Flomberegning, vannlinjeberegning og vurdering av erosjonsfare Steia tun - Fjaler kommune DOKUMENTKODE RIVass-NOT-002

Transkript

1 NOTAT OPPDRAG Flomberegning, vannlinjeberegning og vurdering av erosjonsfare Steia tun - Fjaler kommune DOKUMENTKODE RIVass-NOT-002 EMNE Flomberegning og vannlinjeberegning TILGJENGELIGHET Åpen OPPDRAGSGIVER Vestlandshus AS OPPDRAGSLEDER Mulugeta B. Zelelew KONTAKTPERSON Øystein Våge SAKSBEHANDLER Mulugeta B. Zelelew ANSVARLIG ENHET Vannkraft Midt SAMMENDRAG Notatet sammenfatter vurderinger av dimensjonerende flom, vannstand og flomsikringstiltak for planlagt utbygging av bolig på Steia tun i Fjaler kommune i Sogn og Fjordane fylke. Planområdet ligger mellom kote 5,6 og 7. Beregninger med den todimensjonale hydrauliske modellen viser at maksimal vannstand for 200-årsflom med 40 % klimapåslag ligger på ca. kote 6,87 på overflaten øst for kommuneveien og øst for planområdet. Kommuneveien som grenser mot den østre delen av planområdet ligger på kote 5,6 7,20, og veien ligger ca cm over den beregnede flomvannstanden og fungerer i praksis som en flomvoll, og flomvannet renner derfor ikke mot planområdet. Da veien ikke er bygget som flomvoll anbefaler vi at gulvnivå legges høyere enn beregnet vannstand. Dersom gulvnivået i planområdet skal være sikret mot 200-årsflom og med 40 % klimapåslag bør gulvnivået ligge over kote 7,37. Dette gulvnivået inneholder en sikkerhetsmargin på 0,5 m over den beregnede flomvannstanden i tillegg til den sikkerheten som ligger i klimapåslaget på 40 %. Ved oppdragsgivers befaring i planområdet ble det ikke observert skader pga. erosjon i elveskråningen. Den nordre delen av planområdet ligger nært til yttersvingen av elva, med ca. 7-8 meter avstand til elva. Sideskråningen på den delen av elva er svært bratt med ca grader, som potensielt kan bli erodert ved store vannhastigheter. Beregnede maksimale vannhastigheter i hovedløpet mellom profil-02 og profil-05 langs planområdet varierer mellom 3,0 m/s og 4,5 m/s. For områder der det under flom vil være stor vanndybde eller sterk strømning, bør byggverk ifølge TEK17 legges i sikker avstand fra erosjonsutsatt skråning, og avstanden til erosjonsutsatt elvekant bør være minst 20 m. Avstanden kan være mindre enn 20 m dersom elven sikres mot erosjon. Det er derfor anbefalt å etablere et flomsikringstiltak i en lengde på ca. 50 m på den nordre delen av planområdet for å hindre fare for erosjon i elvas skråning ved planområdet. Høyden på topp flomsikringstiltak bør være minst 0,50 m over den beregnede flomvannstanden. Dersom det finnes en eksisterende sikring bør steinstørrelser og tilstand på denne kontrolleres De hydrauliske beregningene og vurderingene kan påvirkes dersom inputdata som terreng, tverprofilenes utforming, ruhet og grensebetingelser endres. Derfor gjelder den nåværende vurderingen av vannstanden og flomsikringstiltak kun for de forutsetninger som er brukt i den hydrauliske modellen Revidering etter NVEs og kommunes kommentarer Mulugeta B. Zelelew Geir Helge Kiplesund Geir Helge Kiplesund Revidering etter NVEs kommentarer og ny terrengmodell Mulugeta B. Zelelew Geir Helge Kiplesund Geir Helge Kiplesund Flomberegning, vannlinjeberegning og vurdering av erosjonssikring Mulugeta B. Zelelew Ann Kristin Tuseth Geir Helge Kiplesund REV. DATO BESKRIVELSE UTARBEIDET AV KONTROLLERT AV GODKJENT AV MULTICONSULT Sluppenveien 23 Postboks 6230 Sluppen, 7486 Trondheim Tlf NO MVA

2 1 Innledning I forbindelse med utarbeidelse av reguleringsplan for Steia tun i Fjaler kommune i Sogn og Fjordane fylke har Multiconsult gjort en vurdering av dimensjonerende flom og flomvannstand for planområdet samt behov for erosjonssikring av elva langs planområdet. Tomta ligger i yttersvingen av Hatledalselva med potensiell fare for flom og erosjon. Dette notatet gir en oversikt over dimensjonerende flom, vannstandsberegninger og vurdering av flomsikringstiltak for den aktuelle elvestrekningen. Det er valgt å benytte en flom med gjentaksintervall på 200 år i beregningene, i tråd med retningslinjer og krav i TEK17. I tillegg skal det legges til evt. klimapåslag. 2 Nedbørfelt og dimensjonerende flom Planområdet ligger i yttersvingen av Hatledalselva i Fjaler kommune, og elva ligger i K2- årsflomregion. Nedbørfeltet er opptegnet i GIS-programvare med kartgrunnlag basert på FKB Kartdata (Statens Kartverk). Fra dette er blant annet feltarealer og høydefordeling beregnet. Feltareal for nedbørfeltet ved planområdet er ca. 2,4 km². Vurderingene er basert på informasjon fått fra oppdragsgiver. I tillegg er relevante vannføringsserier fra NVE sin database benyttet. Oversikt over nedbørfeltet er vist i Figur 2-1. Figur 2-1. Oversiktskart over nedbørfelt og planområdet ved Steia tun i Fjaler kommune. Nedbørfelt er vist i blått. Flomberegningene er utført etter gjeldende standarder og retningslinjer ( [1], [2]), se Tabell RIVass-NOT april 2019 / Revisjon 02 Side 2 av 15

3 Det ble funnet flere NVE-vannføringsmålestasjoner i området (Figur 3-2). Ved nærmere undersøkelse ble en del sortert ut fordi seriene var for korte, regulerte, beliggende i ikkerepresentative områder eller hadde andre lite representative feltparametere. Kun fem stasjoner (dvs. VM 80.4-Ullebøelv, Nysnaelv, VM 83.8-Yndestad, Hovefoss og 85.3-Svartebotten) som var igjen ble brukt for å beregne spesifikk middelflom (q M) og flomfrekvensfaktor for 200- årsflom. Spesifikk middelflom i området varierer mellom 890 l/s/km² og 1400 l/s/km², hvor den største verdien er observert ved vannmerke Ullebøelv og laveste ved vannmerke Hovefoss. Vi velger å anslå spesifikk middelflom i Hatledalselva til å være gjennomsnittet av verdiene ved de tre vannmerkene Nysnaelv, VM 83.8-Yndestad og 85.3-Svartebotten, som har små nedbørfelt. For Hatledalselva blir da spesifikk middelflom 957 l/s/km². Flomfrekvensfaktorene for vannmerke Hovefoss for periode antas å være representative for vassdragene i området [3]. De stemmer også meget godt overens med de regionale faktorene for K2-områdene. Det er også gjort en beregning med en nasjonal regresjonsligning for flommer som ble utviklet av NVE [2] for å beregne kulminasjonsverdier for små felt. Regional flomfrekvensanalyse er anbefalt for felt med størrelse mer enn 20 km² [1], men er også tatt med for sammenligningens skyld. En spesifikk middelflom på 810 l/s/km² er beregnet med bruk av regional flomformel. Resultater fra flomberegningene er oppsummert i Tabell 3-1. Flomstørrelsene beregnet med de ulike metodene er sammenlignbare. 3 Klimapåslag NVE har publisert en rapport med navn «Klimaendring og framtidige flommer i Norge» [4] som beskriver forskningsresultater om hvordan flomstørrelser vil påvirkes av klimaendringer i et perspektiv frem til år Simuleringer for felter i nærheten av Steia tun i Fjaler kommune viser at økning i 200-årsflom kan være på ca. 11 % - 20 % (Figur 3-1). Hatledalselva er ei lite elv med et lite nedslagsfelt og dermed har lite flomdempingskapasitet. Under arbeidsprosessen anbefaler NVE å benytte et klimapåslag på 40 %. Dette er også kundens klare valg, og blir i denne rapporten benyttet 40 % klimapåslag i stedet for 20 % klimapåslag. Figur 3-1 viser klimaendringsfaktorer for 200-årsflom i området. Steia tun Figur 3-1. Forventede endringer i 200-års flomstørrelser i Møre og Romsdal, Sogn og Fjordane, og Hordaland RIVass-NOT april 2019 / Revisjon 02 Side 3 av 15

4 Den valgte 200-årsflommen er basert på flomfrekvensanalyse med 40 % klimapåslag, dette er benyttet videre som grunnlag for å vurdere vannstand ved planområdet. Figur 3-2. Beliggenhet av referansevannmerker. Tabell 3-1. Oppsummering av beregnet 200-årsflom med ulike metoder [m 3 /s]. Sted Hatledalselva v/ Steia tun Hatledalselva v/ Steia tun Metode Regional flomfrekvensanalyse Nasjonal regresjonsligning qm (l/s/km²) Q200 /QM Q200, største døgnmiddel (m³/s) Momentan faktor Q200, kulminasjonsverdi (m³/s) Klimafaktor Q200, dimensjonerende flom (m³/s) 810 2,30 4,4 2,1 9,3 1,4 13, ,1 1, Hatledalselva v/ Steia tun Flomfrekvensanalyse 957 2,35 5,4 2,1 11,2 1,4 15,7 4 Hydraulisk modellering og vannlinjeberegning Beregning av tverrprofiler og vannstand ble utført med den hydrauliske modellen for strømningsanalyse HEC-RAS [5]. I HEC-RAS kan man sette opp både 1-dimensjonale og 2- dimensjonale modeller, eller en kombinert 1D/2D-modell. Planområdet ligger i et flatt område. Øst for planområdet ligger også en kommunal veg. Veien krysser over Hatledalselva ved planområdet. I en stor flomsituasjon kan veien fungere som en flomvoll og beskytte planområdet mot store flommer. I dette tilfellet er det valgt å benytte en 2-dimensjonal modell for å beregne vannstand, vannhastighet og oversvømmelse ved planområdet. I slike flate områder får man bedre resultater med 2D-beregning enn med 1D-beregning. Den kan også benyttes for å vurdere hvilken effekt den kommuneveien har på vannstand og vannhastighet i området. 5 Terrengdatagrunnlag En laserskannet terrengmodell fra 2015 med minimum 5 pkt/m² og oppløsning på 0,25 m og med vertikal høydereferanse NN2000 fra prosjektområdet er fritt tilgjengelig for nedlasting RIVass-NOT april 2019 / Revisjon 02 Side 4 av 15

5 Under kundens befaring ble det oppmålt dimensjoner på vei og kulverter. Dimensjoner og høyder på vei, elvebunn og elvekant ved kulvertene er oppsummert i Vedlegg 1. Det er viktig å ha en detaljert terrengmodell for å lage en nøyaktig hydraulisk modell. Oppmålinger på bunn elv, vei og kulverter ble benyttet for å justere elvebunnen og terrenget langs kommuneveien i den laserscannede terrengmodellen. Den modifiserte terrengmodellen ble benyttet som grunnlag både i etablering av en hydraulisk modell for planområdet og i utarbeidelsen av flomsonekart for planområdet. Et eksempel på denne prosessen er vist i figuren under. bekk + = kommunal vei Figur 5-1. Prosess for å lage en detaljert terrengmodell. Helt til venstre vises innmålinger, i midten vises terrengmodell basert på laserskannet terrengmodell fra 2015, og til høyre er endelig terrengmodell vist. Det er også viktig at veifyllinger, flomvoller og elvekanter er riktig representert i 2D-griddet i den hydrauliske modellen. Dette kan oppnås ved å trekke ei linje langs senterlinjene for veifyllinger og flomvoller. Beregningsmodellen som brukes for beregningscelle og oversvømmelseskart kan deretter bli utviklet ved å tvinge disse strukturene i terrengmodellen. Et eksempel på dette er vist i figuren under. Figur 5-2. Metode for å representere veifyllinger, kulvert og elver i en beregningsmodell RIVass-NOT april 2019 / Revisjon 02 Side 5 av 15

6 Forutsetninger: Oppstrøms grensebetingelse: dimensjonerende flom på 13,5 m³/s Nedstrøms grensebetingelse: Normalstrømning med helning på 0,01 Mannings tall i bekken: M = 30 Mannings tall utenfor bekken: M = 28 2D beregningsceller med 1 meters lengde både i X- og Y-retning Beregningsintervall: 0,5 sekund 6 Hovedresultater fra hydraulisk beregning Beregnet maksimal vanndybde langs hovedløpet og ved planområdet er oppsummert i Tabell 6-1. Vannet renner fra oppstrøms profil 07 mot profil 01 (Figur 6-1). Vannstanden langs hovedløpet ved planområdet (vist i fet skrift i tabellen under) ligger på ca. kote 3,40 3,75. Maksimal vannstand på overflaten øst for kommuneveien og øst for planområdet ligger på ca. kote 6,87 (dvs., ved profil 07). Vanndybden langs hovedløpet ved planområdet varierer mellom ca. 1,5 m og 1,7 m, mens vanndybden på overflaten øst for kommuneveien og også øst for planområdet er ca. 0,10 0,17 m. Maksimal vannhastighet er ca. 4,4 m/s i hovedløpet ved profil 04, og ca. 0,8 m/s på overflaten øst for den kommuneveien, ved profil 07. Tabell 6-1. Beregnet vannstand og vanndybde for 200-årsflom med klimatilleggsfaktor på 1,40. Elveprofil 200-årsflom med klimatillegg (m³/s) Høyde, elvebunn (moh) Maks beregnet vannstand langs hovedløpet (moh) Maksimal vanndybde (m) Maks vannhastighet (m/s) Prof-01 15,7 1,60 3,39 1,79 3,25 Prof-02 15,7 1,75 3,41 1,66 4,03 Prof-03 15,7 1,86 3,44 1,58 4,23 Prof-04 15,7 1,95 3,58 1,63 4,43 Prof-05 15,7 2,18 3,67 1,49 3,10 Prof-06 15,7 2,24 3,73 1,49 4,34 Prof-07 15,7 3,17 4,91 (6,87*) 1,74(0,10 0,17*) 7,07 (0,8*) *tilsvarende verdier på overflate Oversvømmelseskartet og beregnede vanndybder er vist i henholdsvis Figur 6-1 og Figur 6-2. Som vist på kartet i Figur 6-2 er overflaten øst for den kommuneveien og planområdet dekket av ca cm vann ved 200-årsflom med klimapåslag på 40 %. Kommuneveien der hvor den maksimale vannstanden er beregnet ligger på ca. kote 5,6-7,20, og veien ligger ca cm over den beregnede flomvannstanden, flomvannet renner dermed ikke mot planområdet (se Figur 7-1 for forklaring). Mønsteret av flomstrømningen ved planområdet er vist i Figur 6-3, og den beregnede vannstanden ved planområdet er vist i Figur RIVass-NOT april 2019 / Revisjon 02 Side 6 av 15

7 Figur 6-1. Oversvømmelseskart ved planområdet. Figur 6-2. Oversikt over den lokale vanndybden over bunn bekk ved planområdet og overflaten øst for kommuneveien og planområdet RIVass-NOT april 2019 / Revisjon 02 Side 7 av 15

8 Figur 6-3. Mønsteret av flomstrømningen ved planområdet. Figur 6-4. Oversikt over beregnede vannstander ved planområdet og overflaten øst for kommuneveien og planområdet RIVass-NOT april 2019 / Revisjon 02 Side 8 av 15

9 7 Konklusjon vannstand ved planområdet Planområdet ligger mellom kote 5,6 og 7, og mellom profil-02 og profil-06 på kartet i Figur 6-1. Beregninger med den todimensjonale hydrauliske modellen viser at maksimal vannstand for 200- årsflom med 40 % klimapåslag ligger på ca. kote 6,87 på overflaten øst for kommuneveien og øst for planområdet (se Tabell 6-1). Kommuneveien som grenser mot den østre delen av planområdet ligger på kote 5,6 7,20, og veien ligger ca cm over den beregnede flomvannstanden og fungerer i praksis som en flomvoll, og flomvannet renner derfor ikke mot planområdet (se Figur 7-1 for forklaring). Da veien ikke er bygget som flomvoll anbefaler vi at gulvnivå legges høyere enn beregnet vannstand. Dersom gulvnivået i planområdet skal være sikret mot 200-årsflom og med 40 % klimapåslag bør gulvnivået ligge over kote 7,37. Dette gulvnivået inneholder en sikkerhetsmargin på 0,5 m over den beregnede flomvannstanden i tillegg til den sikkerheten som ligger i klimapåslaget på 40 %. Figur 7-1 viser foreslått gulvnivå vist sammen med vannstandsprofil langs profil-07 (se Figur 6-2), terrenghøyde på planområdet og kommuneveien. Figur 7-1. Plassering av gulvnivå og vannstandsprofil langs profil-07), terrenghøyde på planområdet og kommuneveien.. I 2017 har Multiconsult beregnet vannlinjer og oversvømmelseskart for planområdet [6]. En-meters kotehøyder ble benyttet som grunnlag i beregningene. Beregningene viste seg flomvannet strømmet over kommuneveien og terrenget ved planområdet ble dekket av cm vann ved en 200-årsflom med klimapåslag på 20 %. Den oppdaterte analysen viser at kommuneveien ligger ca cm over den beregnede flomvannstanden, og flomvannet renner derfor ikke mot planområdet. Terrengmodellen benyttet i den oppdaterte beregningen har en oppløsning på 0,25 m, og denne sammen med innmålinger har gitt en bedre nøyaktighet på vannlinje og oversvømmelseskart RIVass-NOT april 2019 / Revisjon 02 Side 9 av 15

10 8 Konklusjon - flomsikringstiltak Ved oppdragsgivers befaring i planområdet ble det ikke observert skader pga. erosjon i elveskråningen. Den nordre delen av planområdet ligger nært til yttersvingen av elva, med ca. 7-8 meter avstand til elva (Figur 8-1). Sideskråningen på den delen av elva er svært bratt med ca grader, som potensielt kan bli erodert ved store vannhastigheter. Beregnede maksimale vannhastigheter i hovedløpet mellom profil-02 og profil-05 langs planområdet varierer mellom 3,0 m/s og 4,5 m/s (Tabell 6-1). For områder der det under flom vil være stor vanndybde eller sterk strømning, bør byggverk ifølge TEK17 legges i sikker avstand fra erosjonsutsatt skråning, og avstanden til erosjonsutsatt elvekant bør være minst 20 m. Avstanden kan være mindre enn 20 m dersom elven sikres mot erosjon. Det er derfor anbefalt å etablere et flomsikringstiltak i en lengde på ca. 50 m på den nordre delen av planområdet for å hindre fare for erosjon i elvas skråning ved planområdet (se Figur 8-1 for forklaring). Høyden på topp flomsikringstiltak bør være minst 0,50 m over den beregnede flomvannstanden (Tabell 6-1). Dersom det finnes en eksisterende sikring bør steinstørrelser og tilstand på denne kontrolleres. Figur 8-1. Oversikt over beregnede hastigheter og planområdets avstand til elv. De hydrauliske beregningene og vurderingene kan påvirkes dersom inputdata som terreng, tverprofilenes utforming, ruhet og grensebetingelser endres. Derfor gjelder den nåværende vurderingen av vannstanden og flomsikringstiltak kun for de forutsetninger som er brukt i den hydrauliske modellen RIVass-NOT april 2019 / Revisjon 02 Side 10 av 15

11 Referanser [1] «Retningslinjer for flomberegninger,» NVE, [2] «Veileder for flomberegninger i små uregulerte felt,» NVE, [3] «Flomberegning for Naustavassdraget,» NVE, [4] «Klimaendring og framtidige flommer i Norge,» NVE, [5] «HEC-RAS, River Systems Analysis, User s manual.,» US Army Corps of Engineers, [6] «Flomberegning, vannlinjeberegning og vurdering av erosjonssikring Steia tun -Fjaler kommune,» Multiconsult, RIVass-NOT april 2019 / Revisjon 02 Side 11 av 15

12 Vedlegg 1: Oppmålinger Oppmåling Kommunal vei RIVass-NOT april 2019 / Revisjon 02 Side 12 av 15

13 Tabell: GPS oppmålinger -00 Leica Geosystems AG -00 Instrument: CS10 Måledato: Målejobb: STEIA Opperatør: Sted y-koord x-koord Høyde 05 BRU BRU VEG VEG VEG VEG VEG VEG VEG VEG VEG VEG VEG VEG VEG VEG VEG VEG VEG VEG VEG BRU ELVEKANT ELVEKANT Oppmåling bekk og kulvert RIVass-NOT april 2019 / Revisjon 02 Side 13 av 15

14 RIVass-NOT april 2019 / Revisjon 02 Side 14 av 15

15 RIVass-NOT april 2019 / Revisjon 02 Side 15 av 15