Vannlinjeberegning Haugerenga Vest Utgave: 1 Dato: 214-5-16
Vannlinjeberegning Haugerenga Vest 1 DOKUMENTINFORMASJON Oppdragsgiver: Rapporttittel: Vannlinjeberegning Haugerenga Vest Utgave/dato: 1 / 16 mai 214 Arkivreferanse: - Oppdrag: 51415 Overvannsløsninger for Areal+ Oppdragsleder: Per Kraft Fag: Vann og miljø Tema Forretningsområde1 Skrevet av: Haregewoin Haile Chernet Kvalitetskontroll: Håvard Knotten wwwasplanviakno
Vannlinjeberegning Haugerenga Vest 2 INNHOLDSFORTEGNELSE 1 INNLEDNING 2 VANNLINJEBEREGNING 4 21 Beregningsprogram 4 22 Grunnlag og forutsetninger 4 2 Manningstall (hydrauliske ruhetsverdier) 6 24 Grensebetingelser 6 25 Resultater 6 Konklusjon14 4 Referanser 15
Vannlinjeberegning Haugerenga Vest 1 INNLEDNING På oppdrag fra Lindos AS v/marit Olive Lindstad, har utført vannførings- og vannlinjeberegninger for elva Rinna på en elvestrekning langs planlagt boligområde Vannføringsberegningene er basert på rapport utarbeidet av Rambøll AS for en elvestrekning nedstrøms aktuelt område Rapporten inneholder vannlinjeberegning av Rinna elva som renner gjennom Haugerenga Vest in Vingrom, Lillehammer kommune Planområdet er vist i Figur 1 som har atkomst via Elveskaret og er avgrenset av boligområdet Haugerenga i øst, Rinna i nord og skråningen opp mot gården Hauger i sør Planområdet omfatter eiendommene med gnr/bnr /1, /2, /4, /6, /, /16, /1, /2, /25, /26 og /27 Det inneholder fra før åtte uregulerte boligeiendommer Totalarealet som nå skal reguleres utgjør ca 72 daa I gjeldende kommuneplan er hoveddelen av området avsatt til fremtidig boligområde, mens arealene langs Rinna er avsatt til grønnstruktur nåværende I øst grenser området til Reguleringsplan for Haugerenga, vedtatt 166211 Atkomst vil bli via Elveskaret fra Torpavegen Østre del av Haugerenga ble regulert i 211 og er nå under utbygging Figur 1 Planområdet Hensikten med planarbeidet er å regulere området til frittliggende småhusbebyggelse med tilrettelegging for variert størrelse (eneboliger og tomannsboliger) og å vektlegge en moderne byggestil Tomtegrenser, byggegrenser, krav til utforming av bebyggelsen skal vises i plankart og bestemmelser Videre skal lysløypa og vollen med tursti langs Rinna reguleres Regulert og opparbeidet fortau i reguleringsplan for Haugerenga skal videreføres gjennom planområdet Planarbeidet skal sikre etablering av felles lekeareal og parkeringsdekning i henhold til kommunale krav og normer
Vannlinjeberegning Haugerenga Vest 4 Ved planlegging og utbygging i fareområder langs vassdrag (NVE, 2) stiller NVE krav til flomsikkerhet for ulik arealbruk langs vassdraget Bolig, skole og næringsbebyggelse skal sikres mot 2-års flom Vurdering av flomfare innebærer beregning av hvor mye vann som kommer ved en 2-års flom og hvor høyt vannet vil stige for Rinna 2 VANNLINJEBEREGNING 21 Beregningsprogram Det hydrauliske modelleringsverktøyet HEC-RAS er benyttet til beregning av vannlinjene Verktøyet er utviklet av US Army Corps of Engineers (USACE) Hydrologic Engineering Center (HEC) [2] Modellen kan blant annet beregne underkritisk og overkritisk strømning eller en kombinasjon av disse i en enkel elv, eller i et elvenettverk Datagrunnlaget til arbeidet er kartdata med kotehøyde 1 meter, oppmålt tverrprofiler og bru og flyfoto av planområdet Basert på disse er det utviklet en forenklet representasjon av elven i form av en 1D hydraulisk modell 22 Grunnlag og forutsetninger Grunnlag og forutsetninger for vannlinjeberegningen: Vannføring Elvas geometri Manningstall (hydrauliske ruhetsverdier) 221 Vannføring Flommen beregning for Rinna utført av Rambøl AS [] er brukt i denne studien 2- årsflommen er beregnet til 79 m³/s og 2-årsflommen som omfatter 2% av klimafaktor er beregnet til 95 m /s 222 Geometri Elvebunn og terrenget i den hydrauliske modellen er representert ved et utvalg av tverrprofiler Oppdragsgiveren har skaffet terrengdata (1m-høydekoter) som er blitt brukt videre til å generere en terrengmodell Tverrprofiler er tatt ut ifra denne terrengmodellen og ble finjustert Strekningene i modellen inkluderer cirka 2 meter av Rinna Figur 2 viser plassering av tverrprofiler Tverrprofilene er videre korrigert basert på to målt tversnitt langs Rinna utført av Rambøl AS Figur viser de to målt nedstrøms tverrsnitt (profil 1 og ) erstattet i HEC-RAS modell Oppmåling av bru utført av oppdragsgiver ble brukt for å sette opp brua i modellen
Vannlinjeberegning Haugerenga Vest 5 Figur 2 Kartet viser profilering av Rinna og tverrsnittsprofiler benyttet i Hec-Ras modellen Røde profiler er profiler fra DTM og grønne profiler viser profiler som er målt Gul linje indikerer grensene til reguleringsområdet Profil 1 5 15 - Comp Geom 1 - Comp Geom 1 - Comp Geom 1 1 12 Merg e Range 11 2 4 6 1 12 14 16 Profil 5 15 - Comp Geom 1 - Comp Geom 1 1 12 - Comp Geom 1 Merg e Range 11 5 1 15 2 25 Figur Målt nedstrøms tverrsnitt erstattet i HEC-RAS modell Som vist i figur, data hentet fra det terrengmodellen er horisontale i hovedkanalen som følge av høyden på vannflaten under datafangst Derfor er en trapesformet kanal tilsatt basert på det målte tverrsnitt Elvebunn av tverrsnitt mellom profil 1-1 er justert basert på målte tverrsnitt og, som det er undersøkt basert på flyfoto av elvebunnen, elvebunn av tverrsnitt mellom profil 1-26 er nesten fanget i høydelinje, og derfor elvebunn er senket omtrent ved,5 meter
Vannlinjeberegning Haugerenga Vest 6 2 Manningstall (hydrauliske ruhetsverdier) Alle typer energitap som påvirker vannstanden langs elveløpene er blandet i en enkelt faktor: Mannings tall Forskjellige tall ble brukt for elveslettene der det fins boligområde, busker og skog, og for hovedkanalen Verdiene er estimert basert på litteraturstudie [1] og erfaring Se igjen Chow et al (19) for flere eksempler Hovedkanalen er vurdert som et bratt fjellvassdrag med større steinblokker og rullestein I tillegg har elveslettene tett vegetasjon med skog og buskas også om vinteren Basert på disse er følgende Mannings n verdier benyttet: Elv Elveslette Hovedkanal Boligområde Rinna,,5,15 24 Grensebetingelser Vannføringen fra flomberegning er brukt som inngangsdata i den hydrauliske modellen (stasjonær strømning) Det er antatt at det vil være både underkritisk og overkritisk strømming på den modellerte strekningen derfor er det satt grensebetingelser både på oppstrøms og nedstrøms side Normalstrømning er benyttet som øvre og nedre grensebetingelse i modellen Helningen på vannspeilet er satt til henholdsvis,46 og,1 m/m Helningen til vannspeilet er estimert fra 1 m ekvidistanse høydekurver 25 Resultater Resultatene for vannlinjeberegningen er vannstander, vannhastigheter og Froude tall ved tverrprofilene i reguleringsområdet (Profil 1 til Profil 26) for flom med gjentaksintervall 2 år og 2-års flom med 2 % økning for å ta hensyn til klimaendring er samlet i tabell 1 Beregningene er gjort for dagens situasjon Figur 4 viser resultatene som plott av vannstand for 2-års flom i lengdeprofil for elvestrekning i Rinna Figur 5 viser beregnede vannstander for 2-års flom i 26 tverrprofiler (Profil 1 til Profil 26) i reguleringsområdet Vær oppmerksom at vertikal og horisontal målestokk er ulike
Vannlinjeberegning Haugerenga Vest Figur 4: Lengdeprofil i Rinna med vann- og energilinje for 2 års flom 154 152 Rinna upper reach 15 14 146 144 142 14 12 1 2 4 6 Main Channel Distance (m)
Vannlinjeberegning Haugerenga Vest 9 Tabell 1: Beregnede vannstander, vannhastigheter og Froude tall ved tverrprofilene (Profil 1 til Profil 26) for flommer med gjentaksintervall 2 år og 2 år + 2 % økning i vannføringen i Rinna Q 2 = 79 m /s Q 2 + 2% = 95 m /s Profil [nr] Elvebunn [moh] Vannstand [m] Hastighet [m/s] Froude tall Vannstand [m] Hastighet [m/s] Froude tall 26 1449 145 57 14 16 544 145 25 1475 141 492 16 156 527 1 24 1465 16 466 12 176 5 125 2 1455 25 29 75 224 57 7 22 1452 17 9 9 19 41 99 21 1445 169 92 99 15 42 12 2 145 16 44 11 179 45 112 19 1425 25 272 56 272 296 5 1 1425 172 95 9 191 42 99 17 1415 144 412 11 159 44 115 16 145 195 29 6 21 2 72 15 14 151 55 96 16 75 96 14 195 191 15 44 21 2 45 1 195 14 46 94 15 11 12 175 149 46 15 172 49 126 11 5 1 4 97 21 452 14 1 5 16 449 115 1 472 114 9 6 256 276 5 21 297 6 4 22 6 1 24 4 Bru 7 4 157 47 14 176 51 11 6 156 241 269 6 261 291 62 5 15 2 7 219 5 4 126 19 42 9 211 5 7 1164 244 274 61 266 295 6 2 115 24 44 221 72 9 1 11 21 21 79 22 44
Vannlinjeberegning Haugerenga Vest 11 Figur 5: Beregnede vannstander i 26 tverrprofiler (Profil 1 til Profil 26) for 2 år flom Profil 1 Profil 2 5 15 5 15 1 1 12 12 11 2 4 6 1 12 14 16 11 5 1 15 2 25 Profil Profil 4 5 15 19 5 17 1 12 1 11 5 1 15 2 25 12 5 1 15 2 25 Profil 5 Profil 5 14 5 14 5 19 19 17 17 1 5 1 15 2 25 1 5 1 15 2 25 Profil 6 Profil 7 141 14 19 17 5 14 19 17 5 1 5 1 15 2 25 2 4 6 1 12 14 16 Bru Bru 14 16 11 16 14 16 11 16 19 19 17 17 2 4 6 1 12 14 16 2 4 6 1
Vannlinjeberegning Haugerenga Vest 12 Profil Profil 9 14 19 5 15 141 14 5 15 17 19 17 2 4 6 1 5 1 15 2 25 Profil 1 Profil 11 142 141 5 15 142 141 5 15 14 19 17 14 19 17 5 1 15 2 25 5 1 15 2 25 Profil 12 Profil 1 142 141 5 15 14 1425 5 15 142 14 1415 19 141 145 14 17 5 1 15 2 25 195 5 1 15 2 25 Profil 14 Profil 15 14 5 15 14 5 1425 1425 142 1415 141 145 142 1415 141 14 145 195 5 1 15 2 25 14 5 1 15 2 25 Profil 16 Profil 17 144 5 1455 5 145 14 1425 142 1415 141 145 1445 144 145 14 1425 142 145 5 1 15 2 25 1415 5 1 15 2 25
Vannlinjeberegning Haugerenga Vest 1 Profil 1 Profil 19 147 5 14 5 146 147 145 144 146 145 144 14 14 142 5 1 15 2 25 142 5 1 15 2 Profil 2 Profil 21 14 5 151 5 147 15 149 146 14 145 144 147 146 145 14 5 1 15 2 144 5 1 15 2 Profil 22 Profil 2 154 5 156 5 152 154 15 14 152 15 14 146 146 144 5 1 15 2 144 2 4 6 1 12 14 16 1 Profil 24 Profil 25 162 16 15 156 154 152 15 14 5 17 165 16 155 15 5 146 2 4 6 1 12 14 16 145 2 4 6 1 12 14 16 Profil 26 17 5 165 16 155 15 145 2 4 6 1 12 14 16
Vannlinjeberegning Haugerenga Vest 14 KONKLUSJON Profil 1 26 (se figur 2) representerer Rinna gjennom reguleringsområdet Mellom profil 1 og 7 dimensjonerende vanndybdefor 2 årsflom beregnet til mellom 1,57 og 2,44 meter Mellom profil -26 ligger dimensjonerende vannlinje for 2 årsflom mellom 1,4 og 2,56 meter over elvebunn Vannlinjer og vanndybder ved 2-års flom er vist i vedlegg 1 Dybdene viser vanndybde over terreng (over elvebanken) og tar ikke med vanndybden i selve elveløpet under elvebanknivå Høyt Froude-tall langs elva viser et mulig erosjonsproblem i fremtiden Både de beregnede hastigheter er store og Froude-tallet ligger over verdien 1, som indikerer overkritisk strømningsforhold I den hydrauliske modellen er dagens geometri lagt til grunn, eventuelle endringer i elveleiet i form av utfyllinger langs siden, pirer eller andre elementer ute i elva eller langs elvebreddene vil virke oppstuende på vannspeilet og medføre høyere vannstand enn det som er modellert Generelt sett vil muligheten til å utføre kalibreringen øke kvaliteten på vannlinjeberegningene i høy grad I gjeldende sak var det ikke mulig å utføre dette, og dermed må resultatene forstås som best tilgjengelige, men ikke som best mulige Samtidig er det vanlig å vurdere de hydrauliske forholdene basert på erfaring og verdier hentet fra litteraturen for slike prosjekter Nøyaktigheten i geometriske data (både over og under vannspeilet), helning og hydraulisk ruhet for elveløpet er de viktigste faktorene som påvirker resultatene Erosjon og masseavlagring representerer generelt et betydelig usikkerhetsmoment Større flommer vil kunne gi en forandring av profilene (elveløpet) og dermed endre strømningsforholdene Det er også fare for at trær og busker kan snevre inn eller tette igjen deler av elveløpet, noe som vil redusere vannføringskapasiteten og føre til oppstuving
Vannlinjeberegning Haugerenga Vest 15 4 REFERANSER [1] Chow, V,T, Open-Channel Hydraulics, 1959, Caldwell, New Jersey: The Blackburn Press [2] HEC-USACE (22) HEC-RAS River Analysis System, Hydraulic Reference Manual, U,S, Army Corps of Engineers, Hydraulic Engineering Center (HEC), Davis, CA, USA [] Rambøll Norge AS (214), Hydraulisk analyse for ny bru på E6 over Rinda in Vingrom, ea-ram-51
Vedlegg 1: Vannlinjer og vanndybde ved 2-års flom 11
Vedlegg 1: Vannlinjer og vanndybde ved 2-års flom 12