OPPDRAGSLEDER. Kjetil Arne Vaskinn OPPRETTET AV

Transkript

1 OPPDRAG Dal Park flomberegning OPPDRAGSNUMMER OPPDRAGSLEDER Kjetil Arne Vaskinn OPPRETTET AV Kjetil Arne Vaskinn/ Capucine Thomas-Lepine DATO KONTROLLERT AV Samuel Vingerhagen Flomberegning for Dal Park Innledning Sweco Norge AS, avd. Trondheim, har utført beregning av tilløpsflom med gjenntaksintervall 200 år for nedbørfeltet til elva Risa (vassdragsnummer 002.DAA2Z) ved Dal Park på Eidsvoll, på oppdrag fra Dal Utvikling AS. Dette gjøres i forbindelse med planene om utbygging i området. Se Figur 1 Figur 1 Plan for Dal Park Feltet ligger i grenseland for størrelse til at en kan benytte «Nasjonalt formelverk for flomberegning i små felt» (Glad m. fl, 2015). Det er derfor gjort beregninger både med disse retningslinjene og «Retningslinjer for flomberegninger» (NVE, 2011).

2 Det er ikke gjennomført befaring i området. Alle vurderinger og beregninger baserer seg på data tilsendt fra oppdragsgiver samt data fra NVE og NGU. Beregning av 200-årsflom Flomberegningen er utført ved bruk av NVEs beregningsverktøy for flom i små nedbørfelt, (Glad m. fl, 2015). For å kontrollere resultatet av beregningen, er det også beregnet flomverdier ved flomfrekvensanalyser. Nedbørfelt og feltdata Areal på nedbørfelt, tilsig i nedbørfeltet, hypsografisk kurve og feltparametere er beregnet med NVEs lavvannskart, NEVINA. Nedbørfeltet til Risa? er vist i Figur 2. Hoveddata for nedbørfeltet til Risa er vist i Tabell 1. Figur 2 Kart over nedbørfeltet til Risa ved Dal Park 2 (15)

3 Formelverk for flomberegning i små nedbørfelt. Det er beregnet 200-årsflom for nedbørfeltet til Risa ved Dal Park. Det er beregnet middelflom og vekstfaktorer. Tabell 1 Data for nedbørfelt til Risa Feltparameter Risa Areal på nedbørfelt, A (km²) 55.7 Middelvannføring, QN (m³/s) 0,72 Spesifikk middelvannføring, qn (l/s/km²) 13,0 Laveste punkt i feltet, Hmin (moh.) 151 Høyeste punkt i feltet, Hmax (moh.) 346 Høydeintervall, H (m) 195 Feltlengde, L (km) 8.8 Effektiv sjøprosent, ASE (%) 0,5 Sjøprosent (%) 2,3 Snaufjellsprosent, ASF (%) 0,0 Skogprosent (%) 70,2 Dyrket mark 15,2 Myrprosent (%) 1,3 Urbanprosent (%) 4,8 Nedbørfeltets konsentrajsonstid, tc (min) 1878 Gjennomsnittlig avrennigskoeffisient, C 0,37 Midlere årsflom, QM (m³/s) 11.9 Midlere spesifikk årsflom, qm (l/s/km²) 214 Middelflommen er gjennomsnitt av største flom hvert år eller hver sesong. Middelflom for Risa er beregnet etter følgende formel: Der Qm=middelfom (m³/s), midtilsig=normalavrenning i nedbørfeltet basert på normalperioden (m³/s) og eff-sjo = effektiv sjøprosent i nedbørfeltet (%) 3 (15)

4 Beregnet middelflom er på 11,9 m³/s (Tabell 1). Vekstfaktor er forholdet mellom middelflom og flom med ulike gjenntaksintervall. Vekstfaktorer for Risa er beregnet etter følgende formel: Der Q(T) = flom med gitt gjenntaksintervall (m³/s), Qm = middelflom (m³/s), avr_6190 = normalavrenning i nedbørfeltet basert på normalperioden (l/s/km²) og eff-sjo = effektiv sjøprosent i nedbørfeltet (%). Vekstfaktor for Risa ved gjenntaksintervall 200 år er beregnet til 2,95. Beregnet 200-årsflom er beregnet som døgnmiddelverdi. Flommens kulminasjonsverdi er estimert fra forholdet mellom flommens kulminasjonsverdi (spissverdi), Qmom og døgnmiddel, Qdøgn. 1 Qmom Qdøgn = 1 + e( 5.25 (0.48 A) 3) 1 (0.58 eff_sjo) (lnp5 3) Der A = nedbørfeltets areal (km²), eff-sjo = effektiv sjøprosent i nedbørfeltet (%) og P5 = 24-timers nedbørverdier for gjenntaksintervall 5 år (NVE, 2011). Qmom/Qdøgn for Risa er beregnet til 1,15. Det forskning for å bestemme klimapåslag for momentanflommer i små nedbørfelt. Frem til resultatene fra disse prosjektene foreligger er det anbefalt et klimapåslag på 1,2 for døgnmiddelflom og 1,4 for kulminasjonsflom i små nedbørfelt. I disse beregningene er det benyttet 1,4 som klimapåslag. Flomfrekvensanalyse Som kontroll på verdiene er det gjennomført flomfrekvensanalyse av målte vannføringsserier fra nærliggende felt. Beregningen er gjort for følgende felt VM Kråkfoss, VM Kauserud og VM Kringlerdal. Karakteristiske feltdata for disse feltene er vist i Tabell 2. Som det går fram av tabellen er de aktuelle feltene betydelig større enn det aktuelle feltet. Det er valgt å beregne gjennomsnittet av spesifikk avrenning for de tre feltene som spesifikk avrenning for feltet for Risa til Dal Park. Denne er på 161 l/s/km². Midlere årsflom for feltet blir dermed på 8,97 m 3 /s. For beregning av 200 års flom er det valgt å benytte vekstfaktorer for stasjon VM Kauserud ettersom dette er det minste feltet av de tre aktuelle feltene og har feltegenskaper som ligner på feltet til Risa se Tabell 3. For beregning av kulminasjonsverdien for flom er faktoren 1,15 benyttet. Klimatillegget er 40 %. Resultatet fra beregningen er vist i Tabell 4. 4 (15)

5 Tabell 2 Sammenligningsfelt for flomfrekvensanalyse Feltparameter Dal Park (Risa) Areal på nedbørfelt, A (km²) Middelvannføring, QN (m³/s) Kråkfoss Kauserud Kringlerdal ,72 8,20 1,95 5,38 Spesifikk middelvannføring, qn (l/s/km²) 13,0 19,0 21,0 20,3 Laveste punkt i feltet, Hmin (moh.) Høyeste punkt i feltet, Hmax (moh.) Høydeintervall, H (m) Feltlengde, L (km) 8,8 40,8 18,5 28,6 Effektiv sjøprosent, ASE (%) 0,5 0,4 0,0 1,1 Sjøprosent (%) 2,3 4,1 0,1 5,6 Snaufjellsprosent, ASF (%) Skogprosent (%) Dyrket mark Myrprosent (%) Urbanprosent (%) Midlere årsflom, QM (m³/s) 9,0 67,6 13,6 47,5 Midlere spesifikk årsflom, qm (l/s/km²) Beregnet gjennomsnitt for de tre målestasjonene. 5 (15)

6 Tabell 3 Flomverdier beregnet med flomfrekvensanalyse Gjentaksintervall Vekstfaktorer Dal park (8,97 m 3 /s middelfom) Kulminasjonsverdi 1,15 Klimatillegg 40 % (år) m 3 /s m 3 /s m 3 /s 5 1,400 12,6 14,4 20,2 10 1,726 15,5 17,8 24,9 20 2,039 18,3 21,0 29,4 50 2,443 21,9 25,2 35, ,746 24,6 28,3 39, ,048 27,3 31,4 44, ,446 30,9 35,5 49, ,747 33,6 38,7 54,1 Resultater - flomberegning Beregnede flomverdier for nedbørfeltet til Risa er vist i Tabell 4 og Tabell 5 Tabell 4 Flomverdier for nedbørfeltet til Risa beregnet med formelverk for små nedbørfelt 200-årsflom Q200/QM q200 (l/(s*km²)) Q200 (m³/s) Q200, klimajustert (m³/s) 2, ,4 49,2 Tabell 5 Flomverdier for nedbørfeltet til Risa beregnet med flomfrekvensanalyse 200-årsflom Middelflom (m³/s) 8,97 Q200/QM Q200 døgnmiddel (m³/s) Q200 kulminasjon (m³/s) Q200, klimajustert (m³/s) 3,048 27,34 31,4 44,0 6 (15)

7 Resultatene vist i Tabell 4 og Tabell 5 viser at beregnede flomverdier basert på formelverk for små nedbørfelt gir noe større flommer en flommer beregnet med flomfrekvensanalyse. Det er i det videre arbeide valgt å benytte verdier beregnet med formelverket for små felt ettersom denne måten gir konservative flomstørrelser (på den sikre siden) Klimaendringer Det pågår forskning på hvordan klimaendringer vil påvirke beregnede dimensjonerende flommer. NVE har estimert forventet endring i 200-års - og 1000-årsflom mot slutten av dette århundret basert på tilgjengelige klimafremskrivninger og kalibrerte hydrologiske modeller (HBV-modeller) (NVE, 2011). Generelt er det forventet at flommer forårsaket av regn vil øke, mens snøsmelteflommer i større vassdrag vil avta. Ekstremnedbøren er forventet å øke i hele landet. Det anbefales det at det regnes med 40 % økning for små nedbørfelt. På bakgrunn av dette, er beregnede flomverdier justert opp 40 % for å ta hensyn til klimaendringer. 7 (15)

8 Kapasitetsberegning Risa ved Dal Park Vannlinjeberegning er utført med 2D modellering i HECRAS Terrengdata som er benyttet har 1 meters koter. Elvebunn i modellen er lik vannflate på det tidspunkt kartleggingen av terrenget ble gjort. Dette er konservativt ettersom elvebunnen i virkelighet er lavere enn vannflaten. Manningstall som beskriver ruheten i modell er valgt lik M = 10 for terrenget utafor elveløpet og 21 for selve elveløpet. Brua er ikke modellert, men vannstanden beregnet ved brua er på kote 151,20 moh. Dette er 3,8 meter under overkant av bru (155,00 moh - verdi hentet fra kart). Det forventes derfor at brua ligger over vannspeilet med god margin, og skal dermed ikke påvirke strømning i elva. Modellen er vist i Figur 3. Det blå partiet markerer vannspeilet ved normalvannføringen, mens rosa farge angir området som er oversvømt ved 200-årsflommen. Figur 4 viser lengdeprofil av vannspeilet over den beregnede strekningen. I Figur 5 er det markert tre tverrprofiler. Vannspeilet i disse tverrprofilene er gjengitt i Figur 6, Figur 7 og Figur 8. Som det går fra av profilene vil en selv med en sikkerhetsmargin på 0,5 meter ha god klaring med tanke på oversvømmelse av området. 8 (15)

9 Figur 3 Risa - modellert strekning 9 (15)

10 Figur 4 Risa lengdeprofil av vannspeil på modellert strekning Figur 5 Kart med innlagte profiler. 10 (15)

11 Figur 6 Tverrprofil TP-bru Figur 7 Tverrprofil TP1 11 (15)

12 Figur 8 Tverrprofil TP02 12 (15)

13 Figur 9 Beregnet vannhastighet i området ved 200-årsflom Løsmasser i området Området er ikke befart. Vurderingene av massene baserer seg på løsmassekart i området. Området som bekken går gjennom er dominert av materiale som er transportert og avsatt av elv og bekk. Sand og grus dominerer, og materialet er sortert og rundet. Mektigheten varierer normalt fra 0,5 til mer enn 10 meter. Figur 10 viser løsmassekartet for området. 13 (15)

14 Figur 9 Beregnet vannhastighet i området ved 200-årsflom Som det går fram av figuren vil en i enkelte deler av elven ha hastigheter opp mot 3 m/s. Etter større flommer bør det kontrolleres om det er erosjonsskader i området. Figur 10 Løsmassekart i området Dal Park (fra NGU løsmassekart) 14 (15)

15 Referanser Glad m. fl, 2015: Per Alve Glad, Trond Reitan og Seija Stenius. Nasjonalt formelverk for flomberegning i små nedbørfelt. Rapport Norges vassdrags og energidirektorat. Fergus m.fl. 2010: Vassdragshåndboka. Tharan Fergus, Knut Aune Hoseth, Einar Sæterbø. Vassdragshåndboka. Håndboka i vassdragsteknikk. Tapir Akademisk Forlag Lawrence og Hisdal, 2011: Deborah Lawrence og Hege Hisdal. Hydrological projections for floods in Norway under a future climate. Report nr Norges vassdrags og energidirektorat. Myrabø, 1991: Flomberegning. Steinar Myrabø. Oppdragsrapport NVE, NVE, 2011: Retningslinjer for flomberegninger til 5-7 i forskrift om sikkerhet og tilsyn med vassdragsanlegg. Retningslinje 4/2011. Norges vassdrags- og energidirektorat. Pettersson, 2009: Lars-Evan Pettersson. Flomforhold i Sør og Midt - Norge. Rapport nr Norges vassdrags og energidirektorat. Shaw, 1994: Hydrology in Practice. Elizabeth M. Shaw. Page Wokingham. Databaser: databasen Hydra II databasen eklima Snøkart Vedlegg Lavvannskart for Risa 15 (15)

16 Lavvannskart Vassdragsnr.: Kommune: Fylke: Vassdrag: 002.DAA2Z Eidsvoll Akershus RISA Vannføringsindeks, se merknader Middelvannføring (61-90) Alminnelig lavvannføring 5-persentil (hele året) 5-persentil (1/5-30/9) 5-persentil (1/10-30/4) Klima Klimaregion Årsnedbør Sommernedbør Vinternedbør Årstemperatur Sommertemperatur Vintertemperatur Temperatur Juli Temperatur August Base flow 5.7 BFI l/(s*km²) l/(s*km²) l/(s*km²) l/(s*km²) l/(s*km²) l/(s*km²) Ost mm 373 mm 416 mm C C -2.3 C 14.8 C 13.8 C Feltparametere Areal (A) Effektiv sjø (S eff ) Elvelengde (E L) Elvegradient (E G) Elvegradient 1085 (G 1085 ) Feltlengde(F L) H min H 10 H 20 H 30 H 40 H 50 H 60 H 70 H 80 H 90 H max Bre Dyrket mark Myr Sjø Skog Snaufjell Urban 55.7 km² 0.5 % 10.3 km 4.5 m/km 1.4 m/km 8.8 km 151 moh. 180 moh. 192 moh. 196 moh. 198 moh. 200 moh. 202 moh. 206 moh. 211 moh. 219 moh. 346 moh. 0.0 % 15.2 % 1.3 % 2.3 % 70.2 % 0.0 % 4.8 % 1) Verdien er editert Kartbakgrunn: Statens Kartverk Kartdatum: Projeksjon: EUREF89 WGS84 UTM 33N Nedbørfeltgrenser, feltparametere og vannføringsindekser er automatisk generert og kan inneholde feil. Resultatene må kvalitetssikres. Det er generelt stor usikkerhet i beregninger av lavvannsindekser. Resultatene bør verifiseres mot egne observasjoner eller sammenlignbare målestasjoner. I nedbørfelt med høy breprosent eller stor innsjøprosent vil tørrværsavrenning (baseflow) ha store bidrag fra disse lagringsmagasinene. 9/30/2016 8:09:28 AM nevina.nve.no

17 Flomberegning Vassdragsnr.: Kommune: Fylke: Vassdrag: 002.DAA2Z Eidsvoll Akershus RISA Flomverdiene viser størrelsen på kulminasjonsflommer for ulike gjentaksintervall. De er beregnet ved bruk av et formelverk som er utarbeidet for nedbørfelt under ca 50 km2. Feltparametere som inngår i formelverket er areal, effektiv sjøprosent og normalavrenning (l/s*km²). For mer utdypende beskrivelse av formelverket henvises det til NVE Rapport 7/2015 «Veileder for flomberegninger i små uregulerte felt». Det pågar fortsatt forskning for å Det pågar fortsatt forskning for å bestemme klimapåslag for momentanflommer i små nedbørfelt. Frem til resultatene fra disse prosjektene foreligger anbefales et klimapåslag på 1.2 for døgnmiddelflom og 1.4 for kulminasjonsflom i små nedbørfelt. RISA RISA Areal (km²) Klimafaktor M Q m3/s l/(s*km²) Q 5 Q 10 Q 20 Q 50 Q 100 Q 200 Flomfrekvensfaktorer Kulminasjonsvannføring:97,5 95% intervall øvre grense (m³/s) persentil(m3/s) Kulminasjonsvannføring Flomverdier (m³/s) (m3/s) Kulminasjonsvannføring: 95% intervall nedre grense 2,5 (m³/s) persentil (m3/s) Klimapåslag Flommer med (kulminasjon, klimapåslag 20 (m³/s) prosent) Beregningene er automatisk generert og kan inneholde feil. Det er generelt stor usikkerhet i denne typen beregninger. Resultatene må verifiseres mot egne observasjoner eller sammenlignbare målestasjoner. Resultatene er ikke gyldig som grunnlag til flomberegninger for klassifiserte dammer. 9/30/2016 8:09:28 AM nevina.nve.no