Notat om forutsetninger og flomberegninger for konstruksjonene på parsellen Morgedal - Mostøyl

Transkript

1 Dato: Notat om forutsetninger og flomberegninger for konstruksjonene på parsellen Morgedal - Mostøyl Utarbeidet av: Maria Gulbrandsen Kontrollert av: ilde Solaas

2 For parsellen Morgedal Mostøyl skal det bygges tre konstruksjoner som etter vurderinger innad i prosjektet er bestemt til å være platebruer. I dette notatet beskrives de enkelte konstruksjonene hver for seg angående forutsetninger og flomberegninger. I tillegg er flomog vannstandberegningene lagt ved som vedlegg. Ny Løke bru: Løke er i dag ei platebru med spenn på 5,0 m og har en relativ stor åpning mht. vannføring. Flomberegninger viser at ved en 200-års flom vil det være 16,2 m 3 /s vann som skal forbi brua. Ved befaring er det oppdaget start av erosjon og det er derfor tenkt at ny konstruksjon skal være en større platebru med vingemur som justeres for å unngå erosjon. Det er ønskelig fra bruavdelingen å beholde en stor åpning for den nye brua. Den nye brua er tenkt å ha et spenn på 7,5 m. I en 200-års flom vil dermed vannstanden stå 1,6 m opp fra bunnen. Da vil avstanden fra vannet og til overbygningens laveste punkt være 1,114 m, noe som er tilfredsstillende da kravet er 0,5 m.

3 Ny Rjupestøyl bru: Rjupestøyl er i dag en kulvert med bunnplate med spenn på ca. 4,8 m. Flomberegninger viser at ved en 200-års flom vil det være 10,3 m 3 /s vann som skal gjennom kulverten. Siden den nye veien er tenkt å gå relativ lavt i terreng er det tenkt å ha ei platebru med en stort spenn som kompenserer for den ellers lave høyden på veien. En ny bru er tenkt å ha et spenn på 8,0 m. I en 200-års flom vil dermed vannstanden stå 1,2 m opp fra bunnen. Da vil avstanden fra vannet og til overbygningens laveste punkt være 0,631 m noe som er tilfredsstillende da kravet er 0,5 m.

4 Ny Stein bru: Stein er i dag en kulvert med sålefundament med spenn på ca. 7,8 m. Flomberegninger viser at ved en 200-års flom vil det være 12 m 3 /s vann som skal forbi brua. Fra befaring kan man se at elva kommer veldig skrått på konstruksjonen og det er problemer med at vannet ikke blir ledet godt nok gjennom konstruksjonen. En ny bru er tenkt å ha et spenn på 7,5 m. I en 200-års flom vil dermed vannstanden stå 1,3 m opp fra bunnen. Da vil avstanden fra vannet og til overbygningens laveste punkt være 1,016 m noe som er tilfredsstillende da kravet er 0,5 m. Det er i tillegg tenkt å lage en egen mur som er lenger enn vingemuren som står der i dag slik at vannet vil kunne føres gjennom konstruksjonen i stedet for å ta en annen vei som vist på bildet over.

5 Løke bru, bru nr Beregning utført av Maria Gulbrandsen Dato Basert på B N200 s og formel for avrenning av større felt enn 5 km^2 Arealet av avrenningsfeltet er funnet til å være 14,9 km^2 for Løke bru A = 14,9 km^2 Funnet ved hjelp av NVE Lavvann, areal av avrenningsfelt L = 6,9 km Funnet ved hjelp av NVE Lavvann, feltlengde S = 15,1 l/(s*km^2) Funnet ved hjelp av NVE Lavvann, middelvannføring A_se = 0,2682 km^2 Funnet ved hjelp av NVE Lavvann P = 1,8 Funnet ved hjelp av NVE Lavvann, effektiv sjø Kf = 1,4 Klimafaktor Red = 0,95 Angir 400 års flom, 5% reduskjon angir ca. 200 årsflom Q = (0,73*A*(S^0,5 (P/2)^0,5)/L^0,5)*Kf*Red m^3/s Q = 16,2 m^3/s

6 Vannstand beregning for 200-års flom ved Løke Vannføringen kan beregnes ved Mannings formel: hvor Q = Vannføring [m^3/s] M = Mannings tall [m^(1/3)/s] A = Arealet av strømningstverrsnitt [m^2] R = ydraulisk radius, A/P [m] P = Våt omkrets (bredde + 2 * høyde) [m] I = Bunnhelning [-] Følgende verdier er satt inn: Symbol Verdi Q 16,2 M 40 A 5,25*h R 7,5*h/7,5*2h I 0,001 h x b 7,5 Begrunnelse Funnet fra vannberegninger ved norgeskart.no og "Lavvann" Manningstall for naturlig vassdrag, ganske jevn ubevokset bunn Arealet av vannstanden Bredden, lysåpningen for kulverten Det antas at helningen vil være på 0,1 % (tilnærmet lik null) Ukjente verdien som skal finnes Bredden på lysåpningen gitt konstruksjonen Ved å variere høyden vil man kunne interpolere seg fram til å finne ut hvilke høyde en vannføring på 16,2 m^3/s tilsvarer. Interpolering: x_h 1,5878 [m] Vannføring 16,2017 [m^3/s] Ved løsning av h(x) = 1,5878 gir dette en vannføring som tilsvarer den beregnede vannmengden ved en 200-års flom Kommentar: Ved en vannføring på 16,2 m^3/s for 200 års flommen vil vannstanden under brua være på 1,6 mom helningen er tilnærmet lik null.

7 Rjupestøyl bru, bri nr Beregning utført av Maria Gulbrandsen Dato Basert på B N200 s Arealet av avrenningsfeltet er funnet til å være 4,8 km^2 for Rjupestøyl bru A = 480 ha Funnet ved hjelp av NVE lavvann Siden arealet er mindre enn 5km^2 kan den rasjonelle formelen brukes. Denne er gitt fra bildet under. Bildet er tatt fra B N200.

8 l = 5,8 km Feltlengde, funnet ved hjelp av NVE lavvann A_se = 0,027 Funnet ved hjelp av NVE lavvann (Sjø av feltparameter) h = 610 m Funnet ved hjelp av Norgeskart.no max min fra lavvann tc = 0,6*l* h^ 0,5+3000*Ase min tc = 221,90 min i = 34 l/s*ha Beregnger selv fra tc og tabellen under C = 1,3 * (0,35*0, ,6*0,124) C = 0,450 n=200 år avreningsfaktor økes med 30% Q200 = l/s Q200 = 10,3 m3/s

9 Lavvannskart Vassdragsnr.: 016.BC1AC3A Kommune: Kviteseid Fylke: Telemark Vassdrag: MJÅVATNBEKKEN Vannføringsindeks, se merknader Middelvannføring (61-90) Alminnelig lavvannføring 5-persentil (hele året) 5-persentil (1/5-30/9) 5-persentil (1/10-30/4) 17,1 0,0 0,0 0,0 0,0 Base flow 0,0 BFI 0,0 Klima Klimaregion Årsnedbør Sommernedbør Vinternedbør Årstemperatur Sommertemperatur Vintertemperatur Temperatur Juli Temperatur August Sor ,6 7,1-4,1 9,5 9,7 l/s/km² l/s/km² l/s/km² l/s/km² l/s/km² l/s/km² mm mm mm C C C C C Feltparametere Areal (A) Effektiv sjø (S eff) Elvelengde (E ) L Elvegradient (E ) G Elvegradient (G ) Feltlengde(F ) L min max Bre Dyrket mark Myr Sjø Skog Snaufjell Urban 4,8 km² 8,5 % 8,1 km 67,7 m/km 63,9 m/km 5,8 km 514 moh. 666 moh. 736 moh. 773 moh. 794 moh. 809 moh. 826 moh. 871 moh. 960 moh moh moh. 0,0 % 0,5 % 3,5 % 2,7 % 78,7 % 12,4 % 0,0 % Kartbakgrunn: Statens Kartverk Det er generelt stor usikkerhet i beregninger av lavvannsindekser. Resultatene bør verifiseres mot egne observasjoner eller sammenlignbare målestasjoner. Kartdatum: Projeksjon: EUREF89 WGS84 UTM 33N I nedbørfelt med høy breprosent eller stor innsjøprosent vil tørrværsavrenning (baseflow) ha store bidrag fra disse lagringsmagasinene. Nedbørfeltgrenser, feltparametere og vannføringsindekser er automatisk generert og kan inneholde feil. Resultatene må kvalitetssikres.

10 Vannstand beregning for 200-års flom ved Rjupestøyl Vannføringen kan beregnes ved Mannings formel: hvor Q = Vannføring [m^3/s] M = Mannings tall [m^(1/3)/s] A = Arealet av strømningstverrsnitt [m^2] R = ydraulisk radius, A/P [m] P = Våt omkrets (bredde + 2 * høyde) [m] I = Bunnhelning [-] Følgende verdier er satt inn: Symbol Verdi Q 10,3 M 40 A 8,5*h R 8,0*h/8,0*2h I 0,001 h x b 8 Begrunnelse Funnet fra vannberegninger ved norgeskart.no og "Lavvann" Tatt fra B N200 s Manningstall for betong. Antar støpt bunnplate Arealet av vannstanden Bredden, lysåpningen for kulverten Det antas at helningen vil være på 0,1 % (tilnærmet lik null) Ukjente verdien som skal finnes Bredden på lysåpningen gitt konstruksjonen Ved å variere høyden vil man kunne interpolere seg fram til å finne ut hvilke høyde en vannføring på 10,3m^3/s tilsvarer. Interpolering: x_h 1,1152 [m] Vannføring 10,3008 [m^3/s] Ved løsning av h(x) = 1,1152 gir dette en vannføring som tilsvarer den beregnede vannmengden ved en 200-års flom Kommentar: Ved en vannføring på 10,3 m^3/s for 200 års flommen vil vannstanden i kulverten være på 1,2 mom helningen er tilnærmet lik null.

11 Stein, bru nr Beregning utført av Maria Gulbrandsen Dato Basert på B N200 s og formel for avrenning av større felt enn 5 km^2 og mindre enn 5 km^2 Siden arealet er litt mer enn hva som som er kravet på 5 km^2, men samtidig ikke overskrider 10 km^2 så vil begge metoder bli beregnet og deretter vekktlagt i forhold til hverandre. Arealet av avrenningsfeltet er funnet til å være 7,9 km^2 for Stein kulvert Metode 1 beregning av felt større enn 5 km^2: A = 7,9 km^2 Funnet ved hjelp av NVE Lavvann, areal av avrenningsfelt L = 6,1 km Funnet ved hjelp av NVE Lavvann, feltlengde S = 14,4 l/(s*km^2) Funnet ved hjelp av NVE Lavvann, middelvannføring A_se = 0,2054 km^2 Funnet ved hjelp av NVE Lavvann P = 2,6 Funnet ved hjelp av NVE Lavvann, effektiv sjø Kf = 1,4 Klimafaktor Red = 0,95 Angir 400 års flom, 5% reduskjon angir ca. 200 årsflom Q = (0,73*A*(S^0,5 (P/2)^0,5)/L^0,5)*Kf*Red m^3/s Q = 8,2 m^3/s

12 Metode 2 beregning av mindre felt 2 5 km^2: A = 790 ha Areal, funnet ved hjelp av NVE lavvann L= 6,1 km Feltlengde, funnet ved hjelp av NVE lavvann (Feltlengde) A_se = 0,047 Funnet ved hjelp av NVE lavvann (Sjø av feltparameter) h = 562 m Funnet ved hjelp avnve lavvann (max min fra lavvann) tc = 0,6*l* h^ 0,5+3000*Ase min tc = 295,39 min i = 28,6 l/s*ha Beregnger selv fra tc og tabellen under C = 1,3 * (0,35*0, ,6*0,04) (andel skog og snaufjell ut fra verdien 1,3) C = 0,44 n=200 år avreningsfaktor økes med 30% Q200 = l/s Q200 = 13,9 m3/s vis en velger å vektlegge metode 1 med 33% og metode 2 med 67 % blir en midlere 200 års flom: 8,2*0, ,9*0,67 = 12,0 m^3/s

13 Vannstand beregning for 200-års flom ved Stein Vannføringen kan beregnes ved Mannings formel: hvor Q = Vannføring [m^3/s] M = Mannings tall [m^(1/3)/s] A = Arealet av strømningstverrsnitt [m^2] R = ydraulisk radius, A/P [m] P = Våt omkrets (bredde + 2 * høyde) [m] I = Bunnhelning [-] Følgende verdier er satt inn: Symbol Verdi Q 12 M 40 A 5,5*h R 7,5*h/7,5*2h I 0,001 h x b 7,5 Begrunnelse Funnet fra vannberegninger ved norgeskart.no og "Lavvann" Manningstall for naturlig vassdrag, ganske jevn ubevokset bunn Arealet av vannstanden Bredden, lysåpningen for kulverten Det antas at helningen vil være på 0,1 % (tilnærmet lik null) Ukjente verdien som skal finnes Bredden på lysåpningen gitt konstruksjonen Ved å variere høyden vil man kunne interpolere seg fram til å finne ut hvilke høyde en vannføring på 12,0 m^3/s tilsvarer. Interpolering: x_h 1,297 [m] Vannføring 12,0048 [m^3/s] Ved løsning av h(x) = 1,297 gir dette en vannføring som tilsvarer den beregnede vannmengden ved en 200-års flom Kommentar: Ved en vannføring på 12,0 m^3/s for 200 års flommen vil vannstanden under brua være på 1,3 mom helningen er tilnærmet lik null.

14

15

16