Nye Molde sjukehus nye vurderinger av flodbølger ved Hjelset Detaljberegning av oppskylling etter mulig fjellskred fra Oppstadhornet

Transkript

1 Nye Molde sjukehus nye vurderinger av flodbølger ved Hjelset Detaljberegning av oppskylling etter mulig fjellskred fra Oppstadhornet R 20. september 2013 Rev. nr.: 0

2

3 Prosjekt Prosjekt: Nye Molde sjukehus nye vurderinger av flodbølger ved Hjelset Dokumenttittel: Detaljberegning av oppskylling etter mulig fjellskred fra Oppstadhornet Dokumentnr.: R Dato: 20. september 2013 Rev. nr./rev. dato: 0 Oppdragsgiver Oppdragsgiver: Molde Kommune Kontaktperson: Jostein Bø Kontraktreferanse: Oppdragsbekreftelse datert 15. juli 2013 For NGI Prosjektleder: Utarbeidet av: Kontrollert av: Sylfest Glimsdal Sylfest Glimsdal Carl B. Harbitz

4 Side: 4 Sammendrag På oppdrag fra Molde kommune har NGI gjort detaljerte oppskyllingsberegninger av flodbølger som følge av et mulig fjellskred fra Oppstadhornet. Beregningene er gjort for Hjelset, en potensiell lokasjon for et nytt sjukehus i Molde. Det er benyttet tre scenarioer med fjellskred på henholdsvis 6, 10 og 20 millioner m 3, Figur 1. NGI har tidligere på oppdrag fra Asplan Viak, Trondheim, presentert grovere overslag (med større usikkerhet) over oppskylling ved Lergrovik og Hjelset for potensielle skred fra Oppstadhornet (NGI, 2005). Den gangen ble det ikke gjort numeriske beregninger. Denne rapporten baserer seg derimot på beregninger med nye og mer nøyaktige numeriske beregningsverktøy. Det anslåtte volumet av skredmassene som er i bevegelse på Oppstadhornet er vurdert av NGU til 10 mill. m 3 (Derron m.fl., 2005; Hermanns, 2013). Sannsynligheter for utglidning fra Oppstadhornet er vanskelig å estimere på grunn av manglende statistikk for skred i området. Det er tidligere vurdert at sannsynligheten for et skred på 2-3 mill. m 3 ligger på mellom 1/5000 og 1/10000, mens sannsynligheten for skred på 5-8 mill. m 3 og 20 mill. m 3 er mindre enn 1/10000 (NGI, 2005). Etter anbefaling fra NVE og Fylkesmannen i Møre og Romsdal, skal det i oppskyllings- og hastighetsberegningene tas hensyn til antatt framtidig havnivåstigning. Estimert økning i havnivået for er beskrevet av DSB (2009). Ut fra dette er det i analysen gitt et tillegg for fremtidig havnivåstigning på 0,7 m (dvs. 0,7 m over dagens middelvannstand). Dette er samme tilnærming som er anbefalt for flodbølger fra Åkerneset ved Stranda. Ut fra våre nye beregninger vil høyeste oppskylling ved Hjelset være 4,2 m. Effekten av havnivåstigningen er da iberegnet. I tillegg er det lagt inn en sikkerhetsfaktor 2 for å ta hensyn til mulige bølgeeffekter som ikke fanges opp i beregningene. Utover dette er det ikke lagt inn noen sikkerhetsmargin i de presenterte oppskyllingsverdiene. Verdiene er heller ikke å betrakte som ekstremverdier utover det som kommer til uttrykk gjennom skredvolumene. Bølger fra Oppstadhornet vil ankomme Hjelset 20 minutter etter at et eventuelt fjellskred har gått i sjøen. Det tas forbehold om at de digitale dataene som er brukt i beregningene kan avvike fra reell dybde i fjorden eller høyde på land, og at dette kan innvirke på resultatene. Den største usikkerheten er knyttet til formen og volumet et eventuelt skred fra Oppstadhornet vil ha når det treffer vannet. Oppskyllingshøydene presentert i denne rapporten har ikke tatt hensyn til mulig sammenfall med høyvann (hyppig hendelse) eller springflo (sjelden hendelse). Høyeste astronomiske tidevann (HAT) for Hjelset er 1,27 m over middelvannstand (se Statens Kartverk For en vurdering av en sjukehustomt bør også effekten av stormflo vurderes (dog ikke som sammenfall med flodbølger da

5 Side: 5 begge er sjeldne hendelser). Det er siden 1987 observert stormflo i Norge i snitt hvert tredje år. DSB (2009) beskriver effekten av stormflo (100 års returperiode) fram til år For Molde (nærmeste lokasjon til Hjelset) er denne beregnet til å være ca. 2.7 m over middelvannstand (inkludert havnivåstigning og effekten av tidevannet).

6 Side: 6 Innhold 1 Innledning Bakgrunn Anvendte begreper og metoder 8 2 Kort beskrivelse av fjorden og området ved Hjelset 9 3 Skredberegninger 11 4 Bølgeberegninger Om beregningsområdet Bølgeutbredelse Generelt om oppskylling av flodbølger Oppskylling resultater Sammenligning med tidligere resultater Sammenligning med andre tilsvarende beregninger 20 5 Foto fra befaring 21 6 Referanser 29 Vedlegg A Om flodbølger generert av fjellskred Vedlegg B Om modellene Vedlegg C Konvergestest Kontroll- og referanseside

7 Side: 7 1 Innledning 1.1 Bakgrunn På oppdrag fra Molde kommune har NGI gjort detaljerte oppskyllingsberegninger av flodbølger som følge av et mulig fjellskred fra Oppstadhornet. Beregningene er gjort for Hjelset, en potensiell lokasjon for et nytt sjukehus i Molde. Det er benyttet tre scenarioer med fjellskred på henholdsvis 6, 10 og 20 millioner m 3, Figur 1. NGI har tidligere på oppdrag fra Asplan Viak, Trondheim, presentert grovere overslag (med større usikkerhet) over oppskylling ved Lergrovik og Hjelset for potensielle skred fra Oppstadhornet (NGI, 2005). Den gangen ble det ikke gjort numeriske beregninger. Denne rapporten baserer seg derimot på beregninger med nye og mer nøyaktige numeriske beregningsverktøy. Det anslåtte volumet av skredmassene som er i bevegelse på Oppstadhornet er vurdert av NGU til 10 mill. m 3 (Derron m.fl., 2005; Hermanns, 2013). Sannsynligheter for utglidning fra Oppstadhornet er vanskelig å estimere på grunn av manglende statistikk for skred i området. Det er tidligere vurdert at sannsynligheten for et skred på 2-3 mill. m 3 ligger på mellom 1/5000 og 1/10000, mens sannsynligheten for skred på 5-8 mill. m 3 og 20 mill. m 3 er mindre enn 1/10000 (NGI, 2005). Etter anbefaling fra NVE og Fylkesmannen i Møre og Romsdal, skal det i oppskyllings- og hastighetsberegningene tas hensyn til antatt framtidig havnivåstigning. Estimert økning i havnivået for er beskrevet av DSB (2009). Ut fra dette er det i analysen gitt et tillegg for fremtidig havnivåstigning på 0,7 m (dvs. 0,7 m over dagens middelvannstand). Dette er samme tilnærming som er anbefalt for flodbølger fra Åkerneset ved Stranda. Befaring av oppskyllingsområdene ble foretatt 15. september Befaringene ble utført av Sylfest Glimsdal (NGI) og ble gjort fra land. Hensikten med befaringen var å få en oversikt over forhold som kan påvirke oppskyllingen i det aktuelle området. I følge tidevannstabeller, var nivået i fjorden tilsvarende middelvannstand under befaringen (kl viser 4 cm under middelvannstand). Det tas forbehold om at de digitale dataene som er brukt i beregningene kan avvike fra reell dybde i fjorden eller høyde på land, og at dette kan innvirke på resultatene. Den største usikkerheten er knyttet til formen og volumet et eventuelt skred fra Oppstadhornet vil ha når det treffer vannet. NGI vil understreke at det ikke er lagt inn noen sikkerhetsmargin i de presenterte oppskyllingsverdiene utover hensynet til potensielle bølgeeffekter som ikke er inkludert i beregningene. Verdiene er heller ikke å betrakte som ekstremverdier utover det som kommer til uttrykk gjennom skredvolumene. Oppskyllingshøydene presentert i denne rapporten har ikke tatt hensyn til mulig sammenfall med høyvann (hyppig hendelse) eller springflo (sjelden hendelse). Høyeste astronomiske tidevann (HAT) for Hjelset er 127 cm over middelvannstand (se Statens Kartverk

8 Side: 8 For en vurdering av en sjukehustomt bør også effekten av stormflo vurderes (dog ikke som sammenfall med flodbølger da begge er sjeldne hendelser). Det er siden 1987 observert stormflo i Norge i snitt hvert tredje år. DSB (2009) beskriver effekten av stormflo (100 års returperiode) fram til år For Molde (nærmeste lokasjon til Hjelset) er denne beregnet til å være ca. 2.7 m over middelvannstand (inkludert havnivåstigning og effekten av tidevannet). Figur 1: Kart over beregningsområdet og stedsnavn. Skredområdet ved Oppstadhornet er markert med gult. 1.2 Anvendte begreper og metoder Med overflatehevning menes bølgetoppens høyde over stillevannstand (likevektsnivå), mens bølgehøyde er definert som høydeforskjellen mellom bølgetopp og bølgedal. Disse begrepene benyttes for å beskrive bølger i åpent vann. I oppskyllingssonene benyttes begrepet oppskyllingslinje for den linjen som kan trekkes på land for å vise hvor langt inn vannet vil nå under oppskylling. Videre brukes her også strømningsdybde (høyde over terrenget i ethvert punkt) og oppskyllingshøyde (høyde over likevektsnivå langs oppskyllingslinjen). Vannivå brukes på høyden av vannet mellom oppskyllingslinje og strandlinje, målt ut fra middelvannstand. For vannbevegelse brukes partikkelhastighet for å beskrive hvor fort vannet beveger seg både i åpent vann og under oppskylling. Det er verdt å merke seg at partikkelhastighet (strømhastigheten) ikke er det samme som hastigheten bølgene forplanter seg med. Maksimale verdier for ovennevnte størrelser beregnes ved å ta ut høyeste oppnådde verdi i hvert punkt i løpet av beregningstiden.

9 Side: 9 2 Kort beskrivelse av fjorden og området ved Hjelset Et skred fra Oppstadhornet vil bevege seg ut i Midfjorden. Mellom strandlinja og øya Tautra er denne her ca. 2 km bred, Figur 2. Dypet midt i fjorden er m. Øst for Tautra vider Moldefjorden seg ut i et mer enn 8 km bredt og nesten 500 meter dypt basseng innover mot Molde. Her vil noe av bølgeenergien gå inn i Julsundet som tar av mot nord. Videre vil mye av energien spre seg utover i det store fjordbassenget mellom Molde sentrum og Vestnes, og så videre inn i fjordarmene som går østover sør for Sekken. Inn mot Molde viser dybdekotene en form for bølgerenne helt fra 400 m og opp til 100 m dyp ved utløpet av Fannefjorden (som går innover mot Hjelset). Denne renna danner en slags forlengelse av Fannefjorden ut på dypere vann. Den ytre delen av Fannefjorden formes av en rekke øyer sør for Molde. Hele Fannefjorden er 30 km lang, avstanden fra utløpet og inn til Hjelset er drøye 21 km. Bredden er under 2 km. Dypet er for det meste m, med unntak av to terskler, én utenfor Molde sentrum og en annen utenfor flyplassen. Her avtar dypet henholdsvis til under 25 m og under 12 m. Gjennom den innerste grunna (Årøygrunna) går det riktignok en renne med dyp på over 40 m. Østenfor Årøygrunna utvider fjorden seg og det ligger 3 grunner til langs sørsiden av fjorden. Disse tersklene og grunnene vil bidra til at bølgen dempes innover Fannefjorden. Avstanden mellom skredområdet og Hjelset er ca. 37 km. Figur 2: Dybdeforholdene i fjordområdene. Området ved Hjelset hvor oppskylling skal beregnes, er vist i Figur 3 og Figur 4. Følger vi strandlinjen østover fra elveutløpet, ser vi at for området rundt fotballbanen er det steinsatt en mur/skråning med høyde over kote 2, se Figur 11 - Figur 20. Unntaket er et mindre område vest for fotballbanen (Figur 14) hvor terrenget fra sjøen og innover land er slakt. Lengst øst i området blir terrenget brattere. Hele området kan deles inn i to; et nedre og et øvre. Det nedre området er flatt og ligger på kote 2 (fotballbanen) til noe over kote 4, se Figur 21 - Figur 25.

10 Side: 10 Begge de to store byggene nærmest fotballbanen ligger i dette området. Nord-øst for disse byggene er det øvre området plassert fra kote 10 og oppover. Figur 3: Oversikt over området, gislink.no. Figur 4: Terrenghøyde på land, korrigert for et framtidig havnivå på +0.7 m. Verdier referer til middelvannstand. Kun verdier mellom 0 og 20 m er vist med farger.

11 Side: 11 3 Skredberegninger Volumet som er i bevegelse ved Oppstadhornet (se Figur 5) er nå vurdert til å være 10 mill. m 3 (Derron m.fl., 2005; Hermanns, 2013). Skredmassene ligger fra toppen på ca. 700 m.o.h. i en lengde mot sjøen på ca. 400 m (gjennomsnittslengde av skredet målt langs bakken). Bredden på skredet er ca. 600 m. Største tykkelse på skredet er antatt å være ca. 50 m. I det nedre området er tykkelsen målt til 20 m (ved nedre stiplede linje i Figur 5). Når skredmassene settes i bevegelse vil oppstuvning i fronten kombinert med oppsprekking kunne føre til at tykkelsen øker samtidig som strekking vil kunne føre til at tykkelsen avtar. For å ta hensyn til usikkerheten i formen på skredet når det går i vannet bruker vi tre forskjellige scenarier med tykkelse 25, 42 og 83 m. Denne tykkelsen er benyttet i det forenklede "blokkskredet" i bølge-modellen. Disse tykkelsene gir volumer på henholdsvis 6, 10, og 20 mill. m 3. Den mest avgjørende faktoren for dannelse av bølger som er relatert til dimensjonen av skredet, er frontarealet. Mindre viktig er volumet. Det vil si at et stort volum med lite frontareal kan gi mindre bølger enn et mindre skred med større frontareal. Derfor kan scenariene over også sees på som ekstreme varianter av et skred på 10 mill. m 3, dvs- at 6 mill. m 3 skredet kan representere tilfellet hvor vi får mer strekking enn oppstuving av skredfronten (og dermed redusert frontareal), mens 20 mill. m 3 dekker tilfellet hvor vi får sterkere oppstuving og mindre strekking (større frontareal). I bølgemodellen omgjøres skredet til en avrundet rektangulær boks med dimensjoner som gjenspeiler en antatt form på skredet når det går i vannet. Undersjøisk utløp er antatt å være ca m, mens det totale utløpet er ca m. Utløpet er anslått ut fra statistisk sammenheng mellom fallhøyde og utløp for fjellskred i Norge (Romstad m.fl. 2009). For alle scenarioer har vi anvendt et utløp tilsvarende et skred på Mm 3. Beregning av hastighetsforløpet for skredet er gjort ved hjelp av en energilinje tilnærming etter at utløpet er bestemt, se NGI (2011). Hastigheten er beregnet til ca. 57 m/s i det skredet treffer vannet, se Figur 6.

12 Side: m Figur 5: Skredområdet ved Oppstadhornet. Det er den vestre del som er i bevegelse (rødt omriss og røde markeringer). Ved den nedre svarte stiplede linjen er tykkelsen på skredet ca. 20 m. Figur er modifisert fra NGU (2013). Figur 6: Beregnet hastighetsprofil for skredet (rød linje, venstre akse) og terrengprofil (svart linje, høyre akse).

13 Side: 13 Tabell 1: Dimensjoner og hastighet i det skredet treffer vannet samt undersjøisk utløpsdistanse for de tre scenarioene. Scenario Volum* (mill. m 3 ) Lengde (m) Bredde (m) Tykkelse (m) Undersjøisk utløpsdistanse (m) Treff hastighet (m/s) * Volumet av skredet i regnemodellen blir noe større enn produktet av lengde, bredde og tykkelse som følge av en glatting/avrunding av skredet påkrevd for beregningene. 4 Bølgeberegninger Beregningene er gjort i to steg. I det første steget modelleres bølgeutbredelsen fra der skredet går i fjorden ved Oppstadhornet fram til Hjelset hvor oppskyllingen skal beregnes. I det andre steget modelleres bølgenes bevegelse inn mot strandlinjen samt oppskyllingen innover tørt land. Det er to ulike beregningsmodeller som brukes i disse to stegene, henholdsvis GloBouss og MOST. MOST leser inn data fra bølgemodellen GloBouss. Resultatene som er presentert under er basert på beregninger gjort på tre forskjellige nivåer med stadig finere gitteroppløsning fra 32 m på det første nivået, via 16 m, ned til 2 m. Beregningene er gjort for ledende bølger, det vil si inntil ca. 17 minutter etter at første bølge når oppskyllingsområdet. Modellen dekker også bølgefenomener som brytning. For detaljer om disse beregningsmodellene, se Vedlegg B. 4.1 Om beregningsområdet Beregningsområdet for første steg dekker et areal på ca. 26 km x 48 km, se Figur 2. Dette området dekker hele fjordbassenget mellom skredområdet ved Oppstadhornet og Hjelset et stykke inn i Fannefjorden. Dataene som er anvendt for dette beregningsområdet er basert på sjødyp fra et datasett innkjøpt av NGI fra Geodatasenteret AS. For plotting har vi for terrengdata på land brukt et raster ekstrahert fra 15 m koter. Modellene for detaljerte beregninger av oppskyllingen av flodbølgen krever høy oppløsning. Molde kommune har levert topografiske data fra laserskanning som også dekker lokasjonen på Hjelset. Disse dataene er levert både med og uten vegetasjon. Siden vegetasjon i dataene kan gi falske høyder, har vi i beregningene brukt data hvor vegetasjonen er trukket ut. I fjord-delen av oppskyllingsberegningene har vi brukt de beste tilgjengelige dataene, tilsvarende dataene for bølgeutbredelsesfasen over.

14 Side: Bølgeutbredelse Bølger etter skred blir påvirket av både dybde og bredde på fjorden. Hastigheten slike bølger beveger seg med avhenger av hvor dyp fjorden er. Dess grunnere fjorden er, dess langsommere beveger bølgene seg. Det betyr at når en bølge beveger seg inn mot grunnere vann, vil fronten av bølgen bevege seg langsommere enn halen. Bølgen vil dermed bli kortere og samtidig også høyere. Blir bølgen høy nok i forhold til vanndypet vil bølgen til slutt kunne bryte. Tilsvarende vil bølger som beveger seg fra grunnere mot dypere vann bli strukket, og høyden reduseres. Når fjorden smalner inn vil også bølgene bli høyere, mens der fjorden vider seg ut vil bølgene reduseres. I en idealisert fjord med samme bredde og dyp hele veien, kan man noe forenklet si at bølgene vil bevege seg uten å endre form eller høyde. Reduksjonen i bølgehøyden vil derfor komme av at bølgene beveger seg ut i en dypere eller videre del av fjorden, eller at bølgene brer seg ut i flere fjordarmer. I Figur 7 vises overflatehevningen for et skredet på 10 mill. m 3 etter 1, 6 og 20 minutter. For dette skredet så får bølgene en maksimal overflatehevning på ca. 55 m utenfor skredområdet, Figur 8 (maksimal verdi av overflatehevningen under hele beregningstiden). Etter 4 og 8 km i retning Molde/Hjelset reduseres dette til ca. 5 og 1.5 m i åpent vann. Videre vil vi utenfor flyplassen få ca. 0.6 m, mens det i fjorden utenfor Hjelset vil være en overflatehevning på 0.4 m. For 6 mill. m 3 vil disse verdiene bli omtrent halvert, mens for 20 mill. m 3 vil verdiene dobles. Oppgitte høyder er tatt ut før bølgene i for stor grad har blitt amplifisert som følge av grunnere vann inn mot strandsonen. En økning av havnivået er heller ikke tatt med i disse verdiene. Ankomsttider for hele området er vist i Figur 9. Bølgene vil bruke ca. 10 minutter til Molde sentrum og 20 minutter fram til Hjelset.

15 Side: 15 Figur 7: Overflatehevningen etter 1 (øverst), 6 og 20 minutter for et skred på 10 mill. m 3. Verdier utover fargeskalaen er farget rosa (over) og turkis (under).

16 Side: 16 Figur 8: Maksimal overflatehevning for utbredelsesfasen. Skredvolum på henholdsvis 6 (øverst), 10 og 20 Mm 3.

17 Side: 17 Figur 9: Ankomsttid i minutter etter at skredet har gått i fjorden. Skredområdet er markert med et gult punkt. Det er trukket tynne og tykke konturlinjer for henholdsvis hvert minutt og hvert 5. minutt. 4.3 Generelt om oppskylling av flodbølger Det er flere faktorer som bestemmer oppskyllingen ved en lokasjon. De viktigste er: Lengde, høyde og retning på innkommende bølge Bølgetype/bølgeform Dybdeforholdene utenfor lokasjonen Terrenget (spesielt helningen og om det er en bukt eller et nes, osv.) i oppskyllingsområdet Friksjon og obstruksjoner (hvor lett vannet kan bevege seg inn over land, grovere underlag gir høyere friksjon) Størst amplifikasjon får vi der både terrenget i oppskyllingsområdet samt sjøbunnen utenfor er slak, samt at bølgene beveger seg vinkelrett på stranda og "fanges" av terrenget, slik som innerst i en fjord eller i en bukt. Lavest oppskylling (det vil si mindre forsterkning av bølgene under oppskylling) får vi når bølgene beveger seg langs strandlinjen og spesielt der terrenget er bratt. Når en bølge beveger seg rett mot en vertikal vegg (loddrett fjellside) vil bølgen reflekteres og oppskyllingen vil typisk nå dobbelt så høyt som bølgen utenfor. Store lokale variasjoner ved oppskylling kan oppstå avhengig av terreng, dybdeforhold, bygninger og infrastruktur, osv.

18 Side: Oppskylling resultater Oppskyllingsberegninger er gjort for Hjelset for alle tre scenarioer med fjellskred fra Oppstadhornet beskrevet over. I Figur 10 vises den maksimale høyden i fjorden og det maksimale vannivået på land. Som vi ser får vi en forsterkning av bølgene i havna innenfor moloen. Dette fordi bølger bøyes av inn mot land og blir "fanget" bak moloen. Videre ser vi at det blir noe fokusering i strandsonen på sørsiden nedenfor fotballbanen (høyere verdier nærmest land i Figur 10; typisk for bølger som beveger seg mot et nes). Den maksimale oppskyllingshøyden etter et skred på 10 mill. m 3 er beregnet til 1,5 m. For skred på 6 og 20 mill. m 3 er den maksimale oppskyllingshøyden henholdsvis 1,3 m og 2,5 m. Ut fra dette finner vi at bølgene blir forsterket med en faktor på 1,3 2,2 under oppskyllingen. Selv med en oppskylling på 2,5 m er det begrenset hvilke områder på land som blir berørt. Alle beregninger er gjort med et framtidig økt havnivå på +0,7 m. Inn mot Hjelset kan det etter noe lengre tid inntreffe spesielle bølgeeffekter som følge av diffraksjon, refleksjon, interferens, mm. Dette er ikke tilstrekkelig dekket av beregningene. For å ta hensyn til slike effekter, så anbefaler vi å bruke en sikkerhetsfaktor 2 på de beregnede oppskyllingshøydene som dimensjonerende for denne lokasjonen. Vi ender da opp med en største oppskyllingshøyde mellom 1,9 m og 4,2 m for de tre scenarioene.

19 Side: 19 Figur 10: Maksimal overflateheving (i fjorden) og maksimalt vannivå (på land) under oppskylling for området ved Hjelset for scenarioene på 6 (øverst), 10 og 20 mill. m 3. I beregningene er det tatt hensyn til en havnivåstigning på 0.7 m. Verdiene i figuren refererer til dagens havnivå.

20 Side: Sammenligning med tidligere resultater I NGI (2005) ble det gjort forenklede analyser av oppskylling ved Hjelset for skredvolumer på 3, 8, 20, og 35 mill. m 3. Slike analyser må nødvendigvis være konservative i alle ledd, dvs. for alle faser av bølgeutbredelsen. Sammenligner vi beregningene som ble gjort den gangen og det som framkommer av denne rapporten for et skred på 20 mill.m 3, ser vi at de maksimale verdiene i oppskyllingen i beregningene fra 2005 er ganger høyere enn presentert i denne rapporten (inkludert usikkerheten beskrevet i avsnittet over). Usikkerheten i de forenklede analysene fra 2005 ble understreket i NGI (2005). 4.6 Sammenligning med andre tilsvarende beregninger I Lyngen er det nylig gjort oppdaterte beregninger etter skred fra Nordnesfjellet på 11 mill. m 3 (NGI, 2013). Dette skredet har et frontareal tilnærmet det samme som det største skredet i denne rapporten. Skreddynamikk og utløpsdistanse er også sammenlignbare. Utenfor skredområdet ble det beregnet tilsvarende høyder som for området i fjorden utenfor Oppstadhornet (20 mill. m 3 ). Ca. 25 km sør for skredområdet beregnet vi i Lyngen en overflatehevning i fjorden på ca. 1.5 m, mens vi 25 km mot nord (og etter to fjordkryss) fant en overflatehevning på ca. 1.3 m. I beregninger gjort for mulige skred fra Åkerneset på 18 mill. m 3 fant vi overflatehevninger utenfor skredområdet som ved Oppstadhornet (20 mill. m 3 ). Ved Stordal (25 km nord for Åkerneset) ble det beregnet overflatehevning på m og ved Sjøholt på ca. 0.8 m (40 km nord for Åkerneset), se også NGI (2011). Overflatehevningen utenfor Hjelset (37 km fra skredområdet) er beregnet til ca. 0.8 m (20 mill. m 3 ) og stemmer godt overens med eksemplene beskrevet over, når man tar hensyn til den noe kraftigere radielle dempningen vi får i det vide fjordbassenget utenfor Molde som avviker fra fjordgeometriene i Lyngen og ved Åkerneset (trangere fjorder). Når det gjelder forsterkningsfaktorer (forsterkning av bølger fra fjorden til maksimal oppskylling), så fant NGI (2011) verdier på ca. 2 for steder som tilsvarer Hjelset. Dette samsvarer med det vi har fått i beregningene i denne rapporten (en forsterkningsfaktor på ). For lokasjoner som ligger innerst i en fjord får vi mye kraftigere forsterkning av bølgene. NGI (2011) fant på slike steder faktorer fra 3.5 til 4.8. Sikkerhetsfaktoren som til slutt er benyttet i denne studien er nødvendig på grunn av de spesielle effektene av diffraksjon, refleksjon, interferens, mm. som her kan inntreffe.

21 Side: 21 5 Foto fra befaring Figur 11: Oversikt over området sett mot øst (foto er tatt fra moloen ved småbåthavna). Figur 12: Steinsatt strandlinje i overgang mellom fjorden og elva. Høyde på steinfylling ca. kote 2. Foto tatt mot nord-øst.

22 Dokumentnr.: R Side: 22 Figur 13: Strandsonen mot vest, småbåthavna med molo sees i bakgrunnen. Figur 14: Strandsone i vestlige del av området.

23 Side: 23 Figur 15: Strandsonen nedenfor fotballbanen. Steinsatt fylling, toppen er noe høyere enn kote 2. Figur 16: Området sett fra fotballbanen. De to store byggene på nedre område sees til høyre i bildet (gult bygg) og midt i bildet (grønt bygg). Bildet er tatt mot nord.

24 Dokumentnr.: R Side: 24 Figur 17: Foto mot øst, tatt nedenfor fotballbanen. Figur 18: Foto 100 m øst for fotballbanen, tatt mot øst.

25 Side: 25 Figur 19: Østre del av området, mot øst. Videre østover blir terrenget mot fjorden vesentlig brattere opp til ca. kote 10. Figur 20: Samme som foto over, men tatt mot vest.

26 Dokumentnr.: R Side: 26 Figur 21: Det østre av to større bygg på nedre området. I bakgrunnen sees en av bygningene på det øvre området. Bildet er tatt mot nord. Figur 22: Mot fotballbanen nedenfor gult bygg (nedre område), foto mot sør-vest.

27 Dokumentnr.: R Side: 27 Figur 23: Fra nedre område. Viser begge de to store byggene som ligger der. Foto mot nord-øst. Figur 24: Det østre store bygget på nedre område. Ligger nord-øst for fotballbanen.

28 Side: 28 Figur 25: Ovenfor det østre bygget på det nedre området sett mot øst. Bygg på det øvre området sees i bakgrunnen. Figur 26: Fra moloen vest for området.

29 Side: 29 Figur 27: Fra bukten nord-vest for molo, sett mot (sør-) vest. 6 Referanser Derron, M.-H. et al. (2005). Preliminary assessment of rockslide and rockfall hazards using a DEM (Oppstadhornet, Norway). NHESS, 5, , DSB (2009) Havnivåstigning: Estimater av framtidig havnivåstigning i norske kystkommuner. Revidert utgave (2009). Utgitt av: Det nasjonale klimatilpasningssekretariatet ved Direktoratet for samfunnssikkerhet og beredskap, september Hermanns, R.L. (2013). Understanding long-term slope deformation for stability assessment of rock slides: The case of the Oppstadhornet rockslide, Norway. Italian Journ.of Eng. Geol. and Environment. DOI: /IJEGE B-23 NGI (2005). Nye Molde sykehus. Vurdering av oppskyllingshøyder. NGI rapport NGI (2011) Numerical simulations of tsunamis from potential and historical rock slides in Storfjorden; Hazard zoning and comparison with 3D laboratory experiments. NGI rapport R. Revisjon 01, 21. februar NGI (2013). Flodbølger i Lyngen etter mulig skred, Nordnes, Lyngen Kommune III. Detaljberegning av oppskylling for skred på 11 millioner kubikkmeter. NGI rapport R. NGU (2013). Investigations on unstable or potentially unstable rock slides in Møre og Romsdal status and plans after field surveys in NGU Rapport Romstad, B., Harbitz, C. B., og Domaas, U. (2009) A GIS method for assessment of rock slide tsunami hazard in all Norwegian lakes and reservoirs. Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 9, , 2009.

30 Rev.nr.: 0 Vedlegg A, Side 1 Vedlegg A - Om flodbølger generert av fjellskred Innhold 1 Om flodbølger generert av fjellskred 2 p:\2013\06\ \leveransedokumenter\rapport\final\ r_vedlegg a om flodbølger generert av fjellskred.docx

31 Rev.nr.: 0 Vedlegg A, Side 2 1 Om flodbølger generert av fjellskred Flodbølger generert av skred som faller ned i fjorder eller innsjøer inngår i den type bølger som gjerne betegnes tsunamis. Slike bølger befinner seg mellom dønninger og tidevann i spekteret av tyngdebølger. Generering og utbredelse av flodbølger etter skred er et komplisert fenomen som kan deles i tre faser: 1) energioverføring fra skred- til vannbevegelse; 2) bølge-utbredelse i åpent vann; 3) bølgeoppskylling i strandsonen. Bølgenes karakteristika avhenger av skredets volum, form og hastighet, så vel som av vanndypet. I de tilfeller der karakteristisk overflateheving er mye mindre enn vanndypet vil enklere, lineære likninger for bølgeutbredelsen være gyldige. Utgjør derimot den karakteristiske overflatehevingen mer enn ca. 10 % av dypet vil ikkelineære effekter være viktige. Bølgene klassifiseres som lange bølger dersom størsteparten av den energi som overføres fra skred- til vannbevegelse fordeles på bølgelengder mye større enn karakteristisk vanndyp. Ut fra dette følger at de vertikale variasjoner i horisontalhastigheten er små, og at trykket er tilnærmet hydrostatisk. Vår erfaring med større fjellskred med høy treffhastighet viser at bølgene ikke nødvendigvis er lange og at bruk av hydrostatiske modeller kan føre til en overestimering av bølgene. Bevegelsen i vannmassene som følge av en bølge som passerer avtar normalt med dypet. For lange bølger beveger vannet seg tilnærmet like mye i hele dypet fra overflaten til bunnen. Den såkalte bunnbølgen er kun en myte. Begrepet har oppstått fordi bølgen ofte ikke observeres før den dukker opp inne ved land. Øyenvitner har derfor konkludert med at bølgen følger bunnen. At bølgen synes best inne ved land skyldes imidlertid bare at den blir krappere, dvs. både kortere og høyere, på grunnere vann inn mot land. Under utbredelsen bort fra skredområdet vil bølgens form endres avhengig av dempning og bunntopografi. I åpent farvann avtar bølgehøyden som følge av radiell dempning når energien spres over et stadig større område. Bølgehøyden er således omvendt proporsjonal med kvadratroten av avstanden fra skredområdet. I en fjord vil den radielle dempningen være mye mindre framtredende. Bølgene kan følge fjorden som i en kanal og bevege seg over lengre avstander uten å reduseres vesentlig. Under utbredelsen vil flodbølgen i tillegg utsettes for refraksjon, refleksjon, diffraksjon og interferens samt amplifikasjon som følge av fokusering eller avtagende dyp. Amplifikasjonsfaktoren, dvs. forholdet mellom oppskyllingshøyden og overflatehevningen for innkommende bølge på dypt vann, er hovedsakelig bestemt av bølgelengden og helningen i strandsonen, eller mer presist forholdet mellom lengden på innkommende bølge og lengden på horisontalprojeksjonen av oppskyllingsskråningen. Det er også stor forskjell på oppskylling langs en bratt fjordside der bølgene beveger seg mer eller mindre parallelt med strandlinja og oppskylling innerst i fjordarmene der bølgene beveger seg rett mot land og blir p:\2013\06\ \leveransedokumenter\rapport\final\ r_vedlegg a om flodbølger generert av fjellskred.docx

32 forsterket av både den svakt hellende skråningen av bunnen (grunnere vann) og fokuseringen på grunn av topografien (innsnevringen). Fjellskred kan sette opp svingninger i (delvis) lukkede fjorder eller innsjøer. Dette kan oppleves som en serie av innkommende bølger der den første ikke nødvendigvis er størst. Bølgebevegelsen kan vare i timesvis. Dokumentnr.: R Rev.nr.: 0 Vedlegg A, Side 3 p:\2013\06\ \leveransedokumenter\rapport\final\ r_vedlegg a om flodbølger generert av fjellskred.docx

33 Prosjektnr.: R Rev.nr.: 0 Vedlegg B, Side 1 Vedlegg B - Om beregningsmodellene Innhold 1 Bølgemodellen GloBouss 2 2 Oppskyllingsmodellen MOST 2 3 Referanser 3 p:\2013\06\ \leveransedokumenter\rapport\final\ r_vedlegg b om modellene.docx

34 Prosjektnr.: R Rev.nr.: 0 Vedlegg B, Side 2 1 Bølgemodellen GloBouss GloBouss er en regnemodell utviklet ved Universitetet i Oslo og NGI for flodbølger som følge av skred eller jordskjelv. Modellen er dybdemidlet (benytter langbølgelikninger) og beskriver blant annet ikke-lineære og dispersive (ikkehydrostatiske) effekter. Modellen beskriver ikke oppskyllingsfasen (se neste avsnitt). GloBouss er med godt resultat sammenlignet med analytiske løsninger og andre numeriske modeller, se Pedersen og Løvholt (2008). Den har også gitt gode resultater i forbindelse med Åknes/Tafjord-prosjektet hvor den er sammenliknet med skalamodellen av Sunnylvs- og Geirangerfjorden ved SINTEF Kyst- og havneteknikk i Trondheim, se også neste avsnitt. For mer informasjon om modellen henviser vi til Pedersen og Løvholt (2008). Se for øvrig konvergenstest i Vedlegg C. 2 Oppskyllingsmodellen MOST Oppskyllingsmodellen MOST tar hensyn til ikke-lineære effekter og håndterer bølgebrytning. Den tillater også at vann beveger seg inn på områder som i utgangspunktet ikke var våte. Det er ikke tilfellet med modellen for bølgeforplantning (GloBouss) som reflekterer bølgene ved strandlinjen. MOST er kanskje den oppskyllingsmodell som er mest brukt internasjonalt i dag. Den er grundig verifisert ved hjelp av laboratorieforsøk og standardiserte tester (benchmark tests). MOST leser data (partikkelhastighet og overflatehevning) fra GloBouss og beregner oppskylling i angitte områder (lokasjoner). I tillegg må data for vanndyp og terreng innenfor beregningsområdet til MOST være gitt i forskjellige oppløsninger (for eksempel fra 32 m via 16 m og ned til 2 m) siden MOST beregner oppskyllingen i tre gittere med stadig finere oppløsning. Modellen er beskrevet av Titov og Gonzalez (1997). De opprinnelige dybde- og terrengdata er gitt i UTM 32. Siden MOST kun kan regne i geografiske koordinater, blir inngangsdataene projisert fra UTM 32 til geografiske koordinater. Modelloppsettet (GloBouss og MOST) er beskrevet av Løvholt med flere (2010) og er grundig testet og dessuten sammenliknet med laboratorieforsøkene ved SINTEF Kyst- og havneteknikk i forbindelse med beregningene av flodbølger dannet av fjellskred fra Åkerneset (i tillegg til de separate testene av GloBouss beskrevet over). Resultatene er oppsummert av NGI (2011), mens laboratorieforsøkene er beskrevet av SINTEF (2008). p:\2013\06\ \leveransedokumenter\rapport\final\ r_vedlegg b om modellene.docx

35 Prosjektnr.: R Rev.nr.: 0 Vedlegg B, Side 3 3 Referanser Løvholt F., Pedersen G., og Glimsdal S. (2010). Coupling of dispersive tsunami propagation and shallow water coastal response, Open Oceanography Journal, Caribbean Waves Special Issue, Vol 4, 71-82, doi: / , available online from NGI (2011) Numerical simulations of tsunamis from potential and historical rock slides in Storfjorden; Hazard zoning and comparison with 3D laboratory experiments. NGI rapport R. Revisjon 01, 21. februar Pedersen, G. og Løvholt, F. (2008). Documentation of a global Boussinesq solver, Preprint Series in Applied Mathematics 1, Dept. of Mathematics, University of Oslo, Norway, URL: SINTEF (2008). Notat rasmodell, datert Titov, V.V. og Gonzalez, F.I. (1997). Implementation and testing of the Method of Splitting Tsunami (MOST) model. NOAA. Technical Memorandum ERL PMEL- 112, 11 pp p:\2013\06\ \leveransedokumenter\rapport\final\ r_vedlegg b om modellene.docx

36 Rev.nr.: 0 Vedlegg C, Side 1 Vedlegg C - Konvergenstest Innhold 1 Konvergenstest for kontroll av nøyaktighet 2 p:\2013\06\ \leveransedokumenter\rapport\final\ r_vedlegg c konvergenstest.docx

37 Rev.nr.: 0 Vedlegg C, Side 2 1 Konvergenstest for kontroll av nøyaktighet Bølgelikningene løses numerisk ved at hele beregningsområdet deles opp i et finmasket nett, deretter beregnes overflatehevning og strømhastighet i hver enkelt maske. Ved å sammenlikne beregninger med ulik maskevidde kan vi måle nøyaktigheten til beregningene og den såkalte konvergensen til metoden. Konvergens oppnås dersom beregningene går mot den samme løsningen for mer og mer finmasket nett. I Figur C1 har vi presentert tidsserier fra GloBouss (bølgemodellen) med maskevidde 200 m, 100 m, 50 m og 25 m i et punkt med 25 m dyp ca. én kilometer sør for Molde sentrum. Resultatene avdekker en meget god konvergens for ledende bølge for maskevidde på 50 m, mens det for de påfølgende bølgene er en økende divergens bakover i bølgetoget. For ledende bølge er forskjellen mellom maskevidde 50 m og henholdsvis 25 m og 100 m, mindre enn ca. 2 % mens for bølge nummer to er forskjellen noe større. Vår erfaring viser at for områder som ligger i enden av en fjord og i større bukter er det den ledende bølgen som gir den største oppskyllingen til tross for at tidsserier som vist i Figur C1 kan gi høyere bølger etter den ledende. De(n) første bølgetoppen(e) er tilnærmet plane bølger, mens de påfølgende oppstår som følge av refleksjoner fra fjordsider og øyer og danner et kaotisk mønster av bølger som beveger seg delvis på tvers av fjorden. Konvergensen for oppskyllingsmodellen, MOST, er vist for et punkt utenfor Hjelset på ca. 40 m dyp, Figur C2. Resultatene her viser også en meget god konvergens, med en forskjell på ledende bølge på mindre enn 0.1 % mellom de ulike oppløsningene. I beregningene i hovedrapporten er det anvendt en maskevidde på 50 m for GloBouss og 2 m (det fineste nettet, C-nettet ) for MOST. Konklusjonen er at løsningene for både bølge- og oppskyllingsberegningene konvergerer. p:\2013\06\ \leveransedokumenter\rapport\final\ r_vedlegg c konvergenstest.docx

38 Rev.nr.: 0 Vedlegg C, Side 3 Figur C1: Tidsserier fra GloBouss (bølgemodellen) med maskevidde på mellom 25 og 200 m i et punkt én kilometer sør for Molde sentrum for et scenario på 10 Mm 3. Vanndypet her er ca. 25 m. Figur C2: Tidsserier fra MOST (oppskyllingsmodellen) med maskevidde på 2 m og 4 m for et punkt utenfor Hjelset med dyp ca. 40 m. p:\2013\06\ \leveransedokumenter\rapport\final\ r_vedlegg c konvergenstest.docx

39 Kontroll- og referanseside/ Review and reference page Dokumentinformasjon/Document information Dokumenttittel/Document title Detaljberegning av oppskylling etter mulig skred fra Oppstadhornet Dokumentnr./Document No R Dokumenttype/Type of document Rapport/Report Distribusjon/Distribution Begrenset/Limited Dato/Date 20. september 2013 Rev.nr.&dato/Rev.No.&date Oppdragsgiver/Client Molde kommune Emneord/Keywords Numerisk modellering, flodbølger, fjellskred, tsunami, oppskylling, runup, Oppstadhornet, Molde, Hjelset Stedfesting/Geographical information Land, fylke/country, County Norge, Møre og Romsdal Kommune/Municipality Molde Sted/Location Hjelset Kartblad/Map 1320 III, 1320 IV, 1220 II UTM-koordinater/UTM-coordinates Sone 32 E N Havområde/Offshore area Feltnavn/Field name Sted/Location Felt, blokknr./field, Block No. Dokumentkontroll/Document control Kvalitetssikring i henhold til/quality assurance according to NS-EN ISO9001 Rev./ Rev. Revisjonsgrunnlag/Reason for revision Egenkontroll/ Self review av/by: 0 Originaldokument SGL CH Sidemannskontroll/ Colleague review av/by: Uavhengig kontroll/ Independent review av/by: Tverrfaglig kontroll/ Interdisciplinary review av/by: Dokument godkjent for utsendelse/ Document approved for release Dato/Date 20. september 2013 Sign. Prosjektleder/Project Manager Sylfest Glimsdal Mal rev. dato: Skj.nr. 043

40

41