Hydrauliske beregninger ved bygging av ny bru over Glomma ved Askim (002.B) Ingjerd Haddeland O P P D R A G S R A P P O R T A



Like dokumenter
Flomberegning for Steinkjerelva og Ogna

Hervé Colleuille seksjonssjef, Hydrologisk avdeling NVE

Impleo Web. Hydraulisk analyse for Lønselva ved Raustein i Saltdalen i Nordland. Per Ludvig Bjerke 4 OPPDRAGSRAPPORT B

Flomberegning for Grøtneselva. Kvalsund og Hammerfest kommune, Finnmark (217.3)

Hydraulisk vurdering i forbindelse med bygging av ny Nes bru ved Harran i Nord-Trøndelag. Utarbeidet av Per Ludvig Bjerke

1. INNLEDNING NOTAT INNHOLD

Hydraulisk analyse i forbindelse med bygging av ny bru over Reisaelva ved Storslett. Per Ludvig Bjerke 16 OPPDRAGSRAPPORT B

Vannlinjeberegning for Mørkedøla (012. CDC0), Hemsedal kommune i Buskerud. Utarbeidet av Demissew K. Ejigu

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

Hydraulisk analyse for Glomma og Verjåa i Os i Østerdalen

TEMARAPPORT XXXXX FLOM- OG VANNLINJEBEREGNINGER. Overordnet vegsystem i Elverum Kommunedelplan med KU

Flomberegning og hydraulisk analyse for ny bru over Prestvågelva på Fosen. Per Ludvig Bjerke

Flomberegning for Trysilvassdraget, Nybergsund

Vannlinjeberegning for Vesleelva (013.AZ), Sande kommune i Vestfold. Thomas Væringstad 14 OPPDRAGSRAPPORT B

Hydraulisk vurdering for Rømua (002.D2Z) ved nye Hammeren bru i Sørum kommune i Akershus fylke

Beregning av kapasitetskurver for Øyeren ved Mørkfoss. Demissew Kebede Ejigu Erik Holmqvist

Flomsonekart Delprosjekt Sunndalsøra

Notat 1 MULTICONSULT. Oppdrag: E6 Ringebu - Frya Dato: 26. august Emne: Vannlinjeberegning Oppdr.nr.:

Flomberegning for Ulefoss

1 Flom- og vannlinjeberegning

NOTAT. 1 Bakgrunn. 2 Befaring SAMMENDRAG

Nore og Uvdal kommune. Reguleringsplan for Uvdal barnehage Flom- og vannlinjeberegning

Delprosjekt Åkrestrømmen

DBC Arkitektur AS. Flomvurdering Ål Folkepark

Flom- og vannlinjeberegning for Roksøyelva

Flom- og vannlinjeberegning for Forfjordelva

Vannlinjeberegning for Rolvselve (015.JB7A), i Nore og Uvdal, Buskerud

Flomberegning for Oltedalselva

Flomvurdering av utfylling ved Berentsen Mineralvandfabrik. Eigersund Mineral Vandfabrik AS

Eidsiva Vannkraft AS. Tolga kraftverk. Vannlinjeberegning i Glomma. Oppdragsnr.: Dokumentnr.: R04 Versjon: E

Flomberegning for Aureelva

Mosvollelva ved Ørnes sykehjem

Hydrologiske vurderinger i forbindelse med ny bru over Langvassåga i Rana i Nordland. Utarbeidet av Per Ludvig Bjerke

Areal + AS. Vannlinjeberegning Haugerenga Vest. Utgave: 1 Dato:

Rapport nr.: Oppdrag nr.: Dato: Kunde: Vegårshei kommune v/ Chantal van der Linden

Hydraulisk analyse for Vennbekken i Skaun

Hydrologiske data for Varåa (311.2B0), Trysil kommune i Hedmark. Utarbeidet av Thomas Væringstad

Nye retningslinjer for flomberegninger forskrift om sikkerhet ved vassdragsanlegg. Erik Holmqvist Hydrologisk avdeling, seksjon vannbalanse

Innledning... 1 Forutsetninger... 2 Flomberegning... 2 Vannlinjeberegning Oppsett Resultat... 4 Referanser... 8

Flomberegninger. Langmyrvegen 19 B

Skyggekast fra vindkraftverk. Veileder for beregning av skyggekast og presentasjon av NVEs forvaltningspraksis

Dambruddsbølgeberegning for Svanfossdam i Vorma

FAGRAPPORT HYDROLOGI VIKERSUND

NVE NORGES VASSDRAGS- OG ENERGIVERK

Utbygging Eidsvoll Hamar (UEH) Gardermobanen (Gardermoen) Eidsvoll Dovrebanen (Eidsvoll) Hamar Venjar Langset og Kleverud Sørli

BERGENSBANEN. Detaljplan Ulriken tunnel Flomberegning og Hydraulisk vurdering Kulvert Storelva - Arna stasjon

Kunde: Statens vegvesen Region vest. Alsåkerbrua. Vannlinjeberegning og erosjonssikring

Flomberegning for Rolvelva, Nore og Uvdal kommune i Buskerud

FLOMSONEKARTLEGGING FOR VIKØYRI

Flom- og vannlinjeberegning for Signaldalselva, Sommarsetelva og Mortendalselva

Tiltak i vassdrag. Omlegging og sikring av bekk ved Melkjær. Plan AKEB AS. Einar Beheim. Saksb: ehandl Vassdr.: Sign.: er.:

Vannlinjeberegning for Eidselva (089.Z), Eid kommune i Sogn og Fjordane

Aurland kommune. Flomsonekart i Flåm. Leinafossen kraftverk. Oppdragsnr.: Dokumentnr.: 1 Versjon: C

Kunstbrua, vannlinjeberegninger ved Kistefoss

Den nedre grensen er satt nedstrøms Dalevegen sin krysning av Otra. Her er grensebetingelsen også normalstrømning.

Vanntemperatur i Follsjø i 1999, 2001 og 2006

7-2. Sikkerhet mot flom og stormflo

Flomberegning for Namsen

FLOMLINJEBEREGNING OG FLOMSONEKART FOR NEDRE DEL AV LEIRA (002.CAZ)

Flom- og vannlinjeberegning for Austbekken, i Nord-Trøndelag.

Flomberegning for Vesleelva. Sande kommune i Vestfold

Delprosjekt Fredrikstad og Sarpsborg

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

Utbygging i fareområder 4. Flom

Beregning av totalavløp til Hardangerfjorden

Flomberegning for Vigga

Under er kartutsnitt av temakart innenfor feltet risiko og sårbarhet.

Vegårshei kommune. Flom- og vannlinjeberegning i planområde for Myra og Vegår, Vegårshei Kommune

Konsekvenser av utfylling RV9 Besteland-Helle på flomvannstand i Otra

Hydraulisk analyse i forbindelse med ny E-6 på strekningen Sørelva-Storjord Nordland

Hydraulisk analyse i forbindelse med bygging av ny bru over Fjelna på Vinjeøra. Oppdragsrapport B nr. xx/2013 Utarbeidet av Per Ludvig Bjerke

Impleo Web. Flom- og vannlinjeberegning for Høytverrelva i Bardu. Per Ludvig Bjerke 21 OPPDRAGSRAPPORT B

NOTAT 1 INNLEDNING HYDRAULISK BEREGNING AV HØYLANDSKANALEN

OPPDRAGSLEDER OPPRETTET AV

Kartlegging, dimensjoneringskontroll og sikkerhetsvurdering av Jernbaneverkets stikkrenne på Meråkerbanen

1. INNLEDNING NOTAT INNHOLD

Flomsonekart Delprosjekt Levanger. Kjartan Orvedal Julio Pereira

FLOMVURDERING UNDHEIM PLAN 0495

Flomsonekartlegging for Lærdalselvi (v.nr. 073.Z) i Lærdal kommune, i Sogn og Fjordane

Vannlinjeberegninger i nedre del av Otta Oppdragsrapport 2009

Case 1: Grunneier Hans Hansen planlegger å grave en 350 m lang grøft over eiendommen sin for å drenere ut noe vann. Grøfta blir 2 m dyp og terrenget

Flomberegning for Lismajåkka

F L O M S O N E K A R T

NOTAT SAMMENDRAG Hydrologi. Gunnar Størksen

Delprosjekt Hattfjelldal

Agder Energi Produksjon. FENNEFOSS KRAFTVERK Fagrapport om hydrologiske forhold

Raufoss Industripark ANS. Flom- og vannlinjeberegning for Hunnselva ved Raufoss Industripark

Flomberegning for Opo (048.Z), Odda kommune i Hordaland. Thomas Væringstad

Hydraulisk analyse for nedre del av ny riksvei 715 fra Osen til Årvåg. Per Ludvig Bjerke

Flomberegning for Lakselva i Misvær

Flomberegning og hydrauliske beregninger for nye bruer ved Trofors i Nordland. Oppdragsrapport 4/2013 Utarbeidet av Per Ludvig Bjerke

Fagrapport Elektro. E18/E39 Ytre ringveg. Vige - Volleberg Kristiansand og Songdalen. Region sør. Prosjektavdelingen

Hydraulisk analyse for Eidsdalselva ved Øye

VIKANHOLMEN VEST REGULERINGSPLAN NÆRINGSLIV OG SYSSELSETTING INNHOLD. Sammendrag. Sammendrag 1. 1 Innledning 2

FLOMSONEKART FOR STORELVA VED ARNA STASJON

Delprosjekt Alta og Eiby

RAPPORT TROMS KRAFT PRODUKSJON AS VANNLINJEBEREGNINGER I KÅFJORDELVA. Utarbeidet av: Kjetil Sandsbråten og Jan-Petter Magnell

1 Innledning Beregning av dimensjonerende vannmengder Nedslagsfelt Referansefelt... 3

Flomsonekart Glomma, Øyeren, Nitelva, Leira og Vorma. Fetsund, Frogner, Leirsund, Lillestrøm, Rælingen, Sørumsand, Vormsund, Årnes

Skjema for dokumentasjon av hydrologiske forhold for små kraftverk. 1 Overflatehydrologiske forhold

Transkript:

Hydrauliske beregninger ved bygging av ny bru over Glomma ved Askim (002.B) Ingjerd Haddeland 6 2007 O P P D R A G S R A P P O R T A

Hydrauliske beregninger ved bygging av ny bru over Glomma ved Askim (002.B) Norges vassdrags- og energidirektorat 2007 1

Oppdragsrapport nr 6 2006 Hydrauliske beregninger ved bygging av ny bru over Glomma ved Askim (002.B) Oppdragsgiver: Statens vegvesen - Region Øst Redaktør: Forfatter: Ingjerd Haddeland Trykk: NVEs hustrykkeri Opplag: 10 Forsidefoto: Fossum bru. Foto: Ingjerd Haddeland ISSN: 1503-0318 Sammendrag: Det er utført hydrauliske beregninger i forbindelse med at det skal bygges ny bru på E18 over Glomma. En vannlinjemodell er brukt for å estimere vannhastigheter og vannstander i elva i bruområdet. Analyser er utført for situasjoner med og uten bru, med tilhørende midlertidige fyllinger, for normalvannføringen, samt for 100- og 200-årsflommen. Det er også sett på om den nye brua kan påvirke kraftproduksjonen i området. Resultatene antyder at brua ikke vil påvirke vannstanden i Glomma i nevneverdig grad, men at vannhastigheten vil øke noe, spesielt når det er midlertidige fyllinger i elva. Det konkluderes også med at Smaalenene bru ikke vil ha noe å si for kraftproduksjonen i området. Emneord: Glomma, flom, bru, E18 Norges vassdrags- og energidirektorat Middelthunsgate 29 Postboks 5091 Majorstua 0301 OSLO Telefon: 22 95 95 95 Telefaks: 22 95 90 00 Internett: www.nve.no 2 April 2007

Innhold 1 Innledning... 7 1.1 Bakgrunn... 7 1.2 Beskrivelse av området og ny bru... 7 1.3 Kraftverkene i området... 7 2 Metode og datagrunnlag... 10 2.1 Flomstørrelser...10 2.2 Vannlinjeberegning...11 2.2.1 Tverrprofiler...11 2.2.2 Kalibrering av modellen...11 2.3 Analyser...13 3 Resultater... 14 3.1 Vannstand og vannhastighet...14 3.2 Konsekvenser for kraftverkene...16 3.3 Usikkerhet...16 3.4 Generelt om gjentaksintervall og sannsynlighet...17 4 Referanser... 18 5 Vedlegg... 19 3

Sammendrag Det er utført hydrauliske beregninger i forbindelse med at det skal bygges ny bru på E18 over Glomma. En vannlinjemodell er brukt for å estimere vannhastigheter og vannstander i elva i bruområdet. Analyser er utført for situasjoner med og uten bru, med tilhørende midlertidige fyllinger, for normalvannføringen, samt for 100- og 200-årsflommen. Det er også sett på om den nye brua kan påvirke kraftproduksjonen i området. Resultatene antyder at brua ikke vil påvirke vannstanden i Glomma i nevneverdig grad, men at vannhastigheten vil øke noe, spesielt når det er midlertidige fyllinger i elva, se også tabellen nedenfor. Det konkluderes også med at Smaalenene bru ikke vil ha noe å si for kraftproduksjonen i området. Tabell: Simulerte vannstander og vannhastigheter ved Smaalenene bru ved ulike flomstørrelser og situasjoner. Vannføring Situasjon Nedstrøms grensebetingelse (overvann FKF, moh) Vannstand (moh) Gjennomsnittlig vannhastighet (ms -1 ) Q n Før bygging 79.72 79.72 0.27 Q n Bru 79.72 79.72 0.28 Q n Bru og fylling 79.72 79.73 0.32 Q 100 Før bygging 79.72 79.74 1.22 Q 100 Bru 79.72 79.75 1.26 Q 100 Bru og fylling 79.72 79.77 1.45 Q 100 Før bygging 81.40 81.41 1.10 Q 100 Bru 81.40 81.43 1.14 Q 100 Bru og fylling 81.40 81.44 1.33 Q 200 Før bygging 79.72 79.74 1.30 Q 200 Bru 79.72 79.77 1.34 Q 200 Bru og fylling 79.72 79.78 1.55 Q 200 Før bygging 81.40 81.41 1.17 Q 200 Bru 81.40 81.43 1.21 Q 200 Bru og fylling 81.40 81.45 1.42 5

6

1 Innledning 1.1 Bakgrunn I forbindelse med omlegging av E18 ved Askim i Østfold, skal det bygges ny bru (Smaalenene bru) over Glomma, ca 1200 meter nedstrøms eksisterende Fossum bru, se figur 1. Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE) har fått i oppdrag av Statens vegvesen å beregne flom- og flomvannstand ved brustedet for 100- og 200-årsflom, samt vannhastighet ved de samme flomstørrelsene. Under byggingen vil midlertidige fyllinger bli lagt i deler av elva, og dette må det tas hensyn til i beregningene. I tillegg skal konsekvenser for nærliggende kraftverk vurderes. 1.2 Beskrivelse av området og ny bru Plasseringen av Smaalenene bru blir litt over 1 km nedstrøms eksisterende bru (Fossum bru) over Glomma, og snaut 2 km oppstrøms dammen ved FKF (Felleskraftverkene Kykkelsrud-Fossumfoss), se figur 1. Elveløpet i det aktuelle bruområdet er ca 190 m bredt og snaut 35 m på det dypeste. Ved brustedet består grunnen i elva og på land hovedsaklig av fjell i dagen, og kun i dypålen er det mindre løsmasser (Statens vegvesen, 2004). Den nye brua skal bygges som en skråkabelbru med spennvidder på 93.5, 140 og 45 m, se figur 2. Totallengden på brua er 325 m. Det skal bygges et tårn inn mot elveløpets østre bredd, og en pilarakse inne på land på vestsida av elva. Fundamenteringen til brua er direkte fundamentering i fjell. Fundamentet til tårnet skal stå på ca 12 m dyp, og pilaren vil få en bredde på 6.5 meter (Johs. Holt A.S., 2004). Utover pilaren vil ikke brua medføre innsnevringer i elvetverrsnittet, men ved bygging av brua vil det bli midlertidige fyllinger i elva, se figur 3. 1.3 Kraftverkene i området Mørkfoss-Solbergfoss anlegget, som ligger i Glomma ca. 5 km nedstrøms Øyeren i Askim kommune, se også figur 1, eies av E-Co Energi (64.4 %) og Statkraft (35.6 %). Midlere årsvannføring er 689 m 3 /s, fallhøyden er ca 14 m, og midlere årsproduksjon er 900 GWh (www.e-co.no). Fellesanlegget Kykkelsrud-Fossumfoss (FKF) ligger ved Glomma, 13 km nedenfor Øyeren i Askim og Spydeberg kommuner, se figur 1. Kraftverket utnytter fallet på ca. 26.5 m i Fossumfoss og Kykkelsrud, og er eid av Hafslund Produksjon AS. Midlere årsproduksjon er 1140 GWh (www.hafslund.no). Kykkelsrud kraftverk ligger ved Glommas østside, 13 km nedenfor Øyeren, i Askim kommune. Kraftverket utnytter fallet i Kykkelsrudfossen (20 m). Utbyggingen startet år 1900, noe som gjør Kykkelsrud kraftverk til et av Norges eldste. Middelårsproduksjonen i Kykkelsrud kraftverk er 35 GWh (www.hafslund.no). 7

Giltvet Hov Moen Spydeberg Hovin Ny bro over Glomma ved Askim Langnes Rom Kykkelsrud Kart over studieområdet Spydeberg Fossum bru Jernbanebru Ny bru FKF-Kykkelsrud Solbergfoss Solbergfoss Askim Askim Askim N TEGNFORKLARING Elv (N50) Myr i tunnel Målestokk 1:35000 Jernbane Sentrumsbebyggelse Fylkes-/Kommunal-vei 0 1 km Jernbane i tunnel Riksgrense Tettbebyggelse Industri Lufthavn i tunnel Bilferge Koordinatsystem: Datum: Grunnlagsdata: Temainformasjon: Oppdatert: UTM, sone 33 WGS 84 Statens kartverk, N250 Kraftsystemet February 2007 Areal Skog Vei Europa-/Riks-vei NORGES VASSDRAGS- OG ENERGIDIREKTORAT (NVE) Postbok s 5091, Majors tua - 0301 Oslo Tlf: 22 95 95 95 Fax : 22 9 59 07 1 Figur 1: Kart over studieområdet. 8

Figur 2: Tegning av ny bru. Tegning fra Statens vegvesen, Region Øst. Figur 3: Worst case scenario for fyllinger i elva. Tegning fra Statens vegvesen, Region Øst. 9

2 Metode og datagrunnlag 2.1 Flomstørrelser Pettersson (2002) har beregnet flomstørrelsene (vannføringer) i vassdraget ved hjelp av en statistisk analyse (flomfrekvensanalyse) av historiske vannføringsdata. De største flommene opptrer som regel i mai eller begynnelsen av juni, i forbindelse med snøsmeltingen. Det er sjelden flommer av betydning utover sommeren og høsten. Figur 4 viser relativ størrelse for vannføringer ved Solbergfoss over en gitt terskelverdi, i dette tilfellet 1740 m 3 s -1, og når i løpet av året disse vannføringene har inntruffet. Figur 4. Flommer ved Solbergfoss kraftverk, 1961-2000. Sirkelen representerer året med starten på året (1. januar) rett opp. Flommene er markert når på året de fant sted og med relativ størrelse (Pettersson, 2002). Ved store flommer i Glomma antar man at bidraget fra lokalfeltet nedstrøms Øyeren er relativt lite og heller ikke avhengig av gjentaksintervall på flommen i hovedelven. Det antas derfor at flombidraget tilsvarer normalvannføringen i mai-juni, som er ca. 12 l s -1 km -2 i følge observasjonene ved målestasjonene Stortorp og Høgfoss (Pettersson, 2002). Lokalfeltet er ca 100 km 2, hvilket vil si at vannføringsbidraget er 1.2 m 3 s -1. Dette er så lite i forhold til flomvannføringen i Glomma at bidraget i de resterende analyser ikke er tatt hensyn til. Kulminasjonsverdiene i dette området er beregnet til å være 2-3 prosent større enn døgnmiddelet, og det er de vannføringene som er brukt i vannlinjeberegningen. De vannføringer og gjentaksintervall som er aktuelle for dette prosjektet er gjengitt i tabell 1 (Q m tilsvarer middelflommen, mens Q 100 og Q 200 tilsvarer flommer med gjentaksintervall på henholdsvis 100 og 200 år). Normal årsvannføring (Q n ) i Glomma i dette området er ca. 700 m 3 s -1. 10

Tabell 1: Vannføringer (m 3 s -1 ) ved ulike gjentaksintervall (Pettersson, 2002). Flomvannføringene er kulminasjonsverdier. Q n Q m Q 100 Q 200 Glomma ved Solbergfoss 700 2235 3722 3957 2.2 Vannlinjeberegning Vannføringsdata, oppmålte profiler av elveløpet og elveløpets egenskaper for øvrig benyttes i en hydraulisk modell som beregner hvor høy vannstand de ulike flommene gir langs elva (vannlinjeberegning). For kalibrering av modellen bør det fortrinnsvis finnes opplysninger om vannføringer og flomvannstander lokalt fra kjente historiske flommer. Vannlinjeberegninger er gjennomført for å finne vannstand og -hastighet ved ulike flomstørrelser i Glomma ved den planlagte Smaalenene bru. Disse beregningene er utført ved hjelp av programvaren MIKE 11, en hydraulisk beregningsmodell utviklet av Dansk Hydraulisk Institutt (DHI; DHI, 1995). Modellen er basert på en endimensjonal hydraulisk strømningsanalyse, og beregnede vannhastigheter er derfor gjennomsnittlige hastigheter i et snitt på tvers av elva. Modellen kan bl.a. beregne underkritisk, overkritisk strømning og en kombinasjon av disse i en enkel elv, eller i et elvenettverk. Nødvendige inngangsdata til modellen er tverrprofiler, vannføringsdata, vannstander i nedstrøms ende av modellområdet, og kalibreringsdata fra sammenhørende vannføringer og vannstander. Vannlinjeberegninger må ofte gjøres for en lengre elvestrekning enn selve prosjektområdet, da forhold nedstrøms eller oppstrøms prosjektområdet kan påvirke vannføring og vannstand i det området som skal analyseres. I dette prosjektet er det gjennomført vannlinjeberegning for Glomma fra Solbergfoss til FKF, se også figur 1. 2.2.1 Tverrprofiler Måling av tverrprofiler er utført av FB Engineering (FB Engineering, 2007), som har gjort målingene på land, og NVE, som har utført ADCP-målinger (Acoustic Doppler Current Profiler) av elvebunnen. Figur 5 viser tverrprofilenes plassering langs elvestrekningen. Smaalenene bru skal bygges der profil 5 er målt. 2.2.2 Kalibrering av modellen Vannlinjeberegningene er, som tidligere nevnt, utført ved hjelp av MIKE 11 (DHI, 1995). Tverrprofilene i analyseområdet danner grunnlaget for beskrivelsen av elvegeometrien i modellen. Figur 5 viser avgrensningen av analyseområdet, samt plasseringen av tverrprofilene. Kalibreringen av modellen, se figur 6, er basert på vannføringer og vannstander fra våren 1995 og høsten 2007. Nedre grensebetingelse er observert vannstand ved FKF. Kalibreringen av den hydrauliske modellen baserer seg på en vannføring, med tilhørende vannstander, rundt normal årsvannføring (høsten 2007), og en vannføring, med tilhørende vannstander, i størrelsesorden 100-årsflom (våren 1995). Modellkalibreringen er gjort ved tilpasning av ruhetsparametre (hydraulisk ruhet beskriver hvor glatt elvebunnen er). Kalibreringen anses å være av god kvalitet. Modelleringen viser at vannføringen går gjennom kritisk strømning ved jernbanebrua (se figur 1), dvs. at vannføring/vannstand 11

oppstrøms jernbanebrua ikke er påvirket forholdene i området der nye Smaalenene bru skal bygges. Profil 16 #* Solbergfoss kraftverk Profil 5 (ny bru) Profil 1 #* #* FKF - Kykkelsrud kraftverker Figur 5: Tverrprofilenes plassering. Smaalenene bru skal bygges ved profil 5. 89 87 1995 - obs 1995 - sim 2007 - obs (GLB) 2007 - obs (FBE) 2007 - sim moh 85 83 Smaalenene bru 81 79 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 Avstand fra Solbergfoss (m) - Lengdeprofil Figur 6: Observerte og simulerte vannstander. Solbergfoss ligger i oppstrøms ende av lengdeprofilet (0 m), og FKF i nedstrøms ende (8300 m). 12

2.3 Analyser Etter at modellen var kalibrert for dagens forhold, ble det utført analyser for hvordan forholdene i elvestrekningen blir påvirket under og etter bygging av ny bru. Analysene er som følger (se også figur 2 og 3): Dagens tilstand (ingen bru, ingen fyllinger) Brua er lagt inn, fyllingen er ikke med Brua er lagt inn, og fyllingen er lagt inn som en del av beskrivelsen av tverrprofilet ved brustedet. Når det er sagt brua er lagt inn i modellen, menes det her at pilaren er tatt med i beregningene, da vegbanen i seg selv ligger så høyt at den ikke vil bli direkte berørt av en flom. Det er derfor kun fyllingene og tårnfundamentet som er tatt hensyn til i analysene. For alle analysene er modellen kjørt for normalvannføringen (Q n =700 m 3 s -1 ), en 100- årsflom (Q 100 =3722 m 3 s -1 ), og en 200-årsflom (Q 200 =3957 m 3 s -1 ), se også kapittel 2.1. For Q 100 og Q 200 er det gjort analyser med to ulike nedstrøms grensebetingelser (overvann FKF), da manøvrering av luker kan være ulik fra flom til flom. Under flommen i 1995 lå overvannet ved FKF på 79.72 m, som er normalvannstand i Glomma oppstrøms FKF (Jens Kristian Tingvold, Glommens og Laagens Brukseierforening, personlig kommunikasjon). Flomavledningen ved FKF er gitt ved overvannstand kote 81.40 (GLB, 1995). Disse to vannstandene (79.72 m og 81.40 m) er brukt som nedre grensebetingelse for Q 100 og Q 200. 13

3 Resultater 3.1 Vannstand og vannhastighet Beregnede vannstander for 100- og 200-årsflommen, med og uten fylling og ny bru, er presentert i figur 7 figur 8. Analysen der kun pilaren (brua) er tatt med i modellen er ikke vist i figurene, da det er liten forskjell mellom dette alternativet og de andre alternativene. Beregnede vannstander og vannhastigheter ved det nye brustedet, med og uten fylling og ny bru, er presentert i tabell 2. moh 90 Q100A 89 Q100A_bru_fylling 88 Q100B 87 Q100B_bru_fylling 86 85 Smaalenene bru 84 83 82 81 80 79 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 Avstand fra Solbergfoss (m) - Lengdeprofil Figur 7: Simulerte vannstander ved 100-årsflom, med og uten bru/fyllinger. Det er brukt to alternativ for nedre grensebetingelse; A: 79.72 moh og B: 81.40 moh. Solbergfoss ligger i oppstrøms ende av lengdeprofilet (0 m), og FKF i nedstrøms ende (8300 m). moh 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81 80 79 Smaalenene bru Q200A Q200A_bru_fylling Q200B Q200B_bru_fylling 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 Avstand fra Solbergfoss (m) - Lengdeprofil Figur 8: Simulerte vannstander ved 200-årsflom, med og uten bru/fyllinger. Det er brukt to alternativ for nedre grensebetingelse; A: 79.72 moh og B: 81.40 moh. Solbergfoss ligger i oppstrøms ende av lengdeprofilet (0 m), og FKF i nedstrøms ende (8300 m). 14

Tabell 2: Simulerte vannstander og vannhastigheter ved Smaalenene bru ved ulike flomstørrelser og situasjoner. Vannføring Situasjon Nedstrøms grensebetingelse (overvann FKF, moh) Vannstand (moh) Gjennomsnittlig vannhastighet (ms -1 ) Q n Før bygging 79.72 79.72 0.27 Q n Bru 79.72 79.72 0.28 Q n Bru og fylling 79.72 79.73 0.32 Q 100 Før bygging 79.72 79.74 1.22 Q 100 Bru 79.72 79.75 1.26 Q 100 Bru og fylling 79.72 79.77 1.45 Q 100 Før bygging 81.40 81.41 1.10 Q 100 Bru 81.40 81.43 1.14 Q 100 Bru og fylling 81.40 81.44 1.33 Q 200 Før bygging 79.72 79.74 1.30 Q 200 Bru 79.72 79.77 1.34 Q 200 Bru og fylling 79.72 79.78 1.55 Q 200 Før bygging 81.40 81.41 1.17 Q 200 Bru 81.40 81.43 1.21 Q 200 Bru og fylling 81.40 81.45 1.42 Vannhastighetene i tabell 2 er gjennomsnittlige hastigheter i tverrprofilet. Det vertikale hastighetsprofilet vil her, utenom pilaren, ha en tilnærmet logaritmisk form, der gjennomsnittshastigheten selv er gjennomsnittet av hastigheten ved 0.2d max og 0.8d max, der d max er vanndybden. Ved pilaren blir hastighetsfordelingen i tverrsnittet forandret. Figur 9 viser idealiserte strømlinjene rundt en sylindrisk pilar, og viser at hastighetene øker vesentlig. Figur 10 viser mer detaljert hvordan strømningsmønsteret rundt en sylindrisk pilar kan være. Figur 9: Strømlinjene rundt en sylindrisk pilar (NVE, 1998). 15

Figur 10: Strømningsmønsteret rundt en sylindrisk pilar (Hamill, 2001). 3.2 Konsekvenser for kraftverkene Analysene viser at vannstand ovenfor jernbanebrua, og dermed undervann ved Solbergfoss kraftverk, ikke er påvirket av nye Smaalenene bru, eller de midlertidige fyllingene, ved vannføringer opp til 200-årsflommen. Vannstanden i Glomma like oppstrøms FKF er i all hovedsak bestemt av overvann FKF, og den lille oppstuvingen forårsaket av nye Smaalenene bru, skulle ikke ha noe å si for kraftproduksjonen ved FKF Kykkelsrud. Det kan derfor konkluderes med at byggingen av Smaalenene bru ikke har noen konsekvenser av betydning for kraftverkene i området. 3.3 Usikkerhet Beregningen av flomvannføringer i Glomma nedstrøms Øyeren er basert på at tilløpsflommer med gitte gjentaksintervall rutes gjennom Øyeren. Gjeldende manøvreringsreglement ved flom og kapasitetskurve ved Solbergfoss kraftverk er lagt til grunn ved rutingen (Pettersson, 2002). Det er noe usikkert hva som er dammens totale kapasitet ved høye vannstander og store vannføringer. For å kontrollere resultatet av flomrutingen ble det også gjort frekvensanalyse på observerte flommer ved Solbergfoss, og dette gav omtrent samme resultat som beregningene basert på ruting av tilløpsflommer (Pettersson, 2002). Å kvantifisere usikkerhet i hydrologiske data er meget vanskelig. Det er mange faktorer som spiller inn, særlig for å anslå usikkerhet i ekstreme vannføringsdata. Konklusjonen for denne beregning er likevel at datagrunnlaget er godt. Kvaliteten på vannlinjeberegningene er avhengig av en godt kalibrert hydraulisk modell. Det vil si at det samles inn samhørende verdier av vannføring og vannstand som modellen kan kalibreres etter. Også i denne sammenhengen er det vanskelig å samle inn data for store nok vannføringer, og derfor vil kalibreringsprosessen aldri resultere i en modell som gir helt nøyaktige resultater. Data for eldre historiske flommer har en redusert verdi på grunn av endringer i elveløpet og elveslettene som for eksempel brubygging, veibygging, 16

flomverk, masseuttak og lignende. Nøyaktighet i tverrprofiler, avstand mellom tverrprofiler og usikkerhet i estimat av ruhet i elva er blant de viktigste faktorene. Erosjon og masseavlagring representerer generelt et betydelig usikkerhetsmoment i beregningene, og spesielt ved store flommer kan det skje endringer i profilene. 3.4 Generelt om gjentaksintervall og sannsynlighet Gjentaksintervall er det antall år som gjennomsnittlig går mellom hver gang en får en like stor eller større flom. Dette intervallet sier noe om hvor sannsynlig det er å få en flom av en viss størrelse. Sannsynligheten for eksempelvis en 50-års flom er 1/50, dvs. 2 % hvert eneste år. Dersom en 50-års flom nettopp er inntruffet i et vassdrag betyr dette ikke at det vil gå 50 år til neste gang dette nivået overskrides. Den neste 50-års flommen kan inntreffe allerede i inneværende år, om to, 50 år eller kan hende først om 200 år. Det er viktig å være klar over at sjansen for eksempelvis å få en 50-årsflom er like stor hvert år, men den er liten - bare 2 prosent. Et aktuelt spørsmål ved planlegging av virksomhet i flomutsatte områder er følgende: Gitt en konstruksjon med forventet (økonomisk) levetid (L) år. Det kreves at sannsynlighet (P) for skade pga. flom skal være < P. Hvilket gjentaksintervall (T) må velges for å sikre at dette kravet er oppfylt? Tabell 3 kan brukes til å gi svar på slike spørsmål. Eksempelvis vil det i en periode på 50 år være 40 % sjanse for at en 100-årsflom eller større inntreffer. Tar man utgangspunkt i en akseptabel sannsynlighet for flomskade på eksempelvis 10 % i en 50-årsperiode, viser tabellen at konstruksjonen må være sikker mot en 500- årsflom! Tabell 3: Sannsynlighet for overskridelse i % ut fra periodelengde og gjentaksintervall. Gjentaksintervall (T) Periodelengde år (L) 10 50 100 200 500 10 65 99 100 100 100 50 18 64 87 98 100 100 10 40 63 87 99 200 5 22 39 63 92 500 2 10 18 33 63 17

4 Referanser DHI, Mike11 Technical Reference, Dansk Hydraulisk Institutt, Hørsholm, Danmark, 1995. FB Engineering, Innmåling av tverrprofiler, Glomma, E18 Smaalenene bru, FB Engineering, 2007, 48 s. GLB, Glommens og Laagens Brukseierforening, Bind III 1968-1993, 1995, s 145-146. Hamill, L., Understanding Hydraulics, Palgrave, New York, 2001, s 322. Johs. Holt A.S., Ny Fossum bru Skråkabelbru, Skisseprosjekt, 2004, 8 s. NVE, Vassdragshåndboka, Norges vassdrags- og energidirektorat, 1998, s 363. Pettersson, L.E, Flomberegning for nedre Glomma, NVE-Dokument nr. 15-2002, Norges vassdrags- og energidirektorat, Oslo, 2002, 34 s. Statens vegvesen, Notat vedrørende konsekvenser for Glomma ved bygging av ny Fossum bru, Notat datert 2004-03-09, 2004, 14 s. 18

5 Vedlegg Definisjoner og forklaringer Vannføring: Vannmengde som passerer et gitt punkt i elva, uttrykt i volum pr. tidsenhet (oftest m3/s). Gjentaksintervall: Gjennomsnittlig antall år mellom hver gang en hendelse (flom) vil inntreffe. Gjentaksintervall er beregnet på grunnlag av historiske data. Normal årsvannføring (Q n ): Gjennomsnittlig vannføring over året. Middelflom (Q m ): Gjennomsnittet av den største vannføringen hvert år. 10-årsflom (Q 10 ): Flom med gjentaksintervall 10 år. Det er 10 % sannsynlighet, hvert år, for at en flom av denne størrelse vil overskrides. 100-årsflom (Q 100 ): Flom med gjentaksintervall 100 år. Det er 1 % sannsynlighet, hvert år, for at en flom av denne størrelse vil overskrides. Overvann: Vannstand i elv/magasin like oppstrøms et kraftverk. 19

Denne serien utgis av Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE) Utgitt i Oppdragsrapportserie A i 2007 Nr. 1 Nr. 2 Nr. 3 Nr. 4 Nr. 5 Nr. 6 Peter Bernhard, Lars Bugge, Per F. Jørgensen (KanEnergi): Biomasse -nok til alle gode formål? (41 s.) Lars-Evan Pettersson, Marit Astrup: Vannføringsstasjoner på Østlandet og Sørlandet (49 s.) Torsten H. Bertelsen, ECON, Ove Skaug Halsos, ECON:Regulering av kraftselskapers tjenesteproduksjon Grensesnittet mellom monopol og konkurranseutsatt virksomhet ( s.) Randi Pytte Asvall: Isproblemer i Barduelva (20 s.) Nils Kristian Orthe, Øystein Godøy, Kjetil Melvold, Steinar Eastwood, Rune Engeset, Thomas Skaugen: An algorithm review for CryoRisk (45 s.) Ingjerd Haddeland: Hydrauliske beregninger ved bygging av ny bru over Glomma ved Askim (002.B) (19 s.)