Flaumvasstander Fv 7 Tokagjelet

Transkript

1 Statens vegvesen Oppdragsnr.: Dokumentnr.: Versjon: B01

2 Oppdragsgiver: Statens vegvesen Oppdragsgivers kontaktperson: Marius Slinde Rådgiver: Oppdragsleder: Fagansvarleg: Andre nøkkelpersoner: Norconsult AS, Vestfjordgaten 4, NO-1338 Sandvika Alv Terje Fotland Henrik Opaker James Lancaster (fagkontroll hydrologi), Erlend Brochmann (fagkontroll hydrauliske berekninger) B For gjennomgang hos oppdragsgiver Henrik Opaker James Lancaster/ Erlend Brochmann Alv Terje Fotland Versjon Dato Beskrivelse Utarbeidet Fagkontrollert Godkjend Dette dokumentet er utarbeidet av Norconsult AS som del av det oppdraget som dokumentet omhandler. Opphavsretten tilhører Norconsult. Dokumentet må berre nyttes til det formål som oppdragsavtalen beskriver, og må ikkje kopieres eller gjeres tilgjengelig på annen måte eller i større utstrekning enn formålet tilsier side 2 av 55

3 Samendrag For ny Fv 7 gjennom Tokagjelet er det gjort flaumsonekartlegging for dei to vassdraga Steindalselva og Frølandselva. Flaumsoner er laga for gjentaksintervalla 50- og 200-årsflaum, der begge er ilagt eit klimatillegg. For dei to aktuelle vassdraga, samt nokre mindre sidevassdrag, er det gjort ein flaumberekning. Flaumberekningen for dei to hovedvassdraga er basert på frekvensanalyse. For dei mindre sidevassdraga er fleire ulike metodikker nytta for flaumberekning. Det hydrologiske grunnlaget for flaumberekningen vurdert som brukbart. Ved Steindalselva, kor strekninga Li-Movatn er vurdert, viser flaumsonene at Fv 7 vil bli ramma to steder ved flaum: Oppstraums bru Steinsdalen vil Fv 7 bli ramma over ein lengde på ca. 600 m. Her vil vasstanden ved 50-årsflaum med klimapåslag stå ca. 0,7-1,4 m over vegbanen. Ved ein 200- årsflaum med klimapåslag vil vasstanden auke med ca. 0,4 m slik at den er ca. 1,1-1,7 m over vegbanen. Ved den vestre enden av Movatn vil vatnet komme inn på Fv 7 ved ein 200-årsflaum med klimapåslag. Vasstanden vil vere kun nokre få centimeter over vegbanen over ei lengde m av vegen. For å oppfylle kravet til fribord på 0,5 m må Fv 7 heves over ei lengde på ca. 140 m i dette området. Ved Frølandselva, kor strekninga Møvotsvatnet til Frølandsvatn er vurdert, er det ikkje berekna at flaumvasstanden ved 200-årsflaum med klimapåslag rammer vegbanen til Fv 7 noko sted. Det lågaste fribordet, på i overkant av 1 m, er berekna ved utløpet av Frølandsvatnet ved bru Straumen II. Det er berekna naudsynt lysåpning for nye bruer Fv 7 ved Røyro, Nybø, krysning Risbruelva og krysning Teigaelva. Berekningene viser følgande: For bru Røyro er det rekna på fleire ulike avstandar mellom landkara og kva for eit nivå for underkant brudekke dette gjer. Med ein avstand mellom landkara på 8 m vil naudsynt nivå underkant brudekke vere ca. kote 371,5. Bru ved Nybø vil krysse høgt over elvebotnen. Ut frå terrengdata verker det sannsynleg at bruspennet blir minimum 25 m, sannsynlegvis mer. Ny bru vil ha tilstrekkeleg kapasitet. For bru over Risbruelva er det berekna at ein betongkulvert med dimensjon 5 x 3,2 m (bredde x høgde) vil ha tilstrekkeleg kapasitet. For bru over Teigaelva vil ein ny bru med tilsvarande dimensjon som dagens ha tilstrekkeleg kapasitet. Avstanden mellom landkara kan potensielt reduseres til 11 m dersom underkant brudekke leggjes på same nivå som dagens. Reduksjon i avstanden mellom landkara auker imidlertid sannsynlegheten for tilstopping frå trær. Flaumsonekartleggingene er nøyaktige nok til å vurdere om Fv 7 blir ramma eller ikkje. For annen infrastruktur og bygninger langs elvene er ikkje flaumsonekartleggingene nødvendigvis tilstrekkelege side 3 av 55

4 Innhold Bakgrunn 5 Berekning av flaumstorleik 6 Berekningspunkt 6 Frekvensanalyse 7 Regresjonsanalyse 8 Kulminasjonsverdi 10 Flaumformler 10 Rasjonale metode 11 Endelig valg av flaumstorleik 13 Samanlikning mot tidlegare flaumberekninger i området 15 Klimapåslag 15 Berekning av flaumvasstander Li-Movatn 17 Forutsetninger for berekning 17 Resultat 18 Berekning av flaumvasstander Måvotsvatn- Frølandsvatnet 23 Forutsetninger for berekning 23 Resultat 26 Berekning av lysåpning bruer 35 Bru over Steindalselva ved Røyro 35 Bru over Steindalselva ved Nybø 36 Bru over Risbruelva 37 Bru over Teigaelva 39 Vurdering av berekninger 41 Usikkerheter i flaumsonekartlegging 41 Vidare arbeid 42 Referanser 43 Vedlegg 44 Utskrift frå NEVINA 44 Frekvensanalysar 50 Tverrsnitt flaumsonekartlegging Møvotsvatnet- Frølandsvatn side 4 av 55

5 Bakgrunn Statens vegvesen planleggjer utbetringer av Fv 7 ved Tokagjelet. Tokagjelet er ein strekning som er svært utsatt for ras og steinsprang, og det er av den grunn lagt frem fleire moglege alternativ for tunnel for å unngå dei mest utsatte punkta. Reguleringsplanen ser på tiltak på strekninga mellom Movatnet, som ligg ved Norheimsund, og ved Frølandsvatn, som ligg eit par kilometer frå Tysse. På denne strekninga følgjer Fv 7 to vassdrag, Steindalselva og Frølandselva. Det skal utføres flaumsonekartlegging for Steindalselva på strekninga Li-Movatnet (Figur 1-1) og for Frølandselva på strekninga Måvotsvatnet-Frølandsvatn (Figur 1-2). Dei to strekningane har lengde på ca. 3 og 13 km. Statens vegvesen ynskjer at flaumsonene for gjentaksintervalla 50 og 200 år skal bereknes. For begge gjentaksintervalla skal det inkluderes klimapåslag. Det er også eit ynskje om at det bereknes kor stor lysåpninga må vere for fire bruer på Fv 7 som ikkje er på dei to hovedstrekningane. På Figur 1-1 og Figur 1-2 er berekningspunkt for flaumberekning markert med raud sirkel og nummerering Figur 1-1: Strekninga Li-Movatnet, Steindalselva, med berekningspunkt for flaumvassføring Figur 1-2: Strekninga Måvotsvatnet-Frølandsvatn, Frølandselva, med berekningspunkt for flaumvassføring side 5 av 55

6 Berekning av flaumstorleik Berekningspunkt Nedbørfelta til dei to samenhengende elvestrekningane som skal kartleggjes, Steinsdalselva og Frølandselva, har storleik på 85 og 234 km 2 i nedstraums ende av berekningsstrekningane. I oppstraums ende av strekningane for flaumsonekartlegging, er areala ca. 64 og 3 km 2 for Steinsdalselva og Frølandselva. I Steindalselva skal det i tillegg kartleggjes to punkt ved brukrysninger lenger oppstraums i vassdraget, ved Røyro og Nybø. For sidevassdraga Teigaelva og Risbruelva, som krysses av Fv 7, skal det også bereknes flaumstorleik. For å representere endringen i feltareal og vassføring undervegs på den lange berekningsstrekninga Måvotsvatn-Frølandvatn er det lagt til sju berekningspunkt. Berekningspunkta er nummerert frå 1 til 13, der punkt 2-13 er markert i Figur 1-1 og Figur 1-2. Berekningspunkt 1 ligg høgt oppe i Steindalselva, ca. 6,5 km oppstraums Nybø (berekningspunkt 2). Feltparametere for berekningspunkta er vist i Tabell 2-1. Sted Feltareal (km 2 ) Årsavrenning, Q N (l/s km 2 ) Effektiv sjøprosent, ASE (%) Høgde min-med.-max (moh.) 1. Steindalselva ved Røyro 5,0 95,3 0, Steinsdalselva ved Nybø 47,2 109,2 0, Steindalselva ved Li 64,0 102,8 1, Steindalselva ved Movatn 85,0 106,8 0, Bru Fv 7 Risbruelva (sideelv Steindalselva) 14,6 114,0 1, Frølandselva ved Måvotsvatn 2,9 91,4 6, Frølandselva ved Eikedalsvatnet 31,2 108,5 2, Frølandselva ved Storlia 47,6 115,7 1, Frølandselva ved Mørkhølen 65,2 110,8 0, Frølandselva ved samløp Kvassevikselv 78,5 117,1 0, Frølandselva ved Jarland 96,4 122,2 0, Frølandselva ved Frølandsvatnet 234,0 119,3 0, Bru Fv 7 Teigaelva (sideelv Frølandselva) 14,6 114,0 1, Tabell 2-1. Feltparametere ved punkta for flaumberekning I Frølandselva auker feltarealet betrakteleg ved Frølandsvatnet (berekningspunkt 13). Her kjem det inn eit større sidevassdrag. Dette sidevassdraget er kraftig regulert. Det andre punkta vi vurderer er for augeblikket ikkje påverka av kraftregulering. Det er imidlertid planlagt utbygging av Tokagjelet kraftverk, som vil resultere i at berekningspunkta 2, 3 og 4 ved Nybø, Li og Movatn blir påverka. Kraftverksutbygging vil normalt medføre at flaumstorleiken går ned, spesielt for dei mindre flaummane. Store flaummer, som ein 200-årsflaum, vil normalt ein regulering ha mindre påverkning på side 6 av 55

7 Frekvensanalyse Det er gjort eit forsøk på å finne vassføringsstasjonar i uregulerte felt i nærleiken av analyseområdet med feltparametere som tilsier at stasjonane er representative for felta vi rekner på. Totalt blei det funnet 8 vassføringsstasjonar, som vist på kartet i Figur 2-1. Feltparameterne for dei 8 vassføringsstasjonane er vist i Tabell 2-2. Det finnes ein målestasjon i eit av vassdraga vi rekner på, Storelvi i Samnanger. Denne målestasjonen er imidlertid kraftig påverka av kraftregulering, og har ein serielengde på under 10 år. Vi vurderer dermed at måleserien dessverre ikkje kan nyttes for å estimere flaumstorleik for flaummer med gjentaksintervall på 50 og 200 år i vassdraget. Som det går frem av tabellen er det relativt stort sprik i nedbørfeltareal mellom dei ulike vassføringsstasjonane, frå 3,3 km 2 for Dyrdalsvatn til 260 km 2 for Fosse. Dette er omtrent same spredning i feltstorleik som for felta vi gjer flaumberekning for (3-234 km 2 ). Vi har gjort frekvensanalysar på alle dei 8 vassføringsstasjonane. Resultata av frekvensanalysane er vist grafisk i vedlegg, mens spesifikke døgnmiddelverdiar for 50- og 200-årsflaummen ved bruk av Gumbel-fordelingen er gitt i Tabell 2-3. Det er ikkje uventa at ein får resultat som spriker stort i området, frå ca. 800 l/s km 2 for Steinslandsvatn (eit av dei største felta i analysen) til ca l/s km 2 for Dyrdalsvatn (det minste feltet i analysen). Myrkdalsvatn ligg noko lengre aust samanlikna med dei andre vassføringsstasjonane, og det kan vere ein forklaring på hvorfor den spesifikke flaummen her er såpass låg Steinslandsvatn 63.3 Fosse 63.2 Brakestad Svartavatn Myrkdalsvatn 55.5 Dyrdalsvatn 61.8 Kaldøen Analyseområdet 55.4 Røykenes Figur 2-1. Vassføringsstasjonar med uregulerte felt i nærleiken av analyseområdet. Verdiane for årsavrenning i Tabell 2-2 er den vassføringen som faktisk er målt gjennom heile måleseriens lengde. Det er gjort ein vurdering av om avrenningskartet for perioden , som er bakgrunnen for årsavrenningane oppgitt i Tabell 2-1, stemmer med det som faktisk er målt i området side 7 av 55

8 For dei 8 måleseriane nytta for frekvensanalyse, så er det ein del avvik. Det er størst avvik for 55.5 Dyrdalsvatn og 64.2 Steinlandsvatn, kor avrenningskartet viser ca. 20 % for mykje og 35 % for lite. Gjennomsnittleg er det imidlertid slik at avrenningskartet viser 3 % for mykje. Det er ikkje nokon tydeleg geografisk trend i avvika. Vi har derfor vald å nytte verdiane frå avrenningskartet uten å gjere justeringer. Nummer Navn Areal (km 2 ) Q N (l/skm 2 ) ASE (%) Snaufjell (%) H min/h 50/H max (moh.) Røykenes /307/ Dyrdalsvatn /581/ Kaldåen /884/ Myrkdalsvatn /975/ Svartavatn /754/ Brakestad /964/ Fosse /945/ Steinslandsvatn /947/1329 Tabell 2-2. Vassføringsstasjonar og feltparametere. Nummer Navn Antall år Q M (l/skm 2 ) Q 50 (l/skm 2 ) Q 200 (l/skm 2 ) Q 50/Q Røykenes , Dyrdalsvatn , Kaldåen , Myrkdalsvatn , Svartavatn , Brakestad , Fosse , Steinslandsvatn ,87 Tabell 2-3. Resultat av flaumfrekvensanalysar på utvalde vassføringsstasjonar (døgnmiddelverdiar). Det er gjort frekvensanalyse også på vårflaummer ( ) og haustflaummer ( ). Det blei funnet at frekvensanalyse på haustflaummer gir størst 200-årsflaum ved 4 av 8 stasjonar, mens årsflaum er størst ved dei resterende 4. I gjennomsnitt er årsflaummane 2,2 % større enn haustflaummane, og det er av den grunn vald å nytte årsflaummer. Regresjonsanalyse Det er vidare gjort ein multippel-regresjonsanalyse på Q1000 for dei utvalde vassføringsstasjonane. I regresjonsanalysen er det inkludert feltparameterne areal (A), effektiv sjøprosent (ASE) og årsavrenning (QN). Analysen gav ein justert R2-verdi på 0,78 med følgande regresjonsligning: Q200 = ,67*ln A + 15,07*QN 40,52*ASE Eit plott av den multiple regresjonsanalysen mot frekvensanalysen for 200-årsflaum er vist i Figur side 8 av 55

9 Multippel regresjon Frekvensanalyse ln(a)+qn+ase Beregningspunkt Figur 2-2: Multippel regresjonsanalyse plottet mot frekvensanalyse for 200-årsflaum, verdiar i l/s km 2 For felta vi gjer berekning for gir regresjonsligninga spesifikk døgnmiddelverdi for Q200 på ca til 3150 l/s km 2, sjå Tabell 2-4. Verdiane for spesifikk døgnmiddelverdi Q50 er skalert frå Q200 ved å bruke forholdet 0,85, som er gjennomsnittleg forhold mellom Q50 og Q200 ved måleseriane nytta for frekvensanalyse, unntatt Dyrdalsvatn kor forholdet Q50/Q200 avvik frå dei andre seriane. Sted Feltareal (km 2 ) Q 50 (l/s km 2 ) Q 200 (l/s km 2 ) 1. Steindalselva ved Røyro 5, Steinsdalselva ved Nybø 47, Steindalselva ved Li 64, Steindalselva ved Movatn 85, Bru Fv 7 Risbruelva (sideelv Steindalselva) 3, Frølandselva ved Måvotsvatn 2, Frølandselva ved Eikedalsvatnet 31, Frølandselva ved Storlia 47, Frølandselva ved Mørkhølen 65, Frølandselva ved samløp Kvassevikselv 78, Frølandselva ved Jarland 96, Frølandselva ved Frølandsvatnet 234, Bru Fv 7 Teigaelva (sideelv Frølandselva) 14, Tabell 2-4. Resultat regresjonsligning side 9 av 55

10 Kulminasjonsverdi For å finne kulminasjonsverdien må forholdstallet mellom momentan- og døgnmiddelflaummen estimeres. For mindre nedbørfelt på Vestlandet kan flaummane opptre både på våren og på hausten. Det velges dermed å nytte kulminasjonsfaktoren for haustflaum jf. NVEs Retningslinjer for flaumberekninger [1]. Q mom Q døgn = 2,29 0,29 log A 0,27 A SE 0,5 For felta vi vurderer ligg forholdet til momentan- og døgnmiddelflaummen på mellom 1,35 og 2,14. Sjå Tabell 2-5 for berekna kulminasjonsfaktorar. Berekna kulminasjonsfaktorar er sjekka mot kva som er registrert ved måleseriane nytta ved frekvensanalysen. Ved Dyrdalsvatn, som har desidert lågest feltareal og som ein derfor bør forvente at har den høgaste kulminasjonsfaktoren, er det observerte forholdet mellom momentan- og døgnmiddelflaum på 1,88 [1]. Det er dermed ingenting som tyder på at forholdstalla som er berekna ved ligninga er for låge. Vi har dermed vald å nytte kulminasjonsfaktorar som vist i Tabell 2-5. Sted Feltareal (km 2 ) Årsavrenning, Q N (l/s km 2 ) Effektiv sjøprosent, ASE (%) Q mom/q døgn 1. Steindalselva ved Røyro 5,0 95,3 0,0 2,09 2. Steinsdalselva ved Nybø 47,2 109,2 0,9 1,55 3. Steindalselva ved Li 64,0 102,8 1,0 1,50 4. Steindalselva ved Movatn 85,0 106,8 0,6 1,52 5. Bru Fv 7 Risbruelva (sideelv Steindalselva) 3,3 105,9 0,0 2,14 6. Frølandselva ved Måvotsvatn 2,9 91,4 6,6 1,46 7. Frølandselva ved Eikedalsvatnet 31,2 108,5 2,3 1,45 8. Frølandselva ved Storlia 47,6 115,7 1,0 1,53 9. Frølandselva ved Mørkhølen 65,2 110,8 0,6 1, Frølandselva ved samløp Kvassevikselv 78,5 117,1 0,5 1, Frølandselva ved Jarland 96,4 122,2 0,3 1, Frølandselva ved Frølandsvatnet 234,0 119,3 0,9 1, Bru Fv 7 Teigaelva (sideelv Frølanselva) 14,6 114,0 1,0 1,68 Tabell 2-5. Kulminasjonsfaktorar Flaumformler For felta med storleik under 50 km 2 kan nasjonalt formelverk for flaumberekning i mindre felt nyttes (NIFS-ligninga) [2]. Denne ligninga nytter parameterne feltareal, normalavrenning og effektiv sjøprosent til å estimere kulminasjonsverdien for flaummer med gjentaksintervall inntil 200 år. For dei større felta kan regionale formler for middelflaum, som deretter skaleres opp til 50- og 200- årsflaum nyttes [1]. Formlane er gyldige for felt av storleik ned mot 20 km 2, men det er oppgitt at ein må bruke dei med forsiktigheit for felt under 100 km 2. Formlane skil mellom ulike klimatiske sonar i Norge. Området vi ser på er vurdert å vere i region K2 som har årsflaumregime (dvs. at verken våreller haustflaummer er dominerande) [1]. Flaumformelen gir døgnmiddelverdi, og ikkje side 10 av 55

11 kulminasjonsverdi, slik som NIFS-ligninga gir. For samanlikning er derfor verdiane frå NIFS-ligninga omgjort til døgnmiddelverdiar ved å nytte forholdet mellom kulminasjon og døgnmiddel frå Tabell 2-5. Sted Feltareal (km 2 ) Q 200 NIFS (m 3 /s) q 200 NIFS kulminasjon (l/s km 2 ) q 200 NIFS døgn (l/s km 2 ) 1. Steindalselva ved Røyro 5,0 23, Steinsdalselva ved Nybø 47,2 150, q 200 K2 (l/s km 2 ) 3. Steindalselva ved Li 64, Steindalselva ved Movatn 85, Bru Fv 7 Risbruelva (sideelv Steindalselva) 3,3 18, Frølandselva ved Måvotsvatn 2,9 8, Frølandselva ved Eikedalsvatnet 31,2 92, Frølandselva ved Storlia 47,6 155, Frølandselva ved Mørkhølen 65, Frølandselva ved samløp Kvassevikselv 78, Frølandselva ved Jarland 96, Frølandselva ved Frølandsvatnet 234, Bru Fv 7 Teigaelva (sideelv Frølandselva) 14,6 55, Tabell 2-6. Flaumformler Rasjonale metode Rasjonale metode er ein metodikk for berekning av flaumstorleik i mindre felt. I følge Statens vegvesen kan metoden nyttes for nedbørfelt mindre enn 2-5 km 2 [3]. For punkta vi gjer flaumberekning for er den rasjonale metode aktuell ved bruene Røyro og Risbruelva, samt øvst i Frølandselva ved Måvotsvatn. Den rasjonale metode nytter nedbørverdiar og avrenningskoeffisientar for feltet, til å estimere ein flaumstorleik. Ligninga for den rasjonale metode, som gir flaumverdiar i l/s, er gitt under. Avrenningskoeffisienten C bestemmes ut frå det aktuelle feltets fordeling av ulike arealtypar. Tabell 2-7 viser verdiar for avrenningskoeffisienten C [3]. For gjentaksintervall på 50 og 200 år anbefales C- verdiane oppjustert med 20 og 30 %, oppad begrensa til 0,95 [3] side 11 av 55

12 Tabell 2-7: Avrenningskoeffisient C Nedbørverdien hentes frå ein representativ ivf-kurve (intensitet-varighet-frekvens). Den kritiske varigheten til feltet, tiden det tar før heile feltet bidrar til vassføringen ved feltets utløp, bestemmer intensiteten til nedbørverdiane. Feltas kritiske varighet, som bestemmer nedbørintensitet, er estimert ut frå ligninga under, som gir kritisk varighet i minutter. TC= 0,6 L H -0, ASE hvor L: lengde til feltet (m) H: høgdeskilnad i feltet (m) ASE: effektiv sjøprosent Berekningen av kritisk varighet for felta Røyro, Risbruelva og Måvotsvatn er vist i Tabell 2-8. Sted Lengde (m) Høgdeskilnad (m) Eff.sjø (%) Tc (min) 1. Steindalselva ved Røyro , Bru Fv 7 Risbruelva , Frølandselva ved Måvotsvatn ,6 248 Tabell 2-8. Berekning av kritisk varighet Det er ikkje så mange tilgjengelege ivf-kurver i Hordaland. Norconsult har vurdert at den kurven som har best kvalitet er kurven for Bergen-Sandsli, som er basert på 33 år med data og som har ein form som ser fornuftig ut. Det er også vurdert om ivf-kurven for region Vestlandet, som er ein kombinert kurve laga ut frå tilgjengelege måleseriar [2], er bedre å nytte. Denne kurven er relativt samenfallende med Bergen-Sandsli, men ligg generelt litt lågare. Vi har vidare vald å nytte kurven for Bergen-Sandsli (se Figur 2-3, som viser varigheter over 60 minutter) side 12 av 55

13 Figur 2-3: IVF-kurve Bergen-Sandsli Ved Røyro er nedbørfeltet til Steinsdalselva dominert av skog og myr, samt omtrent 15 % snaufjell. Risbruelva er dominert av skog og snaufjell, med fordeling ca. 50 % av dei to arealtypene. Ved Måvotsvatn er nedbørfeltet dominert av skog og snaufjell, med andel snaufjell estimert til ca. 40 %. På bakgrunn av dette er C-faktor (før justering for gjentaksintervall) for felta ved Røyro, Risbruelva og Måvotsvatn satt til 0,40, 0,55 og 0,50. Berekningen av 200-årsflaum for felta Røyro, Risbruelva og Måvotsvatn ved bruk av rasjonale metode er vist i Tabell 2-9. Sted C-verdi C-verdi oppjustert Intensitet (l/s ha) Feltareal (ha) Q 200 (m 3 /s) q 200 (l/s km 2 ) Steindalselva ved Røyro 0,40 0, , Bru Fv 7 Risbruelva 0,55 0, , Frølandselva ved Måvotsvatn 0,50 0, , Tabell 2-9. Berekning av 200-årsflaum med rasjonale metode Endelig valg av flaumstorleik Analysen som gjort gir nokre indikasjoner på kva flaumstorleiken ved 200-årsflaum bør vere. Ein oppsummering av berekningene er vist i Tabell For samanlikning er alle verdiane døgnmiddelverdiar. For metodene NIFS-ligninga og rasjonale metode, som begge gir kulminasjon, er flaumverdiane nedskalert ved bruk av kulminasjonsfaktorar gitt i Tabell 2-5. Det er også gjort ein vurdering av mest representative måleserie. For dei minste felta ved bru Røyro, Risbruelva og Frølandselva ved Måvotsvatn er 55.5 Dyrdalsvatn vurdert som mest representativ. For bru Teigaelva er 61.8 Kaldåen vurdert som mest representativ. For bru Nybø og Frølandselva ved Eikesdalsvatnet og Storlia er 55.4 Røykenes vurdert å vere den mest representative måleserien. Ved Frølandsvatnet er den mest representative måleserien vurdert å vere 63.3 Fosse. Ved alle andre berekningspunkt er Svartavatn vurdert som mest representativ side 13 av 55

14 Sted Mest representative måleserie Regresjonsanalyse NIFSligning Regional formel, K2 Rasjonale formel 1. Steindalselva ved Røyro Steinsdalselva ved Nybø Steindalselva ved Li Steindalselva ved Movatn Bru Fv 7 Risbruelva (sideelv Steindalselva) Frølandselva ved Måvotsvatn Frølandselva ved Eikedalsvatnet Frølandselva ved Storlia Frølandselva ved Mørkhølen Frølandselva ved samløp Kvassevikselv Frølandselva ved Jarland Frølandselva ved Frølandsvatnet Bru Fv 7 Teigaelva (sideelv Frølandselva) Tabell Flaumverdiar ved 200-årsflaum estimert ved ulik metodikk På bakgrunn av verdiane i Tabell 2-10 er det vald spesifikke døgnmiddelverdiar for 200-årsflaum mellom l/s km 2. Valde verdiar for alle berekningspunkta er vist i Tabell Valde døgnmiddelverdiar er gjort om til kulminasjonsverdiar ved bruk av tidlegare berekna kulminasjonsfaktorar (Tabell 2-5). Verdiane for 200-årsflaum er skalert ned til 50-årsflaum ved å bruke faktoren 0,85. Sted Vald verdi døgnmiddel q 200 (l/s km 2 ) q 200 kulminasjon (l/s km 2 ) Q 200 kulminasjon (m 3 /s) Q 50 kulminasjon (m 3 /s) 1. Steindalselva ved Røyro ,3 24,9 2. Steinsdalselva ved Nybø ,0 136,8 3. Steindalselva ved Li ,6 171,4 4. Steindalselva ved Movatn ,4 219,6 5. Bru Fv 7 Risbruelva (sideelv Steindalselva) ,6 19,2 6. Frølandselva ved Måvotsvatn ,4 9,7 7. Frølandselva ved Eikedalsvatnet ,1 88,4 8. Frølandselva ved Storlia ,5 142,4 9. Frølandselva ved Mørkhølen ,8 190,2 10. Frølandselva ved samløp Kvassevikselv ,7 227,5 11. Frølandselva ved Jarland ,4 276,6 12. Frølandselva ved Frølandsvatnet ,6 483,3 13. Bru Fv 7 Teigaelva (sideelv Frølandselva) ,3 52,1 Tabell Estimerte flaumverdiar side 14 av 55

15 Samanlikning mot tidlegare flaumberekninger i området For å kontrollere om valde flaumverdiar er fornuftige er det gjort ein sjekk opp mot tidlegare flaumberekninger som er gjort i det same området. Norconsult gjorde i 2017 ein flaumberekning i Steindalselva for nytt kraftverk Tokagjelet [4]. Berekningen blei gjort lenger oppstraums i Steindalselva enn berekningspunkta vi vurderer. Feltarealet til Steindalselva ved punktet som flaumberekningen er gjort for er ca. 47,1 km 2. Berekningen er for ein flaum med gjentaksintervall på 1000 år. Døgnmiddelverdi ved 1000-årsflaum blei estimert til 2850 l/s km 2. Forholdet Q200/Q1000 er normalt i overkant av 0,8. Det tilsier at døgnmiddel 200-årsflaum, ut frå flaumberekningen gjort i 2017, er omtrentleg 2300 l/s km 2. Ein bør forvente at våre spesifikke flaumverdiar for Steindalselva lenger ned i vassdraget er noko lågare, i og med at feltarealet auker. I Steindalselva ved Nybø har vi estimert døgnmiddel 200-årsflaum på 2200 l/s km 2. Samanlikna med flaumberekningen gjort i 2017 verker dette fornuftig. NVE har gjort ein flaumsonekartlegging i Øystese, som ligg berre nokre kilometer frå Norheimsund. For flaumsonekartleggingen blei det i 2009 gjort ein flaumberekning for Øysteseelvi [5]. Feltarealet til Øysteseelvi er 44,6 km 2, og feltet bør vere samenlignbart for fleire av berekningspunkta vi vurderer som har liknande feltstorleik (f.eks. Steindalselva ved Nybø og Frølandselva ved Storli). Flaumberekningen for Øysteseelvi tilsier døgnmiddelverdi for 200-årsflaum på ca l/s km 2. For Steindalselva ved Nybø og Frølandselva ved Storli har vi vald døgnmiddelverdiar ved 200-årsflaum på 2200 og 2300 l/s km 2. Det er dermed godt samsvar for flaumverdiane mellom dei samanliknbare felta som vi vurderer og NVEs berekning for Øysteseelvi. Klimapåslag I følge Statens vegvesen sin håndbok N200 skal det ved berekning av 200-årsflaum frå små felt (her definert som under 10 km 2 ), nyttes eit klimapåslag på 50 % [6]. For større vassdrag seiast det i håndbok N200 ingenting om klimapåslag, men at NVE eller rådgivare må kontaktes for flaumberekning. Håndbok N400 seier at bruer skal dimensjonerast for ein 200-årsflaum, og med fribord på minst 0,5 m opp til underkant brudekke. Det seiast her ingenting om klimapåslag. Håndbok N100 seier at topp veg skal liggje på berekna vasstand ved 200-årsflaum ilagt ein sikkerhetsmargin. Heller ikkje håndbok N100 seier noko om klimapåslag [7]. Klimaprofil for Hordaland seier at 20 til 40 % auke i flaumstorleik er venta i dei større vassdraga, avhengig av nedbørfeltets plassering og flaumsesong [8]. I same notat er det vist til NVEs tilråda klimapåslag for vassdraga i fylket kor det er gjort flaumsonekartlegging. I alle vassdrag er det tilråda 20 % klimapåslag, med unntak for Vosso kor det er tilråda 40 %. Av dei vassdraga som det er tilråda 20 % klimapåslag for, er blant annet Øystese og Os. Området vi vurderer ligg midt mellom Øystese og Os. Det er naturleg å anta at flaumsesongen er omtrent lik for felta vi vurderer, og Øystese og Os. Det er av den grunn vald å nytte eit klimapåslag på 20 % for felta over 10 km 2. Sjølv om pålegg om 50 % klimapåslag i håndbok N200 er ment for dimensjonering av stikkrenner, har vi i mangel av regelverk for bruer og veglinje, nytta 50 % klimapåslag for nedbørfelt under 10 km 2. Med klimapåslag får vi dimensjonerande flaumverdiar som vist i Tabell Ut frå verdiane i tabellen kan vi sjå at 50-årsflaum med klimapåslag tilsvarer omtrentleg dagens 200-årsflaum (med unntak av dei tre minste felta kor klimapåslaget er større) side 15 av 55

16 Sted Q 50 kulminasjon (m 3 /s) Q 50 + klima kulminasjon (m 3 /s) Q 200 kulminasjon (m 3 /s) Q klima kulminasjon (m 3 /s) 1. Steindalselva ved Røyro 24,9 37,3 29,3 44,0 2. Steinsdalselva ved Nybø 136,8 164,2 161,0 193,1 3. Steindalselva ved Li 171,4 205,6 201,6 241,9 4. Steindalselva ved Movatn 219,6 263,6 258,4 310,1 5. Bru Fv 7 Risbruelva (sideelv Steindalselva) 19,2 28,8 22,6 33,9 6. Frølandselva ved Måvotsvatn 9,7 14,6 11,4 17,1 7. Frølandselva ved Eikedalsvatnet 88,4 106,1 104,1 124,9 8. Frølandselva ved Storlia 142,4 170,9 167,5 201,0 9. Frølandselva ved Mørkhølen 190,2 228,2 223,8 268,5 10. Frølandselva ved samløp Kvassevikselv 227,5 273,0 267,7 321,2 11. Frølandselva ved Jarland 276,6 331,9 325,4 390,5 12. Frølandselva ved Frølandsvatnet 483,3 580,0 568,6 682,3 13. Bru Fv 7 Teigaelva (sideelv Frølandselva) 52,1 62,5 61,3 73,6 Tabell Dimensjonerande flaumverdiar (med klimapåslag) side 16 av 55

17 Berekning av flaumvasstander Li-Movatn Forutsetninger for berekning Flaumvasstandene i Steindalselva på strekninga Li-Movatn er estimert ved hjelp av ein hydraulisk modell i programmet Hec-Ras Det er gjort ein 2-dimensjonal dynamisk berekning av utbredelsen av flaumvassføringen. Det at berekningen er 2-dimensjonal inneber at det bereknes ulike vasshastigheter og vasstander i elveløpet og på flaumslettene. Hec-Ras nytter ein digital terrengmodell, og eit berekningsmesh som er samansett av eit antall celler. For modelleringa av strekninga Li-Movatn er det nytta eit berekningsmesh samansett av ca celler, der kvar celle er 3 x 3 m. For kvar enkelt celle bereknes vasstand, strømningsretning og -hastighet. Ein 2- dimensjonal modell egner seg spesielt godt dersom det er store flate område som oversvømmes kor det på forhånd er vanskeleg å forutsi kor vatnet renner. Dei flate flaumslettene langs Steindalselva på strekninga Li-Movatn tilsier at 2-dimensjonal berekning vil gi best resultat. Terrengmodellen som er brukt i Hec-Ras for å berekne flaumvasstander er basert på laserdata. Laserdataa stammer frå scanning gjort i 2011 av Terratec AS, og er i høgdesystem NN2000. Bestilt punkttettleik er 2 punkt pr. m 2. På opne flater uten høg vegetasjon og vatn, har laserdata låg usikkerhet. For å lage ein terrengmodell er programmet ArcGis 10.2 nytta til å filtrere ut laserdata som klassifisert som anna enn terreng. Terrengmodellen som er laga i ArcGis har oppløsning på 0,5 x 0,5 m. Laseren som er nytta til scanning når ikkje ned til elvebotnen, og det nivået som ein får som elvebotn i ein utilarbeida terrengmodell er derfor for høgt. Grunnet stedvis tett vegetasjon langs elveløpet hadde terrengmodellen også åpenberre feil i nivå langs elveløpet. For å få ein flaumsone som er nokolunde truverdig har det derfor vært naudsynt å justere terrengmodellen i elveløpet. Ved Straumsbrua, som krysser vassdraget ved utløpet til fjorden, har vi fått bruteikning kor elvebotnen er inntegnet. På bakgrunn av botnnivå under brua har elvebotnen i terrengmodellen blitt justert. På tross av at det er gjort ein botnjustering, så er sannsynlegvis botnnivået i verkelegheiten lågare enn i terrengmodellen. Friksjonsverdiane for berekningsområdet er satt ved å lage ein shapefil med ulike friksjonsverdiar basert på kartverkets AR-5 arealressurskart. Nytta friksjonsverdiar er oppgitt i Tabell side 17 av 55

18 Arealtype Mannings n Bygd areal 0,1 Samferdsel 0,02 Fulldyrka jord 0,033 Overflatedyrka jord 0,033 Innmarksbeite 0,033 Skog 0,07 Åpen fastmark (område med lav vegetasjon/fjell/vidde) 0,04 Myr 0,025 Ferskvass 0,033 Hav 0,033 Tabell 3-1. Friksjonsverdiar Oppstraums grenseføresetnad brukt i modelleringa er berekna flaumvassføringer, med forventing om tilnærma normalhelning på vasstraumen inn i modellen. Det er også lagt til vassføring undervegs på berekningsstrekninga. Dette er gjort mellom bru Steinsdalen og bru Øvsthus (se Figur 3-1). Berekningen er ført ned til fjorden. Dette er gjort for at ein skal vere sikker på at berekna vasstand i Movatn er riktig. Nedstraums grenseføresetnad nytta i modelleringa er kjend vasstand i fjorden. Vasstanden i fjorden er satt til 1-års stormflo i år I dag er nivået for 1-års stormflo på 0,96 moh. (Sehavniva.no). Forventa vasstand i havet i år 2100 er avhengig av klimaendringar og landhevning. Vi har nytta verdiar for havnivåstigning justert for landhevning som tilråda av Direktoratet for samfunnssikkerhet og beredskap [9]. Justert verdi for stomflo med 1-års gjentaksintervall ved Norheimsund er 1,57 moh. Det er normal praksis ved flaumsonekartlegginger å nytte 1-års stormflo som nedre grenseføresetnad ved utløp i hav/fjord (f.eks. ved NVEs flaumsonekartlegginger). Det er ein korrelasjon mellom store flaummer og stormflo, men det vil vere meget konservativt å anta at 200- årsflaum i elva skal samanfalle med 200-års stormflo. I Hec-Ras er det lagt inn bruer i modellen for å ta omsyn til oppstuvningen som bruene gir. Det er lagt til to bruer i modellen, bru Steinsdalen (brunummer 1456) og bru for kommunal veg 1027 ved Øvsthus. For bru Steinsdalen har vi bruteikninger, mens dette mangler for brua ved Øvsthus. Dimensjonar for denne brua, som er ein gammel kvelvbru, er estimert frå bilete. Straumsbrua ved Movatnet sitt utløp til fjorden er ikkje lagt inn i modellen, på grunn av at brudekke ikkje vil gi oppstuvning. Det er dermed ikkje naudsynt å leggje til brudekke i modellen for å få eit riktig resultat. I tillegg til dei nevnte bruene finnes det ei privat bru oppstraums bru Steinsdalen. Denne har vi verken teikninger eller bilete av. Ut frå terrengdata verker det sannsynleg at landkara ikkje vil gi stor oppstuvning. Det er ikkje tatt omsyn til noko oppstuvning frå brudekke i modellen. Kor stor oppstuvning brudekke faktisk gir i realiteten er usikkert. Modelleringa forutsett at terrenget ikkje endrar seg under flaum, verken som følgje av erosjon eller sedimentering. Resultat Flaumsonekart for 50-årsflaum og 200-årsflaum, begge inklusive klimapåslag, er vist i Figur 3-1 og Figur side 18 av 55

19 Bru Steinsdalen Bru Øvsthus Privat bru Figur 3-1: Flaumsonekart Li Figur 3-2: Flaumsonekart Movatn side 19 av 55

20 Berekningen viser at Fv 7 er ramma på to strekningar mellom Li og Movatn ved flaum i Steindalselva. Ved 50-årsflaum inklusive klimapåslag (tilsvarer omtrentleg ein 200-årsflaum i dag), vil Fv 7 bli ramma over ein strekning på omtrentleg 600 m i området oppstraums bru Steinsdalen (se Figur 3-1 samt Figur 3-3). Vasstanden vil vere på ca. kote 7,4, som er 0,7-1,4 m over topp vegbane. Ved ein framtidig 200-årsflaum (dvs. inklusive klimapåslag), vil vasstanden over vegbanen auke med ca. 0,4 m til kote 7,8. For å tilfredsstille kravet om 0,5 m fribord må dermed Fv 7 liggje på minimum ca. kote 8,3 oppstraums bru Steindalen. Fv 7 må i tilfelle heves over ein lengde på ca. 660 m oppstraums bru Steindalen. Figur 3-3: Ramma strekning av FV 7 oppstraums bru Steinsdalen Ved Movatn er vasstanden berekna til å liggje på kote 2,5 og 2,7 ved 50- og 200-årsflaum inklusive klimapåslag. Ved den vestre delen av Movatn er det ca m av Fv 7 kor vatnet så vidt kjem inn på vegbanen ved ein 200-årsflaum inklusive klimapåslag. Vasstanden vil vere berre nokre få centimeter, og vasshastigheten tilnærma null. Ved ein 50-årsflaum inklusive klimapåslag vil Fv 7 ikkje bli ramma her. Kravet om 0,5 m fribord frå berekna vasstand ved 200-årsflaum inklusive klimapåslag tilsier at Fv 7 langs Movatnet må liggje på minimum kote 3,2. Det er omtrent 140 m av Fv 7 som i dag ligg lågare enn dette. Den aktuelle delen av Fv 7 er markert med raudt i Figur 3-4. Det er kun side 20 av 55

21 køyrebanen til Fv 7 som er vurdert. Ein gang- og sykkelveg som ligg mellom køyrebanane til Fv 7 og Movatn, ligg nok stedvist lågare enn køyrebanane til Fv 7. Figur 3-4: Del av Fv 7 ved Movatn som ligg for lågt i hht. krav om fribord Vasshastighet og strømningslinjer for berekningsstrekninga Li-Movatn ved 200-årsflaum inklusive klimapåslag er vist i Figur 3-5 og Figur 3-6. Vasshastighet (m/s): Figur 3-5: Vasshastighet og strømningslinjer strekninga Li-Øvsthus side 21 av 55

22 Vasshastighet (m/s): Figur 3-6: Vasshastighet og strømningslinjer Movatn Maksimale hastigheter i område av interesse (sett bort frå fossefallet til sideelva ved Øvsthus) er omtrentleg 5 m/s. Tidssteg nytta i berekningen er 0,5 sekunder. Med ein cellestorleik på 3 m, gir dette eit courantnummer på ca. 0,8. For å få eit godt resultat bør courantnummeret vere 1 eller mindre. Gitt dei maksimale vasshastigheter er vald cellestorleik og tidssteg dermed fornuftig side 22 av 55

23 Berekning av flaumvasstander Måvotsvatn- Frølandsvatnet Forutsetninger for berekning Flaumvasstandene i Frølandselva på strekninga Måvotsvatn-Frølandsvatnet er estimert ved hjelp av ein hydraulisk modell i programmet Hec-Ras Det er gjort ein 1-dimensjonal berekning av utbredelsen av flaumvassføringen. Det at berekningen er 1-dimensjonal betyr at det bereknes ein vasshastighet og vasstand i tverrsnitt som nyttas. Terrengdata for tverrsnitta som er nytta er henta frå laserdata. Laserdataa stammer frå to ulike scanninger. Øvst i vassdraget, i området frå Måvotsvatn til Eikedalsvatnet, er scanningen gjort i 2011 av Terratec AS, og er i høgdesystem NN2000. Bestilt punkttettleik er 2 punkt pr. m 2. Vidare i vassdraget er det nytta laserdata som stammer frå scanning gjort i 2012 av Mercator. Dataa skal ha punkttettleik på 2 punkt pr. m 2, og er i høgdesystem NN2000. Det er brukt totalt ca. 100 tverrsnitt på berekningsstrekninga for å berekne riktig vasstand. Trange tverrsnitt, slik som brutverrsnitt, er ofte avgjerande å representere riktig på grunn av at dei bestemmer vasstanden vidare oppstraums i vassdraget. Vi har mottatt bruteikninger for dei bruene som krysser Frølandselva. På bruteikningene er ofte botnnivået til elva inntegna, og elvebotnen i tverrsnitta i 1Dmodellen er justert ut frå dette. På tross av at det er gjort ein botnjustering, så er sannsynlegvis botnnivået i verkelegheiten lågare enn i tverrsnitta. Plasseringa til nytta tverrsnitt er vist i Figur 4-1 til Figur 4-4. Nummerering av tverrsnitt viser avstand i meter fra start av berekningstrekninga side 23 av 55

24 Figur 4-1: Plassering tverrsnitt strekninga Møvotsvatnet-Eikesdalsvatnet Figur 4-2: Plassering tverrsnitt strekninga Eikesdalsvatn-Lona side 24 av 55

25 Figur 4-3: Plassering tverrsnitt strekninga Mørkhølen-Jaren Figur 4-4: Plassering tverrsnitt strekninga Jaren-Frølandsvatn side 25 av 55

26 Elevation (m) Manningstallet n nytta for elveløpet varierer på berekningsstrekninga frå 0,03-0,04, avhengig av kor bratt helningen på elva er. Størst friksjon er nytta der kor elva har størst fall. For terrenget på sidene er det nytta manningstall n på 0,04-0,07, avhengig av om det er opne jorder eller tett skog. For vegbanen er det lagt inn manningstall n på 0,02. Oppstraums grenseføresetnad brukt i modelleringa er berekna flaumvassføringer, med forventing om tilnærma normalhelning på vasstraumen inn i modellen. Det er også lagt til vassføring fleire steder undervegs på berekningsstrekninga. Nedstraums grenseføresetnad som er nytta er normalhelning. Helninga er oppmålt i terrengmodellen til å vere ca. 0,001. Flaumsonekartleggingen forutsett at tverrsnitta ikkje endrar form under flaum, verken som følgje av erosjon eller sedimentering. Resultat Berekna flaumvasstander for 200-årsflaum inklusive klimapåslag viser at dagens Fv 7 på strekninga Møvotsvatnet til Frølandsvatnet ligg tilstrekkeleg høgt. Lågest fribord er det ved bru Straumen II, ved utløpet av Frølandsvatnet. Her ligg nordre landkar omtrent 1 m over berekna vasstand. I nordre ende av brua er det ikkje 0,5 m mellom underkant brudekke og dimensjonerande flaumvasstand. I søndre ende ligg brua høgare, slik at det fortsatt er ein stor auke i vassføring som skal til før brua overtoppes. I Tabell 4-1 og Tabell 4-2 vises berekna flaumvasstand ved 50- og 200-årsflaum (begge inklusive klimapåslag). Omtrentleg nivå for Fv 7 ved dei enkelte tverrsnitta er henta ut frå laserdata. For tverrsnitta nedstraums bru Frøland så er det gjort endringar på Fv 7 etter laserscanningen blei gjort. Angjeve nivå veg henta frå laserdata er derfor noko usikkert. For dei tre nederste tverrsnitta er det åpenbart feil nivå, og høgde veg er derfor ikkje oppgitt. Figur 4-5 viser eit lengdesnitt for vasslinjeberekningen. Alle nytta tverrsnitt, med vasstand 200-årsflaum inklusive klimapåslag, er vist i Vedlegg 3. Frolandelva Plan: Frolandselv Frolandselva Froland Legend EG Q200 kf WS Q200 kf Crit Q200 kf Ground Main Channel Distance (m) Figur 4-5: Lengdesnitt vasslinjeberekning Møvotsvatn til Frølandsvatn side 26 av 55

27 Tverrsnittsnummer Sted Vst. Q 50 +klima Vst. Q 200 +klima Nivå Fv 7 Fribord ved Q 200 +klima (moh.) (moh.) (moh.) (m) Møvotsvatnet Møvotsvatnet Møvotsvatnet Utløp Møvotsvatnet Teigabergtunnelen Teigabergtunnelen Teigabergtunnelen Eikesdalsvatnet Eikesdalsvatnet Utløp Eikesdalsvatnet Fossenbrattetunnelen Fossenbrattetunnelen Fossenbrattetunnelen Fossenbrattetunnelen Fossenbrattetunnelen Fossenbrattetunnelen Fossenbrattetunnelen Fossenbrattetunnelen Storlia Storlia Storlia Bru Kuholm Bru Kuholm Lona Lona Lona Bru Verka Bru Verka Tabell 4-1: Resultat side 27 av 55

28 Tverrsnittsnummer Sted Vst. Q 50 +klima Vst. Q 200 +klima Nivå Fv 7 Fribord ved Q 200 +klima (moh.) (moh.) (moh.) (m) Mørkhølen Mørkhølen Liarostunnelen Liarostunnelen Liarostunnelen Liarostunnelen Liarostunnelen Jarland Jarland Jarland Gangbru Frøland Gangbru Frøland Bru Frøland Bru Frøland Frølandsvatn Frølandsvatn Frølandsvatn Frølandsvatn Utløp Frølandsvatn Bru Straumen II Bru Straumen II ukjent ukjent ukjent ukjent ukjent ukjent Tabell 4-2: Resultat Flaumsonekart for dei to gjentaksintervalla er vist i Figur 4-6 til Figur side 28 av 55

29 Figur 4-6: Flaumsonekart Møvotsvatn Figur 4-7: Flaumsonekart Eikesdalsvatn side 29 av 55

30 Figur 4-8: Flaumsonekart utløp Eikesdalsvatn Figur 4-9: Flaumsonekart Storlia side 30 av 55

31 Figur 4-10:Flaumsonekart Lona side 31 av 55

32 Figur 4-11: Flaumsonekart Mørkhølen side 32 av 55

33 Figur 4-12: Flaumsonekart samløp Kvassevikselv Figur 4-13: Flaumsonekart Jarland side 33 av 55

34 Figur 4-14: Flaumsonekart utløp Frølandsvatn Flaumsonekartleggingen for Frølandselva er nøyaktig nok til å vurdere om Fv 7 blir ramma eller ikkje. For anna infrastruktur og bygninger langs elva er ikkje flaumsonekartleggingen nødvendigvis tilstrekkeleg side 34 av 55

35 Berekning av lysåpning bruer Bru over Steindalselva ved Røyro Flaumverdi for Steindalselva ved Røyro, berekningspunkt 1, er tidlegare i kapittel 2 berekna til 44 m 3 /s ved 200-årsflaum inklusive klimapåslag. Det er lite fall på Steindalselva nedstraums brustedet ved Røyro, mens det er noko meir fall oppstraums brustedet. På grunn av at vi vurderte at det moglegens vil vere underkritisk strømning her (rolig, laminær strømning), gjorde vi ein vasslinjeberekning på strekninga for å kontrollere om nedstraums forhold kan påverke kapasiteten. Berekningsstrekninga som er nytta, med plassering av tverrsnitt for berekning av vasstand, er vist i Figur 5-1. Ny bru kjem mellom tverrsnitt 919 og 904. Figur 5-1: Nytta tverrsnitt for vasslinjeberekning ved Røyro Berekningen viser at det vil vere overkritisk strømning nedstraums ny bru Røyro, slik at vasstanden oppstraums ny bru Røyro ikkje vil vere avhengig av nedstraums forhold. Det er gjort berekninger med ulike avstandar mellom landkar for ny bru. Resultatet er oppsummert i Tabell 5-1. Berekningene side 35 av 55

36 forutsett at terrenget i elveløpet er som i dag. Det er mogleg å gjere endringar i elveløpet, som utviding og botnsenkning, for å auke kapasiteten. Det er vidare forutsatt at det ikkje er brupilarer i elveløpet. Figur 5-2 viser eit eksempel på brutverrsnittet i berekningen. Avstanden mellom landkara er her på 11 m. Vasstanden under brua i Figur 5-2 er lågare enn rett oppstraums i innløpet, som er dimensjonerande og dermed oppgitt i Tabell 5-1. Avstand landkar (m) Vasstand innløp (moh.) Minimum underkant brudekke (moh.) ,6 371, ,7 371, ,8 371, ,0 371,5 Tabell 5-1. Berekningsresultat ny bru Røyro ved 200-årsflaum inkl. klimapåslag Figur 5-2: Berekning under bru ved avstand landkar 11 m Bru over Steindalselva ved Nybø Flaumverdi for Steindalselva ved Nybø, berekningspunkt 2, er tidlegare i kapittel 2 berekna til 193,1 m 3 /s ved 200-årsflaum inklusive klimapåslag. Det er relativt stort fall på Steindalselva ved Nybø. Det er derfor sannsynlegvis overkritisk strømning (turbulent strømning) på strekninga. Vasstanden ved brua vil dermed ikkje vere avhengig av nedstraums forhold. Naudsynt lysåpning for bru over Steindalselva ved Nybø kan dermed estimeres uten å gjere ein fullstendig vasslinjeberekning. For å estimere naudsynt lysåpning er det hydrauliske programmet Hy-8 nytta side 36 av 55

37 Der bru over Steindalselva er planlagt er elveløpet i dag omtrentleg 25 m bredt. Elvebotnen på oppstraums side av planlagt bru ligg på omtrentleg kote 66 (noko usikkerhet i laserdata). Ut frå terrenget verker det sannsynleg at topp vegdekke blir liggjende på omtrentleg kote 100. Nødvendig lysåpning er estimert ut frå forventing om at elveløpet fortsatt vil vere 25 m bredt i botnen etter bygging av bru ved Nybø. Modelleringa forutsett vertikale landkar med avstand 25 m. Hy-8 forutsett også at tilløpshastigheten oppstraums brua er så låg at den er neglisjerbar. Resultatet, som er konservativt, er vist i Tabell 5-2. Med vertikale landkar vil vasstanden på oppstraums side av brua ut frå berekninger i Hy-8 vere omtrentleg på kote 69. Vassdybden vil vere omtrentleg 3 m, noko som med 0,5 m sikkerhetsmargin tilsier naudsynt lysåpning på 25 x 3,5 m (bredde x høgde). Antageligvis vil avstanden frå elvebotn til underkant bru bli i storleik 30 m. Naudsynt lysåpning vil dermed uten tvil bli oppfylt ved planlagt ny bru ved Nybø. Berekningen viser at overtopping av bru ved Nybø inntreffer først ved ein vassføring på omtrentleg 7300 m 3 /s. Tabell 5-2: Resultat frå Hy-8 Bru over Risbruelva Flaumverdi for Steindalselva ved Nybø, berekningspunkt 5, er tidlegare i kapittel 2 berekna til 33,9 m 3 /s ved 200-årsflaum inklusive klimapåslag. Det er relativt stort fall på Risbruelva ved planlagt krysningssted. Det er derfor sannsynlegvis overkritisk strømning (turbulent strømning) på strekninga. Vasstanden ved brua vil dermed ikkje vere avhengig av nedstraums forhold. Naudsynt lysåpning for bru Fv 7 over Risbruelva kan dermed estimeres uten å gjere ein fullstendig vasslinjeberekning. For å estimere naudsynt lysåpning er det hydrauliske programmet Hy-8 nytta. Ut frå terrengdata verker det som at topp veg vil liggje på omtrentleg kote Innløpet vil antageligvis liggje omtrentleg på kote 70. Botnen av elveløpet er i dag omtrentleg 7-8 m bredt. Det er lagt inn ein betongkulvert av storleik 5 x 3 m (bredde x høgde) i Hy-8. Berekningen viser at vasstanden i innløpet vil vere 2,7 m. Berekningsresultat er vist i Tabell 5-2 og Figur side 37 av 55

38 Tabell 5-3: Resultat frå Hy-8 Figur 5-3: Berekning i Hy-8 For at kravet om minimum 0,5 m fribord frå berekna vasstand ved dimensjonerande flaum og underkant kulvert skal vere oppfylt, må høgden til lysåpningen vere minimum 3,2 m. Tilråda storleik for kulvert Risbruelva er dermed minimum 5 x 3,2 m (bredde x høgde) side 38 av 55

39 Bru over Teigaelva Flaumverdi for Teigaelva der Fv 7 skal krysse vassdraget, berekningspunkt 13, er tidlegare i kapittel 2 berekna til 73,6 m 3 /s ved 200-årsflaum inklusive klimapåslag. Krysningspunktet for eventuell ny bru Fv 7 over Teigaelva, er på same sted som dagens bru Fv 7 over Teigaelva. Det er lite fall på Teigaelva ved krysningsstedet. Det er derfor sannsynlegvis underkritisk strømning (rolig, laminær strømning) på strekninga. Vasstanden vil vere avhengig av nedstraums forhold, og det er derfor naudsynt å gjere ein vasslinjeberekning som inkluderer strekninga nedstraums planlagt bru. Berekningen er ført ned til Eikedalsvatnet, ein strekning på omtrentleg 300 m. I Eikedalsvatnet er det nytta vasstanden som er estimert i vasslinjeberekningen. Vasstanden i Eikedalsvatnet er estimert til å vere på kote 385,2 ved 200-årsflaum inklusive klimapåslag. Det er konservativt å anta at 200- årsflaummen kulminerer samtidig i Teigaelva og Eikedalsvatnet. Rett nedstraums brua til Fv 7 over Teigaelva, krysser ein privat veg også Teigaelva. Norconsult har ikkje verken innmålingar av brua, eller bruteikninger. Basert på laserdata og bilete frå google maps (se Figur 5-4), har vi likevel rimeleg kontroll på dimensjonane til brua. Figur 5-4: Privat bru over Teigaelva nedstraums Fv 7 (bilde henta frå Google maps) Det er gjort ein berekning med dagens utforming på bruer over Teigaelva. Berekningen viser at bruene har tilstrekkeleg kapasitet til å avlede 200-årsflaum inklusive klimapåslag. Figur 5-5 viser berekna vasslinje i Teigaelva ved ein 200-årsflaum inklusive klimapåslag. Berekningen viser at bruene gir noko oppstuvning, slik at strømningen blir underkritisk gjennom bruene. Avstanden frå berekna vasslinje til underkant bruer er ca. 1,5 og 1,0 m for Fv 7 og privatvegen. Det er dermed ein forholdsvis stor reservekapasitet ved dagens utforming av bru Fv 7 over Teigaelva side 39 av 55

40 Figur 5-5: Berekna vasslinje Teigaelva ved 200-årsflaum inklusive klimapåslag Det er gjort ein berekning for å estimere naudsynt lysåpning for ny bru Fv 7 over Teigaelva. Det er antatt at den private brua nedstraums blir liggjende som i dag, og at gangvegen under Fv 7 ikkje er naudsynt å opprettholde. I dag slutter gangvegen i landkaret til den private brua ca. 7 m nedstraums bru Fv 7. Berekningsresultat er vist i Tabell 5-4. Dagens bru Fv 7 har underkant på omtrentleg kote 388,3-388,4. Berekningene viser at ein ny bru kan ha vesentlig kortere spenn mellom landkara enn dagens bru har. Med underkant på kote 388,4 kan ny bru ha avstand mellom landkara på ca. 11 m. Avstand landkar (m) Vasstand innløp (moh.) Minimum underkant brudekke (moh.) ,0 387, ,2 387, ,5 388, ,9 388,4 Tabell 5-4. Berekningsresultat ny bru Teiga ved 200-årsflaum inkl. klimapåslag Det gjeres oppmerksom på at det i berekningen ikkje er tatt omsyn til tilstopping. Ved å eventuelt redusere avstanden mellom landkara, vil sannsynlegheten for tilstopping frå trær auke. Det anbefales derfor ikkje å redusere avstanden mellom landkara til minimumsavstanden på 11 m side 40 av 55

41 Vurdering av berekninger Usikkerheter i flaumsonekartlegging Flaumsonekartleggingen er heilt avhengig av at estimerte flaumstorleiker er fornuftige. Norconsult er av den oppfatning av at det hydrologiske grunnlaget for flaumberekningen er brukbart, med måleseriar nært vassdraget. Det er nytta fleire metodikker som gir rimeleg samsvar, og tidlegare flaumberekninger i området gir samanliknbare flaumverdiar. Likevel vil det alltid vere usikkerheter i flaumberekninger, og spesielt når ein rekner for så stort gjentaksintervall som 200 år. Det er ein del unøyaktighet i terrengmodellen som er nytta for å finne flaumvasstander. Det er ikkje gjort nokre innmålingar av dybder i elvene. Spesielt for Steindalselva så er laserdataa mangelfulle, med åpenberre feil i elveløpet. Dette førte til at det var naudsynt å justere terrengmodellen. Vi meiner at elvebotnen i realiteten sannsynlegvis ligg noko lågare enn i den justerte terrengmodellen. Nytta nivå for elvebotn tilsier dermed konservative nivåer for berekna flaumvasstand, både for Steindalselva og Frølandselva. Ved 2D-modellering har Hec-Ras nokre avgrensingar ved brumodellering. Bruene må leggjes inn som kulvertar i modellen. Det er ein del avgrensingar i moglegheiten for utforming av kulvertar som gjer at ein for bru Steinsdalen ikkje klarer å leggje inn heilt riktig utforming, mens bru Øvsthus er utelatt i 2Dmodellen. For å kontrollere at 2D-modellen gir rimelege vasstander med modellert bru Steinsdalen og utelatelsen av bru Øvsthus, er det gjort ein egen 1D-berekning på strekninga ved bruene for å kontrollere 2D-modellen. Ved 1D-modellering er det enklere å modellere bruer riktig. Vi mangler teikning for bru ved Øvsthus, utforming av bru er derfor bestemt ut frå bilete og terrengdata. I 1Dmodellen for strekninga er det lagt inn ein lysåpning for bru Øvsthus som vi meiner sannsynlegvis er noko mindre enn i verkelegheiten. 1D-berekningen viser at bru Øvsthus vil gi minimal oppstuvning ved 200-årsflaum inklusive klimapåslag. Det er derfor vald å ta bort bru Øvsthus frå 2D-modellen.1Dmodellen er køyrt med to ulike vassføringer, 200-årsflaum inklusive klimapåslag og halvparten av dette. Resultat er vist i Tabell 6-1 og Tabell 6-2. Generelt så gir 2D-modellen noko høgare vasstander (0,2-0,4 m høgare). Vasstandene som er berekna ved bru Øvsthus ved 200-årsflaum inklusive klimapåslag er på eit slikt nivå at oppstuvningen frå brua er så liten at vi meiner at det er greit å utelatte den frå 2D-modellen. Vasstand innløp bru Steinsdalen 1D/2D (moh.) Vasstand innløp bru Øvsthus 1D/2D (moh.) 5,6/6,0 4,4/4,7 Tabell 6-1. Samanlikning av resultat 1D- og 2D-modellering ved bruer strekning Li-Movatn. Vassføring lik halvparten av 200-årsflaum med klimapåslag. Vasstand innløp bru Steinsdalen 1D/2D (moh.) Vasstand innløp bru Øvsthus 1D/2D (moh.) 7,3/7,7 5,5/5,7 Tabell 6-2. Samanlikning av resultat 1D- og 2D-modellering ved bruer strekning Li-Movatn. Vassføring lik 200- årsflaum med klimapåslag side 41 av 55

42 Vidare arbeid Flaumsonekartleggingene som nå er gjort er uten innmålingar av elveprofil og bruer. Flaumsonene som er berekna er sannsynlegvis konservative. For detaljplanlegging av ny veg anbefales det at det gjeres innmålingar i elva og av bruer for å redusere usikkerhet i flaumnivå. Dersom ny Fv 7 leggjes på eit høgare nivå i eit område som i dag ligg innanfor flaumsonen, må dette modelleres for å sjekke at ny høgde på vegen ikkje påverker tidlegare berekna flaumvasstander. Ved prosjektering av nye bruer bør det vurderes nøye om ein treng erosjonssikring side 42 av 55

43 Referanser 1. NVE (2011), Retningslinjer for flomberegninger 2. NVE (2015), Veileder for flomberegning i små uregulerte felt 3. Statens vegvesen (2015), Håndbok N400 Bruprosjektering 4. Norconsult (2017), Flomvurdering og vannlinjeberegning for Steindalselva 5. NVE (2009), Flomberegning for Øysteseelvi 6. Statens vegvesen (2014), Håndbok N200 Vegbygging 7. Statens vegvesen (2014), Håndbok N100 Veg- og gateutforming 8. Norsk klimaservicesenter (2016), Klimaprofil Hordaland 9. Direktoratet for samfunnssikkerhet og beredskap (2016), Havnivåstigning og stormflosamfunnssikkerhet i kommunal planlegging side 43 av 55

44 Vedlegg Utskrift frå NEVINA Steindalselva ved Røyro: side 44 av 55

45 Steindalselva ved Nybø: Steindalselva ved Li: side 45 av 55

46 Steindalselva ved Movatnet: Bru ved Teigaelva: side 46 av 55

47 Bru ved Risbruelva: Frølandselva ved Måvotsvatn: side 47 av 55

48 Frølandselva ved Eikedalsvatnet: Frølandselva ved Mørkhølen: side 48 av 55

49 Frølandselva ved samløp Kvassevikselv: Frølandselva ved Jarland: side 49 av 55

50 Frølandselva ved Frølandsvatn: 55.4 Røykenes Frekvensanalysar side 50 av 55