5- og 10-årsflom er deretter benyttet for å beregne vannstander og vannhastigheter for midlertidig bru og fylling:

Transkript

1

2

3 Sammendrag På oppdrag fra SVV ble det tidligere utført flomberegning og vannlinjeberegning for Forra på eksisterende og ny bru, samt midlertidig fylling for anleggsperioden. Det er nå utført flomberegning for 5- og 10-årsflom for midlertidig bru og fylling i anleggsperioden. Beregning er basert på tidligere utført beregning og flomfrekvensanalyse på VM og 10-årsflom er deretter benyttet for å beregne vannstander og vannhastigheter for midlertidig bru og fylling: Beregning av vannstander ved 10 årsflom for situasjonen med midlertidig bru med tilhørende fyllinger (tegning K060) Beregning av vannstander ved 5 årsflom for situasjon med midlertidig fylling under planlagt ny bru og midlertidig bru med tilhørende fyllinger (tegning K061) Resultatene viser at forventet vannstand ved midlertidig bru for 10-årsflom vil gå opp til 16,45 moh. For midlertidig fylling er forventet vannstand ved 5-årsflom 16,6 moh. Sweco Professor Brochs gate 2 NO 7030 Trondheim, Norge Telefonnummer Sweco Norge AS Org.nr: Hovedkontor: Oslo Frøydis Sjøvold Sivilingeniør Region Trondheim Mobil froydis.sjovold@sweco.no

4 Innholdsfortegnelse 1 Innledning 1 2 Flomberegning Metode og 10-årsflom 1 3 Vannlinjeberegning Beregningsprogram Grunnlag og forutsetninger Elvas geometri Elvas ruhet Grensebetingelser Midlertidig bru Midlertidig fylling for planlagt permanent bru 5 4 Referanser 7 5 Vedlegg 8 NR _01

5 1 Innledning På oppdrag fra Statens vegvesen Region midt, har Sweco Norge AS (Sweco) i Trondheim tidligere utført hydrologisk og hydraulisk vurdering for de ulike alternativene for den planlagte kryssinga av Forra for 200-års flom og for midlertidig fylling i elva. I forbindelse med utførelse av byggearbeid var det nødvendig med tilleggsberegninger for en midlertidig bru og fyllinger for forskjellige flomsituasjoner. Dette er presentert i denne rapporten og omfatter: Beregning av 5-og 10-årsflom. Vannlinjeberegning ved 5-årsflom for fylling i elva i anleggsperioden. Vannlinjeberegning ved 10-årsflom for midlertidig bru i anleggsperioden Sweco har NVE-godkjenning for flomberegning og beregning av flomavledning for alle typer dammer og flomløp. 2 Flomberegning 2.1 Metode Flomberegning ble utført i forrige oppdrag som vist i vedlegg 1 for rapport Flomberegningen er oppdatert med frekvensanalyse for samme vannmerke VM Høggås bru. Flomberegningen er utført i henhold til Retningslinje for flomberegninger (NVE, 2011) og 10-årsflom Ekstremverdier og vekstkurve fra VM124.2 ble benyttet slik at 5-årsflom og 10-årsflom ble lagt til tidligere utført beregning. Døgnverdier for 5-årsflom ble beregnet til Q5 = 226 m 3 /s. 10-årsflom ble beregnet til Q10 = 263 m 3 /s. I den videre beregningen av flomvannstander benyttes følgende momentanverdier : Q5 momentan = 257 m 3 /s Q10 momentan = 300 m 3 /s Oversikt over alle flomverdier er vist i tabell nedenfor. 1 (13) NR _01

6 Stasjonsnr Navn Høggås bru Forra ved Forra bru A (km 2 ) ,4 QM (m³/s) qm (l/(s*km²)) Q5/QM Q5 (m³/s) Q5 (l/(s*km²)) Q5, momentanverdi (m³/s) 1,2 1, Q10/QM Q10 (m³/s) Q10 (l/(s*km²)) Q10, momentanverdi (m³/s) 1,4 1, Q200/QM Q200 (m³/s) q200 (l/(s*km²)) Q200, momentanverdi (m³/s) Q200, klimatilpasset 2,2 2, Q1000/QM Q1000 (m³/s) q1000 (l/(s*km²)) Q1000, momentanverdi (m³/s) Q1000, klimatilpasset 2,6 2, (13) repo001.docx NR _01 vannlinjeberegning for midlertidig bru og fylling.docx

7 3 Vannlinjeberegning Vannlinjeberegningen er utført for midlertidig bru med tilhørende fylling og fylling 10- årsflom og for den midlertidige fyllingen som trengs for installasjon av den nye brua for 5- årsflom. 3.1 Beregningsprogram Til beregning av flomstigning er programmet HEC-RAS benyttet. Programmet beregner strømning i en dimensjon. Forra er beskrevet med 11 tverrprofiler og Stjørdalselva med 6 tverrprofiler (se vedlegg 5 og 6). Programmet beregner gjennomsnittlig vannstand og hastighet i profilene. Endimensjonal beregning er godt egnet der strømningen er ganske lik i hele tverrprofilet. 3.2 Grunnlag og forutsetninger For vannlinjeberegningen benyttes: Vannføring (beregnet 5- og 10-årsflom) Elvas geometri (terrengets form) Elvas ruhet (strømningsmotstand) Dimensjoner på planlagt permanent bru, midlertidig bru og fyllinger, Elvas geometri Elva og terrengets form må beskrives i strømningsmodellen. En digital terrengmodell fra Statens vegvesen med oppløsning 1x1 m er benyttet for området rundt Forra bru. For området ned mot Hegra bru er det benyttet en modell med oppløsning 2x2 m. Oppmålingen av elva ble utført med GPS med nøyaktighet 1 cm, og ADCP utstyr (Acoustic Doppler Current Profiler, måler vannhastighet og dyp) fastmontert på en kajakk. Oppmåling sammen med høydemodellen gir en god beskrivelse av elva og terrenget Elvas ruhet I strømningsmodellen må elva og terrengets ruhet (strømningsmotstand), uttrykt ved Manningskoeffisient, n, legges inn. Følgende verdier er benyttet: Elveløpet: n = 0,03 Områder med skog: n = 0,08 Områder med åker/jorder: n = 0, Grensebetingelser Vannstanden og vannføring ved Hegra bru er benyttet som nedstrøms grensebetingelse. Vannstanden et tatt fra NVEs flomsonekartlegging. 3 (13) NR _01

8 For Forra og øvre del av Stjørdalselva, er helning på normal dybde benyttet som grensebetingelse. Helningen på elvestrekningene ble under feltarbeidet målt til 4,5 % i Forra og 1,3 % i Stjørdalselva. 3.3 Midlertidig bru Midlertidig bru med tilhørende fyllinger er beregnet for vannlinje ved 10-årsflom i Forra og Stjørdalselva. Geometrien er basert på tegning K060, vedlegg Forra Plan: Plan Forra Forra Legend EG 10 -årsflom WS 10 -årsflom Crit 10 -årsflom Ground 16 Høyde (m) Avstand fra utløp i Stjørdalselva (m) Figur 1: Lengdeprofil for Forra ved midlertidig bru og 10-årsflom, Q10. Lengde (fra landkar til landkar) Bredde Høyde, underkant undergurt 51 m 8 m 18.5 moh. Figur 1 viser lengdeprofil av Forra med vannlinje for Q10 ved midlertidig bru. Vannstanden er 16,45 moh. ved planlagt brosted. Høyeste gjennomsnittlig vannhastighet i gjennomløpet er på oppstrøms side og er 2,07 m/s. 4 (13) repo001.docx NR _01 vannlinjeberegning for midlertidig bru og fylling.docx

9 Forra Plan: Plan Legend Høyde (m) EG 10 -årsflom WS 10 -årsflom Crit 10 -årsflom Ground Ineff Bank Sta Station (m) Figur 2: Tverrprofil oppstrøms side av midlertidig bru, vannstand 16,43 moh Forra Plan: Plan Legend Høyde (m) EG 10 -årsflom WS 10 -årsflom Crit 10 -årsflom Ground Ineff Bank Sta Station (m) Figur 3: Tverrprofil nedstrøms side av midlertidig bru, vannstand 16,44 moh 3.4 Midlertidig fylling for planlagt permanent bru Planlagt permanent bru med tilhørende midlertidige fyllinger er beregnet for vannlinje ved 5-årsflom i Forra og Stjørdalselva. Geometrien er basert på tegning K061 og K001, se tegning K061 i vedlegg 2. 5 (13) NR _01

10 20 18 Forra Plan: Plan Forra Forra Legend EG 5 -årsflom WS 5 -årsflom Crit 5 -årsflom Ground 16 Høyde (m) Avstand fra utløp i Stjørdalselva (m) Figur 4: Lengdeprofil for Forra ved midlertidig fylling for 5-årsflom, Q5 Høyeste vannstand på oppstrøms side av fylling er ved 16,6 moh. Høyeste vannhastighet er 1,8 m/s og oppstår nedstrøms fylling. Forra Plan: Plan Legend Høyde (m) EG 5 -årsflom WS 5 -årsflom Crit 5 -årsflom Ground Ineff Bank Sta Station (m) Figur 5: Tverrprofil rett oppstrøms fylling. Vannstand 16,6 moh Forra Plan: Plan Legend Høyde (m) EG 5 -årsflom WS 5 -årsflom Crit 5 -årsflom Ground Ineff Bank Sta Station (m) Figur 6: Tverrprofil fylling på oppstrøms side. Vannstand 15,7 moh 6 (13) repo001.docx NR _01 vannlinjeberegning for midlertidig bru og fylling.docx

11 Forra Plan: Plan Legend Høyde (m) EG 5 -årsflom WS 5 -årsflom Crit 5 -årsflom Ground Ineff Bank Sta Station (m) Figur 7: Tverrprofil på nedstrøms side av fylling, vannstand 15,85 moh Forra Plan: Plan Legend Høyde (m) EG 5 -årsflom WS 5 -årsflom Crit 5 -årsflom Ground Ineff Bank Sta Figur 8: Tverrprofil nedstrøm fylling, vannstand 16,11 moh 4 Referanser Station (m) NVE, 2/2004: Flomsonekart. Prosjekt. Hell. Kartblad: Hegra. 200-årsflom. NVE, 2011: Retningslinjer for flomberegninger til 5-7 i forskrift om sikkerhet og tilsyn med vassdragsanlegg. Retningslinje 4/2011. Norges vassdrags- og energidirektorat. Pettersson, 2003: Lars-Evan Pettersson. Flomberegning for Stjørdalselva. Rapport nr Norges vassdrags og energidirektorat. Pettersson, 2009: Lars-Evan Pettersson. Flomforhold i Sør- og Midt-Norge. Rapport nr Norges vassdrags og energidirektorat. Vassdragshåndboka, 2010, Tapir akademisk forlag Databaser: databasen Hydra II NVEs lavvannskart 7 (13) NR _01

12 5 Vedlegg 8 (13) repo001.docx NR _01 vannlinjeberegning for midlertidig bru og fylling.docx

13 Vedlegg 1: Tegning midlertidig bru 9 (13) NR _01

14 Vedlegg 2: Tegning fylling for ny bru 10 (13) repo001.docx NR _01 vannlinjeberegning for midlertidig bru og fylling.docx

15 Vedlegg 3: HEC-RAS resultater Q10 midlertidig bru River Sta Profile Q Total Min Ch El W.S. Elev Crit W.S. E.G. Elev Vel Chnl Froude # Chl (m3/s) (m) (m) (m) (m) (m/s) årsflom årsflom årsflom årsflom årsflom årsflom årsflom Bridge årsflom årsflom årsflom årsflom Vedlegg 4: HEC-RAS resultater fylling Q5 River Sta Profile Q Total Min Ch El W.S. Elev Crit W.S. E.G. Elev Vel Chnl Froude # Chl (m3/s) (m) (m) (m) (m) (m/s) årsflom årsflom årsflom årsflom årsflom årsflom årsflom Bridge årsflom årsflom årsflom årsflom (13) NR _01

16 Vedlegg 5: Profiler HEC-RAS modell midlertidig bru (viser både oppmålte profiler og interpolerte profiler) r a For Forra * 605 S t j or da l se l v a Nederst * * * * * * * * * * *3601 kobl ing Ovre (13) repo001.docx NR _01 vannlinjeberegning for midlertidig bru og fylling.docx

17 Vedlegg 6: Profiler HEC-RAS modell fylling r a For Forra * * * S t j or da l se l v a Nederst * * 3601 Kobling Ovre (13) NR _01