g. NVE NORGES VASSDRAGS- OG ENERGIVERK

Transkript

1 g. NVE NORGES VASSDRAGS- OG ENERGIVERK Harald Sakshaug VASSDRAGSTEKNISK VURDERING AV INTERIMSVEI VED BYGGING AV NY VIKERSUND BRU VASSDRAGSAVDELINGEN

2 Omslagsbilde: Gamle Vikersund bru Foto : Harald Sakshaug

3 NVE NORGES VASSDRAGS- OG ENERGIVERK TITTEL Vassdragstekniskvurdering av interimsvegved byggingav ny Vikersundbru SAKSBEHANDLER Harald Sakshaug OPPDRAGSGIVER Statensvegvesen,vegkontoreti Buskerud RAPPORT 6-94 DATO 9. februar 1994 RAPPORTENER ÅPEN OPPLAG15 SAMMENDRAG Statens vegvesen skal bygge ny bru over utløpet av Tyrifjorden ved Vikersund. Brua bygges på de eksisterende fundamentene og det er ønskelig å ha en midlertidig veg ved brustedet i byggeperioden. En slik interimsveg kan bestå av en kombinasjon mellom fylling og bru. Dersom interimsvegen bygges på k. 63,1 som angitt på tegning fra siv.ing. Abel Engh, og det oppstår en flomsituasjon tilsvarende situasjonen (q = 453 m3/s), vil vegen oversvømmes. Oppstuvningen like oppstrøms brua være ca..25m og i Tyrifjorden (Skjerdalen) ca.,15m. Under forutsetning av at ikke vannstrømmen hindres av rek, vil oppstuvningen bli mindre når vannføringen øker utover 453 m3/s, men skadevirkningen kan likevel bli større. Dersom det ikke bygges interimsveg, kan det midlertidig fylles i ca. 75 m2 av flomprofflet uten merkbar oppstuvning i Tyrifjorden. NORGES VASSDRAGS- OG ENERGIDIREKTORAT BIBLIOTEK EMNEORD/SUBJECT TERMS ANSVARLIG UNDERSKRIFT Flomvannføring. Oppstuvning. Vannhastighet. H. Haga Regionsjef NVE-Region Sor Postadresse: Postboks Tønsberg Kontoradresse: Farmannsvn. 5 A Tønsberg Telefon: Telefax: Postgiro: Bl Andvord.

4 Innholdsfortegnelse. Innledning side 1 Grunnlagsdata 1.1. Eksisterende grunnlagsmateriale side Nye undersøkelser side 2 Magasin- og vannføringsdata 2.1 Magasin Tyrifjorden side Målestasjoner for vannstand / vannføring side Vannføringsanalyser side Vannstandsanalyser side Modellforsøk NHL side Vannføringsmålinger 1993 side 3 Vikersund bru 3.1 Ombygging 1977 side Planlagt ny bru side Interimsveg langs Vikersund bru i byggeperioden side 4 Virkning av interimsvegen på flomvannstand og strømingsforhold 4.1 Aktuelle beregningsmetoder side Forutsetninger i beregningene side Beregningsresultater side 4 Driftssikkerheten for interimsvegen side 5 Forurensning side 5 Opprydding side 5 Vedlegg: Tappekapasitet dam Vikersund Vannstanden i Tyrifjorden 1993, inkl, middel- og ekstremverdier for perioden Vannstanden i Tyrifjorden årene Utdrag fra vassdragsloven. 8,

5 Interimsveg ved Vikersund bru Sidel. Innledning. Reguleringsplan for ny Vikersund bru er godkjent av Modum kommunestyre. Reguleringsplanen forutsetter at ny bru skal bygges på samme pilarer som eksisterende bru. Det er ønskelig å fmne en midlertidig løsning slik at både bil- og gangtrafikken går mest mulig gå uhindret mellom Tangen og Vikersund i byggeperioden. I utgangspunktet forelå 2 alternative løsninger. Ett alternativ med fylling over de grunne partiene og pontongbru over de dypeste partiene i utløpet av fjorden. Dette alternativet måtte lokaliseres forholdsvis langt ovenfor brustedet for å få akseptable strømforhold for pontongbru. Løsningen syntes lite aktuell fordi vegvesenet er betenkt på å bruke pongtonger og fordi vegen ikke kan brukes til anleggsveg i byggeprosessen. Det andre alternative går ut på å kombinere fylling og bru lokalisert umiddelbart nedstrøms eksisterende bru. Virkningen av dette alternativ er beskrevet nærmere i rapporten. NVE Region Sør ble i møte engasjerttil å vurderekonsekvenseneav en slik løsningi forbindelsemed en flomsituasjon. Det presiseresat dennerapportener et konsulentoppdragvedrørendevassdragstekniskeforhold, og må ikke forvekslesmed NVE's rolle som forvaltningsorgan. For ordens skyld minner vi om at det etter vassdragslovens 14.4 kreves tillatelse fra NVE til gjennomføring av midlertidige tiltak i vassdrag som har betydning for allmenne interesser. Det må fremgå av søknaden hvilket omfang tiltaket har, og for hvilket tidsrom tiltaket skal gjennomføres. Det er den som gjennomfører tiltaket som har ansvaret for at ikke private interesser blir skadelidende som følge av tiltaket.

6 Interimsveg ved Vikersund bru Side2 1.Grunnlagsdata. 1.1 Eksisterendegrunnlagsmateriale NVE Flomvannstand i Tyrifjorden, utfylling for RV 35. NVE NHL Vegvesenet Flomberegning Tyrifjorden Modellforsøk vedr. tappekapasitet ny damluke. Kart og profiler i forbindelse med tidligere undersøkelser i , oversendt NVE ved brev av Siv.ing. Abel Engh Kart og profil for ny bru inkl. interimsveg 1.2 Nye undersøkelser NVE har foretatt vannføringsmålinger i bruløpene og Magasin og vannforinsdata. 2.1 MagasinTyrifjorden Laveste Regulerte Vannstand: LRV = k. 62, Høyeste Regulerte Vannstand: HRV = k. 63, Magasintabell: k mill m3 k mill.m3 (1 cm vannstandsstigning i Tyrifjorden utgjør ca. 11 mill m3 magasinvolum.) 2.2 Målestasjonerfor vannstand/ vannføring VM 431- Skjerdalen: Målestasjonen registrerer vannstanden i Tyrifjorden. Den er automatisert og kan avleses over telefon ved å ringe tlf.nr Stasjonen bør ikke benyttes til vannføringsdata pga av påvirkning fra reguleringen. Dette gjelder spesielt for mindre vannføringer. Nullpunkt for vannstandsreferansen er: k (NG). HRV tilsvarer avlesning 4.11 m på vannmerket. VM 231-, Geithusfoss Vannføringregistreringer foretas på kraftstasjonen. Data herfra benyttes til å fastsette avløpet fra Tyrifj orden. 2.3 VANNFØRINGSANALYSER Analyser utført av NVE-VE 1989: Vannføring i m3is SESONG QM middelflom Q5 5-årsflom Q1 1-årsflom Q2 2-årsflom Q5 5-årsflom Q1 1-årsflom Jan.- Juli Aug - Des Høst i % av vår 66,61 68,6 72,7 76,34 8,8 83,73 Vannst.høst

7 Interimsveg ved Vikersund bru Side3 * Avløpskurve Tyrifjorden følger formelen: Q = 2.417*(H-59,)** Kurva er beregnet på grunnlag av opplysninger oversendt fra Buskerud Energiverk til NVE Kurva forutsetter åpen luke og er uegnet for små vannføringer. 2.4 Vannstandsanalyser Det er tatt ut vannstandsdata fra VM 431 i perioden Data er vist grafisk år for år, med laveste og høyeste måling vist som omhyllingskurver. I tillegg er middelverdien vist. Ved vurdering av data bør en ikke legge for mye vekt på middelverdien, som påvirkes mye av enkelte ekstremverdier. Maks./min.-kurvene fremkommer ved at den høyeste/laveste verdien for en dato plukkes fra den årrekken som er valgt. 2.5 Modellforsøk NIIL NHL har beregnet avløpskurver som viser sammenhengen mellom vannstanden ved VM 431 (Skjerdalen), et snitt 1 m oppstrøms Vikersund bru og ved Bergsjø (nedstrøms dammen). Vannstanden 1 m oppstrøms Vikersund bru er 1-2 cm lavere enn ved Skjerdalen. Størst er forskjellen ved større vannføringer. 2.6 VANNFØRINGSMÅLINGER 1993 Målingene er utført av Loftsberg (NVE/H) Dato Løp 1 Løp 2 Løp 3 Løp 4 Løp 5 Løp 6 Løp 7 Løp 8 Sum m3/s ,4 55,6 11,5 14, 37,9 44,3 112, 156,6 453, ,9,7,6 11,2 12,6 22,9 53,6 112,1 Vurdering av målingene: Dato vst VM431 vf bru vf VM231 Differanse (moh) (m3/s) (m3/s) vf bru - vf VM , % % Målingene stemmer godt med observerte vannføringer ved Geithusfoss. Målingen kan ha vært påvirket av lukemanøvrering. Målingen viser av vannføringen denne dagen var nær en 5-års høstflom. Denne vannføringen bør være egnet for å benyttes i virkningsanalysen vedrørende interimsvegen. 3. VIKERSUND BRU Ombygging 1977: De to løpene lengst vest ble fylt igjen, og det tredje løpet mot vest fikk brubjelkene senket. Planlagt ny bru: De eksisterende brupilarene skal benyttes. Underkant de nye brubjelkene vil i hovedsak være ca. k. 68., noe lavere løpene lengst vest.

8 Interimsveg ved Vikersund bru Side4 Interimsveglangs Vikersundbru i byggeperioden. Brua over utløpet av Tyrifjorden skal bygges i perioden fra etter vårflommen -94 til før neste vårflom. I byggetiden er det ønske1igå anlegge en interimsveg inntil den gamle brua på nedstrøms side. En mulig løsning er vist på tegningene fra Abel Engh og går i hovedsak ut på å legge vegen (med separat gangvei) på fylling på k frem ti1pilar 7 og deretter ACROW-bru på stigning over de to siste løpene. I fyllinga er det lagt inn to kulvertrør mellom pilar 2 og 3, samt ei bjelkebru med lysåpning ca. 15 m meliom pilar 5 og 6. Det blir vanlig rekkverk på begge sider av kjørebanen og et rekkverk i tillegg for gangvegen mot elva. Høyde på kjørebanen ligger 1 cm over HRV. En må imidlertid ta i betraktning det naturlige fallet på 1-2 cm (avhengig av vannføringen) i elva mellom fjorden og brua. 4. VIRKNING AV INTERIMSVEGEN PÅ FLOMVANNSTAND OG STRØMNINGSFORHOLD. 4.1 Aktuelleberegningsmetoder De hydrauliske forhold i utløpet av Tyrifjorden er kompliserte og vanskelig å tilpasse de matematiske modeller som er tilgjengelig. Det er likevel forsøkt å finne dimensjonen på oppstuvningen ut fra forskjellige metoder og datasett. ALT 1: ALT 2: ALT 3: Vannlinjeberegningen "VANN". Metoden er tidligere brukt i 1984 i forbindelse med omlegging av Strandvegen.. Modellen forutsetter at profilene tilpasses trapestverrsnitt. Til tross for denne vesentlige tilordningen har NVE gode erfaringer med model1en. Vannlinjeberegningen "HEC2 " Amerikansk modell som har flere muligheter for å tilpasse de faktiske fysiske parametre. Programmet kan kun modellere en pilar i vannstrømmen. Vi har på grunnlag av få proffier benyttet modellen til beregninger i hovedløpene. Manuel1beregning med utgangspunkt i forandring i hastighetshøyden som følge av innsnevringer. Metoden forutsetter blant annet at beregningen foretas i bestemmende profil. 4.2 Forutsetningeri bergningene Virkningen refereres til flommen i aug.93, 453 m3/s Tallverdien for Mannings tall varierer fra 2 til 25. Det er ikke tatt hensyn til eventuell endret magasineffekt som følge av nye avløpsforhold. Rekkverkene er vurdert å utgjøre ca. 5 m2 innsnevring av profflet. De 3 rekkverkene vil imidlertid ha forskjellig innvirkning på vannstrømmen, avhengig av vannstand/vannhastighet. 4.3 Beregningsresultater Interimsveg: Vannlinjeberegningen "VANN" viser at interimsvegen forårsaker at oppstuvningen i bruprofilet, målt like oppstrøms brua, øker fra 4 cm til 28 cm; dvs en økning på ca. 25 cm. I Tyrifjorden er tilsvarende økning ca. 15 cm. De andre beregningsmetodene bekrefter at virkningen er på det nivå som er referert.

9 interimsveg ved Vikersund bru Side5 Vannhastigheten er beregnet til gjennomsnittlig ca. 1 m/s i bruprofilet. Det stemmer godt med de målingene som ble utført. Største vannhastighet ved denne flomsituasjonen og dagens forhold er 1.8 m/s. Med interimsveg kan vannhastigheten i de frie løpene komme opp i over 3 m/s. Under forutsetning av at vannstrømmen ikke hindres av rek, vil oppstuvningen bli mindre når vannføringen øker utover 453 m3/s, men skadevirkningen kan likevel bli større. Anleggsatkomst Beregningene viser at det kan fylles til k frem til pilar 5 uten at det medfører merkbar oppstuvning i Tyrifjorden. Som en ekstra sikkerhet og av miljømessige årsaker anbefales likevel å legge inn et bruspenn mellom pilar 2 og 3. Eventuelt kan det fylles lengre ut med lavere fyllingshøyde. Dersom fyllinga bare er aktuell i tiden etter desember og frem mot snøsmeltingen, vil oppstuvningsproblematikken være lite aktuell. Det gjenstår da å vurdere den miljømessige konsekvensen og dessuten forsikre seg om at ikke fyllinga begrenser reguleringen til kraftverksformål. Driftssikkerhetenfor interimsvegen. Driftssikkerheten i forhold til oversvømmelse vurderes ut fra vannstandskurvene for Tyrifjorden. En bør legge liten vekt på tørrårene før 1993, som også falt sammen med spesiell regulering av fjorden pga bygging av ny dam. Stigehastigheten for vannstanden i fjorden varierer med flomforløpet. I enkelte flomforløp er det observert stigehastigheter på 25-3 cm pr. døgn. Driftsikkerhet mot erosjon påvirkes av konstruksjonen. Nedstrøms skråning bør plastres med grov stein og det må sørges for at plastringskanten så nøyaktig som mulig ligger likt med vegbanen. Steinfyllinga som ligger under plastringslaget og vegpukken må tilfredsstille filterkriteriet. Det er en stor fordel om det ikke må brukes filterduk, spesielt i oppryddingsfasen. Forurensning. Det må kun brukes masser til fyllinga som ikke avgir skadelig forurensning Opprydding Det vil trolig bli krevd at all fyllmasse i elv fiernes omhyggelig. Miljøvernkonsulenten i Modum kommune mener at dersom bunnsubstratet i utløpet endres, må dette justeres tilbake pga av gyteforholdene.

10 .11 SIATE".8 VEGVESEN c\d-ocko-. ARK. NR.: Tzi '1=1 t.r) C- CL, C71-1 C..44 C- 'I i 1, 1"-,, ' ' ' 4,+ t t t.- - i I 1, j TITT1T-ET- ; 1 1 t ' Nt-1-41".» -, 1 I 1 t ' r-,-.1 I.*11. I I! t ' 1 t "t-1 I _L_L 1 1 J_ / IiI j 1 ` «*+. 1-* 1,,... I ; I,, 1.. j :j,,, I r--,--. -' --", "7- "7:.1..-'-1-7 I : :"-T*--t, ---r-",-,--7-7"--" rilli.4 '------"----'---"lrr t- -; --t--i - t --,- : ' :- r - -T... I -, 'I. _7-7,, I, I , I / Ln.117. LiD LO LO LO u:) t.c LO Vannstand

11 CR) VANNSTANDSDATA (DØGN-VERDIER) FOR STNR: REFERANSEPERIODE: ffi ÅR: 199 co 1993 MA MID EL 14) JAN FEB MAR APR MAI JUN JUL AUG SEP OKT NOV DES 1893

12 ( CR) VANNSTANDSDATA ( DØGN-VERD I ER ) I 1992 STASJON : SKJERDAL CO (. 11) Lt) 11) 1, 1, JAN FEB MAR APR MA I JUN JUL AUG SEP OKT NOV DES 1992

13 ( CR) Z LD (. VANNSTANDSDATA ( DØGN-VERD I ER ) I STASJON : SKJERDAL ( 11) 11) 11) 11) \t- 4-11) t,f) t4) JAN FEB MAR APR MA I JUN JUL AUG SEP OKT NOV DES 198 1

14 ( CR) Z 11) (I) VANNSTANDSDATA ( DØGN-VERD I ER ) I 199 STASJON : SKJERDAL (t) 1 ED 1D ( \I- t If) tfi JAN FEB MAR APR MA I JUN JUL AUG SEP OKT NOV DES 199

15 ( CR) LD (D VANNSTANDSDATA (DØGN-VERDIER) I 1989 STASJON: SKJERDAL (O 1 1D 11) LO JAN FEB MAR APR MAI JUN JUL AUG SEP OKT NOV DES 1989

16 CR) LI) VANNSTANDSDATA DØGN-VERD(ER ) I 1988 STASJON 1 - SKJERDAL t D JAN FEB MAR APR MA I JUN JUL AUG SEP OKT NOV DES 1988

17 CR 1n 1 VANNGTANDSDATA (DØGN VERDIER) I 1987 STASJON: 431 SKJERDAL JAN FED MAR APR MAI JUN JUL AUG SEP OKT NOV DES 1887

18 ( CR) VANNSTANDSDATA ( DØGN-VERD I ER ) I 198G STASJON : SKJERDAL 1 CO lf) (t) Co Co N1- Lf) JAN FE13 MAR APR MA I JUN JUL AUG SEP OKT NOV DES 1986

19 ( CR) z 11) VANNSTANDSDATA ( DØGN-VERD I ER ) I 1985 STASJON : SKJERDAL (f) LO 1D 15) LD t t Lf) 1, 14) JAN FEE3 MAR APR MA I JUN JUL AUG SEP OKT NOV DES 1985

20 ( CR) VANNSTANDSDATA ( DØGN-VERD I ER ) I 1994 STASJON : 431 SKJERDAL (. ED ID LO 1. 11) l O JAN FEE3 MAR APR MA I JUN JUL AUG SEP OKT NOV DES 1884

21 ( CR) 1. Z W VANNGTANDSDATA ( DØGN VERD I ER ) I 1983 STASJON : 43 1 SKJERDAL (D W 11) 1n In t t W JAN FEI3 MAR APR MA I JUN JUL AUG SEP OKT NOV DES 1983

22 ( CR) ID (D VANNSTANDSDATA (DØGN-VERDIER) I 1992 STASJON: SKJERDAL LD JAN FEB MAR APR MAI JUN JUL AUG SEP OKT NOV DES 1982

23 CR In In VANNSTANDSDATA (DØGN VERDIER) I 1981 STASJON: 431 SKJERDAL 1 l f) 14) JAN FEB MAR APR MAI JUN JUL AUG SEP OKT NOV DES 1981

24 ( CR) VANNSTANDSDATA (DØGN-VERDIER) I 199 STASJON: SKJERDAL CO 1 L1) ts) ( ID 1{) JAN FEB MAR APR MAI JUN JUL AUG SEP OKT NOV DES 188

25 15. mars 194 nr. 3 Lov om vassdragene (Vassdragsloven) 8 Uten særlig adkomst eller hjemmel i lov må ingen, selv om det skjer ved foretak på egen grunn, a) forandre et vassdrags leie eller strømmens retning, øke eller minske vassføringen enten i det hele eller til visse tider eller heve eller senke vasshøyden eller 5) legge lense, gjerde eller bygge i eller over vassdrag, såfremt derved voldes skade eller fare for annenmanns eiendom eller rettigheter, utilbørlig hinder for ferdsel eller fløting eller i øvrig skade eller fare av noen betydning for almene interesser. 14 Når det kan skje uten uforholdsmessig utgift eller ulempe, skal tiltak i vassdrag gjennomføres slik at de er så lite til skade eller ulempe for allmenne interesser som mulig. Uten tillatelse av Kongen må det ikke iverksettes noe vassdragstiltak som kan ventes å medføre skade eller ulempe av noen betydning for allmenne interesser. Det som her er fastsatt, skal også gjelde ved ombygging, påbygging eller endring av eldre anlegg. Tillatelse til midlertidige rådgjerder som går inn under punkt 2 eller 3, kan gis av Norges vassdrags- og energiverk når de er nødvendige ved bygging i eller ved vassdrag, eller ved vølings- eller opprenskingsarbeid. 15 Uten tilllatelse av Kongen må det ikke iverksettes noe vassdragstiltak som kan ventes å medføre at 'dyrket eller dyrkbar jord eller naturlig eng, skog, torvmyr eller beitemark settes under vatn eller på annen måte ødelegges i så stor utstrekning at det etter forholdene på stedet må anses skadelig for almene interesser.

26 Denne serien utgis av Norges vassdrags- og energiverk (NVE) Adresse: Postboks 591 Majorstua, 31 Osio I 1994 ER FØLGENDE RAPPORTER UTG1TT: Nr 1 Truls Erik Bønsnes og Lars Andreas Roald: Regional flomfrekvensanalyse. Sambandet mellom momentanflom og døgnmiddelflom. (45 s.) Nr 2 Steinar Myrabø: Sæternbekken forsøksfelt. (29 s.) Nr 3 Edward Witczak: Vurdering av grustak i Stjørdalselva ved Måsera - Hofstadøra. Stjørdal kommune, N-Trøndelag. Vassdrag nr A. (11 s.) Nr 4 Bjarne Krokli: Q 1 og Q 1 aviepsflom med naturlig utlepsprofil i Ulldalsvatn og Bergsvatn (79.Z). (13 s.) Nr 5 Rune Dahl, Hans Otnes og Frode Trengereid: Årsrapport for NVEs interne havarigruppe. (8 s.) Nr 6 Harald Sakshaug: Vassdragsteknisk vurdering av interimsvei ved bygging av ny Vikersund bru. (5 s.)