK Det betyr at største nominelle årlige sannsynligheten for flom skal være 1/200 som representerer 200-årsflommen. Kommunen har avklart sikkerhetsklasse med NVE. Asplan Viak har fått oppdrag fra Vang kommune om å gjennomføre hydrologiske og hydrauliske beregninger for 200-års flom ved Fløgstrøndfjorden. 2 BEREGNING AV 200 ÅRSFLOM Dimensjonerende 200 årsflom i Fløgstrøndfjorden er beregnet for punktet ved utløp av Fløgstrøndfjorden. Fløgstrøndfjorden er en del av Begna-/Drammenvassdraget (Vassdragområde 012). Nedslagsfeltet til Fløgstrøndfjorden (figur 1) samt feltparametere er funnet ved bruk av NVE sitt lavvannskart. Feltarealet er på 83,7 km 2 og strekker seg fra 782 og 1646 moh. Feltet er i stor grad dominert av snaufjell (79%), skog (9,5%) og sjø (9,7%). Feltlengden er på 11,7 km og middelvannføringen (q n ) er estimert til 28,9 l/s pr. km 2. Det som i stor grad karakteriserer nedslagsfeltet til Fløgstrøndfjorden er store andel av innsjøer som bidrar med en demping av flomtoppene. Dempingseffekten blir tatt hensyn til i flomberegningen gjennom det effektive sjøarealet (A se ) som er på 2,0 %. Komplette feltparameterne vises i vedlegg 3. Figur 1 Nedslagsfeltet til Fløgstrøndfjorden Notat: Flom- og Vannlinjeberegninger ved Fløgstrøndfjorden, Vang Kommune Side 2

3 2.1 Flomberegning Som grunnlag for flomberegningen er det tatt utgangspunkt i NVE retningslinjer «Retningslinjer for flomberegninger» [1]. Det er i [1] utarbeidet regionale flomformler for beregning av døgnmiddelflom. Betraktningen er gjort basert på en sammenligning av beregnet døgnmiddelflom fra formlene mot måleserier fra geografisk representative vassdrag. Fløgstrøndfjorden ligger i flomregion V2. Forholdstallet mellom middelflom (Q M ) og 200 årsflom (Q 200 ) er satt til 2,0 etter [1]. Døgnmiddelflom for Fløgstrøndfjorden er beregnet basert på nedslagsfeltets feltparametere og formel (1). Flomregion V2 Vårflommer 0,0930 ln 0,0816 0,5076 0,0281 3,59 297,2 / ,7 24,9 /, ø 24,9 2,0 49,8 / Q-verdiene fra de regionale flomformelene gir verdier for døgnmiddelvannføring. Kulminasjonsvannføringen kan være adskillig større enn denne. I [1] er det presentert formler som baserer seg på feltparametere for beregning av forholdstallet mellom kulminasjonsvannføring og døgnmiddelvannføring. For Fløgstrøndfjorden er forholdet mellom momentanflom og døgnmiddelflom beregnet basert på feltparametere og formel 5. Formel for vårflom (fra NVE ):. 1,72 0,17 0, ,22 6 På bakgrunn av høy effektiv sjøprosent i feltet anses et forholdstall mellom momentanflom og døgnmiddelflom på 1,22 som en rimelig verdi. Notat: Flom- og Vannlinjeberegninger ved Fløgstrøndfjorden, Vang Kommune Side 3

4 200 års momentanflom er beregnet til: 49,8,0 / 1,22 60,5 / 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 mindre enn 100 km 2 i Oppland fylke. Medregnet klimatillegget blir dimensjonerende 200 års flom for Fløgstrøndfjorden beregnet til: 60,5 / 1,2 72,6 / Kontroll mot referansevassdrag Det finnes flomdata fra nærliggende vassdrag til Fløgstrøndfjorden. Flomberegninger gjort i kapittel 2.1 kan sammenliknes med frekvensanalyser fra disse nærliggende vannføringsmålestasjoner (Datagrunnlag fra [2]). Tabellen 1 vises feltkarakteristikk, Q N normalvannsføring, Q M middelflom og 200-års flommengder (døgnmiddelverdier) for de forskjellige vannføringsstasjoner og Fløgstrøndfjorden. Fløgstrøndfjorden ligger geografisk mellom Frostdalen/Sula (vestlig) og Rysna/ugali (østlig). Det vises at Fløgstrøndfjorden har lavere flommengder (l/s km 2 ) enn de stasjoner med mindre feltareal (Rysna, Frostdalen, Sula). Stor effektiv sjøprosent og et større nedbørfelt kan gi en dempning av flomtopper ved Fløgstrøndfjorden sammenlignet med de mindre feltene. Dette blir bekreftet med de forholdsvis lave flomverdiene fra ugali som har et betydelig større nedbørfelt enn Fløgstrøndfjorden. På bakgrunn av analysen av referansevassdrag virker flomverdien beregnet i kapittel 2.1 å være god. Tabell 1: Feltkarakteristikk, Middelflom og 200-års flom for forskjellige nærliggende vannføringsstasjoner og Fløgstrøndfjorden. Stasjon Feltareal Eff. Sjø øydeintervall Q N Q M Q 200 /Q [km 2 ] [%] [moh.] [l/s km 2 ] [l/s km 2 ] [ ] [m 3 /s] Rysna 41,7 0, , ,14 30, Frostdalen 25,7 1, , ,43 21, Sula 30,4 3, , ,37 26, ugali 1 591,7 2, , Fløgstrøndfjorden 83,7 2, , ,0 49,8 M Q 200 Døgn 1 Frekvensanalyse gjennomført av Asplan Viak, Notat: Flom- og Vannlinjeberegninger ved Fløgstrøndfjorden, Vang Kommune Side 4

5 3 VANNLINJEBEREGNING 3.1 Geometri og elvemodell Det er satt opp en ec-ras modell av Fløgstrøndfjorden for strekningen som berører planområdet. Geometrien til elva er bestemt på bakgrunn av LIDAR terrengmodellen og to tverrprofiloppmålinger ved utløpet (Tv. 10 og Tv.11, se Figur 2). I tillegg blir også høyoppløst flyfoto konsultert til å sjekke tverrprofilene. Plassering av valgte elvetverrsnitt er vist på figur 1. Profiler til de benyttede elvetverrsnittene finnes i vedlegg 2. Da LIDAR modellen bygges opp på datafangst ved høy vannstand i Fløgstrøndfjorden (vannstand moh.), mangler mye informasjon om bekkengeometrien (fra bekkebunn til vannspeilet) som er veldig viktig i 1D-Modellering. Vannstand i Fløgstrøndfjorden påvirkes sterk av bekkgeomterien ved utløpet. Denne utløpgeometrien baseres hovedsakelig på 2 tverrprofiloppmålinger som ble gjennomført ved mye snø. Totalt sett er terrengdatakvalitet dårlig. Figur 2: Benyttede tverrprofiler i ec-ras modellen av Fløgstrøndfjorden Notat: Flom- og Vannlinjeberegninger ved Fløgstrøndfjorden, Vang Kommune Side 5

6 3.2 Inngangsverdier og grensebetingelser Vannføring: Modellen er kjørt for en dimensjonerende 200 års vannføring på 72,6 m 3 /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 elveløpet er det valgt å benytte et Manningstall på og for sidekantene et Maningstall på Modellkalibrering Modellen er kalibrert utfra vannstandsmålinger ved Fløgstrøndfjorden 11. Juni Flommen som opptrådde 11. Juni 2011 er vurdert som en 10-års flom. En analyse fra nærliggende vannføringsmålestasjoner (Rysna, Frostdalen, Sula) bekrefter en 10/20-årsflom i området. Kommunen har data på at vannlinja lå omtrent 1 m høyere enn vanlig ved dette tilfellet (på 785 moh.). Det ble gjort flere innmålinger av vannlinje, hvorav to innmålinger var tydelig høyere enn de andre. Tilhørende vannføring ved 10-års flom er beregnet med samme metoden som 200-års flommengder i Kp. 2.1, på grunn av manglende vannføringsstasjoner. Innmålinger vises i vedlegg 1 samme med beregnet relasjon mot vannføring/vannlinje i Fløgstrøndfjorden. Avvik fra beregnete og observerte vannlinje ligger på +/- 50 cm. Det er grunn til å tro at avviket i stor grad skyldes usikkerhet i innmålinger av vannstand og tilhørende vannføring. Modellkalibrering hjelper særlig å verifisere modellen ved vannstand lavere enn 785 moh., hvor vi har dårlig terrenginformasjon. ele modellkalibrering vurderes som tilstrekkelig. Notat: Flom- og Vannlinjeberegninger ved Fløgstrøndfjorden, Vang Kommune Side 6

7 3.4 Beregnet vannlinje og energilinje Resultatene fra modelleringen er vist i Figur 3. Det henvises til nummereringen av tverrsnittene på Figur 2. Figur 3: Beregnet vannlinje og energilinje for 200 års vannmengde i Fløgstrøndfjorden. Røde linjen indikerer energilinjen. For plassering av det nye renseanlegg er vannstand i tverrprofilen 6 dimensjonerende års vannlinje langs Fløgstrøndfjorden ligger konstant på moh. Energilinjen er tilsvarende vannlinjen på grunn av minimal vannhastighet i snittet. For å ta hensyn til usikkerhet i beregningene og innmålinger legges det på en sikkerhetsmargin på 200 års vannlinje på 0,5 meter. Det betyr at dimensjonerende nivå til renseanlegget settes til moh. Figur 4 viser oversvømt areal med sikkerhetsavstand for hele Fløgstrøndfjorden. Figur 5 viser området rundt den planlagte plasseringen til renseanlegget Shapefiler som viser oversvømt areal for 200-års flom ble også sendt til oppdragsgiver per e- post, 6. mars Notat: Flom- og Vannlinjeberegninger ved Fløgstrøndfjorden, Vang Kommune Side 7

8 Figur 4 Oversvømt areal (blått) ved Fløgstrøndfjorden, røde linjen ligger på moh. Figur 5 Oversvømt arealet (blått) ved planlagte beliggenheten, røde linjen ligger på moh. Notat: Flom- og Vannlinjeberegninger ved Fløgstrøndfjorden, Vang Kommune Side 8

9 4 ISGANG De fleste isproblemer har sammenheng med stor, og ofte varierende vintervannføring [3]. Isproblemer er eksempelvis kjent i Begna vassdraget nedstrøms Vangsmjøse, hvor flere vannkraftverk er årsak til stor variasjon i vannføring. vorvidt Fløgstrøndfjorden er eksponert for isproblemer er vanskelig å si uten konkrete erfaringsdata. Det trange utløpet av Fløgstrøndfjorden har på en side fare for økt isproduksjon med oppbygging av bunnisdammer som kan føre til isoppstuving. På den andre siden er vannføring ved Fløgstrøndfjorden mindre enn nedstrøms Vangsmjøse og er ikke påvirket av kraftverk, slik at fare av isgang kan antas mindre. Med anbefalt minstehøyde for renseanlegg på 786,8 moh. (som ligger mer enn 2,5m over middelvannstand inkludert et tillegg på 0,5 meter for usikkerhet) vurderes marginen for å kunne utelukke regelmessig isproblemer tilstrekkelig. Det understrekes at en detaljert analyse angående isproblematikk ikke er en del av notatet. 5 OPPSUMMERING OG ANBEFALINGER Flommengder og vannlinje er beregnet for 200-års flom ved Fløgstrøndfjorden. Det har resultert i en anbefalt minimumshøyde på renseanlegget på moh. noe som tilfredsstiller krav i TEK10 til sikkerhetsklasse F2. Den beregnede flommengden på 72,6 m 3 /s tar hensyn til framtidige klimaendringer. Det er alltid en del usikkerhet knyttet til flomberegninger. Da datagrunnlaget kan karakteriseres som godt og beregninger kan sammenliknes med frekvensanalyser fra nærliggende vannføringsmålestasjoner, er flomberegningen vurdert som god. Vannlinje ved 200-års flom er beregnet til moh, men baseres på dårlig terrenggrunnlagsdata. En sikkerhetsmargin på 0,5 m blir også begrunnet med modellusikkerhet. Det anbefales å gjøre supplerende oppmålinger ved utløpet så snart snøen er bort til å sjekke og kvalitetssikre foreliggende vannlinjeberegninger. Det anbefales videre at andre naturfarer som kan påvirke den planlagte beliggenheten til renseanlegget også avklares i henhold til TEK10. Dette innebefatter skredfare og flomfare av sidevassdrag som renner gjennom den planlagte tomta. En vurdering av isgang basert på lokalkunnskap er også tilrådelig. Notat: Flom- og Vannlinjeberegninger ved Fløgstrøndfjorden, Vang Kommune Side 9

10 VEDLEGG 1 Notat: Flom- og Vannlinjeberegninger ved Fløgstrøndfjorden, Vang Kommune Side 10

11 VEDLEGG 2 Benyttede elveprofiler i ec-ras modellen med vannspeil og energilinje ved 200-års flom er vist under. Nummereringen av profilene henviser til nummereringen på figur 2. 1: 2: Notat: Flom- og Vannlinjeberegninger ved Fløgstrøndfjorden, Vang Kommune Side 11

12 3: 4: Notat: Flom- og Vannlinjeberegninger ved Fløgstrøndfjorden, Vang Kommune Side 12

13 5: 6: Notat: Flom- og Vannlinjeberegninger ved Fløgstrøndfjorden, Vang Kommune Side 13

14 7: 8: Notat: Flom- og Vannlinjeberegninger ved Fløgstrøndfjorden, Vang Kommune Side 14

15 9: 10: Notat: Flom- og Vannlinjeberegninger ved Fløgstrøndfjorden, Vang Kommune Side 15

16 10,5: 11: Notat: Flom- og Vannlinjeberegninger ved Fløgstrøndfjorden, Vang Kommune Side 16

17 12: 12,5: Notat: Flom- og Vannlinjeberegninger ved Fløgstrøndfjorden, Vang Kommune Side 17

18 13: 14: Notat: Flom- og Vannlinjeberegninger ved Fløgstrøndfjorden, Vang Kommune Side 18

19 15: 16: Notat: Flom- og Vannlinjeberegninger ved Fløgstrøndfjorden, Vang Kommune Side 19

20 Lavvannskart Vassdragsnr.: Kommune: Fylke: Vassdrag: 012.R11 Vang Oppland DRAMMENSVASSDRAGE T Vannføringsindeks, se merknader Middelvannføring (61-90) Alminnelig lavvannføring 5-persentil (hele året) 5-persentil (1/5-30/9) 5-persentil (1/10-30/4) 28,9 0,8 0,8 3,2 0,7 Base flow 11,6 BFI 0,4 Klima Klimaregion Årsnedbør Sommernedbør Vinternedbør Årstemperatur Sommertemperatur Vintertemperatur Temperatur Juli Temperatur August Ost ,6 4,3-5,9 6,4 7,4 l/s/km² l/s/km² l/s/km² l/s/km² l/s/km² l/s/km² mm mm mm C C C C C Feltparametere Areal (A) Effektiv sjø (S eff) Elvelengde (E ) L Elvegradient (E ) G Elvegradient (G ) Feltlengde(F ) L min max Bre Dyrket mark Myr Sjø Skog Snaufjell Urban 83,7 km² 2,0 % 18,9 km 35,0 m/km 36,8 m/km 11,7 km 782 moh. 977 moh moh moh moh moh moh moh moh moh moh. 0,0 % 0,1 % 1,1 % 9,7 % 9,5 % 79,1 % 0,0 % Kartbakgrunn: Statens Kartverk Det er generelt stor usikkerhet i beregninger av lavvannsindekser. Resultatene bør verifiseres mot egne observasjoner eller sammenlignbare målestasjoner. Kartdatum: Projeksjon: EUREF89 WGS84 UTM 33N I nedbørfelt med høy breprosent eller stor innsjøprosent vil tørrværsavrenning (baseflow) ha store bidrag fra disse lagringsmagasinene. De estimerte lavvannsindeksene i denne regionen er usikre. Spesielt ofte er 5-persentil (sommer) for liten. Nedbørfeltgrenser, feltparametere og vannføringsindekser er automatisk generert og kan inneholde feil. Resultatene må kvalitetssikres.