Utbygging (UEH) Gardermobanen (Gardermoen) Eidsvoll (Eidsvoll) Hamar Venjar Langset og Kleverud Sørli En del av InterCity utbyggingen Komplett detalj- og reguleringsplan HC PR SMS 00A Utkast til reguleringsplan 25.09.2015 HC PR SMS Revisjon Revisjonen gjelder Dato Utarb. av Kontr. av Godkj. av Tittel: Gardermobanen (Gardermoen) Eidsvoll (Eidsvoll) Hamar Venjar Langset og Kleverud Sørli erosjon for Vorma og Tangen Antall sider 27 Produsent Prod.tegn.nr. Erstatning for Erstattet av Dr. Ing. A. Aas-Jakobsen AS Prosjekt: 960301/960303 Dokument-/tegningsnummer: Revisjon: Parsell: 00 Enterprise: UEH-01 Drifts dokument-/tegningsnummer: Revisjon drift: NA NA
2 av 27 Innholdsfortegnelse 1 Innledning... 3 2 Sammendrag... 4 3 Vorma... 5 3.1 Bakgrunn... 5 3.2 Vannmengder i Vorma og vannstand i Mjøsa... 6 3.2.1 Beskrivelse av vassdraget... 6 3.2.2 Hydrologiske data... 7 3.3 Oppsett av hydraulisk modell... 8 3.3.1 Metode... 8 3.3.2 Tverrprofiler... 9 3.3.3 Grensebetingelser... 9 3.3.4 Kalibrering av den hydraulisk modellen... 9 3.4 Hydraulisk analyse... 10 3.4.1 Resultater... 10 3.5 Endringer i hydrauliske parametere og erosjon... 15 3.5.1 Vannstand og vannhastighet i Vorma... 15 3.5.2 Konsekvenser av planlagt jernbanefylling... 15 3.5.3 Konsekvenser av ny jernbane... 15 3.5.4 Tiltakenes innvirkning på fremtidig erosjon... 15 4 Bru over Tangenbukta... 16 4.1 Bakgrunn... 16 4.2 Vannmengder i Vikselva... 16 4.2.1 Nedbørfelt... 16 4.2.2 Aktuell vannføringsstasjon... 17 4.2.3 Estimat av 200-årsflom... 17 4.3 Hydraulisk analyse av Tangen... 20 4.3.1 Grunnlagsmateriale... 20 4.3.2 Metode... 20 4.3.3 Grensebetingelser... 20 4.4 Resultater og diskusjon... 20 5 Referanser... 22 6 Vedlegg... 23
3 av 27 1 Innledning I forbindelse med reguleringsplaner for dobbeltspor på Gardermobanen/ for strekningen mellom Venjar og Sørli er det utført hydrauliske beregninger av planlagt utfylling ut i Vorma samt er som vil krysse Vorma og Tangenbukta. Hensikten med beregningene er å undersøke i hvilken grad de planlagte tiltakene vil påvirke hydrauliske parametere og erosjon i Mjøsa og Vorma. Beregninger med resultater og vurderinger fremkommer av denne rapporten.
4 av 27 2 Sammendrag Effekten den planlagte utfyllingen og jernbanea over Vorma vil gi på elva er undersøkt. Undersøkelsene er gjort ved å beregne endring i hydrauliske parametere på elvestrekningen som en konsekvens av tiltakene. Beregningene er gjort ved k av en 1-dimensjonal hydraulisk modell der Vorma er modellert med og uten planlagte tiltak for ulike vannføringer. Basert på resultatene fra modelleringen er effekten tiltakene vil ha på hydrauliske parametere vurdert. Modellen er bygd opp basert på gjeldende tegninger og tverrprofiler av elva målt opp av NVE i august 2015. Resultatene fra beregningene viser en minimal økning av vannhastigheter i Vorma som en konsekvens av fyllingen ved en 200-årsflom. Økningen samsvarer bra med resultatene gitt fra tidligere beregninger (Multiconsult, 2007). Vannstanden vil ved en 200-årsflom også i minimal grad bli påvirket. Dette skyldes i stor grad det store strømningsarealet. Det konkluderes med at erosjonen på Vormas østre bredd vil fortsette, men den planlagte fyllingen vil ikke gi økt erosjon da den i hovedsak er styrt av andre prosesser (Sweco, 2013). Endring i vannlinje og vannhastighet som en konsekvens av ny jernbane er også ifølge beregningene minimale, noe som samsvarer med tidligere beregninger (Multiconsult, 2007). Falltapet forbi a vil være tilnærmet neglisjerbart, noe som blant annet skyldes at elva er bred ved brostedet samt at vannhastighetene er lave. Det er gjort en hydraulisk vurdering av den planlagte Tangen. Hensikten med vurderingen er å undersøke om a vil føre til et eventuelt energitap på vannstrømmen samt påvirka vannhastigheter og vannstand. Det er gjort en hydraulisk beregninger både for en situasjon med høy vannstand i Mjøsa (1995-flommen) og for situasjon med flom i Vikselva (estimert 200- årsflom). De hydrauliske beregningene er gjort med en 1D-modell. Beregningene indikerer at a ikke vil påvirke vannstanden i Mjøsa, hverken på oppstrøms eller nedstrøms side. Dette skyldes det store tverrsnittarealet under a (stor bredde og dybde) samt lave gjennomsnittlige vannhastigheter. En detaljert 2- eller 3-dimensjonal matematisk modell kan gi mer informasjon enn en 1-dimensjonal modell som så langt er kt. Slike beregninger er til gjengjeld vesentlig mer ressurskrevende. Selve utformingen av søyler/fundamenter bør vurderes nærmere basert på mer detaljerte beregninger og/eller erfaringsdata fra området og lignende prosjekter.
5 av 27 3 Vorma 3.1 Bakgrunn I forbindelse med IC-prosjektet mellom Venjar og Sørli planlegges det en fylling ut i Vorma langs elvas vestre bredd. Fyllingen vil tjene som underlag for nytt jernbanespor og som gangsti. Den planlagte strekningen med fylling ut i Vorma er ca 4,8 km lang. I samsvar med kommunedelplanen legges det opp til etablering av nytt spor på østsiden av eksisterende spor. Det planlegges også en ny jernbane ved Minnesund som kan påvirke de hydrauliske forholdene i elva. Figur 3.1 viser det aktuelle området. Figur 3.1: Plassering av prosjektområdet
6 av 27 3.2 Vannmengder i Vorma og vannstand i Mjøsa 3.2.1 Beskrivelse av vassdraget Mjøsa er Norges største innsjø med en arealflate på 365 km 2. Nedbørfeltet har et areal på 16,568 km 2 målt ved innsjøens utløp ved Minnesund. Gudbrandsdalslågen er det viktigste tilløpsområdet med et nedbørfelt på 11,533 km 2. Mjøsa var uregulert frem til 1850-årene og reguleres i dag av damlukene ved Svanfoss, som ligger i Vorma et stykke oppstrøms utløpet i Glomma og nedstrøms Eidsvoll. Nedstrøms Mjøsas utløp ved Minnesund får Vorma ett større tilløp; Andelva, som kommer fra Hurdalssjøen. Hurdalssjøen har et nedbørfelt på 579 km 2, mens nedbørfeltet ved Andelvas utløp i Vorma er 714 km 2. De øvrige tilløpene til Vorma er små. Normal årsavrenning i Vorma er ca 19 l/s*km 2, som tilsvarer en vannføring på ca 330 m 3 /s. Normal årsavrenning i Andelva er ca 20 l/s*km 2, hvilket tilsvarer en vannføring på ca 14 m 3 /s. (NVE, 23/2000). Figur 3.2 viser et kart over Mjøsa og Vorma der også Svanfoss og Andelva fremkommer. Figur 3.2: Kart over Mjøsa og Vorma (fra NVE, 23/2000)
7 av 27 3.2.2 Hydrologiske data 3.2.2.1 Flomforhold NVE har tidligere utført flomberegninger for Mjøsa og Vorma (NVE, 23/2000). Vårflommene er dominerende i vassdraget. De fleste flommene opptrer fra slutten av mai til midten av juli. Kun i fem av totalt 39 år med observasjoner i perioden 1961 til 1999 har høstflommen vært større enn vårflommen i Mjøsa og kun to i Vorma. Bare en av de fem høstflommene har vært høyere enn midlere flomvannstand (høsten 1987). Flomberegningene fra 2000 er i dette arbeidet ikke blitt oppdatert på bakgrunn av lengde på benyttede måleserier. Eventuell oppdatering synes ikke nødvendig da arbeidet ikke går ut på å dokumentere et gitt flomnivå. 3.2.2.2 Flomvannstander i Mjøsa Aktuelle vannstander er beregnet i NVE (23/2000). Beregningene er basert på frekvensanalyser av observerte verdier fra den hydrometriske stasjonen ved Hamar (2.101). For at de beregnede flommene skal være mest mulig representative for fremtiden, ble det valgt å betrakte perioden etter 1961, dvs. perioden etter de viktigste reguleringene fant sted. Det er derfor ikke tatt hensyn til flommer før 1961. Flomverdiene som er kt i flomsonekartleggingsprosjektene til NVE i området representerer døgnmidler. Ved kulminasjon i Mjøsa er flomtoppen flat og det er som oftest minimal forskjell mellom kulminasjonsvannstand og døgnmiddelvannstand. Flommen i 1995 er i NVEs databaser registrert med et døgnmiddel på 7,93 m, mens kulminasjonsvannstanden var 7,94 m (lokal høyde ved målestasjon). Vannstanden holdt seg på dette nivået i 18-20 timer. I beregningen er det derfor antatt at døgnmiddelverdiene er representative for flomnivået ved de ulike gjentaksintervallene. Resultatet av beregningene er vist i tabell 3.1. Mjøsa er regulert med høyeste regulert vannstand 122,94 moh og laveste regulerte vannstand 119,33 moh (NN1954 gitt av NVE atlas). Tabell 3.1: Kulminasjonsvannstander/ årsflommer for Mjøsa Flom Lokal høyde (m) referert vannmerke 2.101 Hamar Høyde, meter over havet (NN2000) HMiddelflom 5,82 123,73 H10 6,50 124,41 H20 6,91 124,82 H50 7,54 125,45 H100 8,09 126,00 H200 8,74 126,65 H500 9,75 127,66
8 av 27 3.2.2.3 Flomvannføring i Vorma I Vorma er aktuelle flomvannføringer beregnet og presentert i NVE (23/2000). Flomberegningen er basert på frekvensanalyser av observerte flommer ved den hydrometriske stasjonen 2.197 Ertesekken i Vorma. Av samme grunn som for Mjøsa, er det valgt å betrakte perioden 1961-1999. Ved kulminasjon i Mjøsa er som nevnt flomtoppen flat og det betyr at det ikke er store forskjeller i vannføringen i Vorma i løpet av kulminasjonsdøgnet. Det antas derfor at kulminasjons- og døgnmiddelvannføringen er lik. For å representere flommer ved Eidsvoll oppstrøms Andelva, må antatt vannføring i Andelva trekkes fra de beregnede flomverdiene for Ertesekken. Det er ikke noe entydig sammenheng mellom flommer i Vorma og i Andelva. Det antas at vannføringen i Andelva er 50 m3/s ved alle store flommer i Vorma (NVE, 2007). Resultatet av beregningene er vist i tabell 3.2. Tabell 3.2: Kulminasjonsvannstander i Vorma Flom Vannføring i Vorma Vannføring i Vorma oppstrøms Andelva, m 3 /s nedstrøms Andelva, m 3 /s QMiddelflom 870 920 Q10 1 0 Q20 1290 1340 Q50 1490 1540 Q100 1660 1710 Q200 1830 1880 Q500 2080 2 3.2.2.4 Kalibreringsdata for hydraulisk modell Det ble registrert flomvannstander ved Svanfossen, Sundet og Minnesund under 1995-flommen. Vannstandene er vist i tabell 3.3. 1995-flommen er i ettertid beregnet å være nær en 100-årsflom. De registrerte vannstandene blir kt for kalibrering av den hydrauliske modellen som er satt opp av Vorma. Tabell 3.3: Observerte vannstander under flommen i 1995 (Vesleofsen) Sted Vannstand, m.o.h (NN2000) Svanfoss 124,93 Sundet 125,60 Minnesund 125,84 3.3 Oppsett av hydraulisk modell 3.3.1 Metode I den hydrauliske analysen er programvaren Hec-Ras benyttet. Hec-Ras er et program utviklet av US Army Corps of Engineers (USACE). Programmet benytter energimetoden eller momentmetoden for å beregne vannlinje og hydrauliske parametere fra et tverrsnitt til det neste. Hec-Ras er et endimensjonalt program og kan både kjøres med stasjonær og ikke-stasjonær strømning. Inngangsparameterne til modellen er geometri (tverrprofiler av elva, elvebanker og konstruksjoner), ruhet, grensebetingelser (oppstrøms og nedstrøms ved mikset strømningsregime) og vannføring.
9 av 27 Modellen er kjørt for tre ulike vannføringssituasjoner, en middelvannføring på 330 m³/s, en vannføring tilsvarende 1995-flommen på 1650 m³/s (for kalibrering) og 200-årsflom gitt av NVE (23/2010) på 1830 m³/s. 3.3.2 Tverrprofiler Elvebunn og terrenget i den hydrauliske modellen er representert ved et utvalg av tverrprofiler. Terrengdata (1m-høydekoter) og bunnkoter i Vorma (data fra Geovita AS) er kt til å generere en terrengmodell. Tverrprofiler er tatt ut fra terrengmodellen og ble finjustert med oppmålte tverrprofiler hentet fra tverrprofiler av Vorma målt av NVE i August 2015. Det øverste tverrprofilet (i Mjøsa) er ikke basert på oppmåling, men på en enklere visuell vurdering. Resultatene i profilet kan derfor avvike noe fra virkeligheten, men dette er ikke avgjørende for analysen av den resterende elvestrekningen. Modellen av Vorma er basert på en rekke oppmålte tverrprofiler. Flere av disse ligger langs den delen av Vorma som blir berørt av den planlagte jernbanefyllingen. Strekningene i modellen inkluderer cirka 10 km av Vorma fra Eidsvoll til Minnesund. Figur 3.5 viser plassering av tverrprofilene benyttet i modellen. Figur 3.3 viser bilder av deler av det aktuelle elveløpet. Figur 3.3: Deler av det aktuelle elveløpet langs Vorma. 3.3.3 Grensebetingelser I modellen er nedre grensebetingelse gitt av kapasitetskurve ved dam Svanfoss mens oppstrøm grensebetingelse er gitt av vannstand i Mjøsa. 3.3.4 Kalibrering av den hydraulisk modellen For å kalibrere modellen er en avhengig av samhørende verdier av vannføring og vannstand. I modellen er det benyttet observerte vannstander og vannføringsdata fra vårflommen i 1995 ved Minnesund. Det største avvik mellom beregnet og observert vannstand er 3 cm ved Minnesund og 4 cm ved Sundet. De høyeste kalibreringsobservasjonene skriver seg fra flom med vannføringer nær 100-årsflom og med godt samsvar mellom observerte og kalibrerte verdier anses kvaliteten på de beregnede vannlinjene som god. Tabell 3.4: Resultat fra kalibreringen, observert og simulert vannstander langs i Vorma Profil Observerte vannstand (moh) Simulerte vannstander (moh) Differanse (observert minus simulert) 2 (Minnesund) 125,84 125,83-0,03 25 (Sundet) 125,60 125,64-0,04
10 av 27 3.4 Hydraulisk analyse Basert på den kalibrerte hydrauliske modellen er det utført analyser av hvordan hydrauliske parametere på elvestrekningen blir påvirket før og etter utfylling og bygging av jernbanea. Modellen er kjørt for følgende situasjoner: - Dagens situasjon (ingen og ingen fyllinger) - Fremtidig situasjon med fyllingen og jernbane over Vorma. 3.4.1 Resultater Figur 3.4 viser prinsippet for hvordan tverrprofilet er snevret inn ved utfylling. Rosa strek viser profilet før utfylling. Dette er profilet med størst utfylling og ligger i øvre del av utfyllingsstrekningen. Profil 23 - Comp Geom 1 - Comp Geom 1 Merge Range 200 300 400 500 600 700 Profil 24 - Comp Geom 1 - Comp Geom 1 Merge Range 200 300 400 500 600 700 3.4: Tverrprofiler før og etter utfylling i Vorma. Rosa strek viser profil før utfylling
11 av 27 Figur 3.5: Plassering av tverrprofilene benyttet i modellen. Resultatene fra vannlinjeberegningen for middelvannføring, 1995-flommen og 200-årsflom før og etter utfylling og ny jernbane er vist i tabell 3.5 til 3.7. Det refereres til tverrprofiler gitt på figur 3.5.
12 av 27 Tabell 3.5: Beregnede vannstander og vannhastigheter ved tverrprofilene (Profil 1 til Profil 39) for middelflom før og etter utfylling ny jernbane. Etter utfylling Før utfylling Qmiddelvannføring = 330 m 3 /s Qmiddelvannføring = 330 m 3 /s Differanse i vannstand Differanse i vannhastighet Profil [nr] Elvebunn [m.o.h] Vannstand [m] Hastighet [m/s] Vannstand [m] Hastighet [m/s] (Etter Før) [m] (Etter Før) [m/s] 1 116,11 121,2 0,06 121,14 0,07 0,06-0,01 2 116,1 121,2 0,16 121,14 0,17 0,06-0,01 3 115,32 121,2 0,26 121,14 0,27 0,06-0,01 Minnesunda 4 115,19 121,2 0,24 121,14 0,25 0,06-0,01 5 115,01 121,2 0,23 121,14 0,24 0,06-0,01 6 114,72 121,19 0,27 121,14 0,28 0,05-0,01 Langseta 7 114,72 121,19 0,29 121,15 0,30 0,04-0,01 8 114 121,19 0,28 121,15 0,29 0,04-0,01 9 112,21 121,17 0,65 121,16 0,67 0,01-0,02 Jernbane 10 112,21 121,17 0,68 121,16 0,70 0,01-0,02 11 113,2 121,12 1,06 121,11 1,07 0,01-0,01 12 112,38 121,16 0,17 121,15 0,17 0,01 0 13 111 121,16 0,14 121,15 0,15 0,01-0,01 Planlagte Jernbane 14,34,98 0,14,98 0,14 0 0 15 113,85,98 0,18,98 0,18 0 0 16 113,2,97 0,31,97 0,31 0 0 17 112,2,97 0,33,97 0,33 0 0 18 111,2,95 0,45,95 0,45 0 0 19 116,19,93 0,55,93 0,55 0 0 20 116,2,91 0,49,91 0,49 0 0 21 115,2,89 0,52,89 0,52 0 0 22 116,08,87 0,55,87 0,55 0 0 23 116,2,84 0,53,84 0,52 0 0,01 24 116,2,81 0,65,81 0,61 0 0,04 25 116,2,79 0,54,79 0,51 0 0,03 26 117,2,78 0,54,77 0,54 0,01 0 27 116,2,74 0,51,74 0,51 0 0 28 114,2,68 0,54,68 0,54 0 0 29 115,04,6 0,73,6 0,73 0 0 30 117,2,46 0,68,46 0,68 0 0 31 116,2,35 0,58,35 0,58 0 0 32 115,91,19 0,69,18 0,69 0,01 0 33 117,2,09 0,67,08 0,67 0,01 0 34 117,2,02 0,77,01 0,78 0,01-0,01 35 116,2 119,98 0,63 119,97 0,63 0,01 0 36 116,2 119,98 0,52 119,97 0,52 0,01 0 37 116,2 119,97 0,54 119,96 0,54 0,01 0 Sunda 38 116,2 119,96 0,64 119,96 0,64 0 0 39 116,05 119,91 0,86 119,91 0,86 0 0
13 av 27 Tabell 3.6: Beregnede vannstander og vannhastigheter ved tverrprofilene (Profil 1 til Profil 39) for 1995- flommen før og etter utfylling og ny jernbane. Etter utfylling Før utfylling Q1995 = 1650 m 3 /s Q1995 = 1650 m 3 /s Differanse i vannstand Differanse i vannhastighet Profil [nr] Elvebunn [m.o.h] Vannstand [m] Hastighet [m/s] Vannstand [m] Hastighet [m/s] (Etter Før) [m] (Etter Før) [m/s] 1 116,11 126,07 0,11 125,86 0,12 0,21-0,01 2 116,1 126,06 0,23 125,85 0,24 0,21-0,01 3 115,32 126,05 0,48 125,84 0,49 0,21-0,01 Minnesunda 4 115,19 126,05 0,47 125,82 0,49 0,23-0,02 5 115,01 126,05 0,45 125,82 0,46 0,23-0,01 6 114,72 126,05 0,51 125,82 0,53 0,23-0,02 Langseta 7 114,72 126,04 0,63 125,81 0,65 0,23-0,02 8 114 126,03 0,65 125,81 0,67 0,22-0,02 9 112,21 125,98 1,13 125,76 1,17 0,22-0,04 Jernbane 10 112,21 125,95 1,34 125,73 1,38 0,22-0,04 11 113,2 125,88 1,72 125,67 1,76 0,21-0,04 12 112,38 125,97 0,32 125,77 0,33 0,20-0,01 13 111 125,97 0,32 125,77 0,33 0,20-0,01 Planlagte Jernbane 14,34 125,79 0,32 125,77 0,32 0,02 0 15 113,85 125,78 0,37 125,76 0,37 0,02 0 16 113,2 125,77 0,47 125,75 0,47 0,02 0 17 112,2 125,75 0,71 125,73 0,71 0,02 0 18 111,2 125,74 0,74 125,72 0,74 0,02 0 19 116,19 125,71 0,77 125,69 0,78 0,02-0,01 20 116,2 125,7 0,78 125,68 0,76 0,02 0,02 21 115,2 125,68 0,88 125,66 0,86 0,02 0,02 22 116,08 125,66 0,92 125,64 0,92 0,02 0 23 116,2 125,64 0,83 125,63 0,74 0,01 0,09 24 116,2 125,62 0,90 125,62 0,77 0 0,13 25 116,2 125,62 0,73 125,61 0,68 0,01 0,05 26 117,2 125,61 0,76 125,59 0,75 0,02 0,01 27 116,2 125,6 0,68 125,59 0,64 0,01 0,04 28 114,2 125,59 0,56 125,58 0,55 0,01 0,01 29 115,04 125,57 0,6 125,56 0,59 0,01 0,01 30 117,2 125,56 0,51 125,55 0,53 0,01-0,02 31 116,2 125,55 0,54 125,54 0,52 0,01 0,02 32 115,91 125,53 0,56 125,52 0,56 0,01 0 33 117,2 125,51 0,56 125,5 0,56 0,01 0 34 117,2 125,5 0,65 125,49 0,66 0,01-0,01 35 116,2 125,49 0,72 125,48 0,72 0,01 0 36 116,2 125,48 0,81 125,47 0,81 0,01 0 37 116,2 125,47 0,87 125,46 0,87 0,01 0 Sunda 38 116,2 125,44 1,07 125,44 1,07 0 0 39 116,05 125,43 1,08 125,43 1,08 0 0
14 av 27 Tabell 3.7: Beregnede vannstander og vannhastigheter ved tverrprofilene (Profil 1 til Profil 39) for 200- årsflommen før og etter utfylling og ny jernbane. Etter utfylling Før utfylling Q200 = 1830 m 3 /s Q200 = 1830 m3/s Differanse i vannstand Differanse i vannhastighet Profil [nr] Elvebunn [m.o.h] Vannstand [m] Hastighet [m/s] Vannstand [m] Hastighet [m/s] (Etter Før) [m] (Etter Før) [m/s] 1 116,11 126.74 0.12 126.52 0.12 0.22 0 2 116.1 126.73 0.23 126.52 0.24 0.21-0.01 3 115.32 126.72 0.49 126.5 0.5 0.22-0.01 Minnesunda 4 115.19 126.72 0.48 126.48 0.5 0.24-0.02 5 115.01 126.72 0.46 126.48 0.47 0.24-0.01 6 114.72 126.71 0.52 126.48 0.54 0.23-0.02 Langseta 7 114.72 126.71 0.64 126.47 0.66 0.24-0.02 8 114 126.7 0.67 126.47 0.69 0.23-0.02 9 112.21 126.65 1.14 126.42 1.18 0.23-0.04 Jernbane 10 112.21 126.61 1.36 126.39 1.4 0.22-0.04 11 113.2 126.55 1.69 126.34 1.72 0.21-0.03 12 112.38 126.64 0.33 126.43 0.34 0.21-0.01 13 111 126.64 0.33 126.43 0.34 0.21-0.01 Planlagte Jernbane 14.34 126.45 0.33 126.43 0.33 0.02 0 15 113.85 126.45 0.37 126.43 0.38 0.02-0.01 16 113.2 126.44 0.47 126.42 0.47 0.02 0 17 112.2 126.42 0.72 126.4 0.72 0.02 0 18 111.2 126.41 0.74 126.39 0.74 0.02 0 19 116.19 126.38 0.77 126.36 0.77 0.02 0 20 116.2 126.37 0.79 126.35 0.77 0.02 0.02 21 115.2 126.35 0.89 126.33 0.87 0.02 0.02 22 116.08 126.33 0.93 126.31 0.93 0.02 0 23 116.2 126.32 0.83 126.31 0.74 0.01 0.09 24 116.2 126.3 0.91 126.3 0.77 0 0.14 25 116.2 126.3 0.73 126.29 0.68 0.01 0.05 26 117.2 126.29 0.76 126.28 0.75 0.01 0.01 27 116.2 126.28 0.68 126.27 0.64 0.01 0.04 28 114.2 126.27 0.56 126.26 0.55 0.01 0.01 29 115.04 126.26 0.59 126.25 0.59 0.01 0 30 117.2 126.25 0.5 126.24 0.52 0.01-0.02 31 116.2 126.24 0.54 126.23 0.52 0.01 0.02 32 115.91 126.22 0.56 126.21 0.56 0.01 0 33 117.2 126.21 0.56 126.2 0.56 0.01 0 34 117.2 126.2 0.65 126.19 0.65 0.01 0 35 116.2 126.19 0.73 126.18 0.73 0.01 0 36 116.2 126.18 0.82 126.17 0.82 0.01 0 37 116.2 126.17 0.89 126.16 0.89 0.01 0 Sunda 38 116.2 126.14 1.1 126.14 1.1 0 0 39 116.05 126.12 1.09 126.12 1.09 0 0
15 av 27 3.5 Endringer i hydrauliske parametere og erosjon 3.5.1 Vannstand og vannhastighet i Vorma For middelvannføring gir den hydrauliske modellen minimal endring i både vannstand og vannhastighet langs Vorma. Vannstanden forventes å stige med 1-6 cm oppstrøms jernbanea, og hastighetene er tilnærmet uforandret. For 1995-flommen og 200-årsflom oppstrøms jernbanea blir hastigheten redusert med 0,01-0,04 m/s. Vannstanden oppstrøms jernbanea kan derimot stige lokalt med 20-24 cm. Forskjellen mellom energilinja og beregnet vannstand er 1 cm ved 330 m3/s, og 2 cm ved 1650 m3/s og 1830 m3/s. I praksis forventes derfor ingen merkbar effekt på vannstanden som en følge av fyllingen og ny jernbane. Differansen i modellresultatene er små og må derfor betraktes som høyst teoretiske verdier. 3.5.2 Konsekvenser av planlagt jernbanefylling Langs utbyggingsstrekningen vil jernbanefyllinga gå ut i elveløpet i en total lengde å ca 5 km. Fyllingen opptar en liten del av det totale tilgjengelige strømningstverrsnittet, og fyllingene vil ikke påvirke hovedstrømmen. Det bør derimot undersøkes om djupålen påvirkes av fyllingen (se Cowi 2015). Beregningsresultatene ved vannføring på 1830 m³/s (200-årsflom) viser som forventet en liten vannstandsøkning på opp mot 2 cm forårsaket av økt falltap på grunn av fyllingen. Dette er så små endringer at de ikke kan sies å være signifikante og må betraktes som teoretiske verdier med mindre praktisk relevans. Resultatene samsvarer godt med tidligere beregninger (med gamle tverrprofiler av Vorma) gjort av Multiconsult (2007). 3.5.3 Konsekvenser av ny jernbane Vurderingen av ny jernbane er på grunn av kompleksitet og forventet strømningsmønster mer komplisert enn vurderingene av konsekvensene til fyllingen. En 1-dimensjonal modell vil kun gi generelle resultater og si lite om lokale strømningsforhold rundt pilarer og ved kar. Beregninger av falltapet forbi a indikerer at en vil få et svært lite tap. Dette skyldes at bredden til elva på dstedet er stor samt vannhastighetene lave. Også for jernbanea er differansen i modellresultatene små og må betraktes som høyst teoretiske verdier. For å få en høyere detaljeringsgrad på beregningene/resultatene kan 2D/3D-modell, eventuelt forsøk i laboratorium, benyttes. 3.5.4 Tiltakenes innvirkning på fremtidig erosjon For middelvannføring vil vannhastighet og vannstandsnivå i Vorma være uforandret. For flommer til og med 200-årsflom viser beregningene at endringen i vannhastighet og energinivå er tilnærmet neglisjerbar, mens det kan forventes en mindre økning av vannstand oppstrøms ene. Resultatene må anses som høyst teoretiske. I tilknytning til den nye jernbanea er endring i lokale strømningsforhold usikre på grunn av manglende detaljeringsgrad på beregningene. Med foreliggende beregningsgrunnlag kan det ikke utelukkes at det kan forekomme lokale hastighetsendringer som kan gi økt erosjonsfare lokalt. Rundt søylefundamentene bør det sikres spesielt mot erosjon. På Vormas østre bredd vil erosjonen fortsette også etter utbygging av fylling og ny jernbane. Erosjonshastighet og erosjonsfaren forventes derimot ikke å øke. Dette skyldes både at det ikke forventes økte vannhastigheter og vannstandsnivåer i Vorma, samt at erosjonen i dag i hovedsak er styrt av andre prosesser (Sweco, 2013).
16 av 27 4 Bru over Tangenbukta 4.1 Bakgrunn I forbindelse med IC-prosjektet mellom Venjar og Sørli planlegges en ny jernbane over Tangenbukta. Den planlagte a sin innvirkning på strømningsmønsteret ved brostedet er vurdert. Hensikten med vurderingen er å undersøke om a vil føre til et eventuelt energitap på vannstrømmen samt påvirka vannhastigheter og vannstand. Vurderingene er gjort basert på beregninger av ekstremsituasjoner der eventuell innvirkningen av a på hydrauliske parametere vil være størst. 4.2 Vannmengder i Vikselva 4.2.1 Nedbørfelt Nedbørfeltet til Vikselva er vist i figur 4.1. Flomberegningen er gjort for nedbørfeltet oppstrøms a. Feltkarakteristika for nedbørfeltet er gitt i tabell 4.1. Tabell 4.1: Feltkarakteristika for Vikselva ved utløpet i Mjøsa. Felt Feltareal Eff. Sjø Bre qn* Høydeintervall [km 2 ] [%] [%] [l/s*km 2 ] [moh] Vikselva 181 0,7 0,0 7,7 123-595 Figur 4.1: Nedbørfeltet til Vikselva.
17 av 27 4.2.2 Aktuell vannføringsstasjon Det beste grunnlaget for flomberegninger er vannføringsmålinger over en lang periode i det aktuelle vassdraget. Flomberegningen for Vikselva er primært basert på vannføringsobservasjoner fra 2.288 Harasjøen. Stasjonen ligger ca 9 km oppstrøms utløpet i Mjøsa. For at vannføringsdataene skal representere hele nedbørfeltet er det gjort en arealskalering av måleserien. Karakteristiske feltdata er vist i tabell 4.2. Nedslagsfeltene er beregnet ved k av NVE programmet «NEVINA Nedbørfelt-Vannføring-Indeks-Analyse». Tabell 4.2: Feltkarakteristika. Målestasjon Feltareal [km 2 ] Eff.sjø [%] q N [l/s*km 2 ] Hmin/Hmax [moh] Meidan høyde [moh] Vikselva 181 0,7 7,7 123/595 289 2.288 Harasjøen 55,7 3,5 7,9 280/520 340 181 55,7 3,2 Skaleringsfaktoren er multiplisert med avrenningsserien til referensefeltet. Videre er det gjort en flomfrekvensanalyse av seriene. 4.2.3 Estimat av 200 årsflom 4.2.3.1 Flomfrekvensanalyser Sesongvariasjonen i avrenningen i Vikselva er vurdert ut fra stasjon 2.288 Harasjøen. Viktige parametere for sesongvariasjonene er klimatiske forhold og høydebeliggenhet. Figur 2.1 viser karakteristiske vannføringsverdier for Harasjøen. Figuren viser døgnmiddelvannføring for hver enkelt dag i året ved målestasjonen. Ut fra figur 4.2 vil de fleste flommene i Vikselva opptrer mellom oktober og mai i forbindelse med snøsmelting og i kombinasjon med nedbør, men også om høsten med kraftig regnvær. Med bakgrunn i dette er det utført flomfrekvensanalyse av årsflommer ved målestasjon Harasjøen. Resultatet er vist i tabell 4.3. Middelflom (QM) er oppgitt i absolutte og spesifikke verdier og flommer for 200 års gjentaksintervall (Q200) som forholdstallet (flomfrekvensfaktor) til middelflom (Q200/QM).
18 av 27 Figur 4.2: Karakteristiske vannføringer ved stasjon 2.288 Harasjøen. Figuren viser henholdsvis største, median og minste observerte døgnmiddelvannføring for hver enkelt dag i året for perioden 1966 2000. Tabell 4.3: Flomfrekvensanalyser av årsflommer for målestasjon Stasjon Periode Ant. Areal QM Q200/ Fordelingsfunksjon år km 2 l/s.km 2 m 3 /s QM 2.288 Harasjøen 1966-2000 34 55,7 143,6 8,0 2,73 GEV (L-moment) 4.2.3.2 Klimatillegg I henhold til NVE rapport 5-2011 «Hydrological projections for floods in Norway under a future climate» forventes det for innlandsfelt på Østlandet som er dominert av smelteflommer / kombinasjonsflommer ingen endring i flomstørrelser frem mot år 2100. Flomberegningene innebefatter derfor ikke et klimapåslag. 4.2.3.3 Kulminasjonsvannføring Kulminasjonsvannføring (momentanvannføring) og døgnmiddelvannføring (Qmom/Qmid) anslås ved å analysere de største observerte flommene i vassdraget. Forholdstallet beregnes da de større flommene ved målestasjon, avhengig av hvor og når det finnes data med fin tidsoppløsning. Forholdstallet Qmom/Qmid for Vikselva er dermed utelukkende beregnet med utgangspunkt i målestasjon Harasjøen. Tabell 4.4: Kulminasjons- og døgnmiddelvannføringer ved Harasjøen Dato Kulminasjon Døgnmiddel Qmom/Qdøgn m 3 /s m 3 /s 07.05.1977 11,57 10,84 1,07 07.09.1985 21,8 20,3 1,07 08.05.1997 11,2 10,6 1,06 24.04.2001 15,1 14,6 1,03 Snitt 1,06
19 av 27 I NVE (2011) er det utarbeidet ligninger som uttrykker en sammenheng mellom forholdet Qmom/Qdøgn og feltkarakteristika (feltareal og effektiv sjøprosent) for vår- og høstsesong. Formlene er: hvor A er feltareal og ASE er effektiv sjøprosent. Resultatene presenteres i tabell 4.5. Tabell 4.5: Forholdstallet mellom døgnmiddelflom og kulminasjonsflom for Kvamsbekken, beregnet for vår og høstflom Felt Areal Eff.Sjø, ASE Qmom/Qdøgn km 2 % Vår Høst Vikselva 181 0,7 1,23 1,4 Et forholdstall på 1,4 er benyttet for Vikselva. 4.2.3.4 200 årsflommen Døgnmiddelverdien ved Harasjøen ble beregnet til 21,8 m 3 /s og multiplisert med skaleringsfaktoren 3,3 for å finne 200-årsflom. 200-års momentanflom er estimert til:, 21,8 3,2 1,4 ~ 100 /
20 av 27 4.3 Hydraulisk analyse av Tangen 4.3.1 Grunnlagsmateriale Som grunnlagsmateriale for de hydrauliske beregningene er det tatt utgangspunkt i dybdekart for Mjøsa, 1m høydekurver og aktuell tegning av jernbanea over Tangenbukta. 4.3.2 Metode For beregning av hydrauliske parametere er Hec-Ras benyttet. Modellen er kjørt for ikke-stasjonær strømning slik at vannstandsendringer i Mjøsa blir tatt hensyn til. Inngangsparameterne til modellen er geometri (elv, elvebanker og konstruksjoner), ruhet, grensebetingelser og vannføring. 4.3.3 Grensebetingelser Nedre grensebetingelse er gitt av vannstandsserie i Mjøsa og oppstrøm grensebetingelse er gitt av et konstruert flomforløp for Vikselva. 4.4 Resultater og diskusjon Modellen er kjørt for to ekstremsituasjoner. 1) 1995-flommen i Mjøsa med normalvannføring i Vikselva og 2) Normalvannstand i Mjøsa og 200-årsflom i Vikselva. Resultatene fra Hec-Ras beregningen er illustrert i figur 4.3. TangenBru Lengdeprofil Vikselva Mjosa Max WS - Q200 Max WS - Qmiddelvanføring 100 90 80 70 60 50 40 0 500 1000 0 2000 Main Channel Distance (m) Figur 4.3: Vannstander for middelflom og 200-årsflommen Beregningene viser at a ikke vil påvirke vannstanden i Mjøsa, hverken på oppstrøms eller nedstrøms side. Dette skyldes det store tverrsnittarealet under a (stor bredde og dybde) samt lave gjennomsnittlige vannhastigheter. En detaljert 2- eller 3-dimensjonal matematisk modell kan gi mer informasjon enn en 1-dimensjonal modell som så langt er kt. Slike beregninger er til gjengjeld vesentlig mer ressurskrevende. Selve utformingen av søyler/fundamenter bør vurderes nærmere basert på mer detaljerte beregninger og/eller erfaringsdata fra området og
21 av 27 lignende prosjekter. Brupilarene bør sikres mot lokal erosjon. Resultatene anses som svært teoretiske.
22 av 27 5 Referanser NVE, 2/2007: Delprosjekt Eidsvoll. NVE, 23/2000: Flomberegning for Mjøsa og Vorma. NGI, 2011: Multiconsult, 2007: Cowi, 2015: Sweco, 2013: Hovedplan Dobbeltspor Eidsvoll-Langset og Klevrud-Sørli Temarapport: Hydraulikk. Kommunedelplan med konsekvensutredning. Miljøovervåkningsrapport Eidsvoll kryssingsspor Registrering av erosjon på Vormas østre bredd NVE, 2011: Retningslinjer for flomberegninger. NVE retningslinjer 04-2011.
23 av 27 6 Vedlegg Vedlegg 1: 200-års flom Tverprofil av Vorma med beregnet vannlinje for middelvannføring, Q1995 og Vorma_utfylling Profil 1 Vorma_utfylling Profil 2 WS Qmi ddelvannførin 180 170 0 500 1000 0 2000 2500 0 200 400 600 800 1000 0 0 0 1800 Vorma_utfylling Profil 3 Vorma_utfylling Minnesunda.01 0 200 400 600 800 1000 0 200 400 600 800 1000 Vorma_utfylling Profil 4 Vorma_utfylling Profil 5 0 200 400 600 800 1000 0 200 400 600 800 1000 Vorma_utfylling Profil 6 Vorma_utfylling Langseta.01 0 200 400 600 0 200 400 600 Vorma_utfylling Profil 7 Vorma_utfylling Profil 8 0 200 400 600 0 200 400 600
24 av 27 Vorma_utfylling Profil 9 Vorma_utfylling Minesund Jernbane.01 0 100 200 300 400 500 0 100 200 300 400 500 Vorma_utfylling Profil 10 Vorma_utfylling Profil 11 0 100 200 300 400 500 0 100 200 300 400 500 Vorma_utfylling Profil 12 Vorma_utfylling Profil 13. 0 6.03.06 0 200 400 600 800 1000 Vorma_utfylling.01 Minnevika (Ny planlagt ) 0 200 400 600 800 1000 Vorma_utfylling Profil 14 0 200 400 600 800 1000 0 200 400 600 800 1000 Vorma_utfylling Profil 15 Vorma_utfylling Profil 16 Ineff 0 200 400 600 800 1000 0 200 400 600 800 1000
25 av 27 Vorma_utfylling Profil 17 Vorma_utfylling Profil 18 0 200 400 600 800 0 200 400 600 800 Vorma_utfylling Profil 19 Vorma_utfylling Profil 20 100 200 300 400 500 600 700 800.06.03 100 200 300 400 500 600 Vorma_utfylling Profil 21 Vorma_utfylling Profil 22 100 200 300 400 500 600 100 200 300 400 500 600 Vorma_utfylling Profil 23 Vorma_utfylling Profil 24 100 200 300 400 500 600 700 800 100 200 300 400 500 600 700 800 Vorma_utfylling Profil 25 Vorma_utfylling Profil 26 100 200 300 400 500 600 700 800 100 200 300 400 500 600 700 800
26 av 27 Vorma_utfylling Profil 27 Vorma_utfylling Profil 28 200 400 600 800 200 400 600 800 1000 Vorma_utfylling Profil 29 Vorma_utfylling Profil 30 Levee 200 400 600 800 1000 200 400 600 800 1000 Vorma_utfylling Profil 31 Vorma_utfylling Profil 32 200 400 600 800 200 400 600 800 Vorma_utfylling Profil 33 Vorma_utfylling Profil 34 Levee 200 400 600 800 1000 200 400 600 800 1000 Vorma_utfylling Profil 35 Vorma_utfylling Profil 36 0 200 400 600 800 0 100 200 300 400 500 600 700
27 av 27 Vorma_utfylling Profil 37 Vorma_utfylling Sunda.01 0 100 200 300 400 0 100 200 300 400 Vorma_utfylling Profil 38 Vorma_utfylling Profil 39 0 100 200 300 400 0 100 200 300 400 500