BERGENSBANEN 01A Flombergninger for Storelva kulvert 2011-03-29 LBA LEBLO GEH 00A Flomberegning for Storelva kulvert 2011-01-26 LBA EMA GEH Revisjon Revisjonen gjelder Dato Utarb. av Kontr. av Godkj. av Detaljplan Ulriken tunnel Flomberegning og Hydraulisk vurdering Kulvert Storelva - Arna stasjon Antall sider: 20 Produsent Prod.tegn.nr. Erstatning for Erstattet av Prosjekt: Ulriken tunnel Dokument-/tegningsnummer: Revisjon Parsell: 00 UUT-00-A-10085 01A Driftsdokument-/tegningsnummer: Revisjon
Kulvert - Arna stasjon Side: 1 INNHOLDSFORTEGNELSE 1. SAMMENDRAG 2 2. INNLEDNING 3 3. BEREGNING AV DIMENSJONERENDE FLOM (Q 200 ) 5 3.1 Vannmerker 5 3.2 Tidevannsforskjeller 9 3.3 Byplan, klimaendringer og andre faktorer 9 4. HYDRAULISKE BEREGNINGER 10 4.1 Grensebetingelser 10 4.2 Tverrprofiler/terreng modell 10 4.3 Hydraulisk modell 13 4.4 Hydraulisk modell Resultater - Dagens situasjon 14 4.5 Hydraulisk modell Resultater - Ny kulvert 15 4.6 Samlet vurdering 15 5. REFERANSER 17 6. BILAGOVERSIKT 18
Kulvert - Arna stasjon Side: 2 1. SAMMENDRAG Norconsult AS er gitt i oppdrag av Jernbaneverket Utbygging å foreta en ny flomberegning for Kulvert i Storelva ved under Arna Stasjon og en hydraulisk sjekk av dagens kulvert og foreslått forlenging av kulverten. Beregningene er utført med bakgrunn i "Retningslinje for flomberegninger til 4-5 i forskrift om sikkerhet og tilsyn med vassdragsanlegg" /2/ og Planlegging og utbygging i fareområder langs vassdrag /1/. Håndbok 018 Vegbygging, Staten Vegvesen /3/ og jernbaneverkets JD 520 Regler for prosjektering og bygging /4/, er brukt som referanse. Krav og metode som gitt i NVE sine retningslinjer /1, 2/ som er benyttet i beregningene i dette dokument. Dette er i tråd med anbefalinger i JD520 når nedslagsfeltet er større enn 5 km 2. Flomberegninger utført for Bergen kommune for Dam Svartavatn, Dam Raudtjørn og Dam Inntak Espeland Flomberegning er sammen med dambruddsbølgerapporter for de samme dammer benyttet i arbeidet. Dimensjonerende flom (Q 200 ): I følge /1/ så kan kulverten under Alna stasjon plasseres i sikkerhetsklasse F 2 det betyr at den skal dimensjoneres for en 200 års flom. Nedslagsfelt Q m kuliminasjonsverdi Q 200 Kuliminasjonsverdi Q 50 m 3 /s m 3 /s m 3 /s Arna kulvert 84,7 211,9 165,1 Kuliminasjonsverdi Hydraulisk vurdering: De hydrauliske beregninger er gjort for middelflom, 50 årsflom og 200 årsflom i kombinasjon med 100 års stromflo, lavvann og middelvannstand. Profiler av vannstand ved Q m, Q 50 og Q 200 viser en oppstuvning av vann før kulverten til henholdsvis kote 4,3, 6 og 8,8. Ved en 50 års flom vil oppstuvning medføre at vann vil stå over vingemurene noe som kan lede til inntrening av vann i fyllingen. Ved en 200 års flom har ikke kulverten kapasitet og det vil flomme vann opp på perrongen. Det er gjort noen beregninger for å se om en forlenging av kulverten med 14 meter vil påvirke strømningsforholdene. Det er funnet at en slik forlenging kan utføres uten at forholdene endres betraktelig i forhold til dagens situasjon. I beste fall så kan innløpet utformes slik at vannstanden reduseres med 0,5 meter ved en 50 års flom og kanskje slik at vann ikke flommer inn på perrongen ved en 200 års flom. Disse tiltak er ikke tilstrekkelig og det anbefales at en ny kulvert anlegges som har kapasitet til en 200 års flom uten en oppstuvning som gir inntrenging av vann i fyllingen. Grove overslag viser at en økning av kulvertbredden til 15 meter medfører at oppstuvningen reduseres med ca. 3 meter ved en 200 års flom, hvis bredden økes til 20 meter reduseres vannstanden med 4 meter. En gunstig utforming av innløpet vil også bidra til å redusere oppstuvningen.
RAPPORT Jernbaneverket Utbygging Kulvert - Arna stasjon 2. Oppdragsnr.: 5102495 Side: 3 INNLEDNING Norconsult AS er gitt i oppdrag av Jernbaneverket Utbygging å foreta en ny flomberegning for Kulvert i Storelva under Arna Stasjon og sjekke kulvertens hydraulisk kapasitet. Beregningene er utført med bakgrunn i "Retningslinje for flomberegninger til 4-5 i forskrift om sikkerhet og tilsyn med vassdragsanlegg" /2/ og Planlegging og utbygging i fareområder langs vassdrag /1/. Håndbok 018 Vegbygging, Staten Vegvesen /3/ og jernbaneverkets JD 520 Regler for prosjektering og bygging /4/, er brukt som referanse. Krav og metode som gitt i NVE sine retningslinjer /1,2/ er benyttet i beregningene. Dette er i tråd med anbefalinger i JD520 når nedbørfeltet er større enn 5 km2. Flomberegninger utført for Bergen kommune for Dam Svartavatn, Dam Raudtjørn og Dam Inntak Espeland og dambruddsbølgeberegninger for de samme dammer er også benyttet som referanse i arbeidet. Dambruddsbølgene legges ikke tilgrunn for dimensjonering av kulverten. Kulverten ligger i Arna under jernbanestasjonen, beliggenheten av kulverten er vist i figur 2-1, nedbørfeltet fremgår av figur 2-2. Kulverten har to løp som begge et 10 m bredde og 3.5 m høye. Arna Kulvert Figur 2-1 Arna stasjon og plassering av kulvert Tabell 2-1 gir en oversikt over nedbørfeltet: Nedbørfelt Arna Kulvert, Vassdrags nr 061.2Z Feltstørrelse (km2) 51,19 Sjøareal (km2) 1,46 Tabell 2-1. Oversikt over feltene Feltene og sjøarealene er funnet ved hjelp av GIS-baserte digitale kart og sjekket mot Regine databasen til NVE.
RAPPORT Jernbaneverket Utbygging Kulvert - Arna stasjon Oppdragsnr.: 5102495 Side: 4 Arna Kulvert Figur 2-2 Nedslagsfelt til kulvert - Arna stasjon og vannmerke 55.4 og 55.5 fra NVE Atlas.
Kulvert - Arna stasjon Side: 5 Beregningene er utført med bakgrunn i "Retningslinje for flomberegninger til 4-5 i forskrift om sikkerhet og tilsyn med vassdragsanlegg" utgitt av NVE i 2002. Q 200 kan enten beregnes ved hjelp av vannmerkeobservasjoner og frekvensanalyse eller med nedbør-avløpsmodell. Metoder som er gitt i /3/ og /4/ er ikke egnet da nedslagsfeltets areal er for stort (>5 km 2 ) til at disse metoder gir realistiske resultater. I denne analysen så beregnes 200 års flommen i henhold til /2/. Generelt vil dimensjonerende tilløpsflom være bestemt gjennom den risiko (eller sannsynlighet) for overskridelse man velger å ta i det enkelte tilfellet, samt det tidsrommet man betrakter. Dimensjonerende tilløpsflom er derfor karakterisert ved et gitt gjentaksintervall. Det vil ofte også være hensiktsmessig å angi sannsynligheten for overskridelse av denne flommen i løpet av en gitt periodelengde. I Tabell 2-2 er det vist en slik sammenheng: Gjentaksintervall (L) 10 50 100 200 500 1000 200 5 22 39 63 92 99 Tabell 2-2. Sannsynlighet i prosent for overskridelse av 200 års tilløpsflom i en periode på L år I løpet av de nærmeste 50 år vil altså sannsynligheten for at 200-årsflommen overskrides være 22 %. 3. BEREGNING AV DIMENSJONERENDE FLOM (Q 200 ) 3.1 Vannmerker Vannmerkene er blitt valgt på bakgrunn av beliggenhet og tilgjenglige observasjoner. Plasseringen av vannmerkene er vist i figur 2-2. Basert på frekvensanalyse av data fra 1934-2009 fra vannmerke 55.4 har vi valgt å bruke 1014 l/skm 2 som middelflom for Arna. Røyknes (55.4) er nabonedbørsfeltet til Arna og nedbørfeltene er like med hensyn på høydeforskjeller og sjøarealer. I Tabell 3-1 er det gitt noen opplysninger om vannmerkene. Vm nr. Navn Areal Periode Middelflom (km 2 ) År (l/skm 2 ) 55.4 55.5 Røykenes Dyrdalsvatn 50 3,18 1934-2008 1977-2008 1014 1310 Tabell 3-1. Aktuelle vannmerker for flomberegningen (døgnmiddel) Nedbørfeltet ligger i kystsonen og det er derfor sett på årsflommer. Flomrosen vist i figur 3 viser at det opptrer store verdier både om høsten og vinteren som støtter at årsflom benyttes.
Kulvert - Arna stasjon Side: 6 Figur 3-1 Flomrose Vm 55.4 Røykenes I tabell 3-3 er Q 200 beregnet basert på vannmerket i tabell 3-2 vist. Vm nr. Middelflom Q 200 /Q m Q 200 Q m Arna Q 200 Arna (l/skm 2 ) (l/skm 2 ) m 3 /s m 3 /s 55.4 1014 2,5 2535 52,6 131,6 Tabell 3-2. Beregning av Q 200 Frekvensanalysen av vannmerket er vist i figur 3-2. Middelflommen for Vm 55.5 er noe høyere enn for Vm 55.4. Siden feltet er vesentlig mindre enn for Vm 55.4 virker det ikke urimelig. I forhold til Figur 4 i (1) virker Q 1000 /Qm for Vm 55.4 noe høy der forholdstallet er hhv. 2,7 og 3,0 for kystområde K2 og K1 sammenligner med 3.2 i figur 3-2 hvis vi bruker GEV 3 parameter fordeling. Hvis vi ser i figur 3-3 så kan vi se at den 10.10 (i 1954) var en flom på 143 m 3 /s i Røykenes og at flommer på ca. 70 m 3 /s har forekommet fra august til mai måned i perioden fra 1934 til 2009 (døgnverdier). Så vi valgte å bruke 3 parameterfordelingen basert på god overensstemmelse med observasjonene. Røykenes er sammenlignbart med nedslagsfeltet til Arna kulvert. Fra frekvensanalysen ved å benytte GEV-fordeling er Q 200 /Q m funnet å være 2,5 mens Q 50 /Q m er bestemt til 1,95, figur 3-2.
Kulvert - Arna stasjon Side: 7 Figur 3-2 Frekvensanalyse 1 døgnsvarighet, Røykenes 55.4
Kulvert - Arna stasjon Side: 8 Figur 3-3 Flerårsmaksimalverdier mot flerårsmiddelverdier døgnoppløsning Programmene Ekstrem og Dagut fra NVE er benyttet til å gjøre flomfrekvensanalysen. En kuliminasjonsfaktor på 1,41 er hentet fra vedlegg 2 i /2/ for Røykenes. Det er høstverdien og Røykenes har en effektiv sjøprosent på 4,05 mens nedbørfeltet til Arna kulvert har en effektiv sjøprosent på 0,45. Som det fremgår av figur 2-2 så skyldes dette at sjøarealet i Røkenes sitt nedbørfelt ligger lengre ned i nedbørfeltet enn hva som er tilfelle for nedbørfeltet til Arna kulvert. I stedet for å bruke kuliminasjonsfaktoren fra Røkenes så har vi beregnet en basert på følgende formel gitt i /2/ Høstflom Q mom /Q døgn = 2,29-0,29logA-0,270A se 0,5 Kuliminasjonsfaktor Q mom /Q døgn = 2,29-0,29log(51,19) - 0,270(0,45) 0,5 = 1,61 En noe høyere kuliminasjonsfaktor for Arna nedslagsfeltet i forhold til Røykenes virker rimelig da det er en mindre demping av flommene siden den effektive sjøprosent er mindre. Nedslagsfelt Q m Q 200 /Qm Q 200 kuliminasjons faktor Q 200 Kuliminasjonsverdi Q 50 m 3 /s m 3 /s m 3 /s m 3 /s Arna kulvert 52,6 2,5 131,6 1,61 211,9 165,1 Tabell 3-3. Beregning av Q 200 kuliminasjonsverdier Kuliminasjonsverdi
Kulvert - Arna stasjon Side: 9 Siden usikkerheten ved en flombergning er vanskelig å klassifisere, så skal en flomberegning klassifiseres i henhold til retningslinjene /2/. Flomberegningen tilhører klasse 2 med brukbart hydrologisk dataunderlag, med observasjoner i eller nært vassdraget. 3.2 Tidevannsforskjeller Arna kulvert har sitt utløp i sjøen og er påvirket av tidevannsforskjeller. Vi har benyttet Bergen standardhavn uten korreksjoner. I tabell 3-5 er tidevannsnivåer gitt /7/. Høydekoter fra FKB-Geovekst benyttet til å lage terrengmodellen har ikke samme null som tidevannstabellen. Vi har brukt at middelvann fra tidevannstabellen er lik 0 høydekurven fra FKB databasen. Høyeste Astronomiske Tidevann Middel høyvann Middelvann Middel lavvann Referansenivå (LAT) Tabell 3-5. Tidevannsnivåer Bergen cm tidevannstabell 180 135 90 45 0 Bergen m.o.h. 90 45 0-45 -90 3.3 Byplan, klimaendringer og andre faktorer NVE retningslinjer for flomberegninger er utformet med tanke på damanlegg hvor det utføres en revurdering hvert 15 år. Disse revurderingene inkluderer en oppdatering av de hydrologiske beregningene. Det gjør at langtidsendringer i klima er inkludert i oppfølgingen av anleggene og det er ikke nødvendig å inkludere ytterligere faktor for å ta høyde for endringer i klima. Statens vegvesen sin retningslinje 018 foreslår at man bruker en klimafaktor på 1,4 for anlegg som har en levetid på 100 år. I retningslinje 018 brukes et klimapåslag idet man bruker enklere og mer usikre metoder for å bestemme den dimensjonerende flom. I tråd med NVE sine retningslinjer /1, 2/ anbefaler vi ikke å legge til en ytterligere faktor på den bestemte 200 års flom. Arna kulverten har utløp i havet. Ifølge /8/ så er 100 års stormflo anslått til 186 cm i 2050 og 241 cm i 2100 begge er gitt relativt til NN1954. Det tar høyde for havnivåstigning. I beregningene har vi benyttet stormflo i 2050 som nedstrøms betingelse for å ta høyde for havnivåstigning pågrunn av klimaendringer. At en 200 årsflom skal sammenfalle med stormflo er en konservativ antagelse. Mens klimaendringer er beheftet med usikkerhet så er byutvikling og endret avrenningsmønstre pågrunn av utbygging og fortetting av arealer lettere å anslå. Arealplaninformasjon fra Bergen kommune er benyttet som underlag. Bergen Kommune har utarbeidet en overvannsveileder som gir forslag til lokal overvannshandtering. Det er ingenting i planen som tyder på at avrenningsforholdene kommer til å endre seg vesentlig og den aktive rolle Bergen kommune har spilt i lokal overvannshandtering tilsier at nye bygg vil bygges slik at overvann fordrøyes på en måte som sikrer at avrenningsmønstre ikke endres betydelig. Det ansees ikke som
Kulvert - Arna stasjon Side: 10 sannsynelig at flomforløpene vil endres betydelig for Alna kulvert på grunn av utvikling i nedslagsfeltet. Tetting av kulvertinntaket på grunn av is og materiale som transporteres i elva kan være et problem. For å unngå dette er viktig at rensk og vedlikehold ved kulvert inntaket utføres regelmessig og spesielt når det er meldt store nedbørsmengder eller hurtige endringer i temperatur som kan gi økt avrenning. Ved inntaket så vil vann stues opp før det skyter fart gjennom kulverten, denne oppstuvningen kan gi økt inntrenging av vann i fyllingen under Arna stasjon og ustabilitet i skråningene ned mot Storelva. Stabilitet av disse skråningene og problemer med lekkasje av vann inn i jernbanefyllingen er evaluert av en geotekniker og samlet konklusjon gitt i kapittel 4.6. 4. HYDRAULISKE BEREGNINGER Den hydrauliske modellen HEC-RAS /9/ er benyttet. Dette er et 1-dimensjonalt program som foretar en hydraulisk beregning. At programmet er 1-dimensjonalt betyr at det for hvert tverrsnitt beregnes kun en hastighet og en vannstand. Vertikale hastigheter og hastigheter på tvers av strømretningen blir ikke beregnet. Disse er som regel så lave at de kan ses bort i fra. Det er antatt at de benyttede tverrsnittene ikke endrer form p.g.a. erosjon eller utglidninger. Dette kan vurderes i etterkant ved å se på beregnede hastigheter og dybder. 4.1 Grensebetingelser Basert på de bestemte flomstørrelser og havnivå er følgende kombinasjoner og grensebetingelser brukt i modellen. I rapporten er nødvendigvis ikke alle resultater vist men kun de kombinasjoner som er mest uheldig og som vil være bestemmende for dimensjoneringen av kulverten. Oppstrømsgrense Nedstrømsgrense m 3 /s m.o.h. 100 års stormflo - Q m 100 års stormflo - Q 50 100 års stormflo - Q 200 Lavvann - Q m Lavvann - Q 50 Lavvann - Q 200 Middelvann - Q m 84,6 165,1 211,9 84,6 165,1 211,9 84,6 1,86 1,86 1,86-0,45-0,45-0,45 0 Tabell 4-1. Grensebetingelser benyttet i den hydraulisk modell 4.2 Tverrprofiler/terreng modell Tverrprofiler oppstrøms og nedstrømskulverten er hentet fra FKB data; 1 meter høydekurver Den resulterende terrengmodell med 1 x 1 meter oppløsning er vist i figur 4-1 sammen med høydekurvene fra FKB dataene og tverrprofiler. For kulverten er høyder og dimensjoner hentet fra oversiktstegningen vist i bilag 1. Det er ikke vist oversvømt areal oppstrøms kulverten da høydegrunnlaget ikke er tilstrekkelig. For å vise oversvømt areal vil informasjon om gangkulvert og overvannsløsninger også være nødvendig. Det betyr at vannstand ved 200 års flom nok er noe overestimert uten at det har betydning for konklusjonene.
RAPPORT Jernbaneverket Utbygging Kulvert - Arna stasjon Oppdragsnr.: 5102495 Side: 11 Figur 4-1 Terrengmodell, 1meter høydekurver fra FKB og plassering av tverrprofiler
Kulvert - Arna stasjon Side: 12 Etter at tverrprofilene ble trukket ut fra FKB databasen og importert til HEC RAS ble det lagt til noen ytterligere tverrsnitt som beskriver kulverten. De to kulvertene er slått sammen til et løp og det er benyttet lukkede tverrsnitt slik at trykkstrømning kan tillates. I figur 4-2 er plassering av tverrsnitt som beskriver kulverten vist. Avstanden mellom tverrsnittene er 12,8 meter som passer overens med det som er på tegning gitt i bilag 1. Tverrsnitt ved kulvertutløp og kulvertinnløp er vist i figur 4-3 og 4-4. 204.4 235.8 241.6 254.4 267.317 280.115 292.913 305.711 318.508 331.306 344.104 356.902 369.7 383.714 396.4 428.2 Figur 4-2 Ekstra tverrsnitt i HEC ras som beskriver kulverten under Arna stasjon Storelvi-Dagens Plan: 1) Plan 04 20.01.2011 Eksiterende Kulvert Inntak Test Kulvert Arna.03.015.03 Legend WS Stormflo Qm 10 Ground Bank Sta 8 6 Høyde (m) 4 2 0 0 50 100 150 200 Station (m) Figur 4-3 Tverrsnitt Kulvertinntak - 369,7
Kulvert - Arna stasjon Side: 13 Storelvi-Dagens Plan: 1) Plan 04 20.01.2011 Kulvert utløp Test Kulvert Arna.015.025.015 Legend WS Stormflo Qm Ground Bank Sta 6 4 Høyde (m) 2 0-2 0 20 40 60 80 100 120 Station (m) Figur 4-4 Tverrsnitt Kulvertutløp 241,6 4.3 Hydraulisk modell I den endelige hydrauliske modell er nedstrøms randbetingelse lagt til tverrsnitt 0 i Storelva, mens oppstrømsrandbetingelse er lagt til tverrsnitt 715,4. Utover tverrsnitt og randbetingelser så må Manningsfaktor (n s/m 1/3 ) legges inn, Manningsfaktoren er bestemt fra erfaringstall. I modellen benyttes n=0,027 for elven mens n=0,015 benyttes for kulverten. Det ble utført en test hvor Manningsfaktoren ble endret til 0,032/0,020 og 0,022/0,010 noe som er i ytterkant av friksjonsfaktorer som er forventet. Det ga mindre en 10 cm endring av oppstrømsvannstand så modellen er ikke spesielt sensitiv til endringer innenfor forventet spenn i friksjonsfaktorene. De verdier som er testet er i ytterkant av hva man kan forvente og de valgte verdier er tett på det som forventes å være de riktige verdier. Det er lagt inn ekstra tap ved kulvertinnløp og kulvertutløp faktorene er henholdsvis 0,6 og 0,4 og tar høyde for ekstra tap ved kulvertinnløp og kulvertutløp. Det er også gjort kontroll med forenklede kulvertberegninger og HEC RAS resultatene passer bra og ligger som forventet noe under de nivåer som de forenklede beregninger gir. Modellen er vel egnet til vurdere vannstand ved forskjellige flommer. Det er presentert profiler som viser at oppstuvning passer godt med de historiske opplysinger som er innhentet. Det anbefales at ytterligere informasjon innhentes om flom i 2005, 1992 og 1989 da det i disse tidspunkter forventes å ha vært flom i Storelva. Modellen vurderes til å være vel egnet til å vurdere kulvertens kapasitet
Kulvert - Arna stasjon Side: 14 4.4 Hydraulisk modell Resultater - Dagens situasjon Profiler av vannstand ved Q m, Q 50 og Q 200 ved stormflo er vist i figur 4-5. Som det fremgår av profilet er det en oppstuvning av vann før kulverten. Oppstuvning før kulverten er bergegnet til å ligge på kote 4,3 m.o.h ved en Q m, noe som tilsvarer en vannhøyde på ca. 2.8 meter. Dette stemme overens med bilder av kulverten hvor en sammenlignbar vannstand er observert. Ved en 50 års flom så vil oppstuvningen være opp til 6 m.o.h dette medføre at vann vil stå over vingemurene og kulvert taket noe som igjen kan lede til inntrening av vann i fyllingen. I figur 4.5 ved Q 50 så sees det at de er ca. 26 meter fra kulvertinntaket til en oppstuvet vannstand på 6 m.o.h. i virkeligheten så vil nok vann strømme ut på siden mot fyllingen og man vil få en konisk senkningstrakt slik at vann vil stå opp mot fylling ved siden av kulvertinntaket. Kulverten klarer en 50 års flom men oppstuvningen bak kulverten er uakseptable med tanke på inntrening av vann i fyllingen. Ved en 200 års flom har ikke kulverten kapasitet og store arealer oppstrøms kluvert vil oversvømmes. Vann kan flomme opp på perrongen, og vann vil kanskje flome gjennom en gangkulvert mot et handlesenter. Strømningsmønstrene ved en 200 års flom er ikke studert i detalj da høydegrunnlaget ikke er tilstrekkelig, men resultatene er tilstrekkelig til å konkludere at vannstandstigningen er uakseptabel.
Kulvert - Arna stasjon Side: 15 Storelvi-Dagens Plan: Eksiterende Kulvert 21.01.2011 Test Kulvert Arna 10 Legend EG Stromflo Q200 EG Stormflo Q50 EG Stormflo Qm WS Stormflo Q50 8 WS Stromflo Q200 WS Stormflo Qm EG Middelvann Qm WS Middelvann Qm EG Lavvann Q200 EG Lavvann Q50 EG Lavvann Qm 6 WS Lavvann Q50 WS Lavvann Q200 WS Lavvann Qm Ground Høyde (m) 4 2 0 Kulvert utløp Knekkpunkt eksiterende kulvert Eksiterende Kulvert Inntak Kulvert +14 m -2011 Adkomstvei nivå 6 m (5,4) -2 0 200 400 600 Avstand m (m) Figur 4-5 Profil vannstand kulvert Q m, Q 50 og Q 200 Arna kulvert 4.5 Hydraulisk modell Resultater - Ny kulvert Det er gjort noen beregninger for å se om det er mulig å utforme utløpet slik at man kan øke kapasiteten med enkle tiltak. Et gunstig utformet innløp kan senke oppstrøms oppstuvning med 0,5 meter og muligens opp mot 1 meter slik at man unngår overtopping ved en 200 års flom. Men det vil ikke være mulig å redusere nok til at man unngår en oppstuvning som medfører at man unngår en vanninntrening i fyllingen uten å øke dimensjonene på kulverten. Den foreslåtte forlengelse av kulverten på 14 meter kan utføres uten å forandre dagens forhold vesentlig. Man kan enda redusere oppstuvningen noe ved å utforme innløpet mer gunstig hydraulisk, men det er ikke nok til å unngå vanninntrening i fyllingen ved en ekstrem flom. 4.6 Samlet vurdering Resultatet viser at kulverten ikke har nok kapasitet til å føre gjennom de beregnede vannmengdene som kommer ved en 200-årsflom. Dette har følgende konsekvenser ven en flomsituasjon ved Arna stasjon: Siden kulverten ikke har kapasitet til å føre gjennom vannet vil det skje det en oppstuving oppstrøms for inntaket. Vannet vil da søke seg gjennom fyllingen under, ved siden av og over kulverten. Denne ukontrollerte grunnvannstrømmen er ugunstig. Jernbanefyllingen er bygget opp med sprengt stein fra tunnelene. Disse fyllingsmassene er såpass stabile at det ikke er sannsynlig at de direkte kan spyles vekk av flom tross at det er store krefter som ønsker å bevege vannet nedover. Hvis flommen spyler vekk opprinnelige siltige og sandige løsmasser under fyllingen, kan dette medføre lokale ras og store bevegelser også i fyllingen.
Kulvert - Arna stasjon Side: 16 Løsmasser vil bli påvirket av indre erosjon som kan medføre ødelagt komprimering og gi bevegelser. Det kan for eksempel bli hulrom i massene som kan kollapse og gi lokale setninger i følge (slukhull). Det er observert hulrom under bunnplaten til Storelvakulverten på nedstrøms side. Det betyr sannsynlig at indre erosjon er i gang under kulverten. Fundamenteringen til den eksisterende kulverten er derved, stedvis ødelagt. Ved en høy vannstand kan vannet finne andre veier enn ved Storelva. Det er ikke vurdert i detalj, men for eksempel kan gangkulverten, mellom stasjonsbygningen og kjøpesentret, bli aktivert som drenering gjennom fyllingen. Lokalt kan dette gi opphav til høye vannhastigheter og lokale erosjonsskader, samt problemer på bygninger og anlegg. I en flomsituasjon blir det behov for å stenge av togtrafikken forbi Arna stasjon. Langs Storelva oppstrøms for kulverten vil det, ved flom, bli en oppbygging av poretrykk i løsmassene i strandkantene ved elven. Hvis vannet synker raskt ned etterpå, blir poretrykken igjen på et høyt nivå og risikoen for skred og ras i elvekantene blir markant høyere. Flommen kan også føre med seg trær og andre løse ting, som tetter kulvertinntaket og da forverrer situasjonen. Hva som skjer i eksisterende avløpsanlegg er ikke vurdert, og eventuell flomvannstrømning gjennom gangkulvert mot kjøpesenter på sjøsiden av Arna stasjon er heller ikke vurdert. Det anbefales at en ny kulvert anlegges som har kapasitet til en 200 års flom uten en oppstuvning som gir inntrenging av vann i fyllingen.
Kulvert - Arna stasjon Side: 17 5. REFERANSER (1) Retningslinje for planlegging og utbygging i fareområder langs vassdrag, 1-2008 sist revidert 5. mars 2009, NVE (2) Retningslinje for flomberegninger til 4-5 i forskrift om sikkerhet og tilsyn med vassdragsanlegg, 2002, NVE (3) Statens vegvesen Vegbygging Normaler Håndbok 018, Januar 2011 (4) Jernbaneverket 520, Regler for projektering og bygging, rev. 1, kap. 11, 01.01.06 (5) Flomberegning, Svartavatnet, Bergen kommune, Februar 2009, Norconsult. (6) Flomberegning, Raudtjørn, Bergen kommune, Mars 2009, Norconsult. (7) Tidevannstabeller, 71. årgang 2008, Statens kartverk (8) Havnivåstigning, revidert utgave 2009, Klimatilpasning Norge (9) Hydraulic Reference Manual Ver. 4.1, Jan 2010, US Army Corps of Engineers
Kulvert - Arna stasjon Side: 18 6. BILAGOVERSIKT Bilag 1: Kulverttegning Bilag 2: Foto fra flom 2005
Kulvert - Arna stasjon Side: 19 Bilag 1
RAPPORT Jernbaneverket Utbygging Kulvert - Arna stasjon Bilag 2 Oppdragsnr.: 5102495 Side: 20