Detaljplan BOLSTADØYRI KRYSSINGSSPOR Konsekvenser for flomfare

Transkript

1 Detaljplan BOLSTADØYRI KRYSSINGSSPOR 01A Revisjon med klimapåslag og utvidet JPB ESPE GURM fylling i elv 00A Teknisk detaljplan JPB KLW GURM Revisjon Revisjonen gjelder Dato Utarb. av Kontr. av Godkj. av Tittel: Bergensbanen (Voss) Dale Detaljplan Antall sider: NN Produsent: Prod.tegn.nr.: Erstatning for: Erstattet av: Prosjekt: Bolstadøyri Krysningsspor Dokument-/tegningsnummer: Revisjon: Parsell: 00 - Generelt N/A BOL-00-A A FDV-dokument-/tegningsnummer: N/A FDV-rev.: N/A

2 Innholdsfortegnelse 1. INNLEDNING GRUNNLAGSDATA FLOMTALL TERRENGDATA KALIBRERING INNGREPET RESULTATER VANNSTAND VANNHASTIGHET FØLSOMHET MHT STRØMNINGSAREAL (VÅTOMRÅDE) KLIMAPÅSLAG GJENNOMGANG IFT FYLLINGER I ELV KONKLUSJON RiVass-NOT Rev. 01 Side 2 av 22

3 1. Innledning Opprinnelig lå utvidelsen av sportraseen på sørsiden av sporet på Bolstadøyri. Under optimaliseringsfasen kom det frem at det var ønskelig å legge krysningssporets utvidelse på nordsiden av eksisterende spor. Bane Nor ønsket å få vurdert hvilke hydrauliske konsekvenser dette kunne har. Multiconsult har dermed utført en hydraulisk modellberegning for å utrede de hydrauliske konsekvensene av bygging av nytt krysningsspor ved Bolstadøyri. Beregningen har som formål å vise konsekvenser i form av evt. økt vannstand og vannhastighet i elven som følge av at tverrsnittarealet begrenses av det nye sporet. Modellstrekningen omfatter de nederste ca. 2,3 km av Bolstadelvi i Vossovassdraget. Beregningen er utført av siv. ing. Jean-Pierre Bramslev med programvaren Mike11, som er en 1- dimensjonal modell, utviklet av DHI (Danish Hydraulics Institute). Kvalitetssikring er utført av Siv.ing. Kristine Lilleeng Walløe. Begge er NVE-godkjent i faggruppe V (Hydraulikk) for alle damklasser. I løpet av prosjekteringen er det kommet ønske om å etablere fyllinger i elven parallelt med plattformene til stasjonen. Videre er det ønske om å ha ankomst for etablering av bru langs en midlertidig anleggsveg i samme området. Det er derfor utført en kvalitativ vurdering av dette i denne revisjonen av rapporten m Legend MIKEHYDRO5_CrossSections 955 Profilpunkter Nytt_spor Figur 1 Strekning med nytt spor (rosa). Kartverket, Geovekst og kommuner - Geodata AS RiVass-NOT Rev. 01 Side 3 av 22

4 2. Grunnlagsdata 2.1. Flomtall Det tas utgangspunkt i flomberegninger som NVE har beregnet for vassdraget. De tallene som benyttes er beregnet for utløpet fra Evangervatnet. Det antas at det ikke er nevneverdig demping eller tilsig mellom Evangervatnet og Bolstadøyri. Flomtallene er vist under. Det er beregnet vannlinje for følgende flomstørrelser: Middelflom Q M, 200-årsflom 200-årsflom med klimaendring og høyt havnivå. For klimaendringer benyttes estimatet på 20% påslag. Nedstrøms grensebetingelse er satt til å være konstant lik null, unntatt i beregningen for Q200 med klimaendringer, der det forutsettes stormflo. Det er benyttes en 100-års vannstand, som ifølge Kartverkets «SeHavnivå» er 1,03 moh. Tabell 1 Flomtall for beregning. (Kilde: NVE: Flomberegning for Vosso. 2015) Terrengdata Grunnleggende informasjon for en hydraulisk modell er terrengdata for elvebunn og flomsletter. Ved bruk av en 1-dimensjonal modell tas det ut terrenginformasjonen i form av tverrprofiler. Når det gjelder elvebunnen, er det utført oppmåling av 17 tverrprofiler over en strekning på litt over 2 km av HydraTeam. For flomslettene for øvrig er det benyttet terrengmodeller som er utarbeidet av Multiconsult. Disse finnes i to versjoner, en med eksisterende spor og en der nytt spor er lagt inn. Disse terrengmodellene består av et trekantnett. På basis av disse trekantene, som har varierende maskestørrelse, er det generert en rutenettsmodell med konstant rutestørrelse på 1 meter. Tverrprofiler for elvebredder og flomsletter er tatt ut fra de to rutenettsmodellene (uten hhv. med nytt spor). For begge beregningsscenariene er terrengdata for land kombinert med terrengdata for elvebunn. Eksempler på de resulterende tverrprofiler er vist på Figur 2. Beliggenheten av oppmålte tverrprofilene er vist på Figur 2, samt hvordan disse er forlenget på basis av terrengmodellen(e). Det bør bemerkes at Multiconsult hadde bestilt en tettere/jevnere fordeling av tverrprofiler ved våtområdet, der det største gapet opptrer, men at praktiske forhold ikke gjorde det mulig for landmåleren RiVass-NOT Rev. 01 Side 4 av 22

5 m Legend MIKEHYDRO5_CrossSections Profilpunkter Figur 2 Beliggenhet av tverrprofiler Kartverket, Geovekst og kommuner - Geodata AS 2.3. Kalibrering Ved bruk av en hydraulisk modell er kalibrering viktig for å sikre at beregnede vannstander er realistiske. Det innebærer å justere friksjonsfaktorer (som man vanligvis ikke har noe godt kjennskap til på forhånd) inntil beregnet vannstand stemmer med observert vannstand, for en eller flere kjente vannføringer. Under oppmålingen av tverrprofiler målte HydroTeam vannstand i alle tverrprofilene samt vannføring, som var 104 m 3 /s. Multiconsult har justert friksjonsfaktorene slik at man får et relativt godt samsvar mellom målte og observerte vannstander. Dette er illustrert på Figur 3. I enkelte tverrprofiler er det et avvik på opptil cm, men stort sett er det et greit samsvar. De funne friksjonsfaktorer endte med å ligge i intervallet M=10-17 (gjennomsnitt omkring M=13), hvilket tilsvarer høy friksjon (lavere M => mere friksjon). Standardverdien er ca. M=30. Landmåler HydraTeam var også i kontakt med lokale beboere som hadde observert flomvannstander under den største flommen i de senere årene, som fant sted i oktober Disse observasjonene ble også målt inn av HydraTeam, og er derfor også benyttet til kalibrering. I tillegg til at det kun foreligger observasjoner for to lokaliteter for denne flommen, ligger det også en betydelig vanskelighet i å fastsette vannføringen. Det foreligger målinger fra høyere opp i vassdraget, men ikke for den nedre delen. Det er tidligere gjort en del analyser og betraktninger for å estimere vannføringen (bl.a. av NVE). Disse konkluderer med at flomstørrelsen i nedre delene av vassdraget har hatt gjentaksintervall rundt år. Vi vil her benytte en verdi på 75 år. Hvis man legger til grunn at denne flommen ikke endrer de tidligere estimater på gjentaksintervall, vil Q 75 svare ca m3/s. Det viser seg at med de friksjonskoeffisienter som ble bestemt på basis av vannføringen under oppmålingen av tverrprofiler, ga en alt for høy beregnet vannstand for 2014-flommen, sammenlignet med observasjonene; bortimot 2 meter for høye. Altså et svært stort sprik. Det er derfor utført en alternativ kalibrering for å få tilpasning til 2014-flommen. Det ble oppnådd en god RiVass-NOT Rev. 01 Side 5 av 22

6 overensstemmelse med en friksjonskoeffisient på M=25, hvilket altså er litt mere friksjon enn «standard», men betydelig glattere enn det som ble funnet på basis av oppmålingen med 104 m 3 /s. Det er en vanskelig avveining hvilken av de to kalibreringene man bør bruke i denne sammenhengen. Argumenter for å bruke kalibreringen til 104 m3/s er: Vannføringen er bestemt med stor sikkerhet, i motsetning til vannføringen ved flommen, som er beheftet med betydelig usikkerhet. Friksjonskoeffisientene er bestemt ved å tilpasse vannstand i mange punkter. Denne kalibreringen gir større vannstander og er derfor konservativ/på den sikre siden. Argumentet for å bruke kalibreringen mht 2014-flommen er: Denne vannføringen (1300 m3/s) er mer relevant for beregning av flomvannlinjen, enn 104 m 3 /s. Det er ikke uvanlig at man må bruke ulike friksjonskoeffisienter ved ulike vannføringer, men det er oftere slik at friksjonen økes (mindre M) ved større vannføring, fordi trær og skog oversvømmes. Men her er det altså motsatt. Det er likevel relevant å spørre seg om begge kalibreringer kan være «korrekte». Det kan nevnes at Manning-koeffisienten strengt tatt ikke er dimensjonsløs, og ved store utsving i vanndybden ikke kan betraktes som konstant; ved større vanndybder vil friksjonen fra samme bunn ha mindre betydning for strømningen og derfor kan begge kalibreringer være «korrekte». Dessuten kan det også spille inn at det morfologiske bildet et forskjellig i de to strømningssituasjoner; i oppmålingen av tverrprofiler fra 2017 er det en «terskel» (antatt av løsmasser) i et av de siste tverrprofilene, opp til kt. -1,0. Disse massene kan ha blitt avleiret under resesjonen av 2014-flommen, og i så fall ikke ha vært til stede under flomtoppen. Dette kan da gi en lavere vannstand, som i så fall ikke har rot i friksjonen, men i elvebunnens form. Det ville i så fall være feil å bestemme friksjonskoeffisienten på dette grunnlaget. Dette er uansett spekulativt og ikke mulig å verifisere. En annen mulig årsak til forskjellen, er at anslått vannføring ved 2014-flommen er feil. Siden det ikke ble utført vannføringsmålinger for denne flommen, og NVEs beregning er gjort ved å kombinere og skalere målt vannføring fra andre, mindre nedbørsfelt, er det stor usikkerhet i tallet, og faktisk flomvannføring kan ha vært betydelig mindre. I det følgende er resultatene presentert for begge kalibreringene RiVass-NOT Rev. 01 Side 6 av 22

7 Figur 3 Blå linje: Kalibrering på basis av Q=104 m3/s. Tilpasning til målte punkter, vist som grønne og oransje punkter. Rød linje: Alternativ kalibrering, basert på 2014 flommen. Gir for lave vannstander ved Q=104 m3/s. Figur 4 Blå stiplet linje: Kalibrering på basis av 2014 flommen, Q 1300 m3/s. Tilpasning til to målte punkter, vist som grønne punkter. Rød linje: Opprinnelig kalibrering, basert på Q=104 m3/s. Denne gir svært høye vannstander ved Q=1300 m3/s. Horisontal linje viser hvor nytt spor forandrer tverrprofilet RiVass-NOT Rev. 01 Side 7 av 22

8 Inngrepet Strekningen med nytt spor er rundt 1 km lang (vist på Figur 1). Strekning der inngrepet forandrer terrenget merkbart er noe kortere og slutter stort sett oppstrøms for samløpet med Rasdalselvi som ses midt på figuren under. De to høydemodellene (med og uten nytt spor) er trukket fra hverandre for å illustrere inngrepets (vertikale) størrelse og utstrekning, vist som Figur 5. Fargekoder angir størrelsen på den vertikale høydeforskjellen. Området med det betydeligste inngrep mht høydeforskjell, nemlig større enn 1 meter (svarende til oransje og rød farge) er begrenset til en strekning på ca. 500 m og berører tre tverrprofiler, 955, 1186 og Disse er illustrert under kartet m 831 Legend 2248 MIKEHYDRO5_CrossSections Differanse mellom høydemodeller (redigert) (m) < Kartverket, Geovekst og kommuner - Geodata AS Figur 5 Høydeforskjell mellom de to terrengmodellene = høyde av utfylling til nytt spor. Grønn = negativ (utgraving) RiVass-NOT Rev. 01 Side 8 av 22

9 Figur 6 Tverrprofiler som endrer form som følge av inngrepet. Beregnet vannstand inntegnet RiVass-NOT Rev. 01 Side 9 av 22

10 4. Resultater 4.1. Vannstand Figur 7 viser vannlinjer for alle simulerte vannføringer ( m3/s). Dette er for å illustrere spennvidden mellom vannføringene. Forskjellen mellom øverste og nederste figuren er at den øverste figuren gjelder for den opprinnelige kalibreringen, basert på Q=104 m3/s og den nederste er den alternative kalibreringen, basert på 2014-flommen. Figur 8 viser vannlinjer for den opprinnelige kalibreringen med og uten spor, som gul hhv rød linje. Man ser lett at forskjellen er så liten at den ikke ses. Det er derfor en egen kurve grønn som viser differansen mellom de to scenarioene (med/uten spor), som refererer til en mer detaljert y- akse på høyre side. Man ser at forskjellen er størst i x=830 (P10), altså i den oppstrøms enden av det påvirkede området. For middelflom som er vist øverst er vannstandsøkningen i underkanten av 3 cm. For Q200 med klimaendring og høyt havnivå er forskjellen 2,5 cm i samme tverrprofil. Figur 9 viser at med den alternative kalibreringen er bildet omtrent det samme mht vannstandsøkningen; dog er den enda mindre i tilfellet middelflom nærmere 1,5 cm Vannhastighet Både ved middelflom (Q M=700 m 3 /s) og Q200 + klimapåslag (1800 m 3 /s) varierer de opptredende vannhastigheter innenfor intervallet 2-5 m/s, hvilket er til dels høye hastigheter. Det er nærliggende å tenke at dette nødvendiggjør særlige tiltak for erosjonssikring. Det bør dog bemerkes at de store hastigheter ikke er et resultat av det nye kryssingssporet, som forandrer hastighetene helt marginalt. I Vedlegg 1 presenteres et lengdeprofil av vannhastigheten for Q 200+klimapåslag. Forskjellen mellom fullt opptrukken og stiplet linje tilsvarer effekten av nytt spor. Forskjellen nesten ikke synlig, særlig for simuleringene «inkl våtområde». Det andre sett simuleringer på figuren er omtalt i neste avsnitt. Bemerk at hastighetene er gjennomsnittshastigheter for et helt tverrprofil. Det betyr at hastigheten vanligvis vil være større i midten av elven og mindre ved breddene, og dermed inn mot jernbanelegemet. Det kan for øvrig tilføyes at de største hastighetene opptrer i forbindelse med «terskelen» på de nederste tverrprofilene. Det vites ikke med sikkerhet om denne terskelen består av løsmasser eller fjell, men hvis førstnevnte er tilfellet, er det sannsynlig at disse vil spyles ut under en stor flom, og at vannstand oppstrøms og vannhastighet lokalt deretter vil bli lavere enn det som er beregnet. Spørsmålet er hvor raskt ift flomforløpet terskelen eroderes bort, og såfremt dette ikke har skjedd i nevneverdig grad når flomtoppen opptrer, da har beregningsresultatene gyldighet. På tross av denne usikkerheten anbefales det derfor å legge beregningsresultatene til grunn som et konservativt estimat Følsomhet mht strømningsareal (våtområde) Jernbanen er lagt på en demning gjennom våtområdet på sørøstsiden av elven. Ved simulering av Q 200 (inkl. klimapåslag) står vannstanden mellom 2 og 3 meter over jernbanelegemet (se Figur 6). I hvilken grad vannvolumet på våtområdesiden deltar «aktivt» i strømningen er vanskelig å anslå, men det er rimelig å anta at vannhastigheten er merkbart mindre enn i hovedløpet. Modellen tar ikke hensyn til dette, ettersom en 1-dimensjonal modell opererer med en gjennomsnittshastighet for hele tverrprofilet. For å vurdere betydningen av denne usikkerhetsfaktoren er det gjort et sett RiVass-NOT Rev. 01 Side 10 av 22

11 supplerende beregninger (med og uten spor) der våtområdet er tatt helt ut av tverrprofilet; svarende til at jernbanen utgjør en «mur» som begrenser vannstrømmen til hovedløpet, selv ved ekstrem vannstand. Dette er naturligvis en kraftig overdrivelse av jernbanens innvirkning, men representerer én (konservativ) yttergrense, mens de forrige simuleringene representerer den andre (optimistiske) yttergrensen. Denne modifikasjonen av modellen er gjennomført i tverrprofil 1186, som er det profilet der våtområdet er representert. Vedlegg 2 viser strømningsareal i tverrprofil 1186, som funksjon av vannstand. Forskjellen mellom fullt opptrukken og stiplet linje tilsvarer reduksjonen av tverrsnittsarealet som følge av nytt spor. Reduksjonen er på rundt 20 m 2. I den opprinnelige simuleringen med fullt tverrsnitteareal, er arealet rundt 1800 m2 og reduksjonen er følgelig helt marginal (rundt 1%). Når våtområdet er tatt ut, er arealet kun rundt 1075 m2 og reduksjonen i underkanten av 2%. Hastighetsprofilet i Vedlegg 1 viser at fjernelsen av våtområdet medfører at gjennomsnittlig vannhastighet i profil 1186 øker fra ca. 1,1 m/s til ca. 1,8 m/s, altså en betydelig økning. Som følge av dette øker vannstanden fra og med dette tverrprofilet og videre oppstrøms. Økningen er størst i profil 955, der den utgjør 20 cm (uten spor). Simulering med spor og uten våtområde viser en maksimal vannstandsøkning på 3,2 cm som følge av det nye sporet; altså noe mer enn i den opprinnelige simuleringen, men i samme størrelsesorden. Det konkluderes med at selv om graden av våtområdets deltagelse som strømningsareal spiller en betydelig rolle for vannstanden, så endrer det ikke på at effekten av nytt kryssingsspor er svært liten. 5. Klimapåslag Etter første utsendelse av rapporten kom det frem at NVE anbefaler et klimapåslag på 40% for Vossovassdraget i stedet for 20%. 20% klimapåslag er basert på rapporten «Klimaendringer og framtidige flommer i Norge» (2016), der Vossovassdraget (ved vannmerke Bulken, utløpet av Vangsvatnet) har en modellert median økning i flommer på 17% frem mot perioden (RCP 8.5). Den samme rapporten har beregnet 37% for økning ved 90-percentil ved RCP8.5 i år , og med dette som bakgrunn anbefaler NVE et 40% klimapåslag. Økning av klimapåslaget fra 20% til 40% tilsvarer en økning av vannføringen med 16% (1,4/1,2=1,16) og medfører at vannføringen øker fra 1800 m 3 /s til 2100 m 3 /s. Figuren i Vedlegg 3 øverst viser vannlinjen med 40% påslag, som en gul kurve. Denne ligger ca. 70 cm høyere enn vannlinjen med 20% påslag (brun kurve). Alle vannlinjene i figuren er uten nytt spor. Denne figuren er en oppdatering av Figur 7 / øverst. Den nederste kurven i Vedlegg 3 er en oppdatering av Figur 8/nederst. Figuren i Vedlegg 3 illustrerer effekten av nytt kryssingspor, når klimapåslaget er 40%. Det er den grønne kurven som viser differansen mellom situasjonen med og uten spor (NB: y-akse på høyre side). Forskjellen er nå litt mindre, nemlig 2,1 cm på det største, mot 2,5 cm i beregningen med 20% klimapåslag. Grunnen til at økningen er litt mindre er at strømningsarealet er større pga av 16% større vannføring. Dermed medfører sporet en relativt mindre reduksjon av strømningsareal. 6. Gjennomgang ift fyllinger i elv Pr juni 2019 dobbeltsporprosjektet forbi stasjonsområdet blitt revidert med fyllinger på en måte som forandrer elvens strømningstverrsnitt under stor flom. Kartet under viser strekningen som påvirkes av dette. Den påvirkede strekningen tilsvarer tverrprofiler (av jernbaneprosjektet) Disse er vist med rødt på figuren. De svarte strekene viser tverrprofiler av elven som ligger i den hydrauliske modellen RiVass-NOT Rev. 01 Side 11 av 22

12 Eks. planovergang rives Plattform slutt: Km Spor 1: R=1400 E16 Spor 2: R= Plattform start: Km Evt. framtidig forlengelse til 220m Evt. framtidig forlengelse til 220m Eks. sporveksel 1 rives Strømningsarealet ved Q200 (inkl klimapåslag) er ca. 450 m2 (tverrprofil 1544 vist under). Tabellen under viser hvor mye fyllinger forandrer tverrprofilet. Det fremgår av tabellen at profil er det profilet som forandres mest. Permanent fylling vil redusere strømningsarealet med 5% (av 450 m2) og fylling til midlertidig anleggsvei vil redusere tverrprofilet med 2% (av 450 m2). I de andre tverrprofilene er reduksjonene mindre eller ikke-eksisterende. Det er altså en strekning på høyst 50 m som reduseres med 5%. Dette vil antagelig føre til en svak lokal økning av vannhastigheten (på rundt 5%). Oppstuvningen som i prinsippet vil følge herav, vurderes å være nærmest neglisjerbar. Tap av areal (m2) Ift totalt strømningsareal Permanent Anlegg Permanent Anlegg % 2% <0 <0 <0 < % 1% % 1% % 0% 1689 Evt. framtidig forlengelse til 220m SPV1 Evt. framtidig forlengelse til 220m Kartverket, Geovekst og kommuner - Geodata AS RiVass-NOT Rev. 01 Side 12 av 22

13 Blå linje: Eksisterende terreng Rød linje: permanent fylling RiVass-NOT Rev. 01 Side 13 av 22

14 RiVass-NOT Rev. 01 Side 14 av 22

15 RiVass-NOT Rev. 01 Side 15 av 22

16 7. Konklusjon Det konkluderes med at største vannstandsøkning ikke er større enn ca. 3 cm i noen av de ulike simuleringsscenariene. Det vurderes å være så lite at det ikke er problematisk. Dette skal også ses i lys av at jernbanelegemet i forveien er godt oversvømt (med 30 cm) allerede ved en flom med gjentakelsesintervall på ikke over 100 år, som observert i En etterfølgende beregning med et større klimapåslag på 40% endrer ikke på konklusjonen RiVass-NOT Rev. 01 Side 16 av 22

17 Figur 7 Alle simulerte vannføringer (uten nytt spor). Øverst opprinnelig kalibrering (til 104,m3/s). Nederst alternativ kalibrering (til 2014-flommen) RiVass-NOT Rev. 01 Side 17 av 22

18 Figur 8 Vannlinje med opprinnelig kalibrering. Vannstandsøkning pga nytt spor vist med grønn linje (høyre y-akse). Øverst Middelflom (700 m3/s). Nederst 200-årsflom med klimaendring og høyt havnivå RiVass-NOT Rev. 01 Side 18 av 22

19 Figur 9 Vannlinje med alternativ kalibrering. Vannstandsøkning pga nytt spor vist med grønn linje (høyre y-akse). Øverst Middelflom (700 m3/s). Nederst 200-årsflom med klimaendring og høyt havnivå RiVass-NOT Rev. 01 Side 19 av 22

20 VEDLEGG 1 Side 20 av 22

21 VEDLEGG 2 Side 21 av 22

22 VEDLEGG 3