Åseral kommune. Flomsonekart med bekkelukking for Kvitefossmyra, Bortelid

Transkript

1 Åseral kommune Flomsonekart med bekkelukking for Kvitefossmyra, Bortelid

2

3 Innhold 1 Flomverdi Terrengmodell Beregning med bekkelukking Vurdering av flom i vassdrag med is om vinteren Vårflom i Redusert kulvertkapasitet med ising Vurdering av inntaksutforming Beregning av oversvømt området ved blokkerte kulverter Forutsetninger ved modellering av blokkert kulvert Oversvømmelse ved blokkert kulvert og nød avløp ved samløp med Reinstjønn Oversvømmelse uten nød avløp Referanser Vedlegg Vedlegg 1 Vedlegg 2 Vedlegg 3 Vedlegg 4 Vedlegg 5 Vedlegg 6 Vedlegg 7 Vedlegg 8 Bilder Tegning planområdet Resultat tabell for vassdrag uten kulvert ved 200 årsflom (sommer forhold) Tabell med kulvert geometri Resultat tabell for vassdrag med kulvert ved 200 årsflom (sommer forhold) Tverrprofil for vassdrag med kulvert ved 200 årsflom (sommer forhold) Reservekapasitet for valgte kulvertstørrelse Beregning med blokkert inntak uten nødavløp, lengdeprofil, tverrprofil og tabell Flomsonekart ved bekkelukking, Kvitefossmyra Side ii

4 1 Flomverdi Vannføring for 200-års flom ble beregnet i tidligere rapport (2011). Kulminasjonsverdi for 200- årsflommen i Kvitefossbekken er 4,5 m³/s, inkludert 25 % klimatillegg. Kulminasjonsverdi for 200-årsflommen i Reinstjørnbekken er 1,0 m³/s. Disse kulminasjonsverdiene av vannføring vil bli benyttet i den hydrauliske analysen som vil resultere i flomvannstander langs Kvitefossbekken og Reinstjørnbekken, både før og etter samløp. Flomsonekart ved bekkelukking, Kvitefossmyra Side 1

5 2 Terrengmodell Terrengmodell fra 2011er benyttet. Den er basert på laserscanning. Utbyggingsområdet og kulvert er modellert direkte i HEC RAS. Terrengmodell av utbyggingsområdet med tverrprofil valgt for hydraulisk modell og oversvømt området ved 200- årsflom fra tidligere rapport. Flomsonekart ved bekkelukking, Kvitefossmyra Side 2

6 Kart med tverrprofiler valgt for hydraulisk modell og oversvømt området (mørk blå) ved 200-årsflom (fra tidligere rapport). Lysblå viser ønsket nytt byggeområdet. Flomsonekart ved bekkelukking, Kvitefossmyra Side 3

7 3 Beregning med bekkelukking Det er beregnet vannlinje ved 200-årsflom med planlagt bekkelukking i HEC RAS (1D). Beregning tar ikke hensyn til mulige ugunstig vinterforhold og blokkert vassdrag, som er beskrevet i neste kapittel. Plassering av inntaker i Reinstjønnbekken og Kvitefossbekken og utløp i Kvitefossbekken etter samløp Eksisterende terrengmodell ble oppdatert med bekkelukking av Kvitefossmyra og Reinstjønn under hele planområdet. Fylling over eksisterende terreng ble modellert som lokk, med åpning tilsvarende kulverten under. Dette er beste måte å modellere en lang og komplisert kulvert med fall og tverrsnitt endring. Den automatiske funksjonen for kulvert er godt egnet for korte kulverter under vegfylling og var mindre aktuelt i dette oppdraget. Kulverten ble modellert med Manningstall 80 (betongkulvert). Kulverten er modellert som en firkant med høyde lik diameter og bredde tilpasset for å få samme areal som en sirkulær kulvert. Flomsonekart ved bekkelukking, Kvitefossmyra Side 4

8 Tverrprofil med ny terreng utforming og kulvert i HEC RAS modell Modellen ble først kjørt med følgende kulvertstørrelser, basert på anbefaling fra rådgiver Dagfinn Skaar A/S, som følger dimensjonering med innløpskontrollert kulvert fra diagram av NVE og SVV. Kulvert størrelse fra diagram (gjelder for innløpskontrollertkulvert med jevn fall) Reinstjønn Kvitefossbekk oppstr. Samløp Kvitefossbekk nedstr. Samløp Diameter (m) Ø 0,8 Ø 1,2 Ø 1,4 Area (m²) 0,5 1,1 1,5 Resultat av vannlinjeberegningen med disse kulvertene viser for liten kapasitet i de flate partier oppstrøms samløp, både for Kvitefossbekken og Reinstjønnbekken. Strømning er underkritisk (lav vannhastighet) i flate partier, og derfor er kapasiteten for lav. For å oppnå tilfredsstillende kapasitet vil det være nødvendig å øke fallet i flat partiene for å få overkritisk strømning (høy vannhastighet) i hele kulverten. Etter samtale med kommunen viste det seg at det var mer aktuelt å velge større tverrsnitt enn å planlegge ekstra graving/sprengning. Valg av større tverrsnitt er også gunstig med tanke på ekstra kapasitet mot is om vinteren, og oppstuvning i Reinstjøbekken. Det finnes nok plass under byggeplannivået for større kulverttverrsnitt. Flomsonekart ved bekkelukking, Kvitefossmyra Side 5

9 Øket kulvertstørrelse for tilfredsstillende kapasitet i flate partier Reinstjønn Kvitefossbekk oppstr. Samløp Diameter (m) Profil : Ø1,2 Profil : Ø1,2 Fra profil 389: Ø1,4 Fra profil 389: Ø1,4 Area (m²) Profil : 1,1m² Profil : 1,1m² Profil : 1,5m² Profil : 1,5m² Kvitefossbekk nedstr. Samløp Profil : Ø 1,4 Profil : 1,5 m² Plan med kulvert størrelse for 200 årsflom uten vinter tillegg Flomsonekart ved bekkelukking, Kvitefossmyra Side 6

10 Lengdeprofil Reinstjønn bekken med kulvert ved 200-årsflom Lengdeprofil Kvitefossbekken oppstrøms samløp med kulvert ved 200-årsflom Flomsonekart ved bekkelukking, Kvitefossmyra Side 7

11 Lengdeprofil Kvitefossbekken nedstrøms samløp med kulvert ved 200-årsflom Flomsonekart ved bekkelukking, Kvitefossmyra Side 8

12 4 Vurdering av flom i vassdrag med is om vinteren Det ble observert en stor vårflom i 2011, hvor planområdet ble oversvømt. Dette kan skje igjen, og det er derfor nødvendig å vurdere situasjonen i vassdraget om vinteren. Identifiserte problemer er ispropp (som skjedde i 2011), og kulverttverrsnitt delvis blokkert med is i kulvert. 4.1 Vårflom i 2011 Vannstand ble målt opp til moh. i flate partier, som er høyere enn det vannlinjeberegningen gir ved 200-årsflom med isfri forhold. «Høsten 2010/ tidlig vinteren, hadde det vært svært kaldt, noe som skapt store isdannelser i Kvitefossbekk. I tillegg kom det normale snømengder. Flommen oppstod om våren etter mildvær og påfølgende isgang. Vannføringen i Kvitfossbekken fikk skapte da en propp nær der vi har tenkt å ha inntaket til kulverten. Proppen bestod av en kombinasjon av is, isblokker/sørpe og vann.» 4.2 Redusert kulvertkapasitet med ising Basert på beregning beskrevet i forrige kapittel vil de anbefalte kulvertstørrelse gi en ekstra reserveareal/kapasitet i gjennomsnitt på 0,5 m². Tabellen i vedlegget viser detaljer. Plan med kulvert størrelse med ekstra kapasitet for ising Flomsonekart ved bekkelukking, Kvitefossmyra Side 9

13 4.3 Vurdering av inntaksutforming Følgende prinsipp sikrer at inntak ved Kvitefossbekken blir ikke blokkert. Eksisterende basseng skal lages større for å kunne tillate magasinering av vann om det skjer en blokkering i bekkesystemet. Inntaket skal utføres med en rist type «coanda» inntak hvor is glider over risten uten å blokkere den og vann faller ned i kulverten. Inntaksløsning bør fungerer i ekstreme situasjoner uten ekstra tiltak. Følgende vedlikeholdsrutine anbefales i tillegg: overvåking av innløp med kamera og tilgjengelighet av gravemaskin ved inntaket for å grave bort is når den fylles opp. Det anbefales i tillegg å vurdere løsning med varmeledning i rør i detaljprosjekteringsfase. For lange kulverter er det nødvendig med inspeksjonsluke, og enkel løsning med tanke på rensing. Dette er spesielt viktig ved samløpet. Flyfoto ved planlagt inntak. Eksisterende basseng skal forstørre. Flomsonekart ved bekkelukking, Kvitefossmyra Side 10

14 Prinsipp for inntak Inntak løsning, bilde fra Åseral kommune Flomsonekart ved bekkelukking, Kvitefossmyra Side 11

15 Inntak løsning, bilde fra Åseral kommune Inntak løsning, bilde fra Åseral kommune Flomsonekart ved bekkelukking, Kvitefossmyra Side 12

16 Inntak løsning, bilde fra Åseral kommune Flomsonekart ved bekkelukking, Kvitefossmyra Side 13

17 4.4 Beregning av oversvømt området ved blokkerte kulverter Modellen ble kjørt med blokkert inntak i Kvitefossmyra. Oppfylling til ferdig byggenivå ble samtidig modellert. Oversvømt området representerer da hvor høy vann vil stige i planlagt situasjon i myra med blokkert kulvert. To situasjoner ble modellert: Myra er brukt som et reservemagasin og vann ledes tilbake til kulvert ved nødavløp Nødavløp blokkert og vann strømmer over hele planområdet. Reserve kapasitet ved oversvømmelse av myra, area m² Flomsonekart ved bekkelukking, Kvitefossmyra Side 14

18 4.4.1 Forutsetninger ved modellering av blokkert kulvert Viktige forutsetninger og tilhørende konsekvenser er detaljert her. Endimensjonal modell En endimensjonal modell er godt egnet når vannvei er bein. Myra er omgitt av høyt terreng, og samler opp alt vann ved observert flom. Oversvømt området er derfor klar definert uten 2d beregning og 1d beregning er akseptabelt. Derfor kan vi bruke justert 1d modell videre. Tverrprofiler for Reinstjønn og Kvitefoss dekker hele myra, dette er nødvendig for å kunne beregne vannstand over myra. Begrensing av modell er at østsiden av myra, dekket av tverrprofil over Reinstjønn, er ikke oversvømt direkte fra flom fra Kvitefoss, men oppstuvning fra nedstrøms betingelse som oppstuving i Reinstjønn løp. Kvitefossmyra dekker halvparten av myra og vannstanden i disse tverrprofiler kan ekstrapoleres for Reinstjønn tverrprofil. Modell gir god indikasjon om konsekvensen av oppfylling av myra selv om den ikke kan oppnå nøyaktighet av en 2d modell. Stasjonær beregning Stasjonærberegning gir ikke informasjon om hvor raskt flommen kommer og hvor mye tid går før myra er fylt med vann. Stasjonær beregning viser maksimal oversvømt nivå, og ble kjørt med to situasjoner: blokkert inntak og avrenning over hele planområdet, og blokkert inntak og nødavløp ved samløp med Reinstjønn. Dette viser vannstandforskjell mellom maksimal ugunstigste vannstand og vannstand med nødoverløp. Tid før fylling av myra er enkel beregnet fra volum av vann delt på vannføringen i en 200 årsflom, 4,5 m³/s. Tabellen under viser hvor lang tid det tar å fylle myra med vann. Vannstandstigning større enn 1,0m er urealistisk fordi terrenget nedstrøms planområdet er bratt og vann «forsvinner» uten å stige til 1,0 m eller mer.. En kan derfor forvente at myra er fylles på under 2 timer. Tabell viser myra kapasitet (area m², terreng nivå 576,3 moh): Vannstand stigning Vannstand nivå Volum m 3 Tid for fylling ved 4,5 m³/s 0,5 m = med nød avløp 576,8 moh min 1,0 m = uten nød avløp 577,3 moh h 20 min 1,5 m = mest ugunstig 577,8 moh h Ruhetskoeffisient Modellen bruker ruhet som er representativt for myr i sommertid. I vinterstid med is, eller med ombygget området (asfaltert) er terreng glattere enn det som er modellert. Modellen er på konservative siden, da en med glattere avrenningsfaktor( mindre motstand), vil ha lavere vannstand enn beregnet. Endring i terreng med vinterforhold I vintersituasjonen er det snø over terreng som «øker terreng høyde» og det kan skape høyere vannstand og litt forskjellige vannveier om det demmer seg med is og snø. Verste flom i dette området ble observert i vinter. Det er derfor viktig å vurdere eventuelle ekstra justering av høyde for planområdet eller utforming av terreng med flomvoll oppstrøms bygninger med tanke på is og snø, da dette er ikke direkte modellert. Flomsonekart ved bekkelukking, Kvitefossmyra Side 15

19 4.4.2 Oversvømmelse ved blokkert kulvert og nød avløp ved samløp med Reinstjønn Figur viser vannstand ved blokkert inntak og effektivt nød avløp ved samløp. Vannstand nivå over myr med nødavløp ved samløp Flomsonekart ved bekkelukking, Kvitefossmyra Side 16

20 4.4.3 Oversvømmelse uten nød avløp Vann renner over hele det planlagte området og går tilbake til elva etter utløp av kulvert. Denne situasjonen er mest ugunstig. Det er observert at hele områder har vannstand på nivå 577,2 moh. Fritidsbebyggelse i område N1 ble modellert med nivå,5 moh, mens fritidsbebyggelse i område N2 til N6 ikke ble modellert høyere enn dagens terreng. Det kan derfor forventes at vannstand blir noe høyere enn 577,2 moh. Det kan være gunstig å utforme terreng med senket myr og flomvoll rundt bebyggelse områder, i tillegg til bebyggelse nivå over beregnet flomnivå i blokkert situasjon. Det anbefales at bebyggelsen legges på nivå,5 moh eller høyere. Beregningene viser et flomnivå på 577,2 moh ved blokkering, anbefaling til å legge bebyggelsen til minimum,5 moh er for å ta hensyn til reduksjon av magasineringskapasiteten/arealet av myra under vinterforhold med snø på terrenget. Fra profil nr. 275, litt oppstrøms dagen bru, er det godt fall i terreng som avleder vann uten at vannstand stiger uendelig over myra. Parkering P1 oversvømmes når vann renner nedstrøms. Vannstand nivå over hele planområdet uten nødavløp Flomsonekart ved bekkelukking, Kvitefossmyra Side 17

21 5 Referanser /1/ Sweco, rapport. Flomsonekart for Kvitefossmyra, Bortelid på Kvitefossmyra under 200-års flom Flomsonekart ved bekkelukking, Kvitefossmyra Side 18

22 Vedlegg 1: Bilder

23 1. Inntak kvitefossbekken, kvitefossbekken, kvitefossbekken, Inntak kvitefossbekken,

24 5. Inntak kvitefossbekken, eksisterende basseng 6. Inntak Reinstjønn sett mot oppstrøms 7. Inntak Reinstjønn sett mot nedstrøms 8. Samløp Reinstjønn i Kvitefossbekken

25 9. Flom vår 2011, propp i Kvitefossbekken 10. Flom vår 2011, Kvitefossbekken 11. Flom vår 2011, oversvømt området Bortelid 12. Flom vår 2011, Kvitefossbekken

26 13. Flom vår 2011, Kvitefossbekken 14. Flom vår 2011, Kvitefossbekken 15. Flom vår 2011, Kvitefossbekken 16. Flom vår 2011, oversvømt området Bortelid

27 Vedlegg 2 Tegning planområdet

28 N= N= N= N7 SKI1 f_p6 N= o_kom f_a4 N7 N6 4.9 daa Tegnforklaring f_a3 SKI2 Reguleringsplan PBL 2008 N= FF1 Fritidsbebyggelse-frittliggende N2 og N5-N8 Fritidsbebyggelse-konsentrert H370_2 H370_2 Skianlegg SKI1-2 Linjesymbol o_lek1 1.0 daa o_kom Varmestove/fritidsbolig RpGrense f_lek1 N1 Service/ Fritid N1, N3 og N4 f_p5 o_p1 Bebyggelse som forutsettes fjernet Veg Gang/sykkelveg Gang-/sykkelveg Regulert parkeringsfelt Bru Annen veggrunn - tekniske anlegg o_p1-3,f_p4-6 f_p4 Parkeringsplasser Turveg o_v2 N4 3.3 daa 1.2 daa Angitt bebyggelse og o_v1-2,f_a3-4 N= H320_1 RpFareGrense Byggegrense Planlagt bebyggelse teknisk infrastruktur N5 3.1 daa 3.6 daa Lekeplass o_p3 N3 Kartopplysninger FF1 G an N= g/ N2 3.5 daa N Kilde for basiskart: Ekvidistanse Dato for basiskart: 1000 Koordinatsystem: sy 1m NN1954 kk el ve Arealplan-ID: Forslag Eldre reguleringsplan g Kvitfossmyra, Bortelid o_v1 Forslagstiller: o_p2 kommune SAKSBEHANDLING ETTER PLAN- OG BYGNINGSLOVEN Dato DATO SIGN. Revisjon Dato Dato SAKSNR. Revisjon Revisjon Til 1.gangs handsaming Kommunestyret sitt vedtak Ny 2. gangs behandling Offentlig ettersyn fra...til gangs behandling N= Offentlig ettersyn fra til gangs behandling TEGNNR. DATO PLANEN ER UTARBEIDET AV: Det bekreftes at planen er i samsvar med kommunestyrets vedtak av Dato Plansjef SIGN.

29 Vedlegg 3 Resultat tabell for vassdrag uten kulvert ved 200 årsflom (sommer forhold)

30 200årsflom i sommer forhold (lavere vannstand enn observert i flom 2011) åpen vassdrag, ingen kulvert men manningstall tilsvarer betong M=85 Reach River Sta Q Total Min Ch El W.S. Elev Crit W.S. E.G. Elev E.G. Slope Vel Chnl Flow Area Top WidthFroude # C (m3/s) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m2) (m) Reinstjoen Reinstjoen Reinstjoen Reinstjoen Reinstjoen Reinstjoen Reinstjoen Reinstjoen Reinstjoen Reinstjoen Reinstjoen Upper Upper Upper Upper Upper Upper Upper Upper Upper Upper Upper Upper Upper Upper Upper Upper Etter_saml Etter_saml

31 Etter_saml Etter_saml 232 Bridge Etter_saml Etter_saml Etter_saml Etter_saml Etter_saml Etter_saml Etter_saml Etter_saml Etter_saml Etter_saml Etter_saml

32 Vedlegg 4 Tabell med kulvert geometri

33 bortelid - beregning med luke vassdrag profil i kulvert bunn kulvert topp kulvert topp terreng over kulvert observert vannstand flom 2011 WS åpen 200sommer flow area H B fall vannhastighet nødvendig flow area reach profil nr naturlig bunn nivå Ø1,2m -1,1m² +1,0m over kulvert vanndybde bredde - moh moh moh moh moh m² m m reinstjønn reinstjønn reinstjønn reinstjønn reinstjønn reinstjønn reinstjønn reinstjønn reinstjønn reinstjønn Ø1,4m -1,5m² øvre kvitfoss øvre kvitfoss øvre kvitfoss øvre kvitfoss øvre kvitfoss øvre kvitfoss øvre kvitfoss øvre kvitfoss øvre kvitfoss øvre kvitfoss øvre kvitfoss Ø1,4m -1,5m² kvitfoss etter samløp kvitfoss etter samløp kvitfoss etter samløp Kuvert størrelse Ø (m) A (m²) A/H

34 Vedlegg 5 Resultat tabell for vassdrag med kulvert ved 200 årsflom (sommer forhold)

35 Reach River Sta Q Total Min Ch El W.S. Elev Crit W.S. E.G. Elev E.G. Slope Vel Chnl Flow Area Top WidthFroude # Chl (m3/s) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m2) (m) kulvert area (m²) ekstra plass (m²) Reinstjoen ø Reinstjoen ø Reinstjoen ø Reinstjoen ø Reinstjoen ø Reinstjoen ø Reinstjoen ø Reinstjoen ø Reinstjoen ø Reinstjoen ø Reinstjoen ø Upper Upper Upper Upper Upper Upper ø Upper ø Upper ø Upper ø Upper ø Upper ø Upper ø Upper ø Upper ø Upper ø Upper ø Etter_saml ø Etter_saml ø Etter_saml ø Etter_saml 232 Bridge Etter_saml Etter_saml Etter_saml Etter_saml Etter_saml Etter_saml Etter_saml Etter_saml Etter_saml Etter_saml Etter_saml

36 Vedlegg 6 Tverrprofil for vassdrag med kulvert ved 200 årsflom (sommer forhold)

37 kulvertokkapa River = Kvitfossbekken Reach = Reinstjoenn RS = kulvertokkapa River = Kvitfossbekken Reach = Reinstjoenn RS =

42 kulvertokkapa River = Kvitfossbekken Reach = Reinstjoenn RS = kulvertokkapa River = Kvitfossbekken Reach = Upper RS =

43 kulvertokkapa River = Kvitfossbekken Reach = Upper RS = kulvertokkapa River = Kvitfossbekken Reach = Upper RS =

50 kulvertokkapa River = Kvitfossbekken Reach = Upper RS = kulvertokkapa River = Kvitfossbekken Reach = Etter_samloep RS =

51 kulvertokkapa River = Kvitfossbekken Reach = Etter_samloep RS = kulvertokkapa River = Kvitfossbekken Reach = Etter_samloep RS =

52 kulvertokkapa River = Kvitfossbekken Reach = Etter_samloep RS = 232 BR kulvertokkapa River = Kvitfossbekken Reach = Etter_samloep RS = 232 BR

58 kulvertokkapa River = Kvitfossbekken Reach = Etter_samloep RS =

59 Vedlegg 7 Reservekapasitet for valgte kulvertstørrelse

60 Reach River Sta Q Total Flow Area (m3/s) (m2) beregnet kulvert Ø valgt kulvert kulvert area (m²) ekstra kapasitet (m²) Reinstjoenn ø1200 ø Reinstjoenn ø1200 ø Reinstjoenn ø1200 ø Reinstjoenn ø1200 ø Reinstjoenn ø1200 ø Reinstjoenn ø1200 ø Reinstjoenn ø1200 ø Reinstjoenn ø1200 ø Reinstjoenn ø1200 ø Reinstjoenn ø1200 ø Reinstjoenn ø1400 ø Upper ø1200 ø Upper ø1200 ø Upper ø1200 ø Upper ø1200 ø Upper ø1400 ø Upper ø1400 ø Upper ø1400 ø Upper ø1400 ø Upper ø1400 ø Upper ø1400 ø Upper ø1400 ø Etter_saml ø1400 ø Etter_saml ø1400 ø Etter_saml ø1400 ø

61 Vedlegg 8 Beregning med blokkert inntak uten nødavløp Lengdeprofil, tverrprofil og tabell.

62 HEC-RAS Plan: komplett-blokker Profile: Q200 Reach River Sta Q Total Min Ch El W.S. Elev Crit W.S. E.G. Elev E.G. Slope Vel Chnl Flow Area Top Width Froude # Chl (m3/s) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m2) (m) Reinstjoenn Reinstjoenn Reinstjoenn Reinstjoenn Reinstjoenn Reinstjoenn Reinstjoenn Reinstjoenn Reinstjoenn Reinstjoenn Reinstjoenn Upper Upper Upper Upper Upper Upper Upper Upper Upper Upper Upper Upper Upper Upper Upper Upper Etter_samloep Etter_samloep Etter_samloep Etter_samloep Etter_samloep Etter_samloep Etter_samloep Etter_samloep

63 HEC-RAS Plan: komplett-blokker Profile: Q200 (Continued) Reach River Sta Q Total Min Ch El W.S. Elev Crit W.S. E.G. Elev E.G. Slope Vel Chnl Flow Area Top Width Froude # Chl (m3/s) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m2) (m) Etter_samloep Etter_samloep Etter_samloep Etter_samloep Etter_samloep Etter_samloep

64 komplett-blokkering Kvitfossbekken Etter_samloep Main Channel Distance (m)

65 581 komplett-blokkering Kvitfossbekken Reinstjoenn Main Channel Distance (m)

66 588 komplett-blokkering Kvitfossbekken Upper Main Channel Distance (m)

67 komplett-blokkering River = Kvitfossbekken Reach = Reinstjoenn RS =