Hva må vi gjøre for at infrastrukturen må tåle å stå ute?

Transkript

1 Hva må vi gjøre for at infrastrukturen må tåle å stå ute? Harald Norem Infrastrukturen må tåle å stå ute Harald Norem, Christen Ræstad og Joakim Sellevold Et kritisk blikk på den rasjonelle formelen viser at en rekke faktorer medfører at vi underdimensjonerer infrastrukturen og flomveier når det gjelder ekstrem nedbør. NVE 28/2016 Naturfare.no/prosjekter Våre veger-06/2016

2 Presentasjon av meg selv Utdannet ved NTH med vegbygging som hovedfag Dr.ing-grad om høyfjellsveger Jobbet ved Statens Vegvesen og NGI med høyfjellsveger og snøskred som hovedtema Professor ved NTNU innen vegfag Utarbeidet lærebøker om snøskred, høyfjellsveger, flomskred og overvannshåndtering og drenering av veger og jernbaner Mitt viktigste arbeidsfelt har hele tiden vært å planlegge veger og infrastruktur i områder hvor klimaet er den viktigste premissen for lokaliseringen av veger og annen infrastruktur.

3 Et alvorlig spørsmål Hvordan kan vi ta hensyn til klimaendringer, hvis vi i dag ikke utnytter kunnskapen om dagens klima i planleggingen og driften av infrastrukturen? En av de store fordelene med dagens klimadebatt er at vi har fått et øket fokus på at klima er en viktig premiss ved valg av løsninger.

4 Målsetting for foredraget Sette et kritisk lys på: Hvordan definerer vi grunnlaget for dimensjonerende vannføring Valg av verdier brukt i den rasjonelle formelen Hvordan tar vi hensyn til usikkerhet ved beregningene

5 Forslag til dimensjoneringsnivåer Normalsituasjonen Infrastrukturen skal fungere etter forutsetningene Krav til framkommelighet og sikkerhet skal være ivaretatt. Flomsituasjonen Godtar redusert framkommelighet og sikkerhet under kortere perioder. Godtar mindre skader Ekstremsituasjonen Godtar at infrastrukturen ikke fungerer tilfredsstillende i begrensede perioder Skadene skal ikke være omfattende Skadene mot 3. Part er begrensede

6 Forholdet til 3. part Konsekvensene av å endre den naturlige dreneringen og å endre arealbruken krever stor grad av aktsomhet og ansvar. Ansvaret for hvordan en sender overvannet videre er det lagt vekt på.

7 Hvor mye av vannet skal gå i rør? Systemene for overvannshåndtering må håndtere normalsituasjonen tilfredsstillende Ved flomsituasjonen kan en tillate at vann renner i gater og veger, dersom disse er tilstrekkelig robuste mot erosjon For ekstremsituasjonen skal en, om mulig, ha alternative, erosjonssikrede flomveger

8 Alternative vannveger/flomveger

9 Den rasjonelle formelen Q=C i A (l/s) C=Avrenningsfaktor i =Nedbørsintensitet (l/s ha) A=Areal (ha)

10 Avrenningsfaktoren, C Avrenningsfaktoren, C, definerer hvor stor andel av nedbøren som renner som overvann. Denne faktoren avhenger av: Permeabilitet Metningsgrad Terrenghelling

11 Nedbørsintensitet Nedbørsintensiteten er avhengig av Sted, klimatiske forhold der en prosjekterer infrastrukturen Tidsfaktoren, Hvor lang tid det tar før en får maksimal vannføring, som er definert som konsentrasjonstiden. Tiden det tar fra den intense nedbøren når fram til beregningsstedet

12 IVF-kurver Intensitet-Varighet-Frekvens Skal IVF-kurvene kunne anvendes til dimensjoneringen, må målestasjonene stå der det regner mest

13 En ingeniørs problemstilling R=? Skal hver enkel kulvert dimensjoneres for en definert returperiode, eller skal infrastrukturen i et begrenset område dimensjoneres for den samme returperioden? R=? Dersom vi antar at det planlegges en veg fra Oslo og til Trondheim, og at hver dimensjonerende nedbørsperiode har en utstrekning i lengde på 10 km, så vil det langs vegen skje 50 nedbørsperioder med 200 års returperiode i løpet av 200 år. Eller med andre ord, vi aksepterer større nedbør enn dimensjonerende hvert 4. år på denne strekningen.

14 Konsentrasjonstiden t=0,6 L/H 0, A s =0,6 (L/I)0, A s t=konsentrasjonstid L=Lengde H=Høydeforskjell As=Andel sjøareal I=Helning Konsentrasjonstiden avhenger av: Lengden Hellingen (Høydeforskjellen) Terrengets ruhet Kanaliseringsgrad H I L

15 Effekt av sjøareal Leddet 3000 A s innebærer at konsentrasjonstiden øker med 30 min med et sjøareal på 1 %. For de fleste aktuelle konsentrasjonstider gir dette en reduksjon på l/s.

16 Effekt av sjøareal Vi anbefaler å bruke tilrådingene fra Dep of Transportation, Georgia

17 Konsentrasjonstid som funksjon av terrengtype Anbefalt likning for konsentrasjonstid t=k L/H 0,5 =K (L/I) 0,5 Konstanten, K, velges ut fra tabell: Terrengtype Konstant Tett skog 0,6 Høy vegetasjon 0,4 Plen og kort gress 0,25 Bart fjell 0,15 Asfalt og betong 0,1

18 Effekt av usikkerhet Norsk standard angir at alle beregnete naturlaster skal ganges med en faktor på 1,6 ved dimensjonering av konstruksjoner. Tilsvarende regel gjelder ikke for dimensjonering for håndtering av overvann Med de store usikkerhetene som gjelder for dimensjonering av vannføring bør en sannsynligvis bruke den samme lastfaktoren som for andre naturlaster

19 Konklusjoner Vi mener at nåværende dimensjoneringsregler fører til en systematisk underestimering av dimensjonerende vannføring, og at dagens regler ikke tar vare på usikkerhetene i dagens modeller. Dette gjelder spesielt for beregninger for lange returperioder Underdimensjoneringen og usikkerheten er knyttet til: Store variasjoner for valg av avrenningsfaktor Dagens IVF-kurver er knyttet til enkeltpunkter og ikke til større arealer Det er lite sannsynlig at nedbørmålerne står der det regner mest Formelverket for konsentrasjonstid gir for høye verdier for flater med glattere flater enn tett skog Formelverket for effekt av sjøareal er gir urealistisk store effekter Vi må ta hensyn til usikkerhetene i våre anslag For lange returperioder bør sannsynligvis anslagene for dimensjonerende nedbør økes med en faktor på minst 4