Kongsberg kommune. Saggrendadammen

Transkript

1 Kongsberg kommune Saggrendadammen Teknisk plan for rehabilitering 2015

2

3

4

5 Innhold Bakgrunn Engasjement Bakgrunn for oppdraget Tidsplan Beskrivelse av anlegget... 1 Forutsetninger Regelverk Klassifisering Flomberegninger Vind-, strøk- og bølgeberegninger Dimensjonering av skråningsvern Dispensasjon fra krav: Reduserte krav til lave fyllingsdammer Utløpshøyde og drenasjekapasitet Geoteknisk stabilitet Stabilitet av betongdam Materialer... 5 Beskrivelse av tiltak Fyllingsdam Betongdam Gangbru over betongdam Instrumentering Bunntappeluke Sikkerhet for allmennheten Massetak... 8 Kontrollplan og rapportering Kontrollplan Rapportering... 9 Referanser Vedlegg... 10

6

7 1 Bakgrunn 1.1 Engasjement Sweco Norge AS er engasjert for å bistå Kongsberg kommune i forbindelse med planer for rehabilitering av Saggrendadammen i Kongsberg kommune. 1.2 Bakgrunn for oppdraget Saggrendadammen oppfyller ikke kravene i Damsikkerhetsforskriften for klasse 2 dammer, når nye flomberegninger legges til grunn. Det foreligger ingen revurdering eller andre dokument som beskriver dagens tilstand for dammen, men visuelt framstår dammen å være i dårlig forfatning. Med dette og utgangspunkt i nye flomberegninger må flomavledningskapasiteten økes. Det medfører at topp av tetning og topp dam for fyllingsdammen må heves for å tilfredsstille krav til fribord. 1.3 Tidsplan Dammen planlegges rehabiliteres i Beskrivelse av anlegget Ansvarlig eier: Kongsberg kommune H maks: ca. 3 m Kronelengde: betongoverløp ca. 25 m, fyllingsdam ca. 70 m HRV: 186,36 moh. LRV: 184,36 moh. Reguleringshøyde: 2,0 m Magasinvolum: ca m³ Topp av fyllingsdam: ca. 187,72 moh. Bruddkonsekvensklasse: 2 Byggeår: ukjent Saggrendadammen ligger i Saggrenda i Kongsberg kommune i Buskerud. Dammen demmer opp Kobberbergselva som renner ut i Numedalslågen og deretter Larviksfjorden. Dammen i Saggrenda består av en ca. 3 meter høy betongdam med en sekundærdam av mur/steinfylling med tetning av torv. Betongdammen er opprinnelig bygd som en tømmerkistedam. I senere tid har dammen blitt forsterket ved at det er tømt betong i tømmerkista som nå er nesten oppråtnet. Dammen er etter det en kan se ikke armert eller boltet til fjellet. Fyllingsdammen er sannsynligvis bygget som en jordfylling med plastring. Det er støpt betong mellom plastringssteinene på oppstrøms skråning. Skråningene har helning ca. 1:1,6 oppstrøms og ca. 1:1,7 nedstrøms. Damkrona er rundt 4 m bred. Vedlegg 1 viser bilder av anlegget. 1

8 Oversiktskart Saggrendadammen (Hentet fra NVE Atlas) 2

9 2 Forutsetninger 2.1 Regelverk Den planlagte rehabiliteringa av damanlegget baseres på gjeldende forskrifter og relevante retningslinjer og veiledere som er gjengitt i referanselisten på tidspunktet rapporten er skrevet. Det vil bli utført tiltak på både betongdammen og fyllingsdammen. 2.2 Klassifisering Klassifisering av dammen er utført av VTA. Denne er sendt inn til NVE av VTA, sammen med flomberegninger, for godkjenning. 2.3 Flomberegninger Flomberegninger ble utført i rapport datert Flomberegningene er vist i vedlegg 4. Tabellene under viser et utdrag. Det er bare et lite vannspeil oppstrøms dammen. Avløpsflom er derfor forutsatt å være lik tilløpsflom. I stabilitetsberegningene er det for dimensjonerende flom benyttet flomverdier med 20 % klimapåslag. For ulykkesflom er det benyttet flomverdier uten klimapåslag. Flomvannstandene gjelder for ny utforming av flomløpet. Dimensjonerende flom (Q1000) Ulykkesflom (1.5*Q1000) Tilløpsflom Avløpsflom Flomvannstand Tilløpsflom Avløpsflom Flomvannstand (m³/s) (m³/s) (m) (m³/s) (m³/s) (m) 132,3 132,3 187,10 198,5 198,5 187,36 Dimensjonerende flom (Q % klimapåslag) Ulykkesflom (1.5*Q % klimapåslag) Tilløpsflom Avløpsflom Flomvannstand Tilløpsflom Avløpsflom Flomvannstand (m³/s) (m³/s) (m) (m³/s) (m³/s) (m) 158,8 158,8 187, Vind-, strøk- og bølgeberegninger Saggrendadammen demmer opp et svært lite magasin. Det er derfor antatt at bølgeoppskylling og vindoppstuving er neglisjerbart. Topp tetning er dermed bestemt av kravet DFV + vindoppstuvning + 0,5 m = 187,71 moh. 2.5 Dimensjonering av skråningsvern For dammer i klasse 2 føres kronevernet 2 m under HRV. Både oppstrøms og nedstrøm skråning ved Saggrendadammen planlegges derfor utformes som kronevern. Yttersteinene i kronevernet dimensjoneres likt som oppstrøms skråningsvern. 3

10 2.5.1 Oppstrøms skråningsvern/kronevern Skråningsvernet består av to sjikt med stein, hvor sjikt 1 betegnes med D og sjikt 2 betegnes med d. Oppstrøms skråningsvern skal dimensjoneres for påvirkning av bølger, is og snø, tele og andre mulige påvirkninger. Minimumsvekten av stein i skråningsvernet er basert på signifikant bølgehøyde, som er forutsatt neglisjerbar for Saggrendadammen. Minste steinvekt for sjikt 1 bestemmes derfor fra skråningshelningen. Dammen er planlagt med en oppstrøms helning på 1:1,6. Det gir W min = 2,5 kn. Det gir en minste diameter lik: Formfaktoren mellom diameter og volum blir: Denne faktoren blir brukt i resten av beregningene. Største steindiameter er gitt ved: Størrelsen på sjikt 2 blir da:!"# $!"# $ % &!"# ' %!"# $% '!"# 2.6 Dispensasjon fra krav: Reduserte krav til lave fyllingsdammer Saggrendadammen er en lav dam, med trykkhøyde på ca. 1 m fra HRV til damtå av fyllingsdam. Det foreslås å benytte fiberduk mellom eksisterende dam og ny oppstrøms skråning. Det søkes derfor om dispensasjonsvedtak, 8-2 i Damsikkerhetsforskriften, om bredde av topp dam, bredde på kronevern og steinstørrelse i damkrone/plastring. Foreslått bredde av topp dam og steinstørrelse i damkrone/plastring er som beskrevet i kap. 3.1 og vist i vedlegg 2.1. Krav til oppbygging av en dam i konsekvensklasse 2, med konvensjonelle soner, er derfor ikke tilfredsstilt i henhold til Damsikkerhetsforskriften 5-10 og NVEs Veileder for fyllingsdammer. 4

11 Ombygging av dammen med oppfylt krav til bredde på damkrone og kronevern og beregnet størrelse på plastringsstein vil gi et vesentlig bredere damtverrsnitt enn foreslått utførelse. Planlagt ombygging med fiberduk og redusert kronebredde/kronevern er valgt ut fra ønsket om at ombygget dam ikke skal virke unødvendig dominerende i terrenget. Ved den foreslåtte løsningen vil ikke nivå for topp tetning overtoppes ved ulykkesflom. Sweco vurderer det slik at foreslått ombygging av fyllingsdammen vil gi dammen tilfredsstillende fribord, drenskapasitet og øvrig sikkerhet, og at det derfor bør gis dispensasjon fra gjeldende forskrifter når det gjelder oppbygging med fiberduk og valgt utforming av dam. 2.7 Utløpshøyde og drenasjekapasitet Fyllingsdammen er foreslått utformet med filterduk i oppstrøms skråning. Filterduken vil hindre vannstrømning gjennom dammen. Utløpshøyden vil derfor være ved damtå. Denne verdien er benyttet ved beregninger av geoteknisk stabilitet. 2.8 Geoteknisk stabilitet Det er utført geotekniske stabilitetsberegninger for fyllingsdammen. Beregningene er utført etter krav i veileder for fyllingsdammer. Beregningene er vist i vedlegg 3.3. Beregningene viser at planlagt ombygget dam har tilfredsstillende utglidningssikkerhet for alle lastsituasjoner. 2.9 Stabilitet av betongdam Det er utført stabilitetsberegninger for ny utforming av betongdammen. Beregningene er basert på gjeldende damsikkerhetsforskrift og retningslinjer for betongdammer. Stabilitetsbegningene er vist i vedlegg 3.1 og 3.3. Stabilitetsberegningene viser at den planlagte betongdammen er beregningsmessig stabil for alle lasttilfeller. Lasttilfellet DFV u/ bergbolter er dimensjonerende for dammen. Forutsetninger Stabilitet av dam er beregnet uten bidrag fra vangemur mot fyllingsdam og landfeste. Dammen forankres med Ø25 mm bergbolter med senteravstand 1,0 m Materialer Betong Fasthetsklasse minimum B35. Bestandighetsklasse MF45. Kloridklasse CL 0,40. Armering og bergbolter Armering og boltestål skal være av kvalitet B500NC. Nominell armeringsoverdekning er 60 mm ± 10 mm. Utførelsesklasse Arbeidene vil bli utført i henhold til Utførelsesklasse 3. 5

12 3 Beskrivelse av tiltak Planlagte tiltak er i hovedsak vist på tegninger i vedlegg 2. Videre i dette kapitlet er tiltakene beskrevet i tekst med en utdyping av visse valg. Hovedprinsippet for de planlagte tiltakene er at de skal tilfredsstille gjeldende regelverk og ivareta miljømessige forhold. 3.1 Fyllingsdam Oppstrøms og nedstrøms skråninger planlegges forsterket ved å legge fiberduk, ny støttefylling og nytt skråningsvern. Eksisterende nedstrøms skråning graves bort. Prinsippet er vist på tegning i vedlegg 2. På oppstrøms side av eksisterende fyllingsdam planlegges det å legge en filterduk fra damtå og over eksisterende damkrone, slik at vanngjennomstrømning i dammen hindres. Tetningssona heves dermed til topp av eksisterende dam, kote 187,72 moh., grunnet fiberduken over eksisterende damkrone. Kronebredden er ca. 0,7 m på toppen. Utenpå filterduken planlegges det å etablere en sone med samfengt sprengstein i oppstrøms sone, men bredde ca. 0,75 m horisontalt. Sona vil ha en massesammensetning som er godt drenerende og som ivaretar filteregenskaper inn mot filterduken og eksisterende dam. En tilsvarende sone med bredde ca. 0,6 m horisontalt legges i nedstrøms skåning, over et lag grus med horisontal bredde 0,6 m. Deretter legges en sone med samfengt sprengstein med horisontal bredde 0,4 m på oppstrøms side og 1,1 m på nedstrøms side. Sonene vil bli bygget med lag på 1,2 m som komprimeres med vibrovals på 8 tonn med 4 overfarter eller tilsvarende. Plastringssona på oppstrøms side vil bli ca. 1,1 m bred horisontalt. På nedstrøms side vil den bli ca. 2,3 m bred horisontalt. Plastringa fundamenteres på fjell, eller i en fundamentgrøft hvis løsmasser. Plastringa utføres med grovfraksjonert blokk som legges med plastringsteknikk. Plastringa forkiles med pukk for å øke tyngdetettheten og unngå store hull som kan være farlig ved ferdsel for mennesker og dyr. I nedstrøms skråning foreslås det å legge jordmasser i form av vekstjord i øvre del av skråninga. Det vil legges en filterduk mellom plastringssteinene og jordmassene, slik at jordmassene ikke vaskes ut ved regn. Skråningshelningen på de nye damskråningene vil bli 1:1,6 oppstrøms og 1:1,7 nedstrøms. Siden dammen er lav, kun ca. 3 m, utformes kronevernet og plastringa likt. Damkrona bygges opp med et lag samfengt sprengstein. Deretter følger plastringa, hvor ytre sjikt har en diameter på 0,4-0,6 m. Plastringssteinene forkiles med pukk. Midt på damkrona, over plastringa, legges et lag veggrus. Det vil legges en filterduk mellom plastringssteinene og veggrusen. På oppstrøms side av dammen legges det en steinvange med 6

13 min. høyde 0,5 m over vegbanen. På nedstrøms side av damkrone legges det en mindre steinvange. Damkrona vil ligge på kote 188,52 moh. og få en bredde på ca. 3,6 m. Det vil ikke bli lagt 2,0 m ikke-telefarlige masser over tetningssonen. Dette vil kreve forholdsvis mye ekstra masse i forhold til den planlagte ombyggingen, og dammen ville dermed ha blitt forholdsvis mye høyere og bredere enn den er i dag. I tillegg er det usikkert hvilke materialer dagens dam er bygget av. Dersom det ved ombygging av dammen viser seg at eksisterende dam inneholder telefarlige materialer vil det blir lagt isolasjonsmateriale over topp av tetning. Ved overgang mellom fyllingsdam og betongdam må vangemuren bygges på. Mot landfeste vil fyllingsdam tilpasses eksisterende terrengskråning. 3.2 Betongdam Dagens betongdam har ikke tilstrekkelig flomavledningskapasitet. Damstedet er smalt, med en bredde på kun m. Området rundt dammen er et rekreasjonsområde og det er derfor ønskelig med lav flomstigning. I tillegg er det ønskelig å beholde dagens HRV. For å unngå en stor flomstigning er det planlagt et labyrintoverløp, som gir høy flomavledningskapasitet på et smalt damområde. Dagens dam må rives og fjernes helt. Ny dam får samme høyde som eksisterende overløp. Utformingen av nytt flomløp er vist i tegninger i vedlegg 2 og ved beregning i vedlegg 3.1 og 3.2. Stabilitetsberegninger av sikkerhet mot glidning og velting er vist i vedlegg Gangbru over betongdam Det planlegges ei 1,2 m bred gangbru over overløpet. Den dimensjoneres kun for fotgjengere og bygges av betongelementer, ca. 1200x300 mm. Det er lagt til grunn en nyttelast på 5 kn/m 2 samt en snølast på 3 kn/m 2. To pilarer plasseres langs flomløpet. Avstanden mellom flomløp og underkant bru må være minimum 0,14 Htrær, hvor Htrær er største trehøyde i området. Det er antatt en største trehøyde på 15 m, som gir en lysåpning på 2,1 m. Det gir videre at underkant bru må ligge på minimum k. 188,46 moh., som vist på tegningen i vedlegg Instrumentering Lekkasjemålearrangement i fyllingsdam Oppsamling av lekkasje fra fyllingsdammen planlegges ved å etablere langsgående grøfter inne i ny støttefyllingssone. I grøftene vil lekkasjen samles og deretter føres i rør frem til en målekum. Målekummen vil bestå av prefabrikkerte betongelementer som er planlagt gravd ned på et egnet sted nedstrøms fyllingsdammen. Lekkasjemålingen vil skje over en kniv påført merking som viser lekkasjen avhengig av overløpshøyde. Dette er vist på tegning i vedlegg 2. Deformasjonsbolter i fyllingsdam Deformasjonsbolter plasseres i fyllingsdammen etter beskrivelse i NVEs «Retningslinjer for overvåking og instrumentering av vassdragsanlegg». Dette er vist på tegning i vedlegg 2. 7

14 Vannstandsmåling For fyllingsdammer med tetning av morene i klasse 2 må det utføres kontinuerlig måling av vannstanden. Vannstanden må avleses minst 1 gang i året. Fyllingsdammen antas å bestå av en jordfylling. Det planlegges derfor å etablere en målestav i dypløpet ved betongdammen som avleses manuelt. 3.5 Bunntappeluke Damsikkerhetsforskriften krever at alle dammer som ikke kan tørrlegges på annen måte skal ha et manøvrerbart bunntappeløp. Senkningen skal skje uten fare for dammens sikkerhet og nedenforliggende vassdrag og vassdragsanlegg. Dette vil bli ivaretatt ved at det installeres en bunntappeluke i betongdammen. 3.6 Sikkerhet for allmennheten Det planlegges en tilrettelagt adkomst med veg over fyllingsdammen og med gangbru over overløpet. Vegen vil sikres med kantstein og brua vil få rekkverk. Det vil bli skiltet med nødvendige advarselsskilt på begge sider av dammen. 3.7 Massetak Det er ikke planlagt massetak eller steinbrudd for uttak av masser. Entreprenøren er selv ansvarlig for å finnet egnet område for uttak av masser. 8

15 4 Kontrollplan og rapportering 4.1 Kontrollplan For utførelsen av det tekniske kontrollarbeidet, slik det er skrevet i «Forskrift om sikkerhet ved vassdragsanlegg», kapittel 5 5-2, skal følgende legges til grunn: Et kontrollprogram vil bli utarbeidet og oversendt NVE før byggestart. Det vil da også bli laget en plan for hele arbeidsplassens organisasjon, inkludert nøkkelpersonell fra den entreprenør som velges for utførelsen. Byggherrens stab forventes etablert som følger: Prosjektleder: Byggeleder: Leder for kontroll: Fagansvarlig : VTA: Egen organisasjon Egen organisasjon, evt. innleid Etter avtale, evt. innleid Knut Tjugen, Sweco Norge Einar Tafjord, Skagerak Kraft AS Det er forutsatt utarbeidelse av dokumentasjon i henhold til den nye «Forskrift om sikkerhets ved vassdragsanlegg», kapittel «Bygging». I denne dokumentasjonen skal det også inngå en mer detaljert plan for gjennomføring av det tekniske kontrollarbeidet i byggeperioden inkludert navngitt bemanning. Dokumentasjon vil bli oversendt NVE før byggestart. 4.2 Rapportering Periodiske rapporter med eventuelle måle- og prøveresultat vil bli utarbeidet og kan ved forespørsel bli framlagt under byggeperioden. Sluttrapport vil ha innhold som beskrevet i siste avsnitt av 6-1 og skal oversendes til NVE senest 6 måneder etter avsluttet byggearbeid. 9

16 5 Referanser Damsikkerhetsforskriften av NVE Damsikkerhetskurs II, Ekstreme situasjoner Morten Skoglund, TrønderEnergi Kraft AS Forskrift om sikkerhet ved vassdragsanlegg. FOR NVE Hydraulics of spillways and energy dissipators, ch Khatsuria Retningslinje for betongdammer. Utgave 2 oktober NVE Retningslinje for laster og dimensjonering NVE Retningslinje for overvåkning og instrumentering av vassdragsanlegg oktober NVE Retningslinje for planlegging og bygging NVE Små fyllingsdammer i bynære områder (foredrag ICOLD) Kjell Molkersrød, NVE Veileder for fyllingsdammer NVE 6 Vedlegg Vedlegg 1: Bilder Vedlegg 2: Tegninger B-010-C-00 Tverrsnitt fyllingsdam B-011-C-00 Flomløp og gangbru B-012-C-00 Damområde B-013-C-00 Deformasjonsbolter B-014-C-00 Lekkasjemålearrangement Vedlegg 3: Beregninger 1. Stabilitet av labyrintoverløp 2. Labyrintoverløp utforming 3. Labyrintoverløp stabilitetsberegninger 4. Labyrintoverløp bergbolter 5. Stabilitet av fyllingsdam 6. Fyllingsdam geotekniske stabilitetsberegninger Vedlegg 4: Flomberegning 10

17 VEDLEGG

18

19 Vedlegg 1 Bilder

20 Oppstrøms side av flomløp Nedstrøms side av flomløp

21 Oppstrøms side av fyllingsdam Nedstrøms side av fyllingsdam

22 Øvre del av fyllingsdam og badeplass

23 Vedlegg 2 Tegninger

24

25

26

27

28

29 Vedlegg 3 Beregninger

30 Vedlegg 3.1 Stabilitet av labyrintoverløp

31 NOTAT Vedlegg 3.1 OPPDRAG Saggrendadammen OPPDRAGSNUMMER OPPDRAGSLEDER Finn Hammer OPPRETTET AV Marie Rognes DATO Saggrendadammen Stabilitet av labyrintoverløp Saggrendadammen oppfyller ikke kravene i Damsikkerhetsforskriften for dammer i klasse 2, når nye flomberegninger legges til grunn. Dagens betongdam har ikke tilstrekkelig flomavledningskapasitet, og fyllingsdammen oppfyller ikke kravene til høyde og utforming. Sweco har sett på ulike alternativ for å øke flomavledningskapasiteten. Den tilgjengelige lengden ved dagens damsted er omtrent m. Ved bruk av «vanlig» flomløp i hele dammens lengde vil det bli en vannstandsøkning på ca. 2,0 m ved påregnelig maksimal flom (PMF). Siden dammen ligger i et rekreasjonsområde er det ønskelig med en lavere vannstandsstigning ved flom. Det er også ønskelig å beholde HRV ved dagens nivå. Det er derfor foreslått et labyrintoverløp, som gir høy flomavledningskapasitet på et smalt damområde. Den valgte løsningen gir en flomstigning på ca. 1,0 m over HRV ved PMF. Vannstander De forutsatte vannstandene for beregningene er vist i tabell 1. Vannstander er basert på flomberegninger utført av Sweco i rapport datert Et klimapåslag på 20 % er lagt til Q1000 ved DFV. Tabell 1: Vannstander Situasjon HRV DFV MFV Vannstand 186,36 moh. 187,22 moh. 187,36 moh. Damgeometri Foreslått utforming av flomløpet er som et labyrintoverløp. Utformingen av flomløpet er vist i vedlegg 3.2. Valg av geometri er basert på formler av Magalhaes [1]. Stabilitetsberegninger Det er gjennomført beregninger av velte- og glidestabilitet for labyrintoverløpet. Resultatene er vist i tabell 2 og i vedlegg 3.3 for en damhøyde på 3,0 m. 1 (2) S w e co Drammensveien 260 Box 80 Skøyen NO-0212 Oslo, Norge Telefonnummer Faks S we c o No r g e A S Org.nr: Hovedkontor: Oslo M a r i e Ro gn es Mobil [email protected] MARR p:\117\ saggrendadammen - flombergn og skisseløsning fyllings- og gravitasjonsdam\08 rapporter\01 rapporter\teknisk plan\vedlegg\betongdam - labyrintoverløp stabilitetsberegninger notat.docx

32 Vedlegg 3.1 HRV og islast m/bergbolter Tabell 2: Sikkerhetsfaktorer Tilfelle Stabilitet Vannstand Krav Beregnet DFV m/bergbolter MFV m/bergbolter DFV u/bergbolter Veltestabilitet a > 3,49 m 4,10 m 186,36 moh. Glidestabilitet S > 1,5 2,28 Veltestabilitet a > 3,49 m 4,89 m 187,22 moh. Glidestabilitet S > 1,5 4,52 Veltestabilitet a > 1,75 m 4,85 m 187,36 moh. Glidestabilitet S > 1,1 3,22 Veltestabilitet a > 0,87 m 4,07 m 187,22 moh. Glidestabilitet S > 1,1 1,16 Betongdammen er beregningsmessig stabil for alle lasttilfeller. Lasttilfellet DFV u/ bergbolter er dimensjonerende for dammen. For damtverrsnitt hvor dammens høyde er lavere (H < 2,0 m) kan kravet om stabilitet i lasttilfellet DFV u/ bergbolter fravikes. Det er derfor ikke vist beregninger for flere damhøyder. Fundamentet må tilordnes slik at friksjonskoeffisient, φ = 50 oppnås. Konklusjon Stabilitetsberegningene viser at forslaget til forstrekning av Saggrendadammen, under de gitte forutsetningene, er beregningsmessig stabilt etter forskriftene. Sweco Norge Marie Rognes Kontrollert av Knut Tjugen Referanser [1] Hydraulics of spillways and energy dissipators, ch. 9 (2005) av Khatsuria [2] Damsikkerhetskurs II, Ekstreme situasjoner (2004) av Morten Skoglund, TrønderEnergi Kraft AS. 2 (2) NOTAT VEDLEGG

33 Vedlegg 3.2 Labyrintoverløp - utforming

34 NOTAT OPPDRAG Saggrendadammen OPPDRAGSNUMMER OPPDRAGSLEDER Finn Hammer OPPRETTET AV Marie Rognes DATO Saggrendadammen Utforming av labyrintoverløp Kapasiteten for et labyrintoverløp er gitt av Magalhaes (1989) med følgende formel:, =μ 2 h Figuren under viser hvordan faktoren µ w benyttes videre i beregningene [1]: Følgende verdier er benyttet i beregningene: Dimensjonerende flom, Q dim = 1,5 Q ,5 m 3 /s Bredde flomløp, W 37,5 m Flomstigning, h 0 1,0 m Høyde flomløp, P 2,5 m Dette gir en verdi for µ w = 1,2 og h 0/P = 0,4. Ut fra figuren blir l/w = 2,8. 1 av 3 S w e co Drammensveien 260 Box 80 Skøyen NO-0212 Oslo, Norge Telefonnummer Faks S we c o No r g e A S Org.nr: Hovedkontor: Oslo M a r i e Ro gn es Mobil [email protected] MARR p:\117\ saggrendadammen - flombergn og skisseløsning fyllings- og gravitasjonsdam\08 rapporter\01 rapporter\teknisk plan\vedlegg\betongdam - labyrintløp utforming notat.docx

35 Vedlegg 3.2 Labyrintoverløpet består av flere identiske seksjoner. Utformingen av én seksjon bestemmes av følgende formler: =4 +2 =4 +2 sin () Hvor: l Lengden av én seksjon w Bredden av én seksjon Figuren under illustrerer alle symbolene [1]. Videre bestemmes en verdi for w, gitt av antall seksjoner, n = W/w, og a. Det er valgt å bruke n = 5 seksjoner og a = 0,6 m. Deretter kan de resterende verdiene beregnes. Verdiene er vist i figuren under og i beregningene på neste side. Referanser: [1] Hydraulics of spillways and energy dissipators, ch Khatsuria 2 av 3 NOTAT

36 Vedlegg 3.2 Utforming av labyrintoverløp Utført av: Marie Rognes Kontrollert av: Knut Tjugen (Fagansvarlig I) Q dim = 1,5 Q ,5 m 3 /s Total bredde, W Overløpshøyde, H 0 Høyde overløp, P 37,5 m 1,0 m 2,5 m μ w 1,20 H 0 /P 0,40 Fra tabell l/w = ca. 2,8 Velger følgende verdier Antall seksjoner, n Bredde, a 5 stk 0,6 m Det gir Bredde pr. seksjon, w 7,50 m Lengde pr. seksjon, l 21,00 m Lengde av langside, b 9,30 m Største tillatte henlning, α max 20,92 Helning, α 15,91 Total lengde overløp, L 105,00 m Forklaring av symboler Verdier bentyttet ved målsøking Bredde pr. seksjon, w 7,50 m Helning, α 15,91 Krav til verdier w/p > 2 w/p = 3,00 OK α/α max 0,8 α/α max = 0,76 OK Grafen viser flomløpets geometri av 3

37 Vedlegg 3.3 Labyrintoverløp - stabilitetsberegninger

38 Vedlegg 3.3 Kongsberg kommune Saggrendadammen Labyrintoverløp Kontroll mot velting og glidning Bruddkonsekvensklasse 2 Utført av: Marie Rognes Dato: Kontrollert av: Knut Tjugen Dammens tverrsnitt / MARR Stabilitet av labyrintoverløp 1

39 Vedlegg 3.3 Labyrintoverløpets geometri Lengde Høyde B damfot Areal Tyngde Bredde Tyngdepunkt [m [m] [m] [m] [m 2 ] [kn/m] [m] fra nedstr. damtå] Del (1) 1,20 3,00 1,53 3,18 74,8 1,20 0,80 Del (2) 18,60 3,00 1,53 3,18 74,8 5,10 5,27 Del (3) 1,20 3,00 1,53 3,18 74,8 1,20 9,75 Opptrykk under terskel - For lastsituasjonen HRV og islast er det forutsatt fullt opptrykk under oppstrøms halvdel av terskelbredden, og trekantet opptrykk under nedstrøms halvdel av terskelbredden. Det gir en avstand fra nedstrøms damtå til trykkresultanten lik: 11/18 * B - For lastsituasjonen DFV og MFV er det forutsatt fullt opptrykk under hele terskelbredden, da det vil stå vann nedstrøms dammen. Det gir en avstand fra nedstrøms damtå til trykkresultanten lik: 1/2 * B / MARR Stabilitet av labyrintoverløp 2

40 Vedlegg 3.3 Verdier Tverrsnittets tyngdepunkt 0,80 m (Avstand fra nedstrøms damtå) Vannstand, HRV Vannstand, DFV Vannstand, MFV 186,36 m.o.h. 187,22 m.o.h. 187,36 m.o.h. Egenvekt dam, γ betong Vann, γ vann Islast, P is 23,5 kn/m³ 10,0 kn/m³ 100,0 kn/m Lastfaktor 1,0 (Etter Damsikkerhetsforskriftens krav) Friksjonsfaktor 50,0 Oppstrøms helning, n 1 8 Nedstrøms helning, n 2 5 Fjellbolter Kapasitet fjellboltar Diameter Senteravstand Kraft Overdekn. fjellboltar 120 MPa 25 mm 1,0 m 58,9 kn/m 0,45 m / MARR Stabilitet av labyrintoverløp 3

41 Vedlegg 3.3 Kontroll for HRV + islast m/bergbolter (uten oppstrøms vertikalt vanntrykk) Last Horistontal kraft Vertikal kraft Moment kraft [kn] arm [m] kraft [kn] arm [m] [knm] Egenlast Del 1 89,8 0,80 72,0 Del ,2 5, ,2 Del 3 89,8 9,75 874,8 Sum egenlast 1570,7 8284,0 Vanntrykk Del 1 54,0 1,00-54,0 Del 2 229,4 1,00-229,4 Del 3 54,0 1,00-54,0 Sum vanntrykk 337,4-337,4 Oppdrift Del 1-41,4 0,94-38,7 Del 2-641,0 5, ,8 Del 3-41,4 9,88-408,6 Sum oppdrift -723, ,1 Fjellbolter Del 1 70,7 1,08 76,5 Del ,6 5, ,4 Del 3 70,7 10,03 708,7 Sum fjellbolter 1237,0 6563,5 Istrykk Del 1 120,0 2,75-330,0 Del 2 509,8 2, ,0 Del 3 120,0 2,75-330,0 Sum istrykk 749,8-2062,0 Totalt 1087,2 2084,0 8534,0 Resultater av stabilitetsberegninger Sikkerhet mot velting Avstand til global vertikal kraftresultant, a = ΣM / ΣF vertikal = 8534 / 2084 = 4,1 m Krav til avstand til global vertikal kraftresultant, a min > B global damfot / 3 = 10,47 m / 3 = 3,49 m Kravet til sikkerhet mot velting er oppfylt. Trykkresultanten ligger i globalt kjernetverrsnitt. Sikkerhet mot glidning Forhold mellom vertikal- og horisontalkraft, S = ΣF vertikal / ΣF horisontal = 2084 / 1087 = 2,28 Krav til sikkerhet mot glidning, S > 1,5 Kravet til sikkerhet mot glidning er oppfylt / MARR Stabilitet av labyrintoverløp 4

42 Vedlegg 3.3 Kontroll for DFV m/bergbolter (uten oppstrøms vertikalt vanntrykk) Last Horistontal kraft Vertikal kraft Moment kraft [kn] arm [m] kraft [kn] arm [m] [knm] Egenlast Del 1 89,8 0,80 72,0 Del ,2 5, ,2 Del 3 89,8 9,75 874,8 Sum egenlast 1570,7 8284,0 Vanntrykk Del 1a 54,0 1,00-54,0 Del 1b 31,0 1,50-46,4 Del 2a 229,4 1,00-229,4 Del 2b 131,5 1,50-197,3 Del 3a 54,0 1,00-54,0 Del 3b 31,0 1,50-46,4 Sum vanntrykk 530,9-627,6 Oppdrift Del 1-71,0 0,77-54,3 Del ,7 5, ,0 Del 3-71,0 9,87-700,4 Sum oppdrift , ,8 Fjellbolter Del 1 70,7 1,08 76,5 Del ,6 5, ,4 Del 3 70,7 10,03 708,7 Sum fjellbolter 1237,0 6563,5 Totalt 530,9 1566,1 7665,1 Resultater av stabilitetsberegninger Sikkerhet mot velting Avstand til global vertikal kraftresultant, a = ΣM / ΣF vertikal = 7665 / 1566 = 4,89 m Krav til avstand til global vertikal kraftresultant, a min > B global damfot / 3 = 10,47 m / 3 = 3,49 m Kravet til sikkerhet mot velting er oppfylt. Trykkresultanten ligger i globalt kjernetverrsnitt. Sikkerhet mot glidning Forhold mellom vertikal- og horisontalkraft, S = ΣF vertikal / ΣF horisontal = 1566 / 531 = 3,52 Krav til sikkerhet mot glidning, S > 1,5 Kravet til sikkerhet mot glidning er oppfylt / MARR Stabilitet av labyrintoverløp 5

43 Vedlegg 3.3 Kontroll for MFV m/bergbolter (uten oppstrøms vertikalt vanntrykk) Last Horistontal kraft Vertikal kraft Moment kraft [kn] arm [m] kraft [kn] arm [m] [knm] Egenlast Del 1 89,8 0,80 72,0 Del ,2 5, ,2 Del 3 89,8 9,75 874,8 Sum egenlast 1570,7 8284,0 Vanntrykk Del 1a 54,0 1,00-54,0 Del 1b 36,0 1,50-54,0 Del 2a 229,4 1,00-229,4 Del 2b 152,9 1,50-229,4 Del 3a 54,0 1,00-54,0 Del 3b 36,0 1,50-54,0 Sum vanntrykk 562,4-674,8 Oppdrift Del 1-73,5 0,77-56,3 Del ,6 5, ,4 Del 3-73,5 9,87-725,8 Sum oppdrift , ,5 Fjellbolter Del 1 70,7 1,08 76,5 Del ,6 5, ,4 Del 3 70,7 10,03 708,7 Sum fjellbolter 1237,0 6563,5 Totalt 562,4 1521,0 7380,1 Resultater av stabilitetsberegninger Sikkerhet mot velting Avstand til global vertikal kraftresultant, a = ΣM / ΣF vertikal = 7380 / 1521 = 4,85 m Krav til avstand til global vertikal kraftresultant, a min > B global damfot / 6 = 10,47 m / 6 = 1,75 m Kravet til sikkerhet mot velting er oppfylt. Trykkresultanten ligger i globalt kjernetverrsnitt. Sikkerhet mot glidning Forhold mellom vertikal- og horisontalkraft, S = ΣF vertikal / ΣF horisontal = 1521 / 562 = 3,22 Krav til sikkerhet mot glidning, S > 1,1 Kravet til sikkerhet mot glidning er oppfylt / MARR Stabilitet av labyrintoverløp 6

44 Vedlegg 3.3 Kontroll for DFV u/bergbolter (med oppstrøms vertikalt vanntrykk) Last Horistontal kraft Vertikal kraft Moment kraft [kn] arm [m] kraft [kn] arm [m] [knm] Egenlast Del 1 89,8 0,80 72,0 Del ,2 5, ,2 Del 3 89,8 9,75 874,8 Sum egenlast 1570,7 8284,0 Vanntrykk - oppstrøms horisontalt Del 1a 54,0 1,00-54,0 Del 1b 31,0 1,50-46,4 Del 2a 229,4 1,00-229,4 Del 2b 131,5 1,50-197,3 Del 3a 54,0 1,00-54,0 Del 3b 31,0 1,50-46,4 Sum vanntrykk 530,9-627,6 Vanntrykk - oppstrøms vertikalt Del 1 10,6 1,34 14,3 Del 2 164,6 5,27 868,2 Del 3 10,6 10,28 109,2 Sum vanntrykk 185,8 991,7 Oppdrift Del 1-71,0 0,77-54,3 Del ,7 5, ,0 Del 3-71,0 9,87-700,4 Sum oppdrift , ,8 Totalt 530,9 514,9 2093,3 Resultater av stabilitetsberegninger Sikkerhet mot velting Avstand til global vertikal kraftresultant, a = ΣM / ΣF vertikal = 2093 / 515 = 4,07 m Krav til avstand til global vertikal kraftresultant, a min > B global damfot / 12 = 10,47 m / 12 = 0,87 m Kravet til sikkerhet mot velting er oppfylt. Trykkresultanten ligger i globalt kjernetverrsnitt. Sikkerhet mot glidning Forhold mellom vertikal- og horisontalkraft, S = ΣF vertikal / ΣF horisontal = 515 / 531 = 1,16 Krav til sikkerhet mot glidning, S > 1,1 Kravet til sikkerhet mot glidning er oppfylt / MARR Stabilitet av labyrintoverløp 7

45 Vedlegg 3.4 Labyrintoverløp bergbolter

46 Vedlegg 3.4 Kongsberg kommune Saggrendadammen Fjellbolter i flomløpsterskel Kontroll av forankringslengde etter anvisninger i NVEs Retningslinje for betongdammer Utført av: Marie Rognes Kontrollert av: Knut Tjugen (fagansvarlig I) Fig. 5 i NVEs Retningslinje for betongdammer : Bolter i fjell, fjellprisme for beregning av påhengt vekt Det gjøres følgende forutsetninger for beregningene (kfr. NVEs Retningslinje for betongdammer ) φ 25 Dimensjonerende heftfasthet mellom bolt og mørtel f b bolt = 1,5 N/mm 2 Dimensjonerende heftfasthet mellom mørtel og fjell f b mørtel = 0,75 N/mm 2 Tyngdetetthet av fjell (granittisk gneis) ρ fjell = 26,0 kn/m 3 Nødvendig borlengde i fjell for bolten L forankr = 2,70 m Borlengde i fjell inkl. underboring 0,15 m L bor = 2,85 m Senteravstand mellom bolter c = 1,00 m Boltens diameter φ bolt = 25 mm Borhullets minste diameter φ hull = 35 mm Forutsatt boltespenning for forankring (NVE: 400 N/mm 2 ) σ forankr = 400 N/mm 2 Nødvendig forankringslengde bolt/mørtel L bolt = 1,67 m Nødvendig forankringslengde mørtel/fjell L mørtel = 2,38 m Effektiv boltelengde D = 1,51 m Vekt av fjellprisme G = 59,2 kn pr. m dam Vekt av fjellprisme tilsvarer boltespenning σ bolt fjell = 121 N/mm 2 Største utnyttbare boltespenning σ bolt = 121 N/mm 2 Det gir utnyttbar boltekraft S bolt = 59,2 kn pr. m dam

47 Vedlegg 3.5 Geoteknisk stabilitet av fyllingsdam

48 NOTAT Vedlegg 3.5 OPPDRAG Saggrendadammen OPPDRAGSLEDER Finn Hammer DATO OPPDRAGSNUMMER OPPRETTET AV Marie Rognes Saggrendadammen Stabilitet av fyllingsdam Saggrendadammen oppfyller ikke kravene i Damsikkerhetsforskriften for dammer i konsekvensklasse 2, når nye flomberegninger legges til grunn. Dagens betongdam har ikke tilstrekkelig flomavledningskapasitet, og fyllingsdammen oppfyller ikke kravene til høyde og utforming. Sweco har sett på ulike alternativ for å øke flomavledningskapasiteten. Med nytt flomløp vil flomstigning bli på 1,0 m ved PMF. Det gjør at fyllingsdammens høyde må økes. Den foreslåtte forsterkningen av fyllingsdammen øker damhøyden med ca. 0,8 m. Damfoten blir ca. 2 m bredere. I forbindelse med teknisk plan om utbedring av Saggrendadammen er det utført beregning av geoteknisk stabilitet av påbygd fyllingsdam. Beregningene er utført i Rocscience Slide versjon 6.0, et todimensjonalt beregningsprogram for skråningsstabilitet. Sikkerhetsfaktorene er beregnet med analysemetoden GLE/Morgenstern-Price. Vannstander De forutsatte vannstandene for beregningene er vist i tabell 1. Vannstander er basert på flomberegninger utført av Sweco i rapport datert Et klimapåslag på 20 % er lagt til Q1000 ved DFV. Tabell 1: Vannstander HRV 186,36 DFV 187,22 MFV 187,36 Damgeometri Saggrendadammen er sannsynligvis bygget som en jordfylling med plastring. Det er støpt betong mellom plastringssteinene på oppstrøms skråning. Dammen er foreslått utbedret med en støttefylling og skråningsvern i form av plastring. Oppstrøms skrånehelning er 1:1,6 og nedstrøms skrånehelning 1:1,7. Største damhøyde er ca. 3 m. Damgeometrien er vist i vedlegg 2.1. Stabilitetsberegningene er gjennomført for dette generelle tverrsnittet. 1 (3) S w e co Drammensveien 260 Box 80 Skøyen NO-0212 Oslo, Norge Telefonnummer Faks S we c o No r g e A S Org.nr: Hovedkontor: Oslo M a r i e Ro gn es Mobil [email protected]

49 Vedlegg 3.5 Materialparametere Mohr-Coulombs bruddkriterium er lagt til grunn i beregningene. Materialparameterne benyttet i beregningene er basert på NVEs «Veileder for fyllingsdammer». I henhold til veilederen er det benyttet spenningsavhengige friksjonsvinkler. Alle soner er modellert med konstant friksjonsvinkel. Dimensjonerende materialparametere benyttet i beregningene er vist i tabell 2. Tabell 2: Dimensjonerende materialparametere Sone Tetthet Koh. Friksjonsvinkel Tørr kn/m 3 Våt kn/m 3 kpa Grunnlag Fratrekk* Kar. tørr Kar. våt Plastring Overgang plastring (sprengstein) Støttefylling (grus) Eksisterende dam, plastring Eksisterende dam, fylling Fundament * Naturmasser Gjennomstrømning Damsikkerhetsforskriften krever at nedstrøms fylling skal ha skråningsvern som sikrer at dammen tåler stor vanngjennomstrømning og/eller overtopping som følge av ulykkeslaster eller skade på dammen. Det er foreslått bruk av plastringsstein med D > 0,5 m ved nedstrøms damtå. En fyllingsdam i bruddkonsekvensklasse 2 skal tåle en lekkasje/overtopping på min. 5 m 3 /s. I den foreslåtte utformingen av fyllingsdammen er det benyttet en fiberduk i oppstrøms skråning for å hindre vanngjennomstrømning i dammen. Fiberduken går fra oppstrøms damtå til ca. 0,35 m over MFV. Fiberduken vil hindre vanngjennomstrømning i dammen. 2 (3) NOTAT VEDLEGG

50 Vedlegg 3.5 Geotekniske stabilitetsberegninger - resultater Resultatene fra beregningene er oppgitt i tabell 4. Skjærsirkelen med lavest beregnet sikkerhetsfaktor for de ulike situasjonene er vist grafisk i vedlegg 3.5. For situasjon med ugunstigste vannstand er stabiliteten ved ulike vannstander beregnet, og det mest kritiske resultatet er presentert. Tabell 3: Sikkerhetsfaktorer Tilfelle Damside Magasinnivå Krav Beregnet Bygging og første fylling Stasjonær tilstand Oppstrøms Tomt 1,3 1,91 Nedstrøms Ugunstigste vannstand 1,5 * Nedstrøms DFV 1,5 1,98 MFV 1,1 1,98 Oppstrøms Ugunstigste vannstand, 187,10 1,5 1,71 Hurtig tapping Oppstrøms Ugunstigste vannstand 1,3 * * Merknad: Dammen foreslås utformet med oppstrøms tetting med membran/fiberduk. Hurtige endringer i poretrykket vil derfor ikke oppstå. Lastsituasjonene første fylling og hurtig tapping er derfor ikke beregnet. Konklusjon Stabilitetsberegningene viser at forslaget til forstrekning av Saggrendadammen, under de gitte forutsetningene, er beregningsmessig stabilt etter forskriftene. Sweco Norge Marie Rognes Kontrollert av Knut Tjugen 3 (3) NOTAT VEDLEGG

51 Vedlegg 3.6 Fyllingsdam geotekniske stabilitetsberegninger

52 Safety Factor W W Project Teknisk plan Saggrendadammen Analysis Description Stasjonaer tilstand - Oppstroms - Tomt magasin Drawn By MARR Scale 1:100 Company Sweco Norge AS SLIDEINTERPRET Date File Name Endret damtverrsnitt.slim

53 Safety Factor W W Project Teknisk plan Saggrendadammen Analysis Description Stasjonaer tilstand - Nedstroms - DFV Drawn By MARR Scale 1:100 Company Sweco Norge AS SLIDEINTERPRET Date File Name Endret damtverrsnitt.slim

54 Safety Factor W W Project Teknisk plan Saggrendadammen Analysis Description Stasjonaer tilstand - Nedstroms - MFV Drawn By MARR Scale 1:100 Company Sweco Norge AS SLIDEINTERPRET Date File Name Endret damtverrsnitt.slim

55 Safety Factor W W Project Teknisk plan Saggrendadammen Analysis Description Stasjonaer tilstand - Oppstroms - Ugunstigste vannstand, 187,10 moh. Drawn By MARR Scale 1:100 Company Sweco Norge AS SLIDEINTERPRET Date File Name Endret damtverrsnitt.slim

56 Slide Analysis Information Teknisk plan Saggrendadammen Project Summary File Name: Endret damtverrsnitt Last saved with Slide version: Project Title: Teknisk plan Saggrendadammen Analysis: Stasjonaer tilstand - Nedstroms - MFV Author: MARR Company: Sweco Norge AS Date Created: General Settings Units of Measurement: Metric Units Time Units: days Permeability Units: meters/second Failure Direction: Left to Right Data Output: Standard Maximum Material Properties: 20 Maximum Support Properties: 20 Analysis Options Analysis Methods Used GLE/Morgenstern-Price with interslice force function: Half Sine Number of slices: 25 Tolerance: Maximum number of iterations: 50 Check malpha < 0.2: Yes Initial trial value of FS: 1 Steffensen Iteration: Yes Groundwater Analysis Groundwater Method: Water Surfaces Pore Fluid Unit Weight: 9.81 kn/m3 Advanced Groundwater Method: None Random Numbers Pseudo-random Seed: Random Number Generation Method: Park and Miller v.3 Surface Options Surface Type: Circular Search Method: Slope Search Number of Surfaces: 5000 Upper Angle: Not Defined Lower Angle: Not Defined Composite Surfaces: Disabled Reverse Curvature: Create Tension Crack Minimum Elevation: Not Defined Minimum Depth: 0.4

57 Material Properties Property Fundament våt Eksisterende dam fylling tørr Eksisterende dam plastring tørr Støttefylling, grus, tørr Støttefylling, grus, våt Overgang plastring, sprengstein, tørr Overgang plastring, sprengstein, våt Plastring tørr Color Strength Type Mohr-Coulomb Mohr-Coulomb Mohr-Coulomb Mohr-Coulomb Mohr-Coulomb Mohr-Coulomb Mohr-Coulomb Mohr-Coulomb Unit Weight [kn/m3] Cohesion [kpa] Friction Angle [deg] Water Surface Water Table Water Table Water Table Water Table Water Table Water Table Water Table Water Table Hu Value Automatically Calculated Automatically Calculated Automatically Calculated Automatically Calculated Automatically Calculated Automatically Calculated Automatically Calculated Automatically Calculated Property Color Strength Type Unit Weight [kn/m3] Cohesion [kpa] Friction Angle [deg] Water Surface Hu Value Plastring våt Mohr-Coulomb Water Table Automatically Calculated

58

59 Vedlegg 4 Flomberegninger

60 Kongsberg kommune Flomberegning dam Saggrenda Mars 2015

61

62 RAPPORT Rapport nr: Oppdrag nr: Dato: Flom Oppdragsgiver: Statkraft Energi AS Flomberegning dam Saggrenda Sammendrag: Flomberegninger for dam Saggrenda (klasse 2) i Storelva, Kongsberg kommune, basert på flomfrekvensanalyse. Det er bare et lite vannspeil oppstrøms dammen, slik at avløpsflommen er forutsatt å være lik tilløpsflommen. Beregnede kulminasjonsverdier ved dam Saggrenda (HRV kote 186,36) Tilløpsflom = Vannstand avløpsflom m³/s kote Dimensjonerende flom Q ,3 187,10 Ulykkesflom 1,5xQ ,5 187,36 Flomberegningen vurderes å være i klasse 2 Brukbart hydrologisk datagrunnlag. Utarbeidet av: Jan-Petter Magnell NVE-godkjent flomhydrolog i alle klasser Kontrollert av: Kjetil Sandsbråten NVE-godkjent flomhydrolog i alle klasser Oppdragsansvarlig / avd: Sign: Sign: Oppdragsleder / avd: Frode Ålhus / Vannkraft Finn Hammer / Vannkraft

63

64 Flomberegning dam Saggrenda Innhold 1 Innledning Geografisk beliggenhet og beskrivelse av feltparametere Dimensjonerende tilløpsflom Representative vannmerker Valg av flomsesong Resultater fra flomfrekvensanalysen Flomforløp Magasin, dam og flomavledningskapasitet Magasin, dam og flomløp Overløpskapasitet Dimensjonerende flomstigning og avløpsflommer Ulykkesflom Følsomhetsanalyse Oppsummering og konklusjon Referanser Vedlegg 1 Flomfrekvensanalyser Vedlegg 2 Damtegninger Vedlegg 3 Utforming labyrintoverløp Vedlegg 4 Dimensjonerende flom (Q 1000) Vedlegg 5 Ulykkesflom (1,5xQ 1000) rao4n Sweco Norge AS 1 Mars 2015

65

66 Flomberegning dam Saggrenda 1 Innledning Det er planlagt ny dam ved Saggrenda i Storelva i Kongsberg kommune. Det er intet reguleringsmagasin knyttet til dammen. Dammen er plassert i konsekvensklasse 2 (jf. NVEs vedtak datert ). En forenklet flomberegning ble utarbeidet i november 2014 (Sweco 2014) og godkjent av NVE i brev datert Beregningen var bare for tilløpsflommer, og ikke vannstandsstigning ved dammen under flom, da planene for den nye dammen ikke forelå på beregningstidspunktet. Foreliggende flomberegning er utarbeidet som en fullstendig flomberegning for den planlagte ombygging av Saggrendadammen. Beregningen er en utvidelse av den forenklede flomberegningen fra november Den er gjort i henhold til gjeldende retningslinjer for flomberegninger (NVE 2011) med tillegg fra februar For en dam i klasse 2 skal det beregnes dimensjonerende flom Q 1000 og flom for kontroll av dammens sikkerhet mot brudd i ulykkesgrensetilstand lik 1,5xQ 1000, i det følgende kalt «ulykkesflom». Det finnes en tidligere flomberegning for dam Saggrenda (NVK 1995). Sweco Norge AS Mars

67 Flomberegning dam Saggrenda 2 Geografisk beliggenhet og beskrivelse av feltparametere Saggrenda dam ligger i Kongsberg vest for Skollenborg (jf. kartene i figur 1 og figur 2). NVEs program LAVANN er benyttet til å bestemme feltarealet i tillegg til en del øvrige feltparametere. I tabell 1 finnes data for feltet til dam Saggrenda. Nedbørfeltet er vist på kartet i figur 1. Tabell 1 Feltdata for nedbørfeltet til dam Saggrenda Feltareal A (km²) 128,3 Spesifikk avrenning ( ) QN (l/s pr. km²) 23,7 Middelvannføring ( ) (m 3 /s) 3,0 Effektiv sjøprosent ASE (%) 0,7 Høyeste punkt i feltet Hmaks (kote) 883 Laveste punkt i feltet (lik HRV) Hmin (kote) 186,36 Andel snaufjell (%) 2,5 Andel skog (%) 88,9 Andel myr (%) 2,5 Andel sjø (%) 5,0 Det ligger en rekke gamle dammer i området vest for Kongsberg, dels tilbake fra driften av sølvgruvene. Mellom flere av disse dammene ble det overført vann via blant annet flere trerenner. Informasjon om reguleringene og overføringene fra sølvverkstiden er mottatt fra Kongsberg kommune i forbindelse med en tidligere flomberegning fra 2011 for dammene i Tangentjern og Rundetjern (Sweco 2011). De eksisterende magasinene i nedbørfeltet til dam Saggrenda antas å ligge med overløp i en flomsituasjon, og det er ikke regnet med noen ekstra forsinkelse eller demping av flommen som følge av disse. Alle overføringer ut av feltet er antatt stengt. Det er én overføring inn i feltet i nord, mot Nydammen, via en trerenne med kapasitet ca. 170 l/s. Denne vannmengden er meget liten sammenlignet med flommene fra selve nedbørfeltet på 128 km 2, og det er valgt å se bort fra denne overføringen i beregningene av flommer i feltet. 4 Sweco Norge AS Mars 2015

68 Flomberegning dam Saggrenda Figur 1 Nedbørfeltet til dam Saggrenda (kilde: LAVANN) Sweco Norge AS Mars

69 Flomberegning dam Saggrenda 3 Dimensjonerende tilløpsflom 3.1 Representative vannmerker Det finnes ingen avløpsstasjoner i selve Storelvavassdraget som kan brukes til en flomfrekvensanalyse. I flomberegningene for Tangentjern og Rundetjern (Sweco 2011) ble mulige avløpsstasjoner i Kongsberg-området vurdert, og to stasjoner som ligger nær feltet til dam Saggrenda var blant stasjonene som ble benyttet til flomfrekvensanalyse i 2011, Jondalselv og Fiskum. Beliggenheten er vist i figur 2, sammen med beliggenheten av dam Saggrenda. Figur 2 Beliggenhet av avløpsstasjoner benyttet til flomfrekvensanalyse. Dam Saggrenda er vist med rød sirkel. Avløpsstasjonene har begge nedbørfelt som i størrelsesorden stemmer brukbart med feltet til dam Saggrenda. Noen feltparametere hentet fra NVEs stasjonsdatabase (HYSOPP) og digitalt avrenningskart er vist i tabell 2. Det er ingen spesielle kommentarer på NVEs stasjonsdatabase til kvaliteten på vannføringskurven generelt, eller flomdataene spesielt, for noen av de to valgte avløpsstasjonene. 6 Sweco Norge AS Mars 2015

70 Flomberegning dam Saggrenda Tabell 2 Feltdata for benyttede avløpsstasjoner for flomfrekvensanalyse Jondalselv Fiskum Dataperiode Nedbørfelt km² 125,9 51,6 Middelavrenning ( ) l/s pr. km² 22,53 17,45 Eff. sjøprosent % 0,25 0,11 Snaufjellandel % 9,45 0 Andel skog % 77,12 88,39 Andel myr % 5,01 2,98 Andel sjø % 3,37 1,26 Minste høyde kote Største høyde Kote Valg av flomsesong Den største flommen hvert år har ved begge stasjonene forekommet i alle måneder fra mars/april til november, med omtrent lik fordeling på vår og høst. Det er derfor valgt å gjøre analyse på årsflommer. 3.3 Resultater fra flomfrekvensanalysen Resultatene fra frekvensanalysen på årsflommer av en dags varighet er vist i tabell 3. Det ble gjort beregninger i programmet DAGUT (NVEs programbibliotek) med flere fordelingsfunksjoner. Noen flere detaljer fra analysen finnes også i vedlegg 1. Tabell 3 Resultater flomfrekvensanalyse, årsflommer av en dags varighet (Q M er årlig middelflom og Q 1000 er 1000-års flom) Stasjon QM Q1000/QM Q1000 Fordeling l/s pr. km² l/s pr. km² Jondalselv 257 3, Gumbel Fiskum 208 3, Lognormal Erfaringstall for Østlandet for Q 1000 i mellomstore felt ( km 2 ) er på fra l/s pr. km 2 (NVE 2011), med de største verdiene lengst vest. Resultatene fra frekvensanalysen stemmer således bra med NVEs erfaringsverdier. Frekvensanalysen ga omtrent like resultater for de to avløpsstasjonene. Imidlertid er feltet til Jondalselv mest sammenlignbart med feltet til dam Saggrenda, både når det gjelder størrelse, høydefordeling, middelavrenning og beliggenhet, og det er valgt å legge resultatene for Jondalselv til grunn som representative også for flommer ved dam Saggrenda. Sweco Norge AS Mars

71 Flomberegning dam Saggrenda En flom fra feltet til dam Saggrenda er i beregningen forutsatt å ha en varighet på 72 timer (3 døgn). Derfor er det også gjort flomfrekvensanalyse for flommer med varighet 2 og 3 døgn. Denne analysen er bare gjort for avløpsstasjonen Jondalselv. Resultater er vist i tabell 4 og i vedlegg 1. Tabell 4 Resultater flomfrekvensanalyse, årsflommer av en 2 og 3 døgns varighet ved stasjonen Jondalselv Varighet QM Q1000/QM Q1000 Fordeling l/s pr. km² l/s pr. km² 2 døgn 215 3, Gumbel 3 døgn 191 3, Gumbel 3.4 Flomforløp På basis av de beregnede spesifikke verdiene for dimensjonerende flom av 1, 2 og 3 døgns varighet (jf. tabell 3 og tabell 4) er det konstruert et flomforløp med timesverdier for en 72- timers flomepisode, som ivaretar de beregnede volumene for hhv. 1, 2 og 3 døgns varighet. For å bestemme høyeste momentanverdi på tilløpsflommen i løpet av døgnet med størst flom, er det benyttet observert forhold mellom momentanverdi og største døgnmiddel på 1,31 for årsflommer ved Jondalselv (NVE 2011). Det konstruerte flomforløpet er vist i figur 3 med timesverdier i l/s pr. km 2. l/s pr. km 2 Tilløpshydrogram dimensjonerende flom Timer Figur 3 Konstruert hydrogram for dimensjonerende tilløpsflom til dam Saggrenda 8 Sweco Norge AS Mars 2015

72 Flomberegning dam Saggrenda Nøkkeltall for den beregnede dimensjonerende tilløpsflommen (Q 1000) til dam Saggrenda er vist i tabell 5. Tabell 5 Beregnet tilløpsflom (Q 1000) til dam Saggrenda Kulminasjonsverdi m³/s 24-timers middel m³/s 24-timers middel l/s pr. km² Sweco Norge AS Mars

73 Flomberegning dam Saggrenda 4 Magasin, dam og flomavledningskapasitet 4.1 Magasin, dam og flomløp Dam Saggrenda består av en overløpsdam i betong og en fyllingsdam. Den planlagte ombygde dammen vil fortsatt bestå av en overløpdam i betong og en fyllingsdam. Damtegninger finnes i vedlegg 2. Det er intet magasin av betydning oppstrøms dammen, og i flomberegningen er det forutsatt at avløpsflommene blir lik tilløpsflommene, mao. ingen demping av flommene i magasinet. Den ombygde fyllingsdammen vil få topp dam på kote 188,52, og topp tetningssone på kote 187,72. Flomløpet vil bli bygget som et labyrintoverløp, med krone på dagens HRV kote 186,36. En beskrivelse av det planlagte labyrintoverløpet, med en total overløpslengde på 105 m, finnes i vedlegg 3. Det vil bli en gangbru over flomløpet som vil bli lagt så høyt at det ikke skal være fare for tilstopping av flomløpet. Med en antatt største trehøyde på 15 m må den vertikale lysåpningen være på minst 2,1 m, tilsvarende underkant bru minst på kote 188,46. Denne minste lysåpningen er beregnet ut fra formelen for minimum vertikal lysåpning lik 0,14xH trær (Skoglund 1992). 4.2 Overløpskapasitet Labyrintoverløpet består av 5 «nebb» og får en samlet lengde på 105 m. Labyrintoverløpet er designet ut fra kriteriet at vannstandsstigningen ved dammen ikke skal overstige 1 m under en ulykkesflom. Faktoren µ w som inngår i formelen for vannføringskapasiteten til et labyrintoverløp (se vedlegg 3) vil variere med vannstandshøyden over overløpet. Det er beregnet en vannføringskurve for labyrintoverløpet, der det er tatt hensyn til varierende verdier for faktoren µ w ved varierende vannstander. Verdier for faktoren µ w er tatt ut fra en figur vist i vedlegg 3. Overløpet vil få en horisontal lysåpning under gangbrua på ca 15 m og en vertikal lysåpning på ca 2,1 m, og det er ikke regnet med tilstoppingsfare av flomløpet. Den beregnede vannføringskurven er vist i figur 4. Det er ikke beregnet kapasitet for vannføringer lavere enn ca 30 m 3 /s, da disse ikke vil følge direkte ut fra formelen for et labyrintoverløp. Kurven dekker imidlertid vannføringsområdet som er aktuelt i forbindelse med flomberegningen. 10 Sweco Norge AS Mars 2015

74 Flomberegning dam Saggrenda kote m 3 /s Figur 4 Vannføringskurve for labyrintoverløp dam Saggrenda (HRV kote 186,36) Sweco Norge AS Mars

75 Flomberegning dam Saggrenda 5 Dimensjonerende flomstigning og avløpsflommer Siden magasinet oppstrøms dammen er svært lite, er det ikke regnet med noen demping av tilløpsflommene slik at avløpsflommen blir lik tilløpsflommen i hvert tidsskritt. Dimensjonerende avløpsflom lik tilløpsflom (Q 1000) er beregnet med kulminasjon på 132,3 m³/s, og med en maksimal flomstigning på 0,74 m til kote 187,10. Resultatet av beregningen er vist i figur 5 og tabellarisk i vedlegg 4. m 3 /s 140 Dimensjonerende flom dam Saggrenda Tilløp = avløp Vannstand Timer Figur 5 Forløp dimensjonerende flom Q 1000 dam Saggrenda 12 Sweco Norge AS Mars 2015

76 Flomberegning dam Saggrenda 6 Ulykkesflom Ulykkesflommen (1,5xQ 1000) er beregnet med kulminasjon avløpsflom lik tilløpsflom på 198,5 m³/s, og med en maksimal flomstigning på 1,00 m til kote 187,36. Resultatet av beregningen er vist i figur 6 og tabellarisk i vedlegg 5. m 3 /s 210 Ulykkesflom dam Saggrenda Tilløp = avløp Vannstand Timer Figur 6 Forløp ulykkesflom 1,5xQ 1000 dam Saggrenda Sweco Norge AS Mars

77 Flomberegning dam Saggrenda 7 Følsomhetsanalyse Retningslinjene for flomberegninger (NVE 2011) inneholder et krav om en vurdering av effekten av forventede klimaendringer. Et klimatillegg skal bare tillegges dimensjonerende flom. I en presisering til retningslinjene fra februar 2014 er det tatt inn et krav om at det skal gjøres en følsomhetsanalyse med beregninger av dimensjonerende tilløpsflommer med tillegg på 10 %, 20 % og 40 % for flomberegninger i klasse 3, 4 og 5. Foreliggende beregning er vurdert å være i klasse 2 (se kapittel 8). NVE har, basert på tilgjengelige klimafremskrivninger og modellbetraktninger, estimert forventede endringer for 1000-års flommer i ulike områder av Norge mot slutten av dette århundret (Lawrence og Hisdal 2011). For Østlandet er det anbefalt å kalkulere med 0 % økning i beregnede flomstørrelser i indre områder og 20 % i mer kystnære felt. Kongsberg ligger så nær kysten at det anbefales å benytte et klimapåslag på 20 %. Generelt anbefales det også i NVEs rapport å benytte et klimatillegg på 20 % i alle felt mindre enn 100 km 2. Kulminasjonsverdier med klimapåslag for tilløpsflom lik avløpsflom og vannstandsstigning ved dammen er vist i tabell 6. NVE pålegger ikke dameiere å ta hensyn til mulige økninger i flomstørrelser, men anbefaler at effekten av eventuelle klimaendringer vurderes ved nybygging og fornying av eksisterende anlegg, da dette på lengre sikt vil kunne gi reduserte ombyggingskostnader ved anleggene. Tabell 6 Kulminasjonsverdier for dam Saggrenda med 20 % klimapåslag på dimensjonerende tilløpsflom Tilløpsflom = avløpsflom Vannstand Vannstandsstigning over HRV m³/s kote m Q % 158,8 187,21 0,85 14 Sweco Norge AS Mars 2015

78 Flomberegning dam Saggrenda 8 Oppsummering og konklusjon Resultatene fra flomberegningene er summert opp i tabell 7. Tabell 7 Beregnede kulminasjonsverdier for dam Saggrenda (HRV kote 186,36) Tilløpsflom = avløpsflom m³/s Vannstand kote Dimensjonerende flom Q ,3 187,10 Ulykkesflom 1,5xQ ,5 187,36 For dam Saggrenda er største 24-timers tilløpsflom for Q 1000 funnet til 787 l/s pr. km². Erfaringstall for Østlandet for Q 1000 i mellomstore felt ( km 2 ) er på fra l/s pr. km 2 (NVE 2011), med de største verdiene lengst vest. Resultatene fra frekvensanalysen stemmer således bra med NVEs erfaringsverdier. Det er ikke mottatt noen observerte flomvannstander fra dam Saggrenda. Det er heller ikke mottatt noen data på observerte flomvannføringer. I den tidligere flomberegningen for dam Saggrenda (NVK 1995) var det ikke oppgitt vannstander ved dammen, men dimensjonerende flom (Q 1000) hadde en maksimal timeverdi på 109 m 3 /s og en største døgnmiddelverdi på 100 m 3 /s. For PMF var de tilsvarende verdiene på hhv. 211 m 3 /s og 195 m 3 /s. Flomberegningen fra 1995 hadde, ifølge NVEs kommentar fra 1996, mangelfull dokumentasjon av beregningsforutsetningene og anvendt metodikk. Beregningen var gjort for 15 ulike dammer i Kongsberg kommune, inklusive de fredete Sølvverks-dammene. Beregningen ble vurdert av NVE på nytt i 2004, og ble ikke funnet akseptabel og kun gitt en begrenset godkjenning i forbindelse med en konkret revurdering og dambruddbølgeberegning for enkelte av dammene. Flomberegningen vurderes å være i klasse 2 Brukbart hydrologisk datagrunnlag, jf. kapittel 8 i retningslinjer for flomberegninger (NVE 2011). Sweco Norge AS Mars

79 Flomberegning dam Saggrenda 9 Referanser Lawrence, D. og H. Hisdal Hydrological projections for floods in Norway under a future climate. NVE Report no. 5/2011 NVE Retningslinjer for flomberegninger. Retningslinjer nr. 4/2011 NVK Flomanalyse for Kongsberg. Statskpog og Kongsberg kommune. Norsk Vannbyggingskontor oktober 1995 Skoglund, M Damsikkerhetskurs II. SINTEF NHL Sweco Flomberegninger for Tangentjern og Rundetjern. Rapport nr Flom 2 Sweco Dam Saggrenda beregning av 1000-års flom. Sweco notat datert Sweco Norge AS Mars 2015

80 Flomberegning dam Saggrenda Vedlegg 1 Flomfrekvensanalyser (Maksimumsanalyse i NVE-programmet DAGUT) Flomfrekvensanalyse for: Jondalselv Nedbørfelt: 125,9 km² Periode: Sesong: Hele året Varighet: 1 døgn Middelverdi: 32,3 m³/s Flomkvantiler (absolutte verdier i m³/s) Gjentaksint. Fordelingsfunksjon Lognormal Gumbel GEV Weibull ,78 42,37 40,62 43, ,61 50,22 47,23 49, ,36 57,57 53,28 54, ,48 67,52 60,70 59, ,70 74,83 65,98 63, ,25 82,11 71,01 67, ,77 91,72 77,31 71, ,23 98,98 81,83 74,04 Sweco Norge AS Mars

81 Flomberegning dam Saggrenda Flomfrekvensanalyse for: Fiskum Nedbørfelt: 232 km² Periode: Sesong: Hele året Varighet: 1 døgn Middelverdi: 10,74 m³/s Flomkvantiler (absolutte verdier i m³/s) Gjentaksint. Fordelingsfunksjon Lognormal Gumbel Weibull ,86 13,66 14, ,53 16,13 17, ,12 18,51 18, ,52 21,58 21, ,12 23,88 22, ,77 26,17 23, ,34 29,20 26, ,12 31,49 26,47 18 Sweco Norge AS Mars 2015

82 Flomberegning dam Saggrenda Flomfrekvensanalyse for: Jondalselv Nedbørfelt: 125,9 km² Periode: Sesong: Hele året Varighet: 2 døgn Middelverdi: 27,05 m³/s Flomkvantiler (absolutte verdier i m³/s) Gjentaksint. Fordelingsfunksjon Lognormal Gumbel GEV Weibull ,65 35,59 34,84 35, ,70 42,08 39,91 40, ,66 48,31 44,35 44, ,32 56,38 49,53 48, ,61 62,42 53,03 51, ,14 68,44 56,22 53, ,85 76,38 60,03 56, ,07 82,38 62,64 58,76 Sweco Norge AS Mars

83 Flomberegning dam Saggrenda Flomfrekvensanalyse for: Jondalselv Nedbørfelt: 125,9 km² Periode: Sesong: Hele året Varighet: 3 døgn Middelverdi: 24,0 m³/s Flomkvantiler (absolutte verdier i m³/s) Gjentaksint. Fordelingsfunksjon Lognormal Gumbel GEV Weibull ,55 31,63 30,93 31, ,70 37,39 35,40 35, ,77 42,91 39,31 39, ,24 50,06 43,87 42, ,60 55,42 46,95 45, ,17 60,76 49,76 47, ,57 67,80 53,11 50, ,76 73,13 55,39 51,91 20 Sweco Norge AS Mars 2015

84 Flomberegning dam Saggrenda Vedlegg 2 Damtegninger Sweco Norge AS Mars

85

86

87

88 Flomberegning dam Saggrenda Vedlegg 3 Utforming labyrintoverløp Sweco Norge AS Mars

89 NOTAT OPPDRAG Saggrendadammen OPPDRAGSNUMMER OPPDRAGSLEDER Finn Hammer OPPRETTET AV Marie Rognes DATO Saggrendadammen Utforming av labyrintoverløp Kapasiteten for et labyrintoverløp er gitt av Magalhaes (1989) med følgende formel:, =μ 2 h Figuren under viser hvordan faktoren µ w benyttes videre i beregningene [1]: Følgende verdier er benyttet i beregningene: Dimensjonerende flom, Q dim = 1,5 Q ,5 m 3 /s Bredde flomløp, W 37,5 m Flomstigning, h 0 1,0 m Høyde flomløp, P 2,5 m Dette gir en verdi for µ w = 1,2 og h 0/P = 0,4. Ut fra figuren blir l/w = 2,8. 1 av 3 S w e co Drammensveien 260 Box 80 Skøyen NO-0212 Oslo, Norge Telefonnummer Faks S we c o No r g e A S Org.nr: Hovedkontor: Oslo M a r i e Ro gn es Mobil [email protected] MARR p:\117\ saggrendadammen - flombergn og skisseløsning fyllings- og gravitasjonsdam\08 rapporter\01 rapporter\teknisk plan\vedlegg\betongdam - labyrintløp utforming notat.docx

90 Vedlegg 3.2 Labyrintoverløpet består av flere identiske seksjoner. Utformingen av én seksjon bestemmes av følgende formler: =4 +2 =4 +2 sin () Hvor: l Lengden av én seksjon w Bredden av én seksjon Figuren under illustrerer alle symbolene [1]. Videre bestemmes en verdi for w, gitt av antall seksjoner, n = W/w, og a. Det er valgt å bruke n = 5 seksjoner og a = 0,6 m. Deretter kan de resterende verdiene beregnes. Verdiene er vist i figuren under og i beregningene på neste side. Referanser: [1] Hydraulics of spillways and energy dissipators, ch Khatsuria 2 av 3 NOTAT

91 Vedlegg 3.2 Utforming av labyrintoverløp Utført av: Marie Rognes Kontrollert av: Knut Tjugen (Fagansvarlig I) Q dim = 1,5 Q ,5 m 3 /s Total bredde, W Overløpshøyde, H 0 Høyde overløp, P 37,5 m 1,0 m 2,5 m μ w 1,20 H 0 /P 0,40 Fra tabell l/w = ca. 2,8 Velger følgende verdier Antall seksjoner, n Bredde, a 5 stk 0,6 m Det gir Bredde pr. seksjon, w 7,50 m Lengde pr. seksjon, l 21,00 m Lengde av langside, b 9,30 m Største tillatte henlning, α max 20,92 Helning, α 15,91 Total lengde overløp, L 105,00 m Forklaring av symboler Verdier bentyttet ved målsøking Bredde pr. seksjon, w 7,50 m Helning, α 15,91 Krav til verdier w/p > 2 w/p = 3,00 OK α/α max 0,8 α/α max = 0,76 OK Grafen viser flomløpets geometri av 3

92 Flomberegning dam Saggrenda Vedlegg 4 Dimensjonerende flom (Q 1000 ) Time Tilløp=avløp Vannstand Time Tilløp=avløp Vannstand m 3 /s moh. m 3 /s moh Sweco Norge AS Mars

93 Flomberegning dam Saggrenda Vedlegg 5 Ulykkesflom (1,5xQ 1000 ) Time Tilløp=avløp Vannstand Time Tilløp=avløp Vannstand m 3 /s moh. m 3 /s moh Sweco Norge AS Mars 2015