Flomsonekart Delprosjekt Nesttun. Kjartan Orvedal Camilla Meidell Roald

Transkript

1 Flomsonekart Delprosjekt Nesttun Kjartan Orvedal Camilla Meidell Roald R A P P O R T

2

3 Rapport nr 74 / 2013 Utgitt av: Redaktør: Vannlinje: Kart: Norges vassdrags- og energidirektorat Kjartan Orvedal Kjartan Orvedal Camilla Meidell Roald Trykk: NVEs hustrykkeri Opplag: 15 stk Forsidefoto: Nesttun Senter onsdag morgen 14.sept (F.v) Ingrid Solberg (10), Sigrid Aadland (12) og Frøya Løvlie (10) måtte gi opp å gå på skolen onsdag morgen. Foto: Espen Forsberg, BA. ISBN: ISSN: Sammendrag: Det er utarbeidet flomsonekart for Nesttunvassdraget, fra Hopsdammen til Grimevatnet og Myrdalsvatnet. Denne rapporten kartlegger dagens tilstand i vassdraget og er basert på flom-, vannlinje- og flomsoneberegninger på den aktuelle strekningen. Beregnet effekt klimaendringene for 200-årsflom i år 2100, er 20 prosent økning i flomvannføringene i forhold til dagens situasjon. Emneord: Nesttun, Bergen, flomsone, flom, flomanalyse, vannlinjeberegning, klima. Norges vassdrags- og energidirektorat Middelthunsgate 29 Postboks 5091 Majorstua 0301 OSLO Telefon: Telefaks: Internett: Desember 2013

4

5

6

7 Sammendrag NVE har utarbeidet flomsonekart for Nesttunvassdraget, som viser oversvømt areal for 20-, 200- og 1000-årsflom, samt klimaframskriving for 200-årsflom i år Denne rapporten presenterer resultatene fra kartleggingen av Nesttunvassdraget fra Hopsdammen til hhv. Myrdalsvatnet og Grimevatnet, en strekning på totalt 9 km. Flomberegningen for Nesttunvassdraget er primært basert på vannstandsobservasjoner ved målestasjonen 55.4 Røykenes, som ligger i nabovassdraget Oselva. Beregninger for klimafremskrivinger viser at Nesttunvassdraget vil få en 20 prosent økning i flomvannføringer, som følge av klimaendringer frem mot år Observerte vannstander fra 2005-flommen er brukt for å kalibrere modellen. Det er utført vannlinjeberegninger for å finne vannstandene ved normalvannføring, middelflom og hhv. 10, 20, 50, 100, 200, 500 og 1000-årsflom. Flomsonekartene viser at omtrent 45 bygninger ligger i flomsonen for en 20-årsflom, deriblant Nesttun P-hus, Nesttun kirkegård, industribygg og boliger. Flomsonen for en flom med 200-års gjentaksintervall viser at ytterligere omtrent 10 bygninger vil være flomutsatt. Ved en 1000-årsflom vil elven sannsynligvis finne et nytt løp til Lille Nesttunvatn. NVE anbefaler generelt at bruer har 50 cm lysåpning opp til brubjelken for 200- årsflommen. Wernerholmsbruen i hovedløpet mellom Lille Hopsvatn og Hopsvatn har for lav kapasitet for en 20-årsflom. Ved Hop har Gangbruen ved utløpet av Nesttunvatnet for liten kapasitet for en 200-årsflom. Videre har samtlige bruer/kulverter ved Nesttun senter for lav kapasitet for en 200-årsflom. Kulverten under Nesttun P-hus har for lav kapasitet for en 20-årsflom og oppstuving herfra medfører at bruen oppstrøms innløpet er dykket ved flom. Videre har bruen på Osvegen nedenfor samløpet mellom Storelva og Midttunelva, samt bruene ved Nesttun kirkegård og kulverten som krysser Fv184, for lav kapasitet for en 200-årsflom. Samtlige kulverter som krysser Midttunelva og Storelva har for lav kapasitet for en 200-årsflom. Ved store flommer kan flomvannet rive med seg vegetasjon og gjenstander som ligger langs elvekanten. Dette kan føre til tilstopping av bruer og kulverter, med påfølgende oppstuving og oversvømmelser selv for mindre flommer. Under flomepisoder er det viktig at utsatte bruer og kulverter i vassdraget inspiseres, for kontinuerlig å vurdere faren for oversvømmelse og muligheten for å sette inn avbøtende tiltak. Erosjon og masseavlagring i forbindelse med store flommer vil øke usikkerheten i beregningene. Flomsoneanalysen er utført med GIS. På flomsonekartet presenteres en flomstørrelse per kart. Områder som er markert som lavpunkter (områder bak flomverk, kulverter m. v) er avledet fra 200-årsflommen. Disse områdene vises på kartet med skravur og bygg utsatt for vann i kjeller er markert med gult. Klimafremskrivningene for 200-årsflommen er markert med rosa. I kommuneplanen kan en bruke flomsonene direkte for å identifisere områder som ikke bør bebygges uten nærmere vurdering av faren og mulige tiltak. I reguleringsplaner og ved dele- og byggesaksbehandling, må en ta hensyn til at også flomsonekartene har begrenset nøyaktighet. Spesielt i områder nær flomsonegrensen, er det viktig at høyden

8 på terrenget sjekkes mot de beregnede flomvannstandene i tverrprofilene. Primært tar en utgangspunkt i de beregnete vannstander og kontrollerer terrenghøyden i felt mot disse. For å unngå flomskade må også dreneringen til bygninger ligge slik at avløpet også fungerer under flom. NVE anbefaler derfor at det legges til en sikkerhetsmargin på 30 cm på de beregnede vannstander, for å ta høyde for usikkerheten i vannlinjeberegningene. Områder som er utsatt for flomfare skal avsettes som hensynssone - flomfare på arealplankart, og tilknyttes bestemmelser som begrenser eller setter vilkår for arealbruken. Dette kan gjøres ved at det ikke tillates etablering av ny bebyggelse lavere enn nivå for en 200-årsflom, med mindre det utføres tiltak som sikrer bebyggelsen mot flom.

9 Innhold 1 Innledning Bakgrunn Avgrensing av prosjektet Flomsonekart og klimaendringer Prosjektgjennomføring Metode og databehov Metode Hydrologiske data Nedbørsfeltet Hydrologisk datagrunnlag Flomberegning Virkninger av klimaendringer Observerte flommer Topografiske data Tverrprofil Digitale kartdata Terrengmodell Kalibreringsdata Vannlinjeberegning Resultat Spesielt om Nesttunvassdraget Grensebetingelser Kalibrering Resultat Lengdeprofil Kart over tverrprofil Vannstandstabell Bruer og kulverter Sideelv Hovedløp Hop Storelva Midttunelva Usikkerhet Flomsonekart Resultater fra flomsoneanalysen årsflom årsflom årsflom Klimaendringer Lavpunkter Områder med fare for vann i kjeller Kartpresentasjon...43

10 4.4.1 Hvordan leses kartet? Kartprodukter Usikkerhet Flomberegningen Vannlinjeberegningen Flomsonekartet Andre faremomenter i området Erosjon og massetransport Veiledning for bruk Unngå bygging på flomutsatte områder Hvordan forholde seg til usikkerhet på kartet? Arealplanlegging og byggesaker bruk av flomsonekart Flomvarsling og beredskap bruk av flomsonekart Generelt om gjentaksintervall og sannsynlighet Referanser Vedlegg kartprodukter Papirkart: Flomsonekart 20-årsflom Nesttun Flomsonekart 20-årsflom Midttun Flomsonekart 20-årsflom Birkeland Flomsonekart 20-årsflom Helldal Flomsonekart 200-årsflom Nesttun med klima Flomsonekart 200-årsflom Midttun med klima Flomsonekart 200-årsflom Birkeland med klima Flomsonekart 200-årsflom Helldal med klima Flomsonekart 1000-årsflom Nesttun Flomsonekart 1000-årsflom Midttun Flomsonekart 1000-årsflom Birkeland Flomsonekart 1000-årsflom Helldal Digitale kartprodukter: Flomsone for 20-, 200-, 1000-årsflom og 200-årsflom med klimaendringer i år 2100 Sone med fare for vann i kjeller for 200-årsflommen

11 1 Innledning Hovedmålet med kartleggingen er å bedre grunnlaget for vurdering av flomfare til bruk i arealplanlegging, byggesaksbehandling og beredskap mot flom. Kartleggingen vil også gi bedre grunnlag for flomvarsling og planlegging av flomsikringstiltak. 1.1 Bakgrunn Etter den store flommen på Østlandet i 1995, kjent som Vesleofsen, ble det oppnevnt et utvalg, Flomtiltaksutvalget som utarbeidet NOU 1996:16 Tiltak mot flom 1. Utvalget anbefalte at det skulle etableres et nasjonalt kartgrunnlag flomsonekart for vassdrag i Norge som har størst skadepotensial 1. Utvalget anbefalte en detaljert digital kartlegging. I Meld.St. 15 ( ) 2, blir det gjort klart at regjeringa vil videreføre satsinga på flomsonekart fra Meld.St. 42 ( ) 3. Regjeringa holder fast på, at styring av arealbruken er det absolutt viktigste tiltaket, for å holde risikoen for flomskader på et akseptabelt nivå. Stortingsmeldingen slår også fast at ved nykartlegging og ajourføringer skal kartene også vise endringer som følge av klimaframskrivinger. Med grunnlag i Meld.St. 42, ble det i 1998 satt i gang et prosjekt for flomsonekartlegging i regi av NVE. Totalt er det gjennomført detaljert flomsonekartlegging av ca. 130 vassdragsstrekninger. Nær halvparten av de kartlagde strekningene munner ut i sjøen. For disse utløpsområdene er oversvømming som følge av stormflo også kartlagt. Arbeidet med detaljert flomsonekartlegging er videreført som en del av forvaltninga fra og med I følge Meld.St. 15, skal NVE utarbeide en Plan for flomfarekartlegging, som klargjør prioriteringene både for nykartlegging og ajourføring. Planen skal oppdateres jevnlig, slik at nye behov blir fanget opp. Les mer om NVE sitt flomsonekartleggingsarbeid på Bekker og sidevassdrag i tilknyting til bosetting, som ofte kan være lagt i rør, kan være årsak til store skader lokalt i flomsituasjoner. De forventa klimaendringene vil føre til økt fare for lokale nedbørsflommer, og dermed økt fare for skade langs mindre elver og bekker, og som følge av overvann i tettbygde strøk. Dette tilsier økt vekt på kartlegging av slike vassdrag, og på kartlegging av oversvømmelse fra overvann. Generelt bør alle kommuner kartlegge flomforholdene tilknyttet bekker og overvann i områder med tett bosetting, for framtidsrettet planlegging av løsninger for flom- og overvannhåndtering. Dette gjelder også Bergen kommune, for områder uten flomsonekart. 1.2 Avgrensing av prosjektet Området som er kartlagt strekker seg fra Hopsdammen til både Myrdalsvatnet og Grimevatnet, se Figur 1-1, en strekning på totalt 9 km. Oversvømt areal beregnes som følge av flom i Nesttunvassdraget. Vannstander i sidebekker og oversvømmelse som følge av flom i disse er ikke beregnet. Det er primært oversvømte arealer, som følge av naturlig høy vannføring, som kartlegges. Virkningen av andre vassdragsrelaterte faremomenter som isganger, erosjon og utrasinger 1

12 er ikke gjenstand for tilsvarende analyser, men kjente problemer av denne art er omtalt i tilknytning til flomsoneprosjektet, jf kapittel 6 Andre faremomenter i området. Figur 1-1: Kart over Nesttunvassdragets nedbørfelt. Strekningene som er flomsonekartlagt er tegnet inn med rødt. 1.3 Flomsonekart og klimaendringer NVE utarbeider flomsonekart med grunnlag i flomberegninger og vannlinjeberegninger, i tillegg blir det tatt hensyn til stormflo for strekninger med utløp i sjø. Beregningene av flomstørrelser og stormflo, er basert på historiske data. Klimafremskrivninger er basert på resultater fra modeller for dagens og fremtidens klima, som er sammenlignet for å beregne forventet endring i f.eks. 200-årsflom. Alle beregninger er utført med utgangspunkt i det beste av data pr. dag dato. Forskning viser at klimaendringer vil føre til endringer i fremtidige flommer. NVE har for 115 nedbørfelt, estimert forventet endring i 200- og 1000-årsflom frem mot slutten av dette århundret. Beregningene 4 er basert på flere tilgjengelige klimafremskrivninger, kalibrerte hydrologiske modeller og flomfrekvensanalyser. Beregnet endring i fremtidige flommer er prosentvis endring fra perioden til Den fullstendige analysen inneholder 8000 scenerier for hvert nedbørfelt, hvor medianverdien av alle resultatene er beregnet klimaendring. Medianverdi er den midterste verdien i en tallrekke. 2

13 Generelt er det forventet at ekstremnedbør og regnflommer kommer til å øke i hele landet, mens snøsmelteflommer i de større vassdragene vil avta, se Figur 1-2 under. Resultatet av dette er økte flomstørrelser i alle vassdrag på Vestlandet, langs kysten og i små bratte vassdrag i hele landet. Også sideelver fra små, bratte nedbørsfelt vil få økte flomstørrelser, selv om flomfaren i hovedelven reduseres. I store vassdrag på Østlandet, i innlandet i Midt-Norge, i Troms og Finnmark forventes en reduksjon eller liten endring. I sistnevnte gruppe vil derfor eksisterende flomsonekart, gi et tilfredsstillende grunnlag for vurdering av flomfaren, også i forhold til fremtidige flommer. Dette gjelder imidlertid ikke munningsområdene, fordi havnivåstigning og økt stormfloaktivitet vil føre til forhøyede vannstander. Figur 1-2: Endring i vannføring som følge av klimaendringer i hele landet. Resultatet er basert på fremtidige klimascenarioer, regionale analyser og hydrologiske modelleringer av uregulerte nedbørfelt. Effekter av klimaendringer på flom er kategorisert i tre inndelinger: 0, 20 eller 40 prosent økning. Hvilken kategori en elvestrekning tilhører er avhengig av hvor i Norge en befinner seg, nedbørfeltets areal og høydefordelingen i nedbørfeltet. NVE vil tilpasse flomsonekartene til et endret klima der det er nødvendig, etter hvert som gode nok data og metoder foreligger. Dette inngår som en del av NVEs ajourføring av flomsonekart. Fremskrivningene av klimaet viser at vi vil få mer kortvarig intensiv nedbør. Mindre nedbørfelter med liten sjøprosent responderer raskt og kraftig på slike hendelser, og er derfor mest sårbare for slik nedbør. NVE anbefaler for klimafremskrivningene at det 3

14 legges til grunn en 20 prosent økning i flomvannføringene for nedbørsfelt mindre enn 100 km Prosjektgjennomføring Prosjektet er gjennomført under ledelse av NVE med Bergen kommune som bidragsyter og diskusjonspart. Første utkast til reviderte flomsonekart ble presentert for kommunen ved Hogne Hjelle 11.oktober 2012 for innspill og vurdering av flomutbredelse. Prosjektet er gjennomført i henhold Prosjekthåndbok flomsonekartprosjektet 5. 4

15 2 Metode og databehov De følgende avsnittene er utdrag fra rapporten Flomberegning for Nesttunvassdraget (056.3Z) 7, og det henvises derfor til den for en detaljert gjennomgang av det hydrologiske datagrunnlaget og beregningene, samt en vurdering av parametere som nedbørsfelt, målestasjoner og dataserier. 2.1 Metode Metoden inkluderer detaljkartlegging av terreng og profiler i elva, flomberegning, vannlinjeberegning og beregning av flomflater vha en terrengmodell. I en flomberegning beregnes aktuelle vannføringer i området for flommer med gjentaksintervall hhv. 10, 20, 50, 100, 200, 500 og 1000 år. I tillegg beregnes middelflom og normalvannføring basert på avrenningskart for Norge med data fra Dataene om vannføring og elveløpets egenskaper benyttes i en hydraulisk modell, som beregner vannstander for hver vannføring (vannlinjer). Kalibrering av modellen gjøres med utgangspunkt i sammenhørende verdier av vannstand og vannføring fra historiske flommer. Av vannlinjen utledes en vannflate, som kombineres med en digital terrengmodell i GIS, som beregner oversvømt areal (flomsonen). Resultatet i form at flomsonekart viser per definisjon oversvømt areal ved en eller flere flommer med gitte gjentaksintervall. I tillegg til kartene utarbeides det også lengdeprofiler for vannstand i elva. 2.2 Hydrologiske data I forbindelse med flomberegningen for flomsonekartleggingen, ble det kjørt en hydraulisk ikke-stasjonær modell gjennom Grimevatnet og Myrdalsvatnet til Hop. Hensikten med dette var å se hvilken effekt flomdempingen hadde i vassdraget. Resultatet av beregningen, som er dokumentert i Notat flomdemping Nesttunvassdraget 6, viste at de hydrologiske beregningsmetodene ga samme svar som de hydrauliske. Det var derfor ikke grunnlag for å gå videre med den ikke-stasjonære hydrauliske modellen. De følgende avsnittene er utdrag fra rapporten Flomberegning for Nesttunvassdraget (056.3Z) 7, og det henvises derfor til den for en detaljert gjennomgang av det hydrologiske datagrunnlaget og beregningene, samt vurderinger av parametere som nedbørsfelt, målestasjoner og dataserier Nedbørsfeltet Nesttunvassdraget er et kystnært vassdrag i Hordaland i Bergen kommune hvor elva munner ut i Nordåsvatnet. Store flommer forekommer som oftest om høsten. Flomepisoder er normalt forårsaket av intens nedbør i form av regn og noen ganger i kombinasjon med noe snøsmelting. 5

16 Det er noen mindre reguleringer i vassdraget, og nedbørfeltet har gradvis blitt påvirket av urbanisering. Nedbørfeltet har et totalt areal på 44 km 2 og strekker seg fra havnivå til opp i snaut 700 moh. Det er ingen offisielle målestasjoner for vannføring i vassdraget. Nesttunvassdragets venner har en målestasjon ved Grimevatnet, som måler vannstand, temperaturer og nedbør. Dataserien fra denne stasjonen er svært kort og er derfor ikke tatt med i datagrunnlaget. Flomberegningen er basert på regionale flomformler og frekvensanalyser, basert på observerte flommer ved målestasjoner i nærliggende vassdrag. Det er beregnet kulminasjonsvannføring for ulike gjentaksintervall for 9 punkter langs vassdraget, se Figur 1-1 over Hydrologisk datagrunnlag Beregningene er basert på nærliggende og lignende målestasjoner. Nedenfor er det en kort beskrivelse av de nærliggende og mest sentrale målestasjonene i beregningene; Målestasjon 55.4 Røykenes ligger i nabovassdraget Oselva og dekker omtrent halve nedbørfeltet. Stasjonen ble satt i drift i 1934 og observasjonsperioden er derfor lang. Frem til 1977 besto observasjonene av en daglig avlesning av vannstandsskalaen, fra den tid er stasjonen utstyrt med kontinuerlig registrerende instrument. Vannføringskurven på flom er antatt å være middels bra. Målestasjon 55.5 Dyrdalsvatn ligger i øvre deler av Oselva. Stasjonen har observasjoner siden 1977, men det mangler periodevis data. Vannføringskurven på flom er antatt å være middels bra. Målestasjonen gir en indikasjon på flomforholdene i Nesttunvassdraget, men har antatt raskere respons. Figur 2-1: Oversikt over målestasjoner benyttet i beregningene. Nedbørfeltet til hver enkelt stasjon er inntegnet med svart strek. 6

17 2.2.3 Flomberegning Normalavløpet for vassdraget er beregnet ut fra NVEs avrenningskart 8 for perioden og gir en midlere spesifikk avrenning på ca. 80 l/s km 2. I flomsonekartprosjektet beregnes flomstørrelsene ut fra frekvensanalyse av årsflommer, som er den største observerte døgnmiddelvannføringen for hvert år. Den spesifikke middelflommen for Nesttunvassdraget (hele nedbørfeltet) er beregnet til 950 l/s km 2. Nesttunvassdraget har et relativt lite nedbørfelt, men med noe dempning på grunn av flere vann. Det er benyttet forholdstall mellom kulminasjonsvannføring og døgnmiddelvannføringen på 1.35 og 1.55, der forholdstallet øker med feltarealet. Resulterende kulminasjonsvannføringer er vist i Tabell 2-1 under. Tabell 2-1: Flomverdier i Nesttunvassdraget ved utløpet i fjorden, kulminasjonsvannføringer. Punkt i vassdraget Q Areal N Q M Q 5 Q 10 Q 20 Q 50 Q 100 Q 200 Q 500 Q 1000 km 2 / / m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s Grimevatnet ndf. (1) Midtunelva (2) Myrdalsvatnet ndf. (3) Birkelandsvatnet ndf. (4) Øvsttunelva (5) Nesttunvatnet ovf. (6) Sandalselva (7) Nesttunvatnet ndf. (8) Utløp Nordåsvatnet (9) Virkninger av klimaendringer Klimaendringene vil medføre mer intenst lokalt nedbør i fremtiden, som vil medføre en økning i regnflommer. Små nedbørsfelt responderer raskt og flommene her vil derfor kunne ha store skadepotensial. Generelt forventer en at nedbørsfelt som er mindre enn 100km 2, vil få en økning i flomvannføringene på 20 prosent. Beregningene for nabofeltet 55.4 Røykenes, viser at en vil få en 17 prosent økning i flomstørrelsene. Både de generelle klimafremskrivningene og beregningene for nabofeltet til Nesttunvassdraget, tilsier at det er fornuftig å ta høyde for 20 prosent økning i vannføringene frem mot år 2100, se Figur

18 Figur 2-2: Endring i vannføring som følge av klimaendringer for Nesttun. En ser at alle nærliggende kalibrerte HBV-felt (markerte) viser økning Observerte flommer Den september 2005 falt det mm nedbør ved målestasjonen Bergen Florida (døgnnedbør), mens største 24 timersnedbør var mm. Dette er den største døgnverdien som er registrert ved noen stasjoner i Bergen sentrum siden målingene startet i Ved Opstveit i Kvinnherad falt det 179,5 mm samme døgn. Den november 2005 falt det 88 mm nedbør ved målestasjonen Bergen Florida (døgnnedbør), mens det ved Opstveit i Kvinnherad falt 223 mm som er den nest høyeste døgnsummen som er registrert i Norge. Ved vannføringsstasjonene 55.4 Røykenes og 55.5 Dyrdalsvatn, ble kulminasjonsvannføringen den 14. september målt til henholdsvis 132 og 18,3m 3 /s, mens den 14. november var tilsvarende verdier henholdsvis 116 og 14,2 m 3 /s. Registrert vannføring 14. september, tilsvarer årsflom ved Røykenes og 200-årsflom ved Dyrdalsvatn. Den 14. november var vannføringen prosent mindre. 2.3 Topografiske data Flomsonekartene baserer seg på topografiske data fra flere kilder i prosessen med å utarbeide kartene Tverrprofil Novatek 9 målte vinteren 2009 opp 92 tverrprofil og 13 profiler for bruer/kulverter i Nesttunvassdraget. NVE har valgt ut profilene, slik at de representerer elvens geometri i horisontal og vertikalplanet. 8

19 Til posisjonsbestemmelse av målepunktene ble det benyttet 2-frekvente GPS-mottaker og totalstasjon. Relativ nøyaktigheten på posisjonsbestemmelsen i profilene er normalt bedre enn 5 cm Digitale kartdata Kartgrunnlaget for Nesttunvassdraget er basert på laserskanning gjennom Geovekst fra Høydenøyaktigheten er vanligvis mellom 5 og 10 cm på harde og veldefinerte flater (for eksempel grus- og asfaltflater). For områder med tett vegetasjon og mye kupering vil stedfestingsnøyaktigheten være noe dårligere Terrengmodell Det er generert terrengmodell i GIS med programvaren ArcGis versjon Kalibreringsdata For å redusere usikkerhetene i modellen, kalibreres den mot flommer med kjente verdier for vannføring og vannstand. Data for eldre historiske flommer har ofte redusert verdi, på grunn av endringer i elveløpet og elveslettene, som for eksempel brubygging og veibygging. Kalibreringsdata for delprosjekt Nesttun er hentet fra oppdragsrapporten fra COWI 10, som ble bestilt av Bergen kommune etter flommen i Figur 2-3 under viser Kirkegården på Nesttun under septemberflommen Bro nr. 1 32,13 Figur 2-3: Observerte flommerker ved Kirkegården på Nesttun som lå under vann onsdag 14.september Kilde: COWI 10. Septemberflommen i 2005 ble dokumentert godt med bilder ved Nesttun senter. Bildene i Figur 2-4 til Figur 2-8 viser oversvømmelsene under flommen. 9

20 Figur 2-4: I september i 2005 blei Nesttun Senter aleine påført skader for 7 millioner kroner. I tillegg kom skader på de andre bedriftene på Nesttun og i Helldalen. Foto: Asle Bentzen Figur 2-5: Ved Nesttun har elven gått langt over sine bredder og parkeringshuset står under vann. Foto: Kristian Røstøen Figur 2-6: Hopstunnelen. Foto: Espen Forsberg (BA) Figur 2-7: Innløpet til Nesttun Senter under flommen i Foto: NRK Figur 2-8: Menybutikken og tilhørende bygg. Foto: Espen Forsberg (BA) 10

21 2.4 Vannlinjeberegning Programvaren HEC-RAS (4.1.0) er benyttet til vannlinjeberegning og er dokumentert i Dokumentasjon av vannlinjeberegning. Hec-Ras er et dataprogram som er utviklet av U.S. Army, som benytter energimetoden eller momentmetoden for å beregne vannlinjen fra et tverrsnitt til det neste. Modellen beregner vannlinjen ved hjelp av energimetoden der det er en gradvis varierende vannlinje. Samme vannmengde kan strømme rolig eller strykende, med to forskjellige vanndyp avhengig av bunnhelning, forholdene oppstrøms og nedstrøms samt energiforholdene. Rolig strømning kalles også underkritisk, mens strykende strømning kalles overkritisk. Ved en overgang mellom disse to situasjonene sier vi gjerne at dybden går gjennom kritisk. Dersom vannlinjen går gjennom kritisk vil modellen bytte til momentmetoden, som benytter seg av kraftbalanse og kontinuitet mellom to tverrsnitt. I likhet med energimetoden tas det utgangspunkt i at dybden i et tverrsnitt er kjent. Dersom vannføringen ikke endrer seg (eller endrer seg langsomt) og elva ikke er bratt, vil vannstanden i nedstrøms ende påvirke vannstanden oppover i elven. Denne situasjonen kalles for stasjonær strømning. Det er motsatt for eksempel ved et dambrudd (ikkestasjonær strømning). Da vil trykk og hastighet og volum endres raskt, og vannstanden i nedstrøms ende vil kun i begrenset omfang påvirke vannstanden oppover i elven, fordi de ikke-stasjonære forholdene (dambruddsbølgen) vil være dominerende. I beregningene er det forutsatt stasjonære forhold. Nødvendige inngangsdata er tverrprofilgeometri, ruhet, initialvannstand og vannføring, der ruhet er friksjonen mellom bunnen og vannet i elven. Ved stasjonær strømning må modellen ha en initialvannstand nederst for å kunne beregne vannstandene oppover elven, tilsvarende må den ha en initialvannstand øverst i elven for å beregne vannstandene nedover i elven ved overkritisk strømning. Disse initialvannstandene kalles grensebetingelser og de påvirker løsningen modellen kommer frem. Ruheten beskrives ved Mannings tall n, der lave n-verdier representerer lav ruhet. 11

22 3 Resultat Modellen har beregnet den stasjonære vannstanden for flommer med 10-, 20-, 50-, 100-, 200-, 500- og 1000-års gjentaksintervall. I tillegg er det beregnet vannlinjer for normalvannføringen og fremskrivninger av klimaendringene på 200-årsflommen i år Spesielt om Nesttunvassdraget Nesttunvassdraget er påvirket av menneskelig aktivitet i nedslagsfeltet i tillegg til at Grimevatnet, Myrdalsvatnet og Lille Hopsvatn er regulert. Modellen er bygget opp av 92 oppmålte tverrprofiler, i tillegg til 41 bruprofil og 7 kulvertprofil, samt 5 tverrprofiler som er hentet fra den digitale terrengmodellen. Under septemberflommen i 2005, ble Hopstunnelen på E39 stengt som følge av vann i tunnelen. Dette skyldes sannsynligvis at tunnelens dreneringskapasitet var for liten eller at kapasiteten ble redusert under flommen. Innsnevringer og terskler i elveløpet kan være eksempler på hydraulisk bestemmende profiler i elveløpet. På den kartlagte strekningen er det tre områder som utpeker seg med tanke på oppstuving; Hopsdammen, Wernerholmsbrua og Parkeringshusen ved Nesttun senter. Hopsdammen er bestemmende for vannstanden opp til Wernerholmsbrua. Det er kapasiteten til overløpet samt bunnluken som er bestemmende for vannstanden, se Figur 3-1. Figur 3-1: Hopsdammen ved synfaringa i Foto: NVE. 12

23 Wernerholmsbrua har svært liten kapasitet. Dette skyldes at lysåpningene under bruen på 15.5m 2, kombinert med svært lite fall, gjør at vannhastighetene og dermed den hydrauliske kapasiteten blir lav. Wernerholmsbrua gir oppstuving for alle flommer med større gjentaksintervall enn en middelflom. Figur 3-2: Wernerholmsbrua. Foto: NVE. Kapasiteten til kulverten under Nesttun parkeringshus er omtrent en middelflom. Det er mange faktorer som påvirker kapasiteten til kulverter under en flom, som t.d. is, erosjon, massetransport og drivgods. Ved for lav kapasitet vil vannet renne gjennom parkeringshuset. Figur 3-3: Innløpet til kulverten under Nesttun senter. Foto: NVE. 13

24 3.2 Grensebetingelser Grensebetingelsene for den hydrauliske modellen er vannføringen inn og vannstanden ved nedre avgrensning. Da overløpet ved Hopsdammen er et bestemmende profil, påvirker ikke havnivået vannstandene i vassdraget, se Figur 3-4 under. 3.3 Kalibrering Modellen er kalibrert mot flommen 14.september 2005, se Figur 3-4 til Figur 3-7 under. Ut fra bilder fra 2005-flommen, ser en at det er gjort tiltak som har endret de hydrauliske forholdene. Dette gjelder innløpet til Nesttun parkeringshus og mellom Hopsdammen og Hopsvatnet. Hvor mye hvert enkelt inngrep påvirker vannlinjen er vanskelig å kvantifisere. For delprosjekt Nesttun, har dette medført at kalibreringsdata fra flommen beskriver andre hydrauliske forhold, enn dagens situasjon. I hovedløpet fra Hopsdammen til Hopsvatnet har en to kalibreringspunkter, se Figur 3-4. Ifølge rapporten til COWI 10, sto vannet høyere enn det som er registrert ved Wernerholmsbruen. For Hopsvatnet beregner modellen litt lavere vannstand enn observert. Figur 3-4: Beregnet vannlinje fra Hopsdammen til Hopsvatnet via Lille Hopsvatn har god overensstemmelse med kalibreringsdata. På strekningen fra Nesttunvatnet til samløpet på Hop har en 5 kalibreringspunkter. De største avvikene finner en ved Parkeringshuset og ved Karosserifabrikken. Avvikene ved førstnevnte skyldes mest sannsynlig endrede hydrauliske forhold, som følge av ombygginger etter 2005-flommen. Modellen beregninger høyere vannstander ved innløpet til kulverten enn det som ble observert under 2005-flommen, til tross for rapporter om at en bil hadde blokkert deler av kulverten under flommen. Ved Karosserifabrikken finner en det største avviket, noe som har en sammensatt årsakssammenheng. Vannmassene ved karosserifabrikken domineres av overkritisk strømning, store hastigheter, store lokale variasjoner i vannstand og 14

25 vannstandssvingninger, se Figur 3-5 og Figur 3-6. Dette er forhold som kompliserer beregningene samt innhenting av kalibreringsdata. Figur 3-5: Karosserifabrikken ved Nesttun under befaring høsten 2005 (t.h.) og under 2005-flommen (t.v.).(kilde: COWI 10 ) Figur 3-6: Kalibrering av modellen fra samløpet ved Midttun til Hopsdammen. Størst avvik finner en ved Nestun parkeringshus (profil17) og stryket ved Karosserifabrikken (profil27). Vannlinjen fra Storelva fra samløpet til Birkelandsvatnet er plottet i Figur 3-7. De største avvikene finner en ved Kirkegården, som sannsynligvis skyldes at bruene var tilstoppet under flommen. 15

26 Figur 3-7: Beregnet vannlinje for Storelva fra samløpet med Midttunelva til Birkelandsvatnet. Kalibreringsdata ved Nesttun kirkegård er plottet i lengdeprofilet. Generelt er de største avvikene mellom beregnet og observert vannlinje, lokalisert til konstruksjoner som bruer og kulverter i vassdraget. Dette indikerer at bruene har for lav hydraulisk kapasitet eller at kapasiteten var redusert under 2005-flommen. Generelt kan en si at vannlinjeberegningene samsvarer tilfredsstillende med kalibreringsdata. 3.4 Resultat Resultatet av beregningene presenteres i rapporten på lengdeprofil og i tabellform, der avstand og tverrprofilnummer er plottet på horisontal akse, mens vannstanden er plottet på vertikal akse. I Tabell 3-1 til Tabell 3-5 i Kapittel finner en vannstand for gitt tverrprofil og gjentaksintervall. Alle bruer og kulverter er tegnet inn på lengdeprofilene, slik at konstruksjonens effekt på vannlinjen kan leses ut fra lengdeprofilet Lengdeprofil I modellen er vassdraget delt opp i ulike deler og gitt ulike navn, se Figur 3-8. Strekningen Dam går fra utløpet i sjø til oppstrøms Hopsdammen. Fra Lille Hopsvatn oppstrøms dammen har elven to løp til Hopsvatnet, både via det sørlige Hovedløpet som går via Wernerholmsbruen og det nordlige løpet Sideelv. Oppstrøms er elvene gitt navn fra områdene de representerer. 16

27 Figur 3-8: Kart over Nesttunvassdraget med hver elvestrekning markert med tilhørende navn brukt i modellen. Strekning Dam representerer Hovedelven fra Lille Hopsvatn til Hopsvatnet via hovedløpet, se Figur 3-9. Den største økningen i vannstand får en som følge av oppstuving ved Wernerholmsbruen ved profil 2.9. Figur 3-9: Strekning Dam fra utløpet i sjø til Lille Hopsvatn og videre til Hopsvatnet via hovedløpet. Den største økningen i vannstand får en som følge av oppstuving ved Wernerholmsbruen ved profil 2.9. Hopsdammen er modellert med en 2.4m bred og 2.4m høy bunntappeluke. 17

28 For Sideelv fra Hopsvatnet til Lille Hopsvatn er kapasiteten til kulverten gjennom Paradisstranden begrensende. Beregningene viser at mesteparten av vannet renner over gangveien ved profil 4.9, se Figur Figur 3-10: Sideelv fra Lille Hopsvatn til Hopsvatnet. Lengdeprofilet for strekningen Hop er vist i Figur Lille Nesttunvatn er ikke modellert, men vannstanden er satt lik den i Nesttunvatn. Figur 3-11: Lengdeprofilet for strekningen Hop til samløpet mellom Storelva fra Myrdalsvatnet og Midttunelva fra Grimevatnet ved Hop. Storelva har bra fall på strekningen fra Myrdalsvatnet til Birkelandsvatne og videre fra Birkelandsvatnet til Hop, se Figur 3-12 og Figur Elva fra Litletveittjørna er ikke modellert, men bidraget i vannføring er lagt til Storelva. 18

29 Figur 3-12: Storelva fra samløpet ved Hop til Birkelandsvatnet. Figur 3-13: Storelva fra Birkelandsvatnet til Myrdalsvatnet. Midttunelva har partier med mye fall, se Figur Strekningen er preget av at det på enkelte partier er bebyggelse helt ned og over elven, slik at kapasiteten er stedvis liten. Det er forholdsvis liten forskjell i vannlinjen fra en 10-årsflom til en 1000-årsflom, noe som er en konsekvens av mye fall og dermed forholdsvis høye vannhastigheter. 19

30 Figur 3-14: Midttunelva fra samløpet ved Hop til Grimevatnet Kart over tverrprofil Figur 3-15 til Figur 3-19 viser plassering av tverrprofil med inntegnet 200-årsflom og klimaendringer for 200-årsflommen i år Figur 3-15: Strekningen fra Hopsdammen til utløpet fra Nesttunvatn. 20

31 Figur 3-16: Nesttun og øvre del av Nesttunvatn. Figur 3-17: Øvre del av strekning Hop og samløpet mellom Storelva og Midttunelva, samt nedre del av hhv Storelva og Midttunelva. 21

32 Figur 3-18: Storelva gjennom Birkelandsvatnet og videre opp til utløpet fra Myrdalsvatnet. Figur 3-19: Nedre (t.v) og øvre (t.h) del Midttunelva opp til utløpet fra Grimevatnet. 22

33 3.4.3 Vannstandstabell Resultatet fra beregningene er vist i Tabell 3-1 til Tabell 3-5 under. Tabell 3-1: Oversikt over beregnet vannstander for Midttunelva i NN1954 høydesystem. Klima er vannstanden ved en 200-årsflom i år Midttunelva Tverrprofil QN QM Q10 Q20 Q50 Q100 Q200 Q500 Q1000 Klima

34 Tabell 3-2: Oversikt over beregnet vannlinje for Storelva i NN1954 høydesystem. Klima er vannstanden ved en 200-årsflom i år Storelva Tverrprofil QN QM Q10 Q20 Q50 Q100 Q200 Q500 Q1000 Klima Tabell 3-3: Oversikt over beregnet vannlinje for Hop i NN1954 høydesystem. Klima er vannstanden ved en 200-årsflom i år Hop Tverrprofil QN QM Q10 Q20 Q50 Q100 Q200 Q500 Q1000 Klima

35 Tabell 3-4: Oversikt over beregnet vannlinje for Hovedløpet i NN1954 høydesystem. Klima er vannstanden ved en 200-årsflom i år Hovedløpet Tverrprofil QN QM Q10 Q20 Q50 Q100 Q200 Q500 Q1000 Klima Tabell 3-5: Oversikt over beregnet vannlinje for Sideløp i NN1954 høydesystem. Klima er vannstanden ved en 200-årsflom i år Sideløp Tverrprofil QN QM Q10 Q20 Q50 Q100 Q200 Q500 Q1000 Klima Bruer og kulverter Bruer og kulverter er presentert for hver delstrekning. Dersom vannet kommer i kontakt med brubjelken, vil det medføre reduserte vannhastigheter og dermed redusert kapasitet. En bør i tillegg til ta hensyn til at trær, vegetasjon og gjenstander som elven transporterer ved flom, kan sette seg fast i bruåpningene. NVE anbefaler generelt at bruer har 50 cm lysåpning opp til brubjelken for 200-årsflommen Sideelv Kulverten under Paradisstranden har en beregnet kapasitet på 3m 3 /s. Under flom er derfor Sideløpet i hovedsak ikke aktivisert, før vannstanden i Hopsvatnet når kote 14.5 m. Ved denne vannstanden renner vannet over Paradisstranden og inn i Sideløpet. Denne passasjen har uryddige strømningsforhold pga trær, rekkverk og tregjerder. Siden vannet renner over bruen i Hovedløpet ved Wernerholmsvegen når vannstanden i Hopsvatnet når kote 14.0m har denne bruen et overløp på 0.5 m før vannet renner inn i sideløpet via overløp. Ved store flommer er kapasiteten til bruen nærmest Lille Hopsvatn for lav i sideløpet, se Figur

36 Figur 3-20: Bruen over Wernerholmsvegen i Sideløpet har for lav kapasitet for en 200-årsflom ved Profil Hovedløp Det er for liten kapasitet fra Lille Hopsvatn til Hopsvatnet for flommer med mer enn 20års gjentaksintervall. Dette medfører oppstuving ved profil 2.9 Wernerholmsvegen, se Figur Bruen ved Paradisstranden har god kapasitet for flommer med opp til års gjentaksintervall. NVE er kjent med at det ble gjort utbedringer ved Wernerholmsvegen etter flommen i år 2005 og resultatet fra beregningene som er presentert i denne rapporten representerer dagens situasjon. Figur 3-21: Hovedløp ved profil 2.9 Wernerholmsvegen har dårlig kapasitet for en 20-årsflom. 26

37 3.5.3 Hop Gangbruen oppstrøms den nye bybane bruen ved utløpet av Nesttunvatnet har litt liten kapasitet for en 200-årsflom, se Figur Figur 3-22: Gangbru ved Profil 9.9 over Nesttunvatnet på Jacob Sæthres vei. Profil 13.1 er kulvert/asfaltdekke over parkeringsplass ved Meny og Sanddalsvegen ved Nesttun, se Figur Profilet er forlenget over deler av Lille Nesttunvatn i venstre del av profilet og derfor er denne delen lavere enn selve elveløpet. For områdene i profilet som er markert med grønn skravur er hastigheten satt til null i modellen. Figur 3-23: Profil 13.1 er kulvert/asfaltdekke over parkeringsplass ved Meny og Sanddalsvegen ved Nesttun. 27

38 Bruprofil 13.9 for gangbru til kjøpesenter ved Meny, se Figur 3-24, er terrenget endret som følge av bygging av Bybanen etter at oppmålingen ble utført. Figur 3-24: Bruprofil 13.9 for gangbru til kjøpesenter ved Meny. Modellen beregner lav kapasitet for Nesttunvegen med gangbru ved utløpet av kulverten under Nesttun P-hus ved profil 14.9, se Figur Det bemerkes at modellen ikke er egnet for å beregne dette profilet, da vannet her vil strømme gjennom Nesttun P-hus ved storm flom. Figur 3-25: Nesttunvegen med gangbru ved utløpet av kulverten under Nesttun P-hus ved profil

39 Profil 16.8 er ved innløpet til kulverten under Nesttun P-hus. Pilarene er åpningen inn til P-huset, se Figur Også dette profilet er endret siden flommen i 2005 og kalibreringsdata vil derfor ikke kunne stemme med modellens beregninger. Innløpet til kulverten er modellert med utgangspunkt i oppmålte data, men er korrigert for best mulig å kunne representere dagens situasjon. Figur 3-26: Profil 16.8 er ved innløpet til kulverten under Nesttun P-hus. Pilarene er åpningen inn til P- huset. Profil 17.9 er bruen 25m oppstrøms innløpet til Nesttun P-hus, Figur Denne bruen påvirkes av oppstuving ved innløpet til kulverten under Nesttun P-hus ved store flommer. Figur 3-27: Profil 17.9 er bruen 25m oppstrøms innløpet til Nesttun P-hus. 29

40 Bruprofil 28.9 viser bruen ved Osvegen nedenfor samløpet mellom Storelva og Midttunelva, Figur Denne bruen har kapasitet for en 20-årsflom, men ikke en 200- årsflom. Figur 3-28: Bruprofil 28.9 viser bruen ved Osvegen nedenfor samløpet mellom Storelva og Midttunelva Storelva Bruene på strekningen ved Nesttun kirkegård gir mye oppstuving. Grunnen til dette er at alle bruene på strekningen har tette rekkverk og smale profil med mye vegetasjon. Dette gir lave vannhastigheter og rask reduksjon av kapasiteten med påfølgende vannstandsstigning når vannet kommer i kontakt med brubjelken. Bruen over Osvegen ved profil 31.9 i nedstrøms ende av Kirkegården på Nesttun er modellert som vist i Figur Kombinasjonen av tett rekkverk på bruen og mye vegetasjon og bebyggelse på elveslettene gir ikke vannet noen plass å strømme. 30

41 Figur 3-29: Bruprofil over Osvegen ved profil 31.9 i nedstrøms ende av Kirkegården på Nesttun. Den nederste gangbruen på Kirkegården på Nesttun ved Profil 33.9 er vist i Figur Denne bruen har kapasitet for en 20-årsflom. Den øverste gangbruen på Kirkegården på Nesttun ved Profil 34.9 er vist i Figur I oppstrøms ende av Nesttun kirkegård går bruen over elven ved Dynevoll, modellert som profil 35.9 som vist i Figur Figur 3-30: Profil 33.9 er den nest nederste gangbruen på Kirkegården på Nesttun. 31

42 Figur 3-31: Profil 34.9 er den nest øverste gangbruen på Kirkegården på Nesttun. Figur 3-32: Bruen over elven ved Dynevoll er vist i Profil Ovenfor Nesttun kirkegård er kulverten som krysser Fv184 Elvenesvegen modellert som profil 38.9, se Figur Elven går i en kulvert nederst i profilet, mens det er en gangveg som fungerer som et flomløp ved større flommer. 32

43 Figur 3-33: Kulverten i profil 38.9 som krysser Fv184 Elvenesvegen oppstrøms Nesttun kirkegård. Elven går i en kulvert nederst i profilet, mens det er en gangveg som fungerer som et flomløp ved større flommer Midttunelva Like oppstrøms samløpet ved Hop er innkjørselen til Osvegen 16, som krysser elven ved Profil 99.9, se Figur Denne bruen har for lav kapasitet for en 20-årsflom. Figur 3-34: Innkjørselen til Osvegen 16 krysser elven ved Profil

44 På strekningen fra samløpet ved Hop til Grimevatnet er Midttunelven lagt i rør eller kulvert gjennom flere bygninger. Felles for alle overbyggene er at de har for lav hydraulisk kapasitet for en 20årsflom og at en vil få oppstuving ved disse lokalisasjonene. Dette gjelder ved Profil 107.9, Ulsmågskaret 23 ved profil samt overbygget ved profil 124.5, se Figur 3-35, Figur 3-36 og Figur Kommer vannet i kontakt med brubjelken vil en få redusert hydraulisk kapasitet med påfølgende oppstuving. Ulsmågskaret 23 er bygget over elven i tillegg til at bygningsmassen blokkerer elven, noe som resulterer i stor oppstuving. Figur 3-35: Midttunelva renner gjennom et bygg ved Profil Ved en 20-årsflom vil vannstanden komme i kontakt med overliggeren og en vil få påfølgende oppstuving. Bruen til Ulmågskaret 1 ved Profil har for dårlig kapasitet for en 20-årsflom. Også ved denne bruen får en stor oppstuving som følge av at vannet har begrenset strømningsareal, se Figur

45 Figur 3-36: Ulsmågskaret 23 er bygget over elven ved profil Bygningsmassen blokkerer elven slik at en får stor oppstuving. Figur 3-37: Bruen til Ulmågskaret 1 ved Profil har for dårlig kapasitet for en 20-årsflom. Også ved denne bruen får en stor oppstuving som følge av at vannet har begrenset strømningsareal. Bruen ved Profil har kapasitet for en 20-årsflom, men vil få oppstuving for en 200- årsflom, Figur

46 Figur 3-38: Bruen ved Profil har kapasitet for en 20-årsflom, men vil få oppstuving for en 200- årsflom. Kulverten under parkeringsplassen ved profil er beskyttet med en inntaksrist. Det er viktig at denne renses ved flom for å unngå ytterligere oppstuving, Figur Figur 3-39: Kulverten under parkeringsplassen ved profil er beskyttet med en inntaksrist. Det er viktig at denne renskes ved flom for å unngå ytterligere oppstuving. 36

47 Bruen like oppstrøms ved profil har små lysåpninger som gir mye oppstuving ettersom kapasiteten under bruen er lav, se Figur Dette gir oppstuving helt opptil kulverten ved profil 119.9, som også har lav kapasitet, se Figur Denne kulverten er bestemmende 300m oppstrøms til profil 124, da det er forholdsvis lite fall på denne strekningen. Kapasiteten til bruene ved profil og profil (se hhv. Figur 3-42 og Figur 3-43) er derfor gitt av kulverten ved profil Figur 3-40: Bruen ved profil har små lysåpninger kombinert med et murt veidekke som gir mye oppstuving dersom kapasiteten under bruen blir for lav. Figur 3-41: Kulverten ved profil har veldig lav kapasitet. 37

48 Figur 3-42: Bruen ved profil har dårlig kapasitet for en 20-årsflom. Figur 3-43: Bruen ved profil har lav kapasitet og tverrsnittet er smalt. Også overbygget over elven ved profil har for lav kapasitet allerede for en 20- årsflom, se Figur

49 Figur 3-44: Overbygget ved profil har for lav kapasitet. Like ved uløpet til Grimevatnet ligger det en kulvertgruppe ved profil (se Figur 3-45), samt en Jernbanebru ved profil (se Figur 3-46), som har for lav kapasitet for en 20-årsflom. Figur 3-45: Kulvertgruppen ved profil har for lav kapasitet for en 20-årsflom. 39