FLOMVURDERING AURLAND BARNEHAGE RAPPORT

Transkript

1 Aurland kommune FLOMVURDERING AURLAND BARNEHAGE Dato: Versjon: 02

2 Dokumentinformasjon Oppdragsgiver: Aurland kommune Tittel på rapport: Flomvurdering Aurland barnehage Oppdragsnavn: Aurland barnehage Reguleringsplan Oppdragsnummer: Utarbeidet av: Haregewoin Haile Chernet Oppdragsleder: Hilde Ruud Tilgjengelighet: Åpen Til kommunal handsaming HC HR Flomvurdering HC IA VERSJON DATO BESKRIVELSE UARBEIDET AV KS 1

3 Forord Asplan Viak har vært engasjert av Aurland kommune for å gjennomføre flomsonekartlegging i forbindelse med reguleringsplan for ny Aurland barnehage. Hilde Ruud har vært kontaktperson for oppdraget. Haregewoin Haile Chernet har utført beregningene og utarbeidet rapporten. Hilde Ruud Oppdragsleder Ingrid Alne Kvalitetssikrer 2

4 Innhold 1. INNLEDNING FLOMBEREGNING Nedbørfelt Klimatillegg Vannføringsstasjoner Regionale flomformler Flomfrekvensanalyser Dimensjonerende 200-årsflom Beregning av vannstand i Aurlandsfjorden VANNLINJEBEREGNING Hydraulisk modell Terrengmodell Friksjonsforhold Grensebetingelser Resultater Sensitivitetsanalyse FLOMSONEKART Bruk av Flomsonekart REFERANSER VEDLEGG

5 1. INNLEDNING I forbindelse med reguleringsplan for Aurland barnehage er det gjort vurdering av flomfare for planområdet i henhold til Plan- og bygningsloven (TEK ). Planområdet faller innenfor sikkerhetsklasse F2 som betyr at 200-årsflom er dimensjonerende. Rapporten beskriver arbeidet som er gjort i forbindelse med flomsonekartlegging av Aurlandselvi gjennom reguleringsplanen. Flomsonekartene inkluderer klimatillegg basert på foreliggende klimaframskrivninger. Figur 1-1 viser planområdet. ABU SJH AIS Verkstad SJH Fv 243 Figur 1-1: Plassering av planområdet, rød stiplet strek. 2. FLOMBEREGNING Beregningene er utført i henhold til NVEs retningslinjer for flomberegninger og veilederen om tekniske krav til byggverk, TEK For sikkerhetsnivåer mot flom langs vassdrag vises det til NVEs retningslinjer nr. 1/2008. Sikkerhetsnivåene for flom i NVEs retningslinjer utfyller sikkerhetskravene i TEK 17 med tilhørende veiledning. Sikkerhets-klasse mot flom vil være F2, med krav om sikkerhet mot 200-års flom Nedbørfelt Aurlandselvi har et nedbørfelt på 803 km 2 og munner ut i Aurlandsfjorden. Feltkarakteristika for nedbørfeltet til Aurlandselvi er vist i Tabell

6 Tabell 2-1: Feltkarakteristika for Aurlandselvi. Felt Feltareal km 2 Skog % Dyrket mark % Snaufjell % Myr % Eff. sjø % qn * l/s/km 2 Hmin/Hmax m.o.h Aurlandselvi 803,7 7,3 0,3 77,4 0,2 0,7 47,6 7/ Median høyde m.o.h 2.2. Klimatillegg I henhold til NVE rapport 81/2016 «Klimaendring og framtidige flommer i Norge», skal det legges til et klimatillegg på 40 % for den beregnede flomvannføringen for å ta hensyn til en forventet økning av flomvannføring i framtiden Vannføringsstasjoner Vannføringen i Aurlandselvi sitt nedbørfelt er sterkt påvirket av reguleringene for vannkraftproduksjon. I et regulert nedbørfelt er det vanskelig å utføre flomfrekvensanalyse slik at flomstørrelser er representative for dagens forhold. Med økende flomstørrelse vil den flomdempende effekten som regulering gir, avta. Det finnes ikke observerte vannføringsdata i Aurlandselvi nedbørfelt før regulering som kan gi et bilde på uregulert hydrologisk regime. Derfor er flomberegningen basert på data fra observerte vannføringer i nærliggende vassdraget og foreliggende formelverk. Karakteristiske feltdata for utvalgte referansestasjoner er vist i Tabell 2-2. Hypsografisk kurve for stasjonene er vist i Figur 2-1. Tabell 2-2: Feltkarakteristika for målestasjoner. Målestasjon Observasjonsperiode Feltareal [km 2 ] Eff. Sjø [%] q N* [l/s*km 2 ] H min/h max [m.o.h] Meidan høyde [m.o.h] Flåm bru ,9 0, / Kinne ,4 0,05 60,2 95/ Bulken ,89 64,0 47/ Lo Bru ,4 0,42 31,0 409/ Viksvatn ,0 3,4 82,0 143/ *beregnet fra NVE sitt avrenningskart for normalperioden Flåm bru ligger ca 8 km sørvest for Aurlandselvi. Flåm bru har mindre feltareal, høyere middelavrenning og like effektiv sjøprosent sammenlignet med Aurlandselvi sitt nedbørfelt. Nedbørfeltet er noe påvirket av tre mindre magasiner i vassdraget. Totalt magasinvolum er 10,5 mill m3, noe som gir en reguleringsgrad på snaut 2 prosent. Det medfører at under flom vil disse magasinene ha liten betydning Kinne bru ligger ca 48 km sørvest for Aurlandselvi. Kinne har høyere feltareal, høyere middelavrenning og mindre effektiv sjøprosent sammenlignet med Aurlandselvi nedbørfelt. Nedbørfeltet er uregulert. 5

7 Høyde (moh) 62.5 Bulken ligger ca 58 km sørvest for Aurlandselvi. Bulken har lavere feltareal, høyere middelavrenning og litt høyere effektiv sjøprosent sammenlignet med Aurlandselvi sitt nedbørfelt. Nedbørfeltet er uregulert Lo Bru ligger ca 37 km øst for Aurlandselvi. Lo Bru har lavere feltareal, mindre middelavrenning og litt mindre effektiv sjøprosent sammenlignet med Aurlandselvi sitt nedbørfelt. Nedbørfeltet er uregulert Viksvatn ligger ca 84 km nordvest for Aurlandselvi. Viksvatn har mindre feltareal, høyere middelavrenning og høyere effektiv sjøprosent sammenlignet med Aurlandselvi sitt nedbørfelt. Nedbørfeltet er uregulert Aurlandselva Kinne Bulken Lo Bru Flåm bru Viksvatn Prosent Figur 2-1: Hypsografiske kurver for nedbørfeltene Aurlandselvi og utvalgte nærliggende målestasjoner. Kurven viser hvor stor prosentvis andel av det totale feltarealet som ligger over en gitt høyde Regionale flomformler Regionale flomformler er gitt i NVE (04/2011). Formlene gjelder for felt > 20 km2, men bør brukes forsiktig for felt < 100 km2. Formlene som er benyttet i beregningene av Aurlandselvi er gjengitt. Det er benyttet formler fra to regioner da det aktuelle nedbørfeltet ligger på grensen mellom disse to: V1: ln(q M) = 0,2722*ln(q N) 0,1406*lnA SE + 0,1006* lna SF + 0,6172*lnq N + 2,11 H2: ln(q M) = 1,2910*ln(q N) 0,1602*ln(A/L F) 0,0508*A SE + 0,0065*S T + 0,65 q M = spesifikk middelflom, q n = midlere spesifikk årsavløp, A SE = effektiv sjøprosent, A SF = snaufjellprosent, A = feltareal, L F = feltlengde, S T = elvegradient Flomfrekvensanalyser Frekvensfordeling for de ulike stasjonene er sammenfattet i Tabell 2-3. Midlere flom (Q M) er oppgitt i absolutte og spesifikke verdier og flommer for ulike gjentaksintervall (Q T) som forholdstallet (flomfrekvensfaktor) til midlere flom (Q T/Q M). 6

8 Tabell 2-3: Resultatene fra flomfrekvensanalysene og de regionale flomformlene. Stasjon Areal km 2 Periode Ant. år Q M Q 200/ Q M l/s*km 2 m 3 /s Flåm bru 263, ,7 1, Kinne 511, ,3 2, Bulken ,8 2, Lo Bru 562, ,5 2, Viksvatn 508, ,7 1,73 Regional kurve V ,3 H ,0 Feltparameterne som effektiv sjøprosent, feltareal og middelvannføring har stor betydning ved valg av representative nedbørfelt for estimering av middelflom. Spesifikk middelflom varierer relativt lite for stasjonene i området (Tabell 2-3) og ligger i størrelsesorden fra 228 l/s*km 2 til 472 l/s*km 2. Nedbørfeltet som drenerer til målestasjonen Viksvatn har stor effektiv sjøprosent, noe som generelt medfører flomdempning. Nedbørfeltet til Kinne har mindre effektiv sjøprosent og mindre feltareal enn nedbørfeltet til Aurlandselvi. Nedbørfeltet til Bulken har litt høyere effektiv sjøprosent og større feltareal enn nedbørfeltet til Aurlandselvi. Nedbørfeltet til Lo Bru har litt mindre effektiv sjøprosent og mindre feltareal enn nedbørfeltet til Aurlandselvi. Nedbørfeltet til Flåm bru har like effektiv sjøprosent og mindre feltareal enn nedbørfeltet til Aurlandselvi. Det vurderes som at dataserier fra målestasjonene Flåm Bru, Bulken og Lo Bru er mest representative for Aurlandselvi sitt felt og derfor brukes gjennomsnittverdien fra de tre stasjonene. Middelflom Q M for Aurlandselvi settes derfor til 314 l/s/km 2. Som representativ frekvensfordeling for Aurlandselvi brukes en gjennomsnittsverdi fra de regionale kurvene V1 og H2, samt de tre stasjonene med lengst observasjonsperiode. Dette gir en middelverdi for vekstkurven (Q 200/Q M) lik 2,33. Med valgt verdi for middelflom og flomfrekvensfordeling som antas representativ for Aurlandselvi, blir de resulterende flomverdiene som vist i Tabell 2-4. Tabell 2-4: Beregnet middelflom (Q M) og resulterende flomverdier i Aurlandselvi, døgnmiddelvannføringer. Felt Areal Q M Q 200/Q M Q 200 km 2 l/s.km 2 m 3 /s m 3 /s Aurlandselvi 803, , Flomfrekvensanalysen er utført på døgnmiddelverdier. Flommens kulminasjonsverdi kan estimeres fra forholdet mellom flommens kulminasjonsverdi (momentanverdi), Q mom og døgnmiddel, Q døgn. I NVE (2011) er det utarbeidet ligninger som uttrykker en sammenheng mellom forholdet Q mom/q døgn og feltkarakteristika (feltareal og effektiv sjøprosent) for vår- og høstsesong. Formlene er: 7

9 Der A er feltareal og A SE er effektiv sjøprosent. Resultatene presenteres i Tabell 2-5. Tabell 2-5: Forholdstallet mellom døgnmiddelflom og kulminasjonsflom for feltet til Aurlandselvi. Felt Areal km 2 Eff.Sjø, A SE % Vår Q mom/q døgn Aurlandselvi 803,7 0,7 1,12 1,22 Høst Formelen for høstflom gir den høyeste verdien og er dermed benyttet videre. De beregnede kulminasjonsvannføringene er vist i Tabell 2-6. Tabell 2-6: Beregnet 200-årsflom basert på flomfrekvensanalyse. Felt Areal Q M Q mom/ km 2 l/s.km 2 m 3 /s Q døgn Q 200,døgn Q 200,mom 1,4*Q 200 m 3 /s m 3 /s m 3 /s Aurlandselvi 803, , Dimensjonerende 200-årsflom Dimensjonerende 200-årsflom med 40% klimatillegg er beregnet til 1003 m 3 /s Beregning av vannstand i Aurlandsfjorden Aurlandselvi har utløp til Aurlandsfjorden. Den nedre delen av elva kan derfor være påvirket av høy vannstand i sjøen (stormflo). Høyeste astronomiske tidevann (HAT) er i Aurlandsfjorden ifølge sehavniva.no på +0,96 moh (NN2000). Direktoratet for samfunnssikkerhet og beredskap (DSB) publiserte i 2016 en veileder for hvordan man skal ta hensyn til framtidig havnivåendring og stormflo i kommunal planlegging. I henhold til DSB (2016) anbefales det å benytte 200-års returnivå for stormflo (sikkerhetsklasse 2 i TEK10) + klimapåslag som er beregnet til 204 cm (NN2000). 3. VANNLINJEBEREGNING 3.1. Hydraulisk modell Det er benyttet HEC-RAS programmet for de hydrauliske beregningene. Modellen er satt opp som en 2-dimensjonell dynamisk hydraulisk modell. Når vannet strømmer ut av elveløpet er det vanskelig å forutse hvordan vannet vil finne veien til fjorden, fordi vannet vil spre seg ut og renner i forskjellige retninger langs veier. Dette kan ikke representeres tilstrekkelig i en 1-D modell, og en 2-D modell er derfor brukt for å simulere oversvømt område. 8

10 3.2. Terrengmodell Det er benyttet Laserdata til å generere en terrengmodell i ArcGIS, illustrert i Figur 3-1. Figur 3-1: Terrengmodellen benyttet i beregningene. Høydene er i NN Friksjonsforhold Det er ikke utført befaring i området, og friksjonsforholdene er derfor vurdert ut fra kart og arealbruk. Området som er kartlagt er i hovedsak dyrket mark, og elvebunnen består i hovedsak av store steiner. Basert på dette er friksjonsfaktoren (Mannings n) satt til 0,045 i hovedelva og 0,035 for sideareal Grensebetingelser Nedstrøms grensebetingelse er satt til 200-års stormflo i forhold til NN2000. Der er vurdert at sannsynligheten for at 200-års stormflo og vannføring opptrer samtidig, og dette anses som konservativt. Vannføring settes konstant i en time, og modellen kjøres i en time. 9

11 3.5. Resultater Vannlinje ved 200-årsflom inkludert 40% klimapåslag for profiler P1, P2 og P3 (Figur 3-2) ved planområdet er vist i Figur 3-3, Figur 3-4 og Figur 3-5. Figur 3-2: Plassering av tverrprofiler ved planområdet. Planområde Figur 3-3: Beregnet vannlinje, profil P1. 10

12 Planområde Figur 3-4: Beregnet vannlinje, profil P2. Planområde Figur 3-5: Beregnet vannlinje, profil P3. 11

13 3.6. Sensitivitetsanalyse For å vurdere usikkerheten til modellen og resultatene er det gjort en sensitivitetsanalyse der ruheten til modellen er økt med 25 %. Analysen viste at en 25 % økning av ruhet i elveløpet og flomslettene ga en økning i vannlinje for planområdet på opptil 20 cm ved 200-årsflom. Basert på følsomhetsanalysen, anbefales det å benytte en sikkerhetsmargin på minimum 0,5 m over beregnet vannlinje. Resultatene fra sensitivitetsanalysen er presentert i Figur 3-6. Figur 3-6: Beregnet vannstand for Q 200 med 25% økning i Mannings tall (n). 12

14 4. FLOMSONEKART Flomsonekart er generert ved bruk av Ras Mapper i HEC RAS - modellen. Det er utarbeidet flomsoner for flom med gjentaksintervall 200-årsflom inkludert 40% klimapåslag. viser flomsonen som dekker planområdet. Resultatet av vannlinjeberegningen viser at 200-årsflom inkludert 40% klimapåslag vil påvirke planområdet. Innenfor planområdet vil vannet ha en dybde på opp til 1,83 m i lavpunkter. Flomsikker kotehøyde for nytt barnehagebygg inkludert 0,5 m sikkerhetsmargin er kote + 8, Bruk av Flomsonekart Sikkerhetskrav for byggverk i forhold til flom og stormflo er gitt av Plan- og bygningsloven (TEK ). Kravene baserer seg på type bebyggelse og hvilken største nominelle årlige sannsynlighet for flom som kan aksepteres. Flomsonekartet kan benyttes direkte til å identifisere hvilke områder som ikke bør bygges ut og hvilke risikoreduserende tiltak som kan være aktuelt dersom utbygging ikke kan unngås. Usikkerheten til flomsonekart må tas i betraktning da kartene har en begrenset nøyaktighet. Dette gjelder spesielt i forbindelse med detaljplanlegging og ved bygge- og delesaksbehandling der vannstander bør kontrolleres mot terrenghøyder. Det anbefales at usikkerheten i kartene tas hensyn til i form av å legge på en sikkerhetsmargin på 50 cm til beregnede vannstander. Størrelsen til den anbefalte sikkerhetsmarginen bygger på resultatene fra sensitivitetsanalysen (kap 3.6). I flomsonekartet er det ikke tatt hensyn til bølgeoppskylling fra fjorden. Figur 4 1: Flomsonekart, 200-årsflom inkludert 40% klimapåslag. 13

15 5. REFERANSER Chow, V.T., 1988: Open-Channel Hydraulics, Caldwell, New Jersey: The Blackburn Press. HEC-USACE, 2018: HEC-RAS River Analysis System, Hydraulic Reference Manual, U,S, Army Corps of Engineers, Hydraulic Engineering Center (HEC), Davis, CA, USA. NVE, 2008: Planlegging og utbygging i fareområder langs vassdrag. NVE veileder NVE, 4/2011: Retningslinjer for flomberegninger til 5-7 i forskrift om sikkerhet og tilsyn med vassdragsanlegg. Retningslinje 4/2011. Norges vassdrags- og energidirektorat. NVE rapport : Klimaendring og framtidige flommer i Norge. 6. VEDLEGG Vedlegg 1: Lavvannskart/NEVINA-rapport for nedbørfelt 14