NOTAT 1 INNLEDNING HYDRAULISK BEREGNING AV HØYLANDSKANALEN

Transkript

1 Oppdragsgiver: BLOCK WATNE AS Oppdrag: Detaljreguleringsplan for Brattebø Gård B4.2 Del: Dato: Skrevet av: Petter Reinemo Kvalitetskontroll: Håvard Knotten HYDRAULISK BEREGNING AV HØYLANDSKANALEN INNHOLD 1 Innledning Dimensjonerende vannmengder Beregnet 200 årsflom Dimensjonerende vannmengde med klimatillegg Vannlinjeberegning Metode Beregnet vannlinje Sammenligning mot tidligere beregninger Sammendrag og Konklusjon Vedlegg Resultater fra Hec-Ras modell Tverrsnittprofiler i Hec-Ras modell INNLEDNING Notatet tar for seg beregning av vannlinje i Høylandskanalen med fokus på reguleringsområde B4,2 ved Brattebø gård. Hensikten med beregningene er å dokumentere vannlinjens innvirkning på reguleringsområdet for en dimensjonerende 200 årsflom. Det er sammenlignet med tidligere beregninger gjort av kanalen for opprinnelig situasjon. Asplan Viak AS - - asplanviak.no

2 2 DIMENSJONERENDE VANNMENGDER 2.1 Beregnet 200 årsflom I henhold til brev fra NVE datert 5. mars 2009 til Dimensjon Rådgivning har SINTEF beregnet 200 årsflom for Høylandskanalen i forbindelse med boligfeltet Bjønnåsen. Dimensjonerende 200 årsflom er funnet til 7,0 m 3 /s. Beregningene er basert på en måleserie på kun 10 år. Dette er kort tid slik at den beregnede vannmengden må betraktes som usikker. Det er ikke lagt til et klimatillegg i den beregnede verdien. NVE anbefaler at det legges til klimatillegg på beregnet vannføring samt at det gjøres en sensitivitetsanalyse av vannlinjeberegningen der ruheten økes (med 20%) slik at usikkerheten i flomberegningen blir tatt hensyn til. 2.2 Dimensjonerende vannmengde med klimatillegg I henhold til NVE-rapport skal det legges på et klimatillegg til beregnet vannføring for å ta hensyn til framtidige klimaforandringer. For Rogaland er det anbefalt å legge på 20%. Med klimatillegg gir det følgende dimensjonerende 200 års vannmengde for Høylandskanalen: Hydraulisk beregning av Høylandskanalen 2

3 3 VANNLINJEBEREGNING 3.1 Metode For å beregne den dimensjonerende flommens innvirkning på omgivelsene er tilhørende vannlinje beregnet. Det er satt opp en Hec-Ras modell for strekningen som berører B4,2 samt en strekning oppstrøms og nedstrøms planområdet som innebefatter kulverter som antas å ha innvirkning på vannlinjen ved flom. Nødvendig modelleringsområde er bestemt på bakgrunn av en generell vurdering av kanalen. Geometrien til kanalen og områdene rundt er laget basert på oppmåling av utvalgte kanaltverrsnitt og kulverter. I tillegg er SOSI-kart med 1 meter ekvidistanse benyttet for området rundt det aktuelle planområdet. Dette gir en god tilnærming til virkeligheten. Programmet Geo-Ras er benyttet for å skrive geometrien fra SOSI-filene (i ArcGis) over til Hec-Ras. Kanalens fallforhold er bestemt på bakgrunn av oppmålingen. Omtrentlig plassering av tverrprofiler i Hec-Ras modellen er vist i figur 1. Profilene er tilstrebet lagt på en slik måte at kanalen best mulig blir beskrevet i modellen. Benyttede tverrsnittsprofiler er gitt i vedlegg. Det aktuelle planområdet (B4,2) ligger mellom tverrprofil 4 og 5. Figur 1: Plassering til tverrsnittsprofiler i Hec-Ras modellen. Svart linje indikerer kulvertene. Reguleringsområdet B4,2 ligger mellom profil 4 og 5. I forprosjektet til Høylandskanalen er Manningstall (ruhet) satt til 30. Her blir det benyttet et Manningstall på 30 i kanalløpet og 17,5 på sidene og langs kantene. Det er kjørt en sensitivitetsanalyse av modellen der alle Manningstall er redusert med 20% (til henholdsvis 24 og 14). Det er benyttet normalstrømning som oppstrøms- og kritisk strømning som nedstrøms grensebetingelse. Dette synes å være mest realistisk utfra en vurdering av kartdata og fallforhold i kanalen. Modellen er kjørt for et mikset strømningsregime med en dimensjonerende vannføring på 8,4 m 3 /s. Hydraulisk beregning av Høylandskanalen 3

4 3.2 Beregnet vannlinje Tabell 1 viser beregnet vannlinje og energilinje for kanalprofil 4 og 5 som ligger henholdsvis rett oppstrøms og nedstrøms reguleringsområdet B4.2. Resultatene for hele modelleringsområdet finnes vedlagt notatet. Tabell 2 viser resultater for de samme tverrsnittsprofilene for sensitivitetsanalysen der Manningstallet er redusert med 20%. Figur 2 og 3 viser de omtalte tverrsnittsprofilene. Figur 4 viser beregnet lengdeprofil av hele modellområdet. Tabell 1: Beregnede hydrauliske parameter oppstrøms og nedstrøms planområdet. Q=8,4 m 3 /s, M = 30 og 17,5. Profil Vannføring Vannlinje Energilinje Hastighet Froude m 3 /s.30 moh.32 moh 0.64 m/s m 3 /s.29 moh.30 moh 0.37 m/s 0.10 Tabell 2: Beregnede hydrauliske parameter for sensitivitetsanalysen oppstrøms og nedstrøms planområdet. Q=8,4 m 3 /s, M= 24 og 14. Profil Vannføring Vannlinje Energilinje Hastighet Froude m 3 /s.34 moh.36 moh 0.62 m/s m 3 /s.32 moh.33 moh 0.36 m/s Profil 4 4regule ringsom råde B4, Figur 2: Beregnet tverrsnittsprofil 4 og 5 for modellkjøring med Q = 8,4m 3 /s og M=30 og 17,5. Profil 5 reguleri ngsomr åde B4, Profil 4 reguleri ngsomr åde B4, Figur 3: Beregnet tverrsnittsprofil 4 og 5 for modellkjøring med Q = 8,4m 3 /s og M=24 og 14. Profil 5 Hydraulisk beregning av Høylandskanalen 4

5 Hoy Brat Main Channel Distance (m) Figur 4: Lengdeprofil av den modellerte strekningen av Høylandskanalen for Q=8,4m 3 /s og M=30 og 17,5. Overhøyden til kulvertene er lagt inn på ut fra oppmåling. Det aktuelle reguleringsområdet ligger mellom profil 5 og SAMMENLIGNING MOT TIDLIGERE BEREGNINGER Ved utarbeidelse av forprosjektet til Høylandskanalen, som Asplan Viak gjennomførte i 2007, ble vannlinjen i kanalen beregnet både for en opprinnelig tilstand og for en skissert tilstand etter utbygging. Det er ønskelig at vannlinjen etter utbygging i liten grad forandres samtidig som den ikke medfører problemer ved flom. Tidligere beregnede vannlinjer er vist på tegning HH003 som finnes vedlagt forprosjektet. For opprinnelig situasjon er det kun gjort beregning for en 100 årsflom. Dimensjonerende tilfelle er i ettertid blitt oppjustert til 200 årsflom. For beregnet tilstand etter utbygging fra forprosjektet (med skissert kanalløp og kulverter) er det beregnet vannlinje for en 200 årsflom uten klimatillegg. 200 årsflommen benyttet ved beregning av dagens tilstand (etter utbygging) er noe høyere ettersom det er lagt til et klimatillegg. I tabell 3 under er nivået til vannlinjen ved reguleringsområde B4,2 presentert for beregning av opprinnelig og skissert tilstand (fra forprosjektet), og for dagens tilstand (etter utbygging) som er beregnet i dette notatet. Tabell 3: Vannlinjer beregnet for opprinnelig situasjon, skissert situasjon i forprosjekt og situasjon etter utbygging. Situasjon: Returperiode - Q: Nivå til vannlinje ved B4,2 Opprinnelig fra forprosjekt 100 år 6.8 m 3 /s,95 moh Skissert i forprosjekt 100 år 6.8 m 3 /s,80 moh Skissert i forprosjekt 200 år 7,2 m 3 /s,95 moh Etter utbygging 200 år 8,4 m 3 /s,30 moh *Etter utbygging 7,2 m 3 /s,90 moh Av tabell 3 ser man at vannlinja er redusert noe fra opprinnelig situasjon til den skisserte situasjon i forprosjektet. Beregnet situasjon etter utbygging viser at vannlinja kan ligge 35 cm høyere enn opprinnelig beregnet i forprosjektet. Dette skyldes økt vannmengde i form av klimatillegget som er lagt til vannmengdeberegningen. Hydraulisk beregning av Høylandskanalen 5

6 Det er gjort en tilleggsberegning (*) av situasjonen etter utbygging med en vannmengde på 7,2 m 3 /s for å kunne gjøre en direkte sammenligning mellom vannlinje beregnet i forprosjektet for en skissert tilstand og for tilstand etter utbygging. Av beregningen ser man at vannlinjen etter utbygging er 5 cm lavere enn skissert i forprosjektet for samme vannmengde. Kanalen har dermed tilnærmet samme kapasitet som gitt i forprosjektet. Ettersom dimensjonerende vannmengde er blitt økt siden beregningene i forprosjektet ble gjort er det forventet at 200 årsvannlinje ligger noe høyere. Dette må tas hensyn til ved utbygging av felt B4,2. 5 SAMMENDRAG OG KONKLUSJON Dimensjonerende 200 årsflom, inkludert klimatillegg, er funnet til 8,4 m 3 /s for Høylandskanalen. Vannlinjen for dimensjonerende flom er beregnet med fokus på reguleringsområde B4,2 ved Brattebø gård. På bakgrunn av oppmåling av karakteristiske kanaltverrsnitt, kulverter og kartdata er kanalens geometri lagt inn og modellert ved bruk av programmet Hec-Ras. Resultatene fra modelleringen viser at det vil oppstå oppstuving i forkant av kulvertene ved dimensjonerende flom noe som påvirker vannstanden i kanalen. Sammenligning av beregnet vannlinje mot beregninger gjort i forprosjektet viser at kanalens kapasitet er tilsvarende det som ble skissert i forprosjektet. Vannlinjen ved en dimensjonerende 200 årsflom ligger 35 cm høyere en det som ble beregnet i forprosjektet noe som skyldes et klimatilegg som er lagt til vannføringen. Beregningene viser at vannivået kan nå kvotehøyde,3 moh ved dimensjonerende flom ved planområdet. Energilinja vil ligge et par centimeter over denne høyden. Det anbefales at sikker flomhøyde skal ligge minimum 0,5 meter over energilinja for dimensjonerende flom som vil tilsvare en kotehøyde på,8 moh. Sensitivitetsanalysen som er gjort ved å redusere Manningstall (øke ruhet) gir en minimal økning av vannlinjen og energilinjen ved planområdet (3 4cm). Dette er akseptabelt og gir en kvalitetssikring av modelleringsresultatene. Det konkluderes med at vannlinjen til dimensjonerende 200 årsflom (inkludert klimatillegg) ikke vil påvirke planområde Brattebø gård B4.2. Det bør derimot kontrolleres at et vannivå til kotehøyde,8 moh kan aksepteres og ikke medfører problemer for området ved flom. Hydraulisk beregning av Høylandskanalen 6

7 6 VEDLEGG 6.1 Resultater fra Hec-Ras modell Med klimatillegg Profil Q [m 3 /s] Kanal [moh] VL [moh] EL [moh] V [m/s] Fr Sensitivitetsanalysen Profil Q [m 3 /s] Kanal [moh] VL [moh] EL [moh] V [m/s] Fr Hydraulisk beregning av Høylandskanalen 7

8 6.2 Tverrsnittprofiler i Hec-Ras modell I tverrprofilene er nivået til vannlinjen ved beregnet 200 årsflom vist. Profil 1: Profil 2: Kulvert 1: Hydraulisk beregning av Høylandskanalen 8