NOTAT Lafteråsen Høydebasseng - Flomvurdering del I

Transkript

1 Oppdragsnavn: Lafteråsen Høydebasseng DP Oppdragsnummer: Utarbeidet av: Hege Merete Kalnes Dato: Tilgjengelighet: Åpen NOTAT Lafteråsen Høydebasseng - Flomvurdering del I 1. INNLEDNING METODE OG ANTAGELSER Generering av terrengmodell Flomvannføring Oppsett i HEC-RAS RESULTATER Tømming av høydebasseng Vannlinjeberegninger REFERANSER...7 VEDLEGG 1 RESULTATER FOR LUKKEDE KULVERTER...1 VEDLEGG 2 RESULTATER FOR ÅPEN JERNBANEKULVERT...3 VEDLEGG 3 RESULTATER FOR ALLE KULVERTER ÅPEN...6 side 1 av 15

2 NOTAT 1. INNLEDNING Det skal bygges nytt høydebasseng på Lafteråsen i Kongsberg kommune, og som en del av prosjekterende arbeider skal det foretas en flomvurdering av et potensielt brudd. Prosjektert plassering og utforming av høydebasseng er vist i Figur 1. Høydebassengene ligger rett ved en bekk, som går igjennom fire kulverter før den nummer ut i Numedalslågen. Figur 1 Oversiktskart med plassering av høydebasseng (svart boks) og kulverter (i rødt) og planskisse av høydebassengene med adkomstveg. side 2 av 15

3 NOTAT Flomvurderingen er delt opp i to leveranser, hvorav dette notatet inngår i leveranse del I. Leveranse del I: Notat med kart som viser hvor vannet tar veien som følge av brudd i bassenget. Kort beskrivelse av metode og antakelser. Leveranse del II: Revidert notat med litt mer utfyllende informasjon om fremgangsmåte/beregningsmetodikk, samt hvordan vannet passerer Gomsrudveien og toglinje i dalen. side 3 av 15

4 NOTAT 2. METODE OG ANTAGELSER Grunnlaget for flomvurderingen er beregnede vannlinje/flomsoner med HEC-RAS Vannlinjeberegningen er basert på en generert terrengmodell og beregnet vannføring ut av bassengene ved brudd. Det er valgt å gi vannføringen som en input i den hydrauliske modellen heller enn å simulere et «dambrudd», da prøve-simuleringer viste at dambrudd gir et noe feilaktig utfall. En kort beskrivelse av fremgangmåte og antagelser er presentert under Generering av terrengmodell En terrengoverflate i form av en TIN-modell ble generert fra motatte SOSI-filer i Novapoint Nødvendige SOSI-objekter som høydekoter og kanter til veg, jernbane, innjø og elv ble valgt ut som høydegrunnlag og terrenget ble generert ved å triangulere mellom disse linjene. TIN-modellen ble eksportert til ArcMAP 10.6 og her brukt til å lage en raster som videre ble konvertert til TIFF-format som kan leses av HEC-RAS Flomvannføring Flomvannføringen som følge av brudd er beregnet med nokså enkle forutsetninger i bunn; - Bidraget fra vann i bekk er satt til null (antatt neglisjerbart). - Bruddet skjer momentant (eks. ved sprengning). - Hele høyden til bassengene (7.5 m) går i brudd slik at bruddet fungerer som et bredt overløp hvor alt vann i bassenget tømmes. - Brudd på begge basseng har en bredde på 5 m, og bruddene opptrer samtidig. - Enkel overløpsformel kan brukes (se ligning i Figur 3) og høy C-verdi er valgt for å gi et konservativt anslag (C = 1.66). - Vannet fra bruddene samles, og endelig flomvannføring er vannføringen fra de to bassengene lagt sammen og fordelt over en bredde på ca. 60 m. Brudd-tilfellet beskrevet ovenfor er illustrert i Figur 2 og 3. Figur 2 Illustrasjon av brudd på høydebasseng. side 4 av 15

5 NOTAT Figur 3 Illustrasjon av overløpstilfellet med formler fra Vassdragshåndboka brukt i beregninger (Fergus m.fl., 2010). Flomvannføringen ut fra bassengene er beregnet over tid som en funksjon av vannstanden i bassengene som synker etter hvert som de tømmes. Det er valgt å bruke tidssteg på 1 sekund, da en slik oppløsning er nødvendig for å simulere vannføringen godt nok Oppsett i HEC-RAS Det er satt opp en todimensjonal vannlinjemodell i HEC-RAS på bakgrunn av den genererte terrengmodellen. Linjen som representerer utløpet til bassengene definerer innløpet til modellen, hvor de beregnede flomvannføringene er gitt som input. Analyser ble utført for et 24-timers hendelsesforløp med 1-sekunds beregningsintervall. Kun en ruhetsverdi er valgt for hele området, da bekken er liten og området i hovedsak består av skog. Valgt ruhetsverdi er n=0.11 basert på anbefalinger for flom over åpent landskap fra Vassdragshåndboka (Fergus m.fl.,2010). Det er utført tre analyser i henhold til hvilke kulverter som er åpne og fungerende. I den første analysen er alle kulverter tette. I den andre analysen er jernbanekulverten åpen. I den tredje analysen er alle kulvertene åpen, dvs. også kulvertene under traktorveg/sti og Gomsrudveien. Data for kulvertene brukt i modellen er gitt i Tabell 1, hvor ruhetsverdier er valgt basert på anbefalinger i Vassdragshåndboka (Fergus m.fl.,2010). Merk at dimensjoner for kulverten under traktorveg/sti avviker fra tilsend grunnlag, og dette er grunnet at en diameter på 800 mm var for stor i forhold til tilgjengelig plass i terrenget og kunne da ikke modelleres. Det ble derfor valgt å bruke en mindre dimensjon heller enn å la være å modellere den. Da det er ingen informasjon på dimensjoner på den nedre kulverten ved Laureruddalen er denne er antatt tett i alle tilfeller. Tabell 1 Data for kulverter brukt i modell og analyser. Kulvert Materiale Dimensjoner Jernbanekulvert Murt stein (n = 0.024) B x H = 600 x 900 mm (gjennomsnitt) Kulvert under traktorveg/sti Betong (antatt) (n=0.012) D = 600 mm (redusert) Kulvert under Gomsrudveien Betong (antatt) (n=0.012) D = 800 mm side 5 av 15

6 NOTAT 3. RESULTATER 3.1. Tømming av høydebasseng Figur 4 viser en graf over total vannføring ut av bassengene og vannstand i bassengene som en funksjon av tid etter brudd basert på beregningene av flomvannføring. Figuren gir et innblikk i hendelsesforløpet ved brudd; rett etter brudd slippes ut store vannmengder som fører til at bassenget tappes relativt fort. Etter hvert som vannstanden synker blir vannføringen følgelig mindre, etter 2 minutter er vannstanden mindre enn 1 meter og vannføringen nokså liten. Figur 4 Flomvannføring og vannstand i basseng som en funksjon av tid etter brudd Vannlinjeberegninger Resultatene for vannlinjeberegningene er vist i Vedlegg 1 til 3. De første figurene i vedleggene viser flomsoner, det vil si maksimal vanndybde som opptrer i løpet av hendelsesforløpet på 24 timer. De andre figurene er tverrsnitt-plott av maksimal vanndybde og terreng ved jernbanen og Gomsrudvegen. Generelt kan en se at kulvertene har en viktig funksjon, da de reduserer graden av vannoppsamling foran jernbane og veg. side 6 av 15

7 NOTAT 4. REFERANSER Fergus, T., Hoseth K.A., Sæterbø, E «Vassdragshåndboka». Tapir akademisk forlag side 7 av 15

8 VEDLEGG 1 RESULTATER FOR LUKKEDE KULVERTER side 1 av 15

9 side 2 av 15 NOTAT

10 NOTAT VEDLEGG 2 RESULTATER FOR ÅPEN JERNBANEKULVERT side 3 av 15

11 side 4 av 15 NOTAT

12 side 5 av 15 NOTAT

13 NOTAT VEDLEGG 3 RESULTATER FOR ALLE KULVERTER ÅPEN side 6 av 15

14 side 7 av 15 NOTAT

15 side 8 av 15 NOTAT