Statens Vegvesen Region Sør. Hydrauliske beregninger RV.9 Langeid-Krokå

Transkript

1 Statens Vegvesen Region Sør Hydrauliske beregninger RV.9 Langeid-Krokå

2 RAPPORT Flomberegning Skjomen Rapport nr.: Oppdrag nr.: Dato: Kunde: Statens vegvesen Region Sør Hydrauliske beregninger RV.9 Langeid Krokå Sammendrag: Hydrauliske beregninger viser en svært liten endring av vannstander mellom dagens situasjon og situasjon med ny veifylling ut i løpet. Vannstandsøkningen under store flommer vil bare være ca. 0.1 meter høyere og det er ingen utsatte områder oppstrøms som vil bli berørt av dette. Utarbeidet av: Gunnar Berg Kontrollert av: Wolf Dietrich Marchand Oppdragsansvarlig / avd.: Kjell Huseby Oppdragsleder / avd.: Gunnar Berg

3 Innhold 1 Innledning Hydrologisk grunnlag årsflom Reguleringen og utløp Hekni Kraftverk Lokaltilsig for Langeid og forbislipping Hekni Kraftverk Driftsvannføring Hekni Kraftverk Hydraulisk modell Metodikk Kalibrering Modell med ny veiløsning og blekeløp Resultater Konklusjon Vedleggsliste 1 Resultater

4 1 1 Innledning I forbindelse med planlagt ny Rv.9 ved Langeid-Krokå har Sweco utført hydrauliske beregninger i Otra ved Langeid med den hydrauliske modellen HecRas. Den nye riksveien er planlagt å ligge noe ut i dagens vestre elveløp. Dette vil kunne medføre en høyere vannstand som følge av at strømningsarealet i elva blir mindre. Det er derfor utført beregninger av vannstander opp til 200-årsflom ved dagens situasjon og situasjon med ny veiløsning inkludert blekeløp i østre ende. Strekningen som det er beregnet vannstander for er på ca. 5 km. En oversikt over hele den beregnede strekningen er vist i Figur 1 og et mer detaljert bilde over inngrepsområdet er vist Figur 2. Det er også sett på ulike tiltak for å gjøre området mer attraktivt for Bleka. Dagens forhold er ikke gode, og i forbindelse med den nye veiløsningen er det planlagt å forbedre vandringsmulighetene og oppvekstvilkårene for Bleka. Dette er gjort i samarbeid med Uni Miljø ved Bjørn Barlaup og Ulrich Pulg.

5 2 Figur 1 Oversikt over beregnet strekning

6 3 Figur 2 Oversikt over inngrepsområdet

7 4 2 Hydrologisk grunnlag årsflom Den høyeste vannføringen som er benyttet i denne beregningen er en 200-årsflom årsflommen er utledet fra flomberegning for Otravassdraget, (Cm Consulting 2007). I denne beregningen var det ikke beregnet verdier for området ved Langeid. For å finne 200-årsflommen ved Langeid er det utført flomfrekvensanalyse fra vannføringstasjonen Hovet. Det er benyttet et forholdstall på Q1000/Q200 fra analysen (86%). Fra flomberegningen er det beregnet Q1000 for Hekni/Tjurmo og denne ble bestemt til 1215 m 3 /s. Q1000 for Langeid er funnet ved en arealskalering mot Hekni. For Langeid er det da beregnet en Q1000 på 1286 m 3 /s og dette gir en 200-årsflom på ca 1106 m 3 /s. 2.2 Reguleringen og utløp Hekni Kraftverk Strekningen er berørt av reguleringen i Otra. Vann som er gått gjennom Hekni Kraftverk (driftsvannføring) renner ut i kanalen ved flomvollen. Oppstrøms for dette er det kun lokaltilsig fra uregulert felt nedenfor Hekni Kraftverk samt forbislipping som utgjør tilsiget. 2.3 Lokaltilsig for Langeid og forbislipping Hekni Kraftverk Det finnes ikke data for vannføringen rett oppstrøms utløpet av Hekni Kraftverk. Lokaltilsiget er derfor beregnet ut fra den avløpstassjonen som er vurdert å kunne representere lokalfeltet for Langeid. Avløpsstasjon Songedalsåi er valgt å representere lokalfeltet for Langeid. Langeid har et lokalfelt på ca. 72 km 2 og Songedalsåi har en feltstørrelse på 65.5 km 2. Songedalsåi ligger også nært feltet til Langeid. Den beregnede tilsigsserien for Langeid ansees derfor som god. Feltene er vist i Figur 3. Basert på den beregnede tilsigserien og mottatte data for forbislipping fra Hekni Kraftverk er det utført statistiske analyser på tilsiget. Resultatene er vist i Figur 4 til Figur 8.

8 5 Figur 3 Oversikt over Lokalfelt Langeid og Songedalsåi.

9 Lokaltilsig + forbitapping jan. 15. jan. 29. jan. 12. feb. 26. feb. 11. mar. 25. mar. 8. apr. 22. apr. 6. mai. 20. mai. 3. jun. 17. jun. 1. jul. 15. jul. 29. jul. 12. aug. 26. aug. 9. sep. 23. sep. 7. okt. 21. okt. 4. nov. 18. nov. 2. des. 16. des. 30. des. 5-persentil 75-Persentil 25-Persentil 50-Persentil Figur 4 Statistikk med 5, 25, 50 og 75 persentilen (Verdier i m³/s) Lokaltilsig + forbitapping Midlere vannføring minimum vannføring Figur 5 Statistikk midlere og minimum vannføring.

10 7 Lokaltilsig + forbitapping Figur 6 Statistikk maksimum vannføring. maksimumvannføring Figur 7 Varighet av vannføringer i prosent av tiden (verdier i m³/s).

11 8 Figur 8 Månedsmidler (verdier i m³/s)

12 9 2.4 Driftsvannføring Hekni Kraftverk Basert på mottatte data for driftsvannføringen fra Hekni Kraftverk er det utført statistiske analyser på vannføringen. Resultatene er vist i Figur 9 til Figur Driftsvannføring jan. 15. jan. 29. jan. 12. feb. 26. feb. 11. mar. 25. mar. 8. apr. 22. apr. 6. mai. 20. mai. 3. jun. 17. jun. 1. jul. 15. jul. 29. jul. 12. aug. 26. aug. 9. sep. 23. sep. 7. okt. 21. okt. 4. nov. 18. nov. 2. des. 16. des. 30. des. 5-persentil 75-Persentil 25-Persentil 50-Persentil Figur 9 Statistikk med 5, 25, 50 og 75 persentilen (Verdier i m³/s) Driftsvannføring Midlere vannføring Figur 10 Statistikk midlere og minimum vannføring. minimum vannføring

13 10 Driftsvannføring Figur 11 Statistikk maksimum vannføring. maksimumvannføring d r i f t s v a n n f ø r i n g månedsmiddler Figur 12 Månedsmidler (verdier i m³/s)

14 11 Figur 13 Varighet av vannføringer i prosent av tiden (verdier i m³/s) 3 Hydraulisk modell 3.1 Metodikk Beregningene er utført med den hydrauliske modellen Hecras. Dette er en en-dimensjonal modell, og dette betyr at man får en midlere vannhastighet og vannflate for hvert profil. Modellen er bygd opp av tverrprofiler basert på lasermålinger fra fly og gir en svært god detaljering av terrenget. Terrenget under vannflata er estimert etter skjønn. Modellen er beregnet såpass langt nedstrøms for tiltaksområdet for å unngå at nedre grensebetingelse (et subjektivt valg) skal påvirke den beregnede vannstanden for det aktuelle området. Største vannføring som det er beregnet vannstander for er på 1100 m 3 /s, noe som tilsvarer en 200-årsflom. Store flommer som er observert i nyere tid har vært rundt 500 m 3 /s (pers. medd. Egeland AE) og det er derfor også beregnet vannstander ved denne vannføringen. Vannføringer på og 2 m 3 /s, er benyttet for å se på endringer under mer normale forhold. Det er benyttet en driftsvannføring fra Hekni kraftverk på 80 m 3 /s (midlere driftsvannføring) for alle de beregnede vannføringene i modellen. Det vil si med minstevannføring på 2 m 3 /s oppstrøms terskelområde så er vannføringen nedstrøms utløpet fra Hekni på 82 m 3 /s.

15 Kalibrering Modellen er beregnet uten gode data og kalibrere mot og det knytter derfor til en viss usikkerhet til resultatene. Vannføringen ved utløpet av Hekni Kraftverk er antatt å være 80 m 3 /s ved kote 204. Dette basert på sammenligning av flybilder/laserscannede data og registrert driftsvannføring. Friksjonen i elveløpet har stor betydning for beregnede vannstander men samtidig vanskelig å bestemme uten gode data og kalibrere mot. Det er benyttet en Mannings n på 0.04 for store deler av strekningen. Ved Langeid hvor det er mye vegetasjon på øyene i løpet er det benyttet en Mannings n på Disse verdiene er vurdert til å være konservative (for å være på den sikre siden). I den nedre grensebetingelsen i modellen er det benyttet en normalhelning på Ulike verdier av denne får ikke betydning for vannstander i det aktuelle området. 3.3 Modell med ny veiløsning og blekeløp Den hydrauliske modellen for dagens forhold er justert på strekningen mellom profil 6281 og Profilene er snevret inn for å modellere veifyllingen som vil sperre dagens vestre hovedløp. I tillegg er det konstruert en kanal for bleka (blekeløp). Tverrprofil ved dagens terskel er modellert som vist i Figur 14. Her er dagens hovedløp sperret med veifylling og hovedløpet er flyttet til østre side hvor også blekeløpet er modellert. Blekeløpet er modellert ved siden av dagens terskel for å unngå å berøre dagens konstruksjoner. For å få til dette må det imidlertid graves ut en kanal her. Modellert blekeløp er vist i Figur 14, og det er utformet slik at det skal være minst mulig endring i vannstand sammenlignet med dagens forhold for ulike vannføringer. Et eksempel på endret tverrsnitt noe nedstrøms terskel er vist i Figur 15.

16 P r o f i l T e r s k e l dagens med vei Figur 14 Endret tverrsnitt i profil 6281(terskel) som følge av veifylling og blekeløp. Blekeløpet er modellert å ligge inntil med dagens skråning i øst med en voll på vestsiden der det er behov. Blekeløpet er modellert med en kapasitet på ca 10 m 3 /s. Ved vannføringer over dette vil vannet renne andre steder i tillegg til blekeløpet. Rett oppstrøms profil 6241 kommer det en liten bekk nordøst fra og her bør det planlegges slik at dette vannet kommer inn i Blekeløpet. Blekeløpet er hovedsakelig modellert med et strømingsareal ved 10 m 3 /s på minimum 10m 2. Ved siste profil ved enden av flomvollen er profilet innskrenket til et strømningsareal på ca 5 m 2 for å øke hastigheten ut i samløpet med driftsvannføringen.

17 P r o f i l dagens Med vei Figur 15 Endret tverrsnitt i profil 6241 som følge av veifylling og blekeløp.

18 4 Resultater 15 Resultatene fra alle beregningene er vist tabellarisk i vedlegg1. Konsekvensene av å bygge vei og veifylling ut i dagens hovedløp i vest vil være små. Økt vannstand oppstrøms terskel som følge av planlagt ny veifylling vil være ca 10 cm ved store flommer og ingen endring nedstrøms tiltaket. Ved profil 7448 vil vannstandsendringen som følge av tiltaket være null. Et lengdeprofil av beregnet strekning for situasjon etter tiltaket med ulike vannføringer er vist i Figur 16. Resultater for situasjon før og etter ny vei for 200-årsflom er vist i Tabell 1 og Tabell Otra hoved1 Legend WS PF 1 WS PF 2 WS PF 4 Ground 208 Elevation (m) Main Channel Distance (km) Figur 16 Lengdeprofil av modell med veifylling og blekeløp for 1100 m 3 /s(pf1), 500 m 3 /s(pf2) og 100m 3 /s(pf4).

19 årsflom for dagens situasjon Tverrprofil Vannføring Vannstand Energilinje VannhastigheStrømningsarFroude tall (m3/s) (m) (m) (m/s) (m2) Tabell 1Resultaterfor 200-årsflom ved dagens situasjon.

20 årsflom for situasjon med ny vei Tverrprofil Vannføring Vannstand Energilinje VannhastigheStrømningsa Froude tall (m3/s) (m) (m) (m/s) (m2) Tabell 2Resultater for 200-årsflom ved situasjo med ny vei.

21 18 5 Konklusjon Hydrauliske beregninger viser en svært liten endring av vannstander mellom dagens situasjon og situasjon med ny veifylling ut i løpet. Vannstandsøkningen under store flommer vil bare være ca. 0.1 meter høyere og det er ingen utsatte områder oppstrøms som vil bli berørt av dette. Blekeløpet som er modellert nord for den østre terskelen medfører at en kanal må graves ut/sprenges. Alternativt kan man også gjøre tiltak i den eksisterende terskelen. Kanalen er dimensjonert for 10 m 3 /s og vannføringer over dette vil føre til at vannet renner ut av kanalen. Modellert tverrsnitt i Blekeløp vil være noe forskjellig i beregningene i forhold til hvordan det blir etablert. Arealmessig så bør strømningsarealet ved 10 m 3 /s være minimum ca 10 m 2 og ned mot ca. 5 m 2 ved enden av flomvollen.

22 19 Vedlegg 1 Resultater

23 20 Tabell 3Resultater for påvirket strekning oppstrøms tiltaket

24 21

25 22

26 23

27 24

28 25