E39 KRISTIANSAND VEST SØGNE ØST RAP-012 FLOMFARE OG AVRENNING Aktsomhetsområder 06.01 17
E39 KRISTIANSAND VEST-SØGNE ØST RAP-012 FLOMFARE OG AVRENNING Oppdragsnr: 502 Oppdragsnavn: E39 Kristiansand vest Søgne øst Dokument nr.: Filnavn rap-012.docx Revisjonsoversikt Revisjon Dato Revisjon gjelder Utarbeidet av Kontrollert av Godkjent av 00 06.01.17 Første utgivelse BN/SBS AP JTE Nye Veier AS Dokumentet er utarbeidet av Rambøll Norge AS. Oppdragsleder er Cecilia Orosz. Side 2 av 62
Innhold 1 Innledning... 5 2 Mål og forutsetninger... 5 2.1 Målsetning... 5 2.2 Forutsetninger og avgrensing av oppgaven... 5 3 Metoder... 10 3.1 Flomanalyser/dimensjonerende flom... 10 3.1.1 Flomberegninger for små felt ved bruk av den rasjonale formel... 10 3.1.2 Flomberegning basert på observerte flomdata og formler for små nedbørfelt... 12 3.1.3 Valg av metode for ulike delfelt... 13 3.2 Beregning av avrenning og sekundære flomveier... 13 3.3 Dimensjonering og design av nye kulverter/stikkrenner... 13 4 Planlagt utbygging og eksisterende vannveier... 14 5 Aktsomhetsområder og tiltak... 16 5.1 Overordnet analyse av flomveier og flomberegninger... 16 5.1.1 Terrengmodell... 16 5.1.2 Flomveier og aktsomhetsområder... 16 5.1.3 Flomberegninger... 17 5.2 Konsekvens av gjenfylling av eksisterende vann... 18 5.3 Konsekvens av overvannsutslipp og resulterende flomvannføring fra nye E39 for vassdrag, kulverter og kanaler... 19 5.4 Konsekvens av «Mjåvann 3» utbygging (industriområdet) for delfeltene Øygardsvannene, Foss/Mjåvatnet og Mjåvatnet.... 21 5.5 Øygardsvannene... 23 5.5.1 Beskrivelse av området med vann- og flomveier... 23 5.5.2 Konsekvens for vassdrag, byggverk og infrastruktur... 24 5.5.3 Dimensjonerende flomvannføring og avbøtende tiltak... 25 5.6 Fossvatnet/Mjåvatnet... 27 5.6.1 Beskrivelse av området med vann- og flomveier... 27 5.6.2 Konsekvens for vassdrag, byggverk og infrastruktur... 28 5.6.3 Dimensjonerende flomvannføring og avbøtende tiltak... 30 5.7 Mjåvatnet-kanal (mot Bukksteinsvannet)... 31 5.7.1 Beskrivelse av området med vann- og flomveier... 31 5.7.2 Konsekvens for vassdrag, byggverk og infrastruktur... 32 5.7.3 Dimensjonerende flomvannføring og avbøtende tiltak... 33 5.8 Aktsomhetsområde A16/nordre Mjåvatnet.... 35 5.8.1 Beskrivelse av området med vann- og flomveier... 35 5.8.2 Konsekvens for vassdrag, byggverk og infrastruktur... 36 5.8.3 Dimensjonerende flomvannføring og avbøtende tiltak... 37 5.9 Aktsomhetsområde A16B, Mjåvatnet-Bukksteinsvannet... 38 5.9.1 Beskrivelse av området med vann- og flomveier... 38
5.9.2 Konsekvens for vassdrag, byggverk og infrastruktur... 39 5.9.3 Dimensjonerende flomvannføring og avbøtende tiltak... 39 5.10 Lona/Bukksteinsvannet... 40 5.10.1 Beskrivelse av området med vann- og flomveier... 40 5.10.2 Konsekvens for vassdrag, byggverk og infrastruktur... 41 5.10.3 Dimensjonerende flomvannføring og avbøtende tiltak... 42 5.11 Aktsomhetsområde A5... 43 5.12 Aktsomhetsområde A6... 44 5.13 Aktsomhetsområde A7... 45 5.14 Aktsomhetsområde A8... 46 5.15 Aktsomhetsområde A9... 47 5.16 Aktsomhetsområde A10... 48 5.17 Aktsomhetsområde A12... 49 5.18 Aktsomhetsområde A13... 50 5.19 Aktsomhetsområde 14... 51 5.20 Aktsomhetsområde A15... 52 5.21 Aktsomhetsområde A17... 53 5.22 Aktsomhetsområde A18... 54 6 Sammendrag og konklusjoner... 55 Vedlegg 1: Temakart: G100 Eksisterende vannveier og planlagt ny E39 G101 Avrenningsanalyse, flomveier G102 Identifiserte aktsomhetsområder og delnedbørfelt Vedlegg 2: Avrenningsberegninger, hovedtabell.
1 Innledning På oppdrag for Nye veger AS, har Rambøll Norge utarbeidet et forslag til reguleringsplan for nye E39 Kristiansand parsell Kristiansand vest- Søgne øst. I den forbindelse skal det gjennomføres en flomvurdering som kartlegger endringer som skjer etter at det nye veianlegget er utbygd. En god håndtering av eksisterende vannveier og trygge flomveier er viktig, slik at uønskede hendelser ikke oppstår. Dette notat omhandler identifisering av aktsomhetsområder, flomanalyser, flomfarevurderinger og forslag til tiltak, samt anbefalinger for videre detaljplanlegging. I forbindelse med etablering av nye E39 vil det være behov for deponering av overskuddsmasser. Et alternativ som er vurdert av Nye Veier er å fylle igjen øvre del av Mjåvatnet (området nord for ny industriveg) og øvre og midtre Øygardsvann (Øygardsvatnet og Øygardsvannsslåtten) med deler av overskuddsmassene. Konsekvenser av eventuell gjenfylling av innsjøer er grovt vurdert i denne rapport. Et nytt industriområde rett vest for Øygardsvannene, kalt «Mjåvann 3», er under planlegging. Det er et ønske fra Songdalen kommune å flytte eksisterende vannskille ved området «Mjåvann 3» vestover for å redusere avrenning mot sør/sørvest og eksisterende drikkevannskilde. Dersom Mjåvann 3 blir etablert og vannskillet endres vil det påvirke avrennings- og flomforholdene til Øygardsvannene og videre nedstrøms vassdraget, herunder Fossvatnet, Mjåvatnet og videre ned til Bukksteinsvannet. Konsekvenser av etablering av «Mjåvann 3» er derfor også vurdert i denne rapport med hensyn til nye E39 s kryssinger av vannveier. 2 Mål og forutsetninger 2.1 Målsetning Hovedmålet med denne utredning har vært å identifisere og dokumentere aktsomhetsområder for flom, der eksisterende vannveier krysser ny planlagt E39 Kristiansand, parsell Kristiansand vest Søgne øst, samt vurdere konsekvenser av utbyggingen i forbindelse med reguleringsplan for nye E39. Et viktig delmål har vært å flomsikre de største og viktigste kryssingene under vegen mot en 200 årsflom og anbefale et minstekrav for kulvert- og stikkrennedimensjoner. 2.2 Forutsetninger og avgrensing av oppgaven Generelt: Planområdet er avgrenset til strekningen mellom de to flaggparsellene vist i figur 4.1. Vurderinger av flomfare følger retningslinjer gitt i NVE 2/11 «Flaum og skredfare i arealplanar».
Denne rapport har hovedfokus på flomfare og flomsikkerhet, og omhandler ikke øvrige miljøkonsekvenser som biologisk mangfold, friluftsliv m.m. Unntaket er fiskevandring som omtales da dette får konsekvenser for kulvertdesign og dimensjonering. Nye bruer: Det er det antatt at bruer over Bukksteinsvannet og Rossevannet har tilstrekkelig med spenn og høyde i forhold til flom. Aktsomhetsområder i forbindelse med bruene er derfor ikke analysert eller diskutert i denne rapport. Overvannshåndtering fra nye E39: Overvann fra nye E39 skal samles, eventuelt behandles og fordrøyes, og ledes til nærmeste resipient. Hoveddelen av ny veitrase skal fordrøyes, men 2 deltraseer har såpass ugunstig topologi at fordrøyning vanskelig lar seg gjennomføre. For traseer med fordrøyningstiltak er disse dimensjonert mht. dimensjonerende 200 årshendelse og vil således ikke medføre økt flomvannføring til vassdrag. Dette gjelder blant annet overvann ved Grauthellerkrysset. Overvann fra nedslagsfeltet til Rossevann ledes videre gjennom tunnel ved Volleberg og renses og fordrøyes ved Søgneelva eller Monan krysset, som er neste parsell. For identifiserte aktsomhetsområder/hovedkryssinger i denne rapport vil overvann fra nye E39 kunne gi en beskjeden økning i flomvannføring til nedre Øygardsvann, Fossvatnet og Mjåvatnet, samt Bukksteinsvatnet. På grunn av hensyn til Rossevann som drikkevannskilde er det behov for å sikre overvannsåndteringen ekstra i dette området. Overvann skal derfor transporteres vekk fra Rosseland nedbørfelt.
Figur 2.1: Plan for overvannshåndtering av veiovervann fra nye E39. Grønt areal blir fordrøyd, mens rødt skravert areal ikke fordrøyes. Piler indikerer overvannsutslipp for tilhørende areal.
Figur 2.2. Nye E39, planlagt overvannshåndtering samt Rossevann nedbørfelt. Kulvertdimensjonering/design: Ved dimensjonering av lange kulverter har vi forutsatt lite fall og ruhet som for naturlig bekkeløp. Dette blant annet for å tilrettelegge for mulig fiskevandring. Tilgjengelig bredde på eksisterende åpne kanaler samt planlagt vegkote er også grovt vurdert. For å minimere oppstuvningshøyde er det tatt utgangspunkt i et bredde/høydeforhold på ca. 2-3. Foreslåtte kulvertdimensjonene er konservative og gir en indikasjon på lysåpning som kreves for å håndtere en 200 årsflom. I videre detaljplanlegging må det for hver veikryssing utredes en optimal kulvertløsning. For de lengste kryssingene med utløp fra innsjø, kan det være aktuelt med en kombinasjon av konstruert utløpsterskel før kulvert, og eventuelt kanal med terskler etter. Dimensjonerende gjentaksintervall og klimafaktor:
Statens vegvesens håndbok N200, vegnormal, og angir funksjons og kvalitetskrav for vegbygging. Valg av dimensjonerende gjentaksintervall/returperiode er her satt til henholdsvis 200 år for sikring av nye eller justerte elve- eller bekkeløp samt for kulvert på tvers av veg uten omkjøringsmuligheter. For terrenggrøfter langs veien for veg uten omkjøringsmuligheter er returperioden 100 år. Tabell 2.1.a Statens vegvesens valg av returperiode for nedbør. I en ny rapport fra NVE, SVV og JBV (Drenering for veg og jernbane, 28/2016) er det kommet nye forslag til dimensjonerende returperiode som funksjon av dimensjoneringsnivå og årsdøgntrafikk. Det nye forslaget tilsvarer tidligere anbefalinger på 200 år for flomsituasjon, men spesifiserer nå 100 år for «normalsituasjon» for nye E39. Tabell 2.1.b. NVE, SVV, JBV (NIFS prosjektet) forlag til dimensjonerende returperiode for nedbør basert på dimensjoneringsnivå og årsdøgntrafikk. Dersom ny veg kan påvirke flomfare for byggverk må kravene gitt i Byggteknisk forskrift (TEK 10) vedrørende sikkerhetsklasser for flom følges. TEK 10 s sikkerhetsklasser for byggverk i flomutsatt område: Sikkerhetsklasse F1 inkluderer bygninger som garasjer og lagerbygg med lite personopphold der oversvømmelse har liten konsekvens. 20-årshendelse er dimensjonerende. Sikkerhetsklasse F2 omfatter bebyggelse med personopphold og gjelder for områder der oversvømmelse får middels konsekvens. 200-årshendelse er dimensjonerende.
Sikkerhetsklasse F3 omfatter bygg for sårbare samfunnsfunksjoner og byggverk som under flom kan forårsake stor forurensning på omgivelsene. Sikkerhetsklasse F3 gjelder områder der oversvømmelse får store konsekvenser. 1000-årshendelse er dimensjonerende. I NVE sin veileder for flomberegninger i små uregulerte felt (NVE, 7/2015) anbefales det å anvende 20 40 % klimatillegg for 3-timers nedbør, men grunnet en forventet økt nedbørintensitet i små nedbørfelt bør det vurderes å bruke 40 %. Den mest konservative klimafaktoren er valgt i denne analysen og dimensjonerende flom foreslås derfor til antatt 200 årsflom + 40 % (Q200+40 %). Basert på gjeldende funksjons- og sikkerhetsklasser for flom velges en dimensjonerende returperiode på 200 år + 40 % klimatillegg for nye E39. For grøfter på langs av nye E39 kan en returperiode på 100 år + klima vurderes (gitt at ikke byggverk med personopphold blir påvirket), men på grunn av veiens høye trafikktall anbefales også her en returperiode på 200 år +klima. 3 Metoder Vurderinger av flomfare følger retningslinjer gitt i NVE 2/11 «Flaum og skredfare i arealplanar». 3.1 Flomanalyser/dimensjonerende flom For beregning av dimensjonerende flom er det benyttet forskjellige metoder avhengig av feltenes størrelse og karakteristika. Metoden følger anbefalinger gitt i NVEs veileder for flomberegninger for små uregulerte felt (NVE, 7/2015). For delvis urbaniserte felt er det benyttet anbefalinger blant annet fra Statens vegvesens håndbok N200 samt NVE/NIFS rapport 28/2016, Drenering for veg og jernbane. 3.1.1 Flomberegninger for små felt ved bruk av den rasjonale formel I følge Statens vegvesen sin håndbok (SVV, 2014) er Rasjonale formelen anbefalt til felt mindre enn 2-5 km2 mens ifølge Lindholm (2008) og Vassdragshåndboka (2010) anbefales formelen til felt mindre enn 0,2-0,5 km2. Avrenning Q ved bruk av den rasjonale formel er gitt ved: Q = C * i * A * K f der C = avrenningsfaktor (dimensjonsløs) i = dimensjonerende nedbørintensitet, l/s * ha (se figur 3.2) A = feltareal i ha (noen/ formler bruker kvadratkilometer; 1 km 2 = 100 ha) K f = Klimafaktor Avrenningsfaktor C for de ulike avrenningsfeltene er estimert basert på anbefalinger blant annet fra NVE rapport 28/2016 med vekting basert på fallforhold, ortofoto og NGU løsmasser (NGU, 2016). I henhold til Statens Vegvesen Håndbok N200 skal avrenningsfaktoren økes med 30 % ved nedbør med en returperiode på 200 år (SVV,
2014). Figur 3.1 viser en oversikt over avrenningsfelt og NGU løsmasser. For å hensynta mettet mark ved en 200 årshendelse, er estimerte avrenningsfaktorer derfor økt med 30 %. Dimensjonerende nedbørintensitet for ulike gjentaksintervall og konsentrasjons- /avrenningstider er hentet fra DNMI databaser (eklima). Konsentrasjonstid er beregnet basert på formler gitt i håndbok N200: Naturlige felt: t c = 0,6 * L *H -0,5 + 3000*A se Urbane felt: t c = 0,02 * L -1,15 * H -0,39 Nesten alle aktuelle felt som påvirkes av E39 kan betraktes som naturlige felt. Unntaket er deler av øvre Øygardsvannfeltet hvor det er 3 små felt som er delvis urbane, samt lite felt som har avrenning til nordre del av Mjåvatnet. Basert på ortofoto domineres de naturlige feltene av skog, men løsmassekart viser større områder med bart fjell/tynt løsmassedekke. Det er derfor brukt relativt høye avrenningsfaktorer for disse områdene. Figur 3.1: Avrenningsfelt og NGU løsmasser (NGU, 2016). Nedbørintensiteten er beregnet ved bruk av IVF-kurver (Intensitet-varighet-frekvenskurver) som er en statistisk fremstilling av nedbør i et bestemt område. IVF-kurve for 39150 Kristiansand Sømskleiva er anvendt i denne analysen.
Figur 3.2. IVF-kurve for Sømskleiva Kristiansand. Grafen viser varighet og nedbørintensitet for 8 ulike returperioder, her mellom 2 og 200 år. 3.1.2 Flomberegning basert på observerte flomdata og formler for små nedbørfelt Flomfrekvensanalyse basert på observerte flomdata Ved bruk av flomfrekvensanalyse bestemmes flomfrekvensfordelingen av en eller flere flomserier, fra samme region og med sammenlignbare karakteristika. Ved estimering av sannsynligheten for større flommer enn de som er observert tilpasses dataene til en statistisk fordelingsfunksjon. Nasjonalt formelverk for små nedbørfelt Det er utarbeidet et nasjonalt formelverk for små felt, med et gyldighetsområde for nedbørfelt mellom 0,2-53 km 2 og effektiv sjøprosent opp mot 21 %. Formelverket gjelder for uregulerte/naturlige felt og egner seg derfor mindre bra for urbane/regulerte felt. Ved bruk av formler for små nedbørfelt (NVE 13/2015) er middelflom Q M gitt ved formelen: Forholdstallet mellom en flom Q(T) med gjentaksintervall T og middelflom Q M er gitt ved formelen: hvor
Usikkerheten (95% konfidensintervall) ved bruk av denne beregningsmetode er oppgitt å være mellom 0,56-1,77. Dette betyr at beregnet verdi i formlene over kan benevnes middelestimat, mens min/maks estimat fås ved å multiplisere med henholdsvis 0,56 og 1,8. 3.1.3 Valg av metode for ulike delfelt Vi har valgt å bruke den rasjonale formel for felt opp mot 0,5 km 2. For felt mellom 0,5-1 km 2 har vi brukt en kombinasjon av rasjonale formel og nasjonalt formelverk for små nedbørfelt, vektet basert på feltenes hydrologisk karakteristika. For naturlige felt over 1 km 2 har vi benyttet formelverk for små nedbørfelt, men justert opp mot observerte flomdata. 3.2 Beregning av avrenning og sekundære flomveier For å vurdere flomutsatte områder i forbindelse med nye E39 er det utført en beregning av flomveier for hele planområdet. Gjennomførte beregninger har identifisert naturlige (bekk/elv) og sekundære flomveier. Sekundære flomveier er veier som flomvannet vil ta, gitt at eventuelle overvannsledninger/kulverter går fulle. Basert på beregnede flomveier og planlagt nye E39 er det påvist flere aktsomhetsområder, det vil si områder der eksisterende vannveier vil krysse ny planlagt veg. Flomberegningene er gjennomført ved bruk av det geografiske informasjonssystemet ArcGIS. For beregning av sekundære flomveier er verktøyene/toolboxene Hydrology (Spatial Analyst) og Arc Hydro Tools anvendt. For oppbygging av terrengmodeller er tilleggsapplikasjonene Spatial Analyst og 3D anvendt. Avrenningsanalysen genererer sekundære flomveier ved å bruke cellene i terrengmodellen til å beregne dreneringsretning. Nøyaktigheten til dreneringslinjene er derfor proporsjonal med oppløsningen til terrengmodellen. Beregnede flomveier viser retning og oppstrøms avrenningsareal, dvs. størrelsen på flomveien. Basert på beregnede flomveier er det utarbeidet såkalte aktsomhetskart som viser graderte flomveier og særskilte aktsomhetsområder der større flomveier krysser planlagt nye E39. 3.3 Dimensjonering og design av nye kulverter/stikkrenner Dimensjoner på kulvert som skal etableres mellom Fossvatnet og Mjåvatnet og mellom Lona og Bukksteinsvannet er beregnet ved bruk av HY-8 (hydraulisk kulvert analyseprogram) og etterkontrollert ved bruk av tradisjonelle nomogrammer (US Department of Transportation Federal Highway Administration). HY-8 beregner vannlinje og kan beregne kulverter med både innløp- og utløpskontroll. For kulvert mellom midtre og nedre Øygardsvann og kulvert gjennom fylling nord i Mjåvatnet har vi beregnet og kontrollert dimensjoner ved bruk av elvemodelleringsprogrammet HEC-RAS, som også inkluderer funksjoner for kulverter og bruer.
For boks-kulverter med nødvendig bredde på 2,5 meter eller større har vi forutsatt en sikkerhetsmargin/fribord på 0,5 meter (definert som «bru»). Dette følger av Statens vegvesens håndbok N400. For mindre kulverter i fyllinger er det ikke krav om sikkerhetsmargin/fribord. Stikkrennedimensjoner er estimert ved bruk av Vassdragshåndboka, «Tabell 10.3: Hydraulisk kapasitet (l/s) for rørkulvert med innløpskontroll ved y1/d = 1.» (NVE, 2010). Minimumsdimensjon er 600 mm. 4 Planlagt utbygging og eksisterende vannveier I Kristiansand planlegges E18/E39 Ytre Ringveg Kristiansand. Rambøll har fått ansvar for parsell Kristiansand vest Søgne øst. I forbindelse med utbygging av nye E39 planlegges det å etablere bruer over Bukksteinsvannet og Rossevannet i tillegg til 3 tuneller vist i figur 4.1. Eksisterende vannveier og vann må hensyntas og i minst mulig grad påvirkes negativt. Dette gjelder særlig for som er en drikkevannskilde. Det planlegges å bygges 4 nye kulverter ved kryssingene: Midtre Øygardsvann nedre Øygardsvann, Fossvatnet Mjåvatnet, Mjåvatnet eksisterende kanal (under planlagt fylling) samt Lona Bukksteinsvannet. Eksisterende vannveier i området er vist i figur 4.1 i tillegg til planlagt utbygging av E39 med planlagte tuneller.
Figur 4.1. Eksisterende vannveier og planlagt utbygging av nye E39 (gul). Grå/hvit-stripet linje er planlagt tunnel. Videre planlegges det å bygge oppsamlings- og fordrøyningssystem for overvann fra ny vei, samt tradisjonelle grøfter og stikkledninger for lokalt overvann.
5 Aktsomhetsområder og tiltak 5.1 Overordnet analyse av flomveier og flomberegninger 5.1.1 Terrengmodell Det er foretatt beregning av flomveier basert på en terrengmodell for hele området. Terrengmodellen er etablert i ArcGIS med 1x1 meters ruter basert på 1 meters høydekoter (FKB-data). Figur 5.1 viser den etablerte terrengmodell. Figur 5.1: Terrengmodell for området ved nye E39 Kristiansand vest Søgne øst. 5.1.2 Flomveier og aktsomhetsområder Hovedresultater fra avrenningsanalysen er presentert i aktsomhetskart (Vedlegg 1, temakart Aktsomhetsområder). Aktsomhetsområdene viser områder som er spesielt utsatt for flom og gir grunnlag for planlegging av grøfter eller kulverter/stikkrenner under nye E39. Kartene viser graderte flomveier samt identifiserte aktsomhetsområder, der oppstrøms tilrenningsareal er > 1ha. Figur 5.2 viser en oversikt over alle identifiserte aktsomhetsområder for planområdet. Hvert enkelt aktsomhetsområde er analysert og vurdert i delkapittel 5.3-5.20.
Figur 5.2: Beregnede flomveier (blå linjer) og identifiserte aktsomhetsområder (røde stjerner) langs nye E39 Kristiansand vest Søgne øst. Grå/hvit-stripet linje er planlagt tunnel. 5.1.3 Flomberegninger Det er foretatt et utvalg av målestasjoner med fokus på små felt i nærliggende område og med noenlunde sammenlignbare feltkarakteristika. HYDRA II programvare (NVE) er anvendt for å undersøke feltkarakteristika og vannføringer er hentet fra NVE rapport 13/2015, tabell 6.1. En oversikt over nedbørfeltkarakteristika og vannføring for feltene til de fire største krysningene under nye E39 og nærliggende målestasjoner er vist i tabell 5.1. Tabell 5.1: Oversikt over nedbørfeltkarakteristika og vannføring (kulminasjon for årsflom (QM) og 200 årsflom (Q200) med spesifikke verdier) for de fire største krysningene under nye E39 og nærliggende målestasjoner.
* KULM = Kulminasjon * Alle feltkarakteristika er hentet fra Hydra II programvare. * Nedbørfelt i blått har kulminasjonsverdier basert på formler for små nedbørfelt (NVE, 13/2015). * Kulminasjonsverdier for alle regionale felt er hentet fra NVE rapport 13/2015. Det er ingen av feltene i regionen som er direkte sammenlignbare med feltene til de 4 kryssingene. En fellesfaktor for Øygardsvannene, kryssing Foss-/Mjåvatnet, Mjåvatnet og Lona er en stor andel effektiv sjø. Av de regionale feltene er det kun Åbogtjønn, Sandvatn og Tjellingtjern som har en relativt stor andel effektiv sjø. Snittet av 200 årsflommen (hentet fra NVE, 13/2015) for ovennevnte felt har en spesifikk avrenning på ca. 1500 l/s*km 2. Tjellingtjernbekken har noe lavere sjø andel (1,5 %) men relativt høy andel fjell (12 %), og har en høyere estimert 200 årsflom på 2352 l/s*km 2. Selv om data for planområdets delfelt viser lav/ingen andel snaufjell, viser løsmassekart fra NGI relativt store områder med bart fjell og tynt løsmasselag. Observasjoner fra Tjellingtjernbekken bør etter vår oppfatning derfor hensyntas. Ved bruk av formler for små nedbørfelt ligger medianverdiene for de 4 kryssingene på mellom 1200-1500 l/s*km 2 og maksimum opp mot 2600 l/s* km 2, og stemmer dermed bra med erfaringsdata i regionen. Grunnet stor usikkerhet i datagrunnlaget er det valgt konservative dimensjonerende spesifikke flomvannføringer som ligger opp mot den høyeste observerte 200 årsvannføring på ca. 2400 l/s* km 2. Den rasjonale formel er brukt for felt opp mot 0,5 km 2. For felt mellom 0,5-1 km 2 har vi brukt en kombinasjons av rasjonale formel og nasjonalt formelverk for små nedbørfelt, vektet basert på feltenes hydrologisk karakteristika. For naturlige felt over 1 km 2 har vi benyttet formelverk for små nedbørfelt, men justert opp mot observerte flomdata. Alle forutsetninger vedrørene valg av dimensjonerende flomvannføring for de ulike aktsomhetsområder er vist i vedlegg. 5.2 Konsekvens av gjenfylling av eksisterende vann Gjenfylling av vann nevnes som en mulighet/opsjon for overskuddsmasser. Vann/innsjøer vil generelt ha en flomdempende effekt og gjenfylling vil kunne føre til større flomtopper. Dette må hensyntas i konsekvensvurdering av flomfare, naturmiljø og fauna generelt, og i denne utredning for dimensjonering av nye kulverter under nye E39 spesielt. I påfølgende analyser har vi grovt beregnet effekt av mulig gjenfylling av henholdsvis øvre og midtre Øygardsvannene samt nordre del av Mjåvatnet, i forhold til resulterende flomvannføringer. Det er generelt store usikkerheter knyttet til overslagsberegninger av fordrøyningseffekt. Beregnede verdier må derfor ses på som grove veiledende effektberegninger. Ved økt flomvannføring er det også viktig å vurdere konsekvens i forhold til oppstuvning/økt vannstand i eksisterende vann, og eventuelt i magasiner for de vann som gjenfylles. Utforming og størrelse på utløpet til en innsjø/vann bestemmer resulterende flomvannstand. Dette må hensyntas i senere detaljplanlegging av vassdragene som påvirkes av «Mjåvann 3», E39 og eventuelt fremtidige planlagte utbygginger.
Gjenfylling av vann er generelt ikke ønskelig, samtidig krever utbygging av E39 deponier for overskuddsmasser. Valg av lokasjon for deponier må derfor tas basert på en regional alternativvurdering og er utenfor denne utrednings mandat. 5.3 Konsekvens av overvannsutslipp og resulterende flomvannføring fra nye E39 for vassdrag, kulverter og kanaler Overvann fra nye tette veiarealer vil generelt gi en raskere og høyere avrenning sammenlignet med eksisterende naturlig felt. Figur 5.2.b viser plan for overordnet håndtering/utslipp og fordrøyning/flomdemping av overvann fra nye E39. For felt med planlagt fordrøyning/flomdemping vil disse ikke gi økt flomvannføring (dimensjoneres for 200 årsflom). For de traseer som ikke planlegges med fordrøyning, er konsekvens for resulterende flomvannføring til nye kulverter og eksisterende kanaler beregnet. Figur 5.2.b: Plan for overvannshåndtering av veiovervann fra nye E39. Grønt areal blir fordrøyd, mens rødt areal ikke fordrøyes. Piler indikerer overvannsutslipp for tilhørende areal. Økning i flomvannføring som følge av nye E39 er beregnet og illustrert ved å se på hvor stor andel areal fra nye tette veiarealer vil utgjøre i forhold til det totale nedbørfelt (A veg /A total ), samt økning i såkalt redusert/bidragende areal (avrenningkoeffisient C * A total ). Resultater vist i tabell 5.1.a. viser at nytt vegareal vil utgjøre kun 0,3-0,7% av de ulike nedbørfelt, og
økningen i redusert areal er på kun 0,3-0,5%. Det betyr at forventet økning i flomvannføring vil være tilsvarende lav som økning i redusert areal, dvs 0,3-0,5% hvilket må anses å være ubetydelig.
Tabell 5.1.b: Nedbørfelt data til eksisterende kanaler og nye kulverter som blir påvirket av overvann fra E39 som ikke flomdempes/fordrøyes. Sted Kanal til Fossvatnet Kulvert Foss/Mjåvatnet Kulvert Mjåvatnet Kanal til Bukksteinsvannet Kanal til Fiskåvannet A tot (ha) 99 140 158 178 326 A veg (ha) 0.49 0.49 1.14 1.14 2.08 A veg /A tot (%) 0.5 0.3 0.7 0.6 0.6 C eksist 0.52 0.46 0.52 0.55 0.55 C med E39 0.522 0.462 0.523 0.552 0.552 A red eksist (ha) 51.5 64.5 82.2 98.1 179.0 A red med E39 (ha) 51.7 64.7 82.6 98.5 179.8 A red ( % økning) 0.4 0.3 0.5 0.4 0.4 A= Areal C= Midlere avrenningsfaktor A red= Redusert areal = A*C 5.4 Konsekvens av «Mjåvann 3» utbygging (industriområdet) for delfeltene Øygardsvannene, Foss/Mjåvatnet og Mjåvatnet. Mjåvann 3 er et nytt industriområde som planlegges vest for Øygardsvannene. Dersom Mjåvann 3 blir realisert, vil dette medføre endring i overvannssituasjonen (mer tette flater) og mulig flytte av vannskille (foreslått). Det er et ønske fra Songdalen kommune å flytte eksisterende vannskille vestover for å redusere avrenning mot sør/sørvest og eksisterende drikkevannskilde. Endring av vannskillet (og økning av andel tette flater hvis ikke tilfredsstillende fordrøyning) vil gi en betydelig økt avrenning mot Øygardsvannene, og vil få konsekvenser videre nedstrøms i nedbørfeltet. Rambøll har gitt tilbakemelding til Nye veger og kommunen at Rambøll, basert på forelagt dokumentasjon til kommunestyremøte 28/9 2016, synes konsekvensvurderingen av Mjåvann 3 med hensyn til flomfare i vassdraget er noe mangelfull. Videre at dimensjonering av overvannsystem med fordrøyning må baseres på en 200 årshendelse og ikke 100 år som angitt i COWIs rapport om overvannshåndtering. I det etterfølgende har vi forutsatt at nye utbygginger får krav om fordrøyning slik at flomtopper ikke øker utover dagens. Dette er i henhold til reguleringsplan utarbeidet av COWI, men ikke spesifisert som 200 årshendelse, hvilket er krav som Nye veier må forholde seg til. For nye E39 vil endring av nedbørfelt få konsekvenser for totalt 3 kryssinger: Øvre/midtre Øygardsvann nedre Øygardsvann, Fossvatnet Mjåvatnet og Mjåvatnet-kanal under planlagt fylling. Figur 5.3 viser en oversikt over Mjåvann 3 og de 3 kryssingene med tilhørende nedbørfelt. Side 21 av 62
Figur 5.3: Vannveier og nedbørfelt. «Mjåvann 3» delfeltet i rødt tilsvarer planlagt økning i avrenningsfelt mot Øygardsvannene (flytting av vannskille). Blå piler viser flomretning. Etablering av Mjåvann 3 vil medføre en økning av nedbørfeltene til de 3 kryssingene og tilsvarende reduksjon av effektiv sjøprosent. I tillegg er det vurdert å fylle igjen øvre og midtre Øygardsvann som vil medføre en ytterligere reduksjon av effektiv sjøprosent. Tabell 5.2 viser en oversikt over revidert areal og effektiv sjøprosent for de 3 kryssingene som følge av etablering av Mjåvann 3 og gjenfylling av øygardsvannene. Tabell 5.2: Revidert areal og effektiv sjøprosent for kryssingene: Øygardsvannene, Fossvatnet Mjåvatnet og Mjåvatnet-kanal under planlagte veifyllinger. Feltkarakteristika Areal Km 2 Eff sjø % Øygardsvannene-nedre Øygardsvann 0.38 5.6 Rev 1 0.66 3.2 Rev 2 0.66 0 Fossvatnet-Mjåvatnet 1.4 2.8 Rev 1 1.69 2.3 Rev 2 1.69 2 Mjåvatnet-kanal 1.58 3.3 Side 22 av 62
Rev 1 1.87 2.8 Rev 2 1.87 2.5 Rev 1: Inkludert utvidet areal/flytte vannskille ved «Mjåvann 3». Rev 2: Inkludert utvidet areal «Mjåvann 3 samt gjenfylling av øvre og midtre Øygardsvann (opsjon). Ved beregning av vannføring som følge av etableringen av «Mjåvann 3» er det tatt utgangspunkt i dagens antatte avrenning, dvs. at det forutsettes at ny utbygging vil inkludere fordrøyning av dimensjonerende 200 årshendelse. Tabell 5.2 viser at foreslått endring av vannskille ifm. Mjåvann 3 får store konsekvenser for flomavrenningen ut av Øygardsvannene (øvre og midtre). Nedbørfeltet øker med over 70 % og andel effektivt flomdempende sjø-areal reduseres, eller fjernes helt ved gjenfylling. Ved eventuell gjenfylling kan imidlertid ca. 25 % av tidligere vannvolum utnyttes til flomdemping, forutsatt kontrollert regulering av utløp. Videre nedstrøms i vassdraget generelt, og for de påfølgende veikryssinger/nye kulverter spesielt, vil den relative påvirkningen minke men vil like fullt gi en betydelig økning i nedbørfeltets størrelse. Beregnede konsekvenser i forhold til flomvannføringer er vist i de etterfølgende delkapitler om veikryssinger/aktsomhetsområder samt i detalj i vedlegg. 5.5 Øygardsvannene 5.5.1 Beskrivelse av området med vann- og flomveier Øvre og midtre Øygardsvann har et beregnet nedbørfelt på 0,38 km2 og en middelavrenning på ca. 26 l/s*km2. Feltet er dominert av skog (82 %), har en høy andel effektiv sjø (5,6 %) og en urbanandel på 7,7 %. Basert på DNMI kartdatabaser fremkommer det at feltet består av løsmasser med delvis tynt dekke og tynt humus-/torvdekke. Til tross for at området er dekket med skog som tilsier en avrenningsfaktor mellom 0,2 0,4, er det valgt en avrenningsfaktor på 0,52, 0,65 og 0,65 (eks. situasjon, rev 1 og rev 2) grunnet tynt dekke og delvis urbanisering. Vannveier, sekundære flomveier og aktsomhetsområdet A1 (rød stjerne) der flomveiene krysser nye E39 er vist i figur 5.4. Side 23 av 62
Figur 5.4: Hovedflomveier (graderte blå linjer) og aktsomhetsområde (rød stjerne, A1) ved kryssing mellom nordre/midtre og sørlige Øygardsvann. Blå piler viser flomretning og mørkeblå-stiplet linje er eksisterende bekker. 5.5.2 Konsekvens for vassdrag, byggverk og infrastruktur Ved etablering av nye E39 er det nødvendig å erstatte dagens kanal mellom midtre og nedre Øygardsvann med ny kulvert under E39. Side 24 av 62
Figur 5.4.a. Midtre Øygardsvann til nedre Øygardsvann. Dersom ny kulvert har tilfredsstillende kapasitet og innløpet utformes sammenlignbart med dagens kanal, vil flomforholdene etter etablering av E39 være sammenlignbar med eksisterende situasjon. Etablering av Mjåvann 3 vil imidlertid kunne medføre et utvidet nedbørfelt (nesten dobbelt så stort). Dersom det godkjennes å endre vannskille vil også avrenning og flomvannføring mot Øygardsvannene øke betydelig. Videre vil eventuell gjenfylling av øvre og midtre Øygardsvann redusere det totale nedbørfeltet evne til flomdemping. Ved økt flomvannføring og likt utløpstverrsnitt som dagens vil vannstanden i øvre og midtre Øygardsvann under ekstreme flommer heves og den kommunale vegen som strekker seg langs vannene vil være flomutsatt. Basert på kartdata er det ikke eksisterende byggverk nær Øygardsvannene. 5.5.3 Dimensjonerende flomvannføring og avbøtende tiltak Nedbørfeltet til øvre og midtre Øygardsvann kan betraktes som et lite felt (areal < 0,5 km2) og dimensjonerende 200 årsflom for øvre og midtre Øygardsvann er derfor valgt basert på den rasjonale formel. Tabell 5.3 viser beregnet dimensjonerende 200 årsflom for eksisterende situasjon, ved etablering av endret vannskille grunnet Mjåvann 3 (rev 1) og dersom både Mjåvann 3 blir etablert og øvre og midtre Øygardsvann blir fylt igjen (rev 2). Tabell 5.3: Dimensjonerende 200 årsflom ved kryssing under E39 og Øygardsvannene. Side 25 av 62
Midtre/nedre Øygardsvann Spesifikk avrenning (l/s*km2) Spesifikk avrenning inkl. klima (l/s*km2) Vannføring inkl. klima (m3/s) Eks. situasjon 1) 2900 4060 1.5 Rev 1. 1) 4000 5600 3.7 Rev 2. 5800 8120 5.4 1) NB Rasjonale formel, konsentrasjonstid, gir stor reduksjon pga stor andel effektiv sjø. Meget usikkert og muligens for lavt anslag. Rev 1: Inkludert utvidet areal «Mjåvann 3». Rev 2: Inkludert utvidet areal «Mjåvann 3 og gjenfylling av Øygardsvannene. Grovdesign/dimensjonering av ny kulvert: Dimensjonering og design av ny kulvert er utført for revisjon 2, dvs. kun for ugunstigste alternativ ved dimensjonerende vannføring (rev 2.) på 5,4 m3/s. Kulverten er planlagt å være ca. 85 meter lang og grunnet liten høydeforskjell mellom innsjøene vil helningen på ny planlagt kulvert bli svært lav (kun 0,7 o/oo). Dette medfører at kulverten vil være utløpskontrollert. Basert på beregnet hydraulisk kapasitet foreslås en bokskulvert på 3,5 x 1,8 m. Høyde på bokskulvert inkluderer en sikkerhetsavstand på 50 cm fra kulverttak til beregnet vannlinje rett oppstrøms kulvert. Det er forutsatt «naturlig bunn» i kulvert, blant annet for å sikre fiskevandring. Figur 5.4.b viser lengdeprofilet for Øygardsvannene med planlagt kulvert. Figur 5.4.b Lengdeprofil for Øygardsvannene med planlagt kulvert. Høyder er relative (kote 0 ved innløp kulvert). Side 26 av 62
Figur 5.4.c. Kulvert med lite fall, tilrettelagt for fiskevandring. I videre detaljplanlegging må det gjennomføres nye beregninger og dimensjonering/design av kulvertløsning basert på endelig valg av vannskille for Mjåvann 3 utbyggingen samt eventuell gjenfylling. Ved endring av vannskille og/eller gjenfylling, anbefaler vi at Øygardsvannene reguleres. Videre må det gjøres en vurdering av forsvarlig videreført maksimal flomvannføring til nedstrøms vassdrag. Videre vil tilgjengelig naturlig utløpstverrsnitt og bekk ut fra nedre Øygardsvann og til Fossvatnet også påvirke vannstanden i midtre/øvre Øygardsvann. Regulering kan gjøres enten ved å etablere et konstruert og definert utløp-/overløps-tverrsnitt (åpent vann) eller ved bruk av regulator i kum (gjenfylt vann), oppstrøms kulvert. Utredningen må inkludere beregnet flomdempingseffekt og oppstuvningsnivå ved 200 årsflom, også hensyntatt eksisterende utløpskapasitet fra nedre Øygardsvann til Fossvatnet (som eventuelt må økes). 5.6 Fossvatnet/Mjåvatnet 5.6.1 Beskrivelse av området med vann- og flomveier Forbindelsen mellom Foss-/Mjåvatnet har et eksisterende oppstrøms nedbørfelt på ca. 1,4 km2 og en middelavrenning på ca. 26 l/s*km2. Feltet er dominert av skog (81 %), har en relativt høy andel effektiv sjø (2,8 %) og en liten urbanandel (2,2 %). Basert på DNMI kartdatabaser fremkommer det at feltet består av løsmasser med mest tynt humusdekke, men også noe torv, myr og bart fjell. Ettersom området er dominert av skog og tynt humusdekke er avrenningsfaktoren estimert til 0,46, 0,48 og 0,52 (eks. situasjon, rev 1 og rev 2). Vannveier, sekundære flomveier og aktsomhetsområdet A2 (rød stjerne) der flomveiene krysser nye E39 er vist i figur 5.5. Side 27 av 62
Figur 5.5: Hovedflomveier (blåe linjer) og aktsomhetsområde (rød stjerne, A2) ved kryssing mellom Fossvatnet og Mjåvatnet. Blå piler viser flomretning og mørkeblå-stiplet linje er eksisterende bekker. 5.6.2 Konsekvens for vassdrag, byggverk og infrastruktur Ved etablering av nye E39 er det nødvendig å erstatte dagens bekk/kanal med ny kulvert under vegen ved aktsomhetspunkt A2. Side 28 av 62
Figur 5.5.a. Prinsippskisse av ny kulvert under E39 mellom Fossvatnet og Mjåvatnet. Dersom ny kulvert har tilfredsstillende kapasitet og innløpet utformes sammenlignbart med dagens bekk/kanal, vil flomforholdene etter etablering av E39 være sammenlignbar med eksisterende situasjon. Etablering av Mjåvann 3 vil imidlertid kunne medføre et utvidet nedbørfelt. Dersom det godkjennes å endre vannskille vil også avrenning og flomvannføring mot Øygardsvannene og Fossvatnet øke. Side 29 av 62
Videre vil eventuell gjenfylling av øvre og midtre Øygardsvann redusere det totale nedbørfeltet evne til flomdemping. Ved økt flomvannføring og likt utløpstverrsnitt som dagens vil vannstanden i Fossvatnet under ekstreme flommer heves og den kommunale vegen som strekker seg langs vannene vil være flomutsatt. Basert på kartdata er det ikke eksisterende byggverk nær Fossvatnet. 5.6.3 Dimensjonerende flomvannføring og avbøtende tiltak Flomvannføring er estimert basert på erfaringsdata i regionen samt formler for små nedbørfelt. Tabell 5.4 viser beregnet dimensjonerende 200 årsflom for eksisterende nedbørfelt, ved etablering av Mjåvann 3 (rev 1) og dersom både Mjåvann 3 blir etablert og Øygardsvannene blir gjenfylt (rev 2). Tabell 5.4: Dimensjonerende 200 årsflom ved kryssing under E39 nedstrøms Foss- /Mjåvatnet. Foss-/Mjåvatnet Spesifikk avrenning (l/s*km2) Spesifikk avrenning inkl. klima (l/s*km2) Vannføring inkl. klima (m3/s) Eks. situasjon 2400 3360 4.71 Rev 1. 2450 3430 5.79 Rev 2. 2500 3500 5.91 Rev 1: Inkludert utvidet areal «Mjåvann 3». Rev 2: Inkludert utvidet areal «Mjåvann 3 og gjenfylling av Øygardsvannene. Dimensjonering og design av ny kulvert er utført for revisjon 2, dvs. kun for mest ugunstige alternativ ved dimensjonerende vannføring (rev 2.) på 5,91 m3/s. Kulverten er planlagt å være ca. 83 meter lang og med en total høydeforskjell på 3,6 meter (tilsvarer et midlere fall på 4,3 %). Dersom det skal tilrettelegges for fiskevandring bør fallet på kulvert ikke være høyere enn 0,8 %. Hvis ikke bør maksimalt fall ikke være høyere enn 1,5 % med hensyn til vannhastighet og erosjon. Kulverten legges enten med jevnt lavt fall, eventuelt terrassert. Avslutningen kan være en terrassert kanal. Side 30 av 62
Figur 5.5.b. Eksempel på terrasserte renner med trappetrinn (venstre) samt kulvert med terskler (høyre). Basert på et fall på 7,5 o/oo og naturlig elvebunn foreslås en bokskulvert på minimum 3,7 x 1,6 m. Høyde på bokskulvert inkluderer en sikkerhetsavstand på 50 cm fra kulverttak til beregnet vannlinje rett oppstrøms kulvert. Videre detaljplanlegging må hensynta de samme momenter som nevnt for oppstrøms ny kulvert mellom midtre og nedre Øygardsvann. Ved endring av vannskille og/eller gjenfylling anbefaler vi å etablere et konstruert overløp i forkant av ny kulvert. Dette for å ha god hydraulisk kontroll og reguleringsmulighet for videreført vannmengde under flom. Detaljutredning må inkludere beregnet flomdempingseffekt og oppstuvningsnivå ved 200 årsflom, også hensyntatt eksisterende utløpskapasitet fra Mjåvann via kanal og til Bukksteinsvannet. Figur 5.5.c. Eksempel på utløp i overvannsdam. 5.7 Mjåvatnet-kanal (mot Bukksteinsvannet) 5.7.1 Beskrivelse av området med vann- og flomveier Mjåvatnet nedbørfelt har et totalareal på ca. 1,6 km2 og en middelavrenning på 26 l/s*km2. Feltet er dominert av skog (82 %), har en høy andel effektiv sjø (6 %) og en liten urbanandel (1,9 %). Feltet består av løsmasser med tynt humusdekke, myr og bart fjell. Sammenlignet med øvre del av feltet, som blant annet inkluderer delnedbørfeltene Øygardsvannene og Foss/Mjåvatnet, har Mjåvatnet noe mer bart fjell og avrenningsfaktoren er satt til 0,52, 0,55 og 0,59 (eks. situasjon, rev 1 og rev 2). Side 31 av 62
Vannveier, sekundære flomveier og aktsomhetsområdet A3 (rød stjerne) der flomveiene krysser nye E39 er vist i figur 5.6. Figur 5.6: Hovedflomveier (blåe linjer) og aktsomhetsområde (rød stjerme, A3) ved fylling av Mjåvatnet. Blå piler viser flomretning og mørkeblå-stiplet linje er eksisterende bekk. 5.7.2 Konsekvens for vassdrag, byggverk og infrastruktur Ny veifylling gjennom Mjåvatn vil kreve ny kulvert, og vil «stenge av» indre/nordre del av Mjåvatn som dermed ikke lengere bidrar med flomdemping for vassdraget. Dersom ny kulvert har tilfredsstillende kapasitet og innløpet utformes sammenlignbart med dagens etterfølgende kanal mot Bukksteinsvannet, vil flomforholdene etter etablering av E39 være noenlunde sammenlignbar med eksisterende situasjon, men flomtopper kan bli noen høyere på grunn av mindre dempende effekt fra Mjåvatn. Likens som for Øygardsvannene og Fossvatnet, vil også denne veikryssingen kunne bli påvirket av Mjåvann 3 utbyggingen. Dersom det godkjennes å endre vannskille vil avrenning og flomvannføring gjennom Mjåvatn, og videre mot Bukksteinsvannet øke. Side 32 av 62
Ved økt flomvannføring og likt utløpstverrsnitt som dagens vil vannstanden i Mjåvatn under ekstreme flommer heves. Basert på kartdata er det ikke eksisterende byggverk eller veger nær Mjåvatn som vil være flomutsatt, forutsatt tett fylling mot nordre del av Mjåvann. Dersom det velges kulvert kun gjennom fylling (ikke direkte til kanal), eller infiltrasjon gjennom ny fylling, vil det være laveliggende byggverk i nordenden av vannet som vil kunne være utsatt ved store flommer (se etterfølgende kap. 5.8). Figur 5.7 Ny kulvert mellom Mjåvatnet og eksisterende kanal. 5.7.3 Dimensjonerende flomvannføring og avbøtende tiltak Nedbørfeltet til Mjåvatnet frem mot ny veifylling er på ca. 1,6 km2. Dimensjonerende flomvannføring har derfor blitt valgt basert på formler for små nedbørfelt og justert basert på observerte flomdata. Tabell 5.5 viser beregnet dimensjonerende 200 årsflom for eksisterende situasjon, ved etablering av Mjåvann 3 (rev 1) og dersom både Mjåvann 3 blir etablert og Øygardsvannene blir fylt igjen (rev 2). Side 33 av 62
Tabell 5.5: Dimensjonerende 200 årsflom ved kryssing av fylling nedstrøms Mjåvatnet. Mjåvatnet Spesifikk avrenning (l/s*km2) Spesifikk avrenning inkl. klima (l/s*km2) Vannføring inkl. klima (m3/s) Eks. situasjon 2400 3360 5.31 Rev 1. 2450 3430 6.40 Rev 2. 2500 3500 6.53 Rev 1: Inkludert utvidet areal «Mjåvann 3». Rev 2: Inkludert utvidet areal «Mjåvann 3 og gjenfylling av Øygardsvannene. Dimensjonering og design av ny kulvert er utført for revisjon 2, dvs. kun for ugunstigste alternativ ved dimensjonerende vannføring (rev 2.) på 6,5 m3/s. Ny kulvert kan enten ende opp i nordre del av Mjåvatn, eller den føres direkte til eksisterende kanal mot Bukksteinsvannet. Dersom nordre del av Mjåvatn fylles igjen vil dette være den naturlige løsning. I motsatt fall vil det være naturlig å kun videreføre vannet i kulvert til nordre del av Mjåvatnet slik at dette også kan utnyttes til flomdemping. Deretter ledes vannet over eksisterende utløpsterskel og kanal ned mot Bukksteinsvannet. Begge alternativer kan løses teknisk og på en flomsikker måte. Kulverten er planlagt å være ca. 80 meter lang og dersom den føres direkte til eksisterende kanal forutsetter vi at den kan legges med et fall på 7,5 o/oo. Med «naturlig bunn» vil dette kreve en bokskulvert på ca. 3,7 x 1,6 m. Høyde på bokskulvert inkluderer en sikkerhetsavstand på 50 cm fra kulverttak til beregnet vannlinje rett oppstrøms kulvert. Figur 5.7.a viser lengdeprofilet for Mjåvatnet med planlagt kulvert. Figur 5.7.a: Forenklet/grov modell og lengdeprofil for Mjåvatnet med planlagt kulvert. Høyder er relative (kote 0 ved innløp kulvert). Basert på meget grov vurdering av eksisterende kanals bredde fra Mjåvatn til Bukksteinvannet (basert på flyfoto, ikke innmålt) har ikke den kapasitet til å ta unna beregnede flomvannmengde, rev 2. I videre detaljplanlegging må det gjennomføres nye beregninger og dimensjonering/design av kulvertløsning basert på endelig valg av vannskille for Mjåvann 3 utbyggingen samt eventuell gjenfylling. Ved endring av vannskille og/eller gjenfylling, anbefaler vi at Mjåvatnet Side 34 av 62
reguleres. Videre må det gjøres en vurdering av forsvarlig videreført maksimal flomvannføring til nedstrøms kanal og vassdrag. Regulering kan oppnås ved å etablere et konstruert og definert utløp-/overløps-tverrsnitt oppstrøms kulvert dersom den ledes til kanal, og nedstrøms dersom kulvert ledes til nordre del av Mjåvatnet. Utredningen må inkludere beregnet flomdempingseffekt og oppstuvningsnivå ved 200 årsflom, også hensyntatt eksisterende terskel og kanals kapasitet mot Bukksteinsvannet (som eventuelt må økes). 5.8 Aktsomhetsområde A16/nordre Mjåvatnet. I forbindelse med etablering av nye E39 vil det være et stort deponeringsbehov for overskuddsmasser. Et alternativ som er vurdert av Nye Veier er å fylle igjen nordre del av Mjåvatnet (området nord for ny industriveg) med deler av overskuddsmassene. Aktsomhetsområde A16 er derfor vurdert med hensyn til konsekvenser av gjenfylling av Mjåvatnet, forutsatt etablering av ny industriveg som deler Mjåvatnet i to separate innsjøer (kun forbundet med planlagt ny kulvert i fylling). 5.8.1 Beskrivelse av området med vann- og flomveier Nedbørfeltet til aktsomhetsområde A16 har et areal på ca. 0,2 km2 og er et delvis urbant felt Basert på NGUs kartdatabaser fremkommer det at feltet består av løsmasser med mye bart fjell. Kombinasjonen av tette flater og bart fjell ligger til grunn for en estimert avrenningsfaktor på 0,9. Figur 5.8 viser oversikt over vannveier og sekundære flomveier innenfor aktsomhetsområde A16. Side 35 av 62
Figur 5.8: Nedbørfelt for A16 vist i grønt. Flomveier (blå linjer) for aktsomhetsområde A16 (rød stjerne). Blå piler viser flomretning og mørkeblå-stiplet linje er eksisterende bekk. 5.8.2 Konsekvens for vassdrag, byggverk og infrastruktur Konsekvenser for dette felt avhenger av endelig valg av nedbørfeltgrense for Mjåvann 3, samt valg av kulvertløsning under ny industrivei. Når valg av nedbørfeltgrense og kulvertløsning er bestemt må det gjøres en flomfarevurdering særlig knyttet mot lavereliggende bygg i området. Det vil være naturlig å stille krav til at flomforholdene for eksisterende bygg ikke forverres etter tiltak. Figur 5.8.b. viser at eksisterende lavereliggende bygg ligger ca 2,2 meter over normalvannstand i Mjåvatnet. For laveste bygg vil akseptabel 200 års flomvannstand i Mjåvatnet være ca. 94,7 moh (forutsatt sikkerhetsmargin på 0,3 meter og gjelder for byggverk med personopphold, ref. TEK 10). Dette indikerer at flomvann-nivået i Mjåvatnet kan stige med ca. 1,9 meter ved dimensjonerende 200 årshendelse. Dagens flomvannstand i Mjåvatnet ved ulike gjentaksintervall er ikke kjent. Side 36 av 62
Figur 5.8.b. Terrenghøyder ved eksisterende byggverk. (Data er basert på terrengmodell/1 m koter og FKB-data). 5.8.3 Dimensjonerende flomvannføring og avbøtende tiltak Erfaringsdata for flomdemping knyttet til innsjø spriker veldig men typisk vil et felt med meget høy sjøandel kunne redusere flomtopper med ca. 30-50 %. Innsjøens dybde/volum og utløpets utforming/kapasitet er avgjørende parametere. Dimensjonerende 200 årsflom basert på den rasjonale formel er uten flomdemping beregnet til ca. 4,7 m3/s. Med en forutsatt flomdempende effekt på 40 % uten gjenfylling blir dimensjonerende 200 årsflom ut ca. 2,8 m3/s. Med gjenfylling vil tilgjengelig fordrøyningsvolum grovt sett utgjøre 25 % (poreåpningsvolum) sammenlignet med eksisterende vann, forutsatt regulert utløp. Det betyr at med gjenfylling vil flomtoppen øke fra ca 2,8 m3/s til i størrelsesorden 4,0 m3/s. Inklusive klimaeffekt på 40% vil flomtoppen kunne øke til ca. 5,6 m3/s. Dette er meget grove overslagsberegninger men gir en indikasjon på effekt av gjenfylling. Side 37 av 62
Det vil også kunne være et alternativ og lage en forbindelse mellom gjenfylt magasin og Mjåvatnet, enten via kulvert og/eller infiltrasjon gjennom fyllingsmassene. I detaljplanleggingen vil valg av nedbørgrense for «Mjåvann 3» igjen være avgjørende for valg av løsning også for nordre del av Mjåvatnet, og må ses i sammenheng med hoved nedbørfeltet Mjåvatnet. 5.9 Aktsomhetsområde A16B, Mjåvatnet-Bukksteinsvannet Aktsomhetsområde A16B er analysert for å se på de samlede konsekvenser av etablering av nye E39, inkludert gjenfylling av Mjåvatnet, flytting av vannskillet for Mjåvann 3 og gjenfylling av Øygardsvannene. I dag er det en kanal som fører vann fra Mjåvatnet til Bukksteinsvannet. Basert på kartdata er det en eksisterende terskel før videreføring i kanal. Utforming/tverrsnitt på eksisterende terskel samt kanalens tverrsnitt/fall som bestemmer flomvannstand ved ekstreme avrenningstilfeller. 5.9.1 Beskrivelse av området med vann- og flomveier Nedbørfeltet til aktsomhetsområde A16B for eksisterende situasjon har et areal på ca. 1,84 km2. Feltet har en effektiv sjøandel på ca. 3,3 % og en middelavrenning på 25,6 l/s*km2. Basert på NGUs kartdatabaser fremkommer det at feltet består av løsmasser med delvis tynt humusdekke og bart fjell i tillegg til noe torv/myr. Figur 5.9 viser vannveier, sekundære flomveier og nedbørfeltet til aktsomhetspunkt A16B for eksisterende situasjon. Side 38 av 62
Figur 5.9: Flomveier (blå linjer) og aktsomhetsområde A16B (rød stjerne) for eksisterende situasjon. Blå piler viser flomretning. 5.9.2 Konsekvens for vassdrag, byggverk og infrastruktur Dette aktsomhetspunkt gjelder summen av Mjåvatnet og A16 og følgelig er konsekvensene identiske. Lavereliggende bygg og potensielle utbyggingsområder må spesielt hensyntas. Det må utredes i detalj hvilken effekt eventuell økt avrenning vil ha i forhold til eksisterende kanal og resulterende vannstand i Mjåvatnet ved flom, og eventuelt hvilke tiltak som må gjennomføres for å sikre at utløp og kanal har en tilfredsstillende hydraulisk kapasitet etter utbygging av «Mjåvann 3» og E39, samt eventuelle andre tiltak. 5.9.3 Dimensjonerende flomvannføring og avbøtende tiltak En oversikt over beregnet 200 årsflom til kanal mellom Mjåvatnet og Bukksteinvannet før og etter tiltak er vist i tabell 5.6. Beregnet effekt av gjenfylling er basert på at gjenfylt vann Side 39 av 62
utnyttes som fordrøyningsmagasin. Det presiseres at det er stor usikkerhet knyttet til effekt av gjenfylling, spesielt for gjenfylling av nordre del av Mjåvatnet. (NB Samlet vannføring for A16b er ikke identisk med sum av tidligere beregnet for «Mjåvatnet-kulvert» og A16, dette fordi dimensjonerende varighet vil være svært forskjellig for de to feltene). Tabell 5.6: Dimensjonerende 200 årsflom til kanal mellom Mjåvatnet og Bukksteinsvannet. Område Vannføring (m3/s) Akt. 16B (Eksisterende situasjon) 6,2 Rev 1 Flytte vannskille for Mjåvann 3 7,3 Rev 2 Rev 1 og gjenfylling av Øygardsvannene 7,4 Rev 3 Rev1 og gjenfylling av nordre Mjåvatn 7,9 Rev 4 Rev 1 og gjenfylling av Øygardsvannene og nordre 8,0 Mjåvatn Flytting av vannskille for «Mjåvann 3» vil igjen ha størst effekt, mens gjenfylling av nordre Mjåvatnet får større effekt enn gjenfylling av Øygardsvannene på grunn av nærhet til utløpet. 5.10 Lona/Bukksteinsvannet 5.10.1 Beskrivelse av området med vann- og flomveier Forbindelsen mellom Lona/Bukksteinsvannet har et oppstrøms nedbørfelt på 0,84 km2 og en middelavrenning på ca. 24,2 l/s*km2. Feltet er dominert av skog (87 %) og har en høy andel effektiv sjø (3,6 %). Basert på NGUs kartdatabaser fremkommer det at feltet består av løsmasser med delvis tynt humusdekke og bart fjell. Ettersom området har mye tett skog med delvis tynt dekke og bart fjell er det estimert en avrenningsfaktor på 0,52. Vannveier, sekundære flomveier og aktsomhetsområdet A4 (rød stjerne) der flomveiene krysser nye E39 er vist i figur 5.10. Side 40 av 62
Figur 5.10: Hovedflomveier (blåe linjer) og aktsomhetsområde (rød stjerne, A4) ved kryssing mellom Lona og Bukksteinsvannet. Blå piler viser flomretning og mørkeblå-stiplet linje er eksisterende bekk. 5.10.2 Konsekvens for vassdrag, byggverk og infrastruktur Ved etablering av nye E39 er det nødvendig å legge en kulvert under vegen ved aktsomhetspunkt A4 for å opprettholde eksisterende vannveg. Dersom ny kulvert har tilfredsstillende kapasitet og innløpet utformes sammenlignbart med dagens kanal mot Bukksteinsvannet, vil flomforholdene etter etablering av E39 være sammenlignbar med eksisterende situasjon. Side 41 av 62
Figur 5.11. Ny kulvert Lona Bukksteinsvannet. 5.10.3 Dimensjonerende flomvannføring og avbøtende tiltak Dimensjonerende flomvannføring har derfor blitt valgt basert på formler for små nedbørfelt og justert basert på observerte flomdata. Dimensjonerende 200 årsflom er satt lik 3360 l/s*km2 som tilsvarer 2,81 m3/s. Det må etableres en ny kulvert med tilfredsstillende flomkapasitet gjennom området ved aktsomhetspunkt A4. Det er planlagt en kulvert som både går under nye E39 og ny industriveg som må være ca. 200 meter lang. Grunnet liten høydeforskjell mellom innsjøene opp- og nedstrøms nye E39 vil helningen på ny planlagt kulvert bli svært lav (kun 0,6 o/oo). Dette medfører at kulverten vil være utløpskontrollert. Kapasitet er beregnet basert på et teoretisk fall på 1 o/oo nedstrøms og deretter grovkontrollert mot kapasitet for kulvert med fullt dykket utløp. Side 42 av 62
Basert på beregnet hydraulisk kapasitet foreslås en bokskulvert på 3 x 1,7 m. Høyde på bokskulvert inkluderer en sikkerhetsavstand på 50 cm fra kulverttak til beregnet vannlinje rett oppstrøms kulvert. I videre detaljplanlegging må eksisterende tverrsnitt og kapasitet til eksisterende kanal vurderes opp mot ny kulvert. Ny kulvert vil trolig ha større kapasitet enn eksisterende kanal og det må derfor vurderes om det bør etableres et innløpsarrangement/tverrsnitt som tilsvarer eksisterende kapasitet, slik at oppstuvning ved flom blir sammenlignbart med dagens forhold. Dersom dette ikke hensyntas kan det føre til høyere videreførte flomtopper mot Bukksteinsvannet. 5.11 Aktsomhetsområde A5 Sekundære flomveier viser at det vil forekomme en oppstuvning av vann ved aktsomhetspunkt A5 som ligger i øvre del av parsellen (ved planlagt rundkjøring mot vest). Nedbørfeltet til aktsomhetsområdet A5 er et lite naturlig felt med et areal på ca. 0,05 km2. Figur 5.12 viser en oversikt over eksisterende vannveier og sekundære flomveier i området. Figur 5.12: Flomveier (blå linjer) for aktsomhetsområde A5 (rød stjerne). Ny rundkjøring vil senkes ned i terrenget og det må etableres stikkrenne(r) videre mot nærmeste vannvei. Løsning tilpasses eksisterende E39 s grøfter og stikkrenner. Side 43 av 62
5.12 Aktsomhetsområde A6 Nedbørfeltet til aktsomhetsområde A6 er et naturlig felt med mye bart fjell og et areal på ca. 0,187 km2 som er relativt stort i forhold til stikkrennedesign. Figur 5.13 viser en oversikt over eksisterende vannveier og sekundære flomveier i området. Figur 5.13: Flomveier (blå linjer) for aktsomhetsområde A6 (rød stjerne). Mørkeblå-stiplet linje er eksisterende bekk. Det etableres ny kulvert for bekk og lokalt overvann. Dimensjonerende 200 årsflom er basert på rasjonale formel for naturlige felt beregnet til ca. 15700 l/s*km2 som tilsvarer 2,93 m3/s. Nødvendig rørdimensjon er da 1600 mm (eventuelt bokskulvert eller 2 mindre parallelle rør). Side 44 av 62
5.13 Aktsomhetsområde A7 Aktsomhetspunkt A7 er et knutepunkt for flere kryssinger, både eksisterende bekker og sekundære flomveier. Delnedbørfeltet til aktsomhetsområde A7 har et areal på ca. 1,17 km2 og er et naturlig felt med noe urbanisering og mye bart fjell. Figur 5.14 viser en oversikt over eksisterende vannveier og sekundære flomveier i området. Figur 5.14: Flomveier (blå linjer) for aktsomhetsområde A7 (rød stjerne). Mørkeblå-stiplet linje er eksisterende bekk. I videre detaljplanlegging må overvannshåndtering hensynta eksisterende bekkeløp og beregnede sekundære flomveier. Samlet for hele nedbørfeltet er dimensjonerende 200 årsflom, basert på rasjonale formel for naturlige felt beregnet til 6,1 m3/s. Side 45 av 62
5.14 Aktsomhetsområde A8 Sekundære flomveier krysser nye E39 ved aktsomhetspunkt A8 som ligger rett oppstrøms Bukksteinsvannet. Avrenningsfeltet har et areal på ca. 0,018 km2 og er et lite naturlig felt dominert av bart fjell. Figur 5.15 viser en oversikt over sekundære flomveier i området. Figur 5.15: Flomveier (blå linjer) for aktsomhetsområde A8 (rød stjerne). Dimensjonerende 200 årsflom er basert på rasjonale formel for naturlige felt beregnet til 0,44 m3/s. Nødvendig rørdimensjon er da 800 mm. Side 46 av 62
5.15 Aktsomhetsområde A9 A9 ligger ved planlagt innløp til ny tunnel mellom Øygardsvannene og Rossevannet. Tilhørende avrenningsfelt har et areal på 0,065 km2 og er et naturlig felt med tett skog og tynt dekke. Figur 5.16 viser en oversikt over eksisterende vannveier og sekundære flomveier i området. Figur 5.16: Flomveier (blå linjer) for aktsomhetsområde A9 (rød stjerne). Blå piler viser flomretning, mørkeblå-stiplet linje er eksisterende bekk og grå/hvit-stripet linje er planlagt tunnel. Overvann fra nord må samles og ledes forbi tunnelåpning og til naturlig vannvei i nord. Overvann fra sør/vestlig område kan følge eksisterende vannveier men nær åpningen må muligens noe overvann samles på sørsiden og deretter i stikkrenne under nye E39 mot eksisterende vannvei i nord. Side 47 av 62
Dimensjonerende samlet 200 årsflom ut fra A9 er basert på rasjonale formel for naturlige felt beregnet til 0,74 m3/s. 5.16 Aktsomhetsområde A10 A10 ligger ved utløp til ny planlagt tunnel mellom Øygardsvannene og Rossevannet. Tilhørende avrenningsfelt har et areal på 0,013 km2 og er et naturlig felt med tett skog og tynt dekke. Figur 5.17 viser en oversikt over eksisterende vannveier og sekundære flomveier i området. Figur 5.17: Flomveier (blå linjer) for aktsomhetsområde A10 (rød stjerne). Mørkeblå-stiplet linje er eksisterende bekk, mens grå/hvit-stripet linje er planlagt tunnel. Aktsomhetspunktet må spesielt hensyntas da det ligger nær/ved planlagt tunnel åpning. Det må etableres ny stikkrenne/kulvert ved A10. Dimensjonerende 200 årsflom er basert på rasjonale formel for naturlige felt beregnet til 0,19 m3/s. Nødvendig minimum rørdimensjon er da 600 mm hvilket er minimumsdimensjon som statens vegvesen bruker. Siden dette aktsomhetspunkt er kritisk mht. ny tunell bør det i detaljplanlegging vurderes å benytte en større dimensjon. Side 48 av 62
5.17 Aktsomhetsområde A12 A12 ligger rett nedstrøms Rossevannet. Avrenningsfeltet til aktsomhetsområde A12 har et areal på ca. 0,023 km2 og er et naturlig felt med lett vegetasjon og tynt humusdekke. Figur 5.18 viser en oversikt over sekundære flomveier i området. Figur 5.18: Flomveier (blå linjer) for aktsomhetsområde A12 (rød stjerne). Mørkeblå-stiplet linje er eksisterende bekk. Overvann fra nord ledes i ny grøft mot naturlig vannvei/flomvei i nord. Dimensjonerende 200 årsflom er basert på rasjonale formel for naturlige felt og beregnet til 0,25 m3/s. Side 49 av 62
5.18 Aktsomhetsområde A13 A13 ligger rett oppstrøms innløp til ny tunnel mellom Storemyrbakkene og Øvre Lians Hatjønn og her vil sekundær flomvei krysse nye E39. A13 har et areal på 0,106 km2 og er et naturlig felt med lett vegetasjon og tynt humusdekke. Figur 5.19 viser en oversikt over eksisterende vannveier og sekundære flomveier i området. Figur 5.19: Flomveier (blå linjer) for aktsomhetsområde A13 (rød stjerne). Mørkeblå-stiplet linje er eksisterende bekk og grå/hvit-stripet linje er planlagt tunnel. Side 50 av 62
Dimensjonerende 200 årsflom er basert på rasjonale formel for naturlige felt beregnet til 1,05 m3/s. Nødvendig minimum rørdimensjon er da 1000 mm. A13 må i detaljplanlegging ses i nøye sammenheng med øvrige stikkrenner og lokalt overvann fra ny vei og fra nordøst. Siden dette aktsomhetspunkt er kritisk mht. ny tunell bør det i detaljplanlegging vurderes å benytte en større dimensjon. 5.19 Aktsomhetsområde 14 Sekundære flomveier krysser ny industriveg rett nedstrøms kryssing med kanalen mellom Lona og Bukksteinsvannet. Avrenningsfeltet til A14 har et areal på 0,052 km2 og er et naturlig felt med mye bart fjell. Figur 5.20 viser en oversikt over eksisterende vannveier og sekundære flomveier i området. Figur 5.20: Flomveier (blå linjer) for aktsomhetsområde A14 (rød stjerne). Blå piler viser flomretning, mørkeblå-stiplet linje er eksisterende bekk og grå/hvit-stripet linje er planlagt tunnel. Det foreslås å legge en stikkrenne ved aktsomhetspunkt A14. Dimensjonerende 200 årsflom er basert på rasjonale formel for naturlige felt beregnet til 1,05 m3/s. Nødvendig minimum rørdimensjon er da 1000 mm. Side 51 av 62
5.20 Aktsomhetsområde A15 Litt oppstrøms Mjåvatnet krysser sekundære flomveier ny industriveg flere steder innenfor aktsomhetsområde 15. Nedbørfeltet til aktsomhetsområde A15 har et areal på ca. 0,025 km2 og er et naturlig felt med mye bart fjell. Figur 5.21 viser en oversikt over eksisterende vannveier og sekundære flomveier i området. Figur 5.21: Flomveier (blå linjer) for aktsomhetsområde A15 (rød stjerne). Blå piler viser flomretning og mørkeblå-stiplet linje er eksisterende bekk. Det foreslås å legge en stikkrenne ved aktsomhetspunkt A15. Dimensjonerende 200 årsflom er basert på rasjonale formel for naturlige felt beregnet til 0,54 m3/s. Nødvendig minimum rørdimensjon er da 800 mm. I videre detaljplanlegging ses A15 i sammenheng med øvrige planlagte stikkrenner samt håndtering av eksisterende bekk i øst. Side 52 av 62
5.21 Aktsomhetsområde A17 Aktsomhetsområde A17 er en del av aktsomhetsområde A16. Avrenningsfeltet er urbant og har et areal på 0,026 km2. Figur 5.22 viser en oversikt over eksisterende vannveier og sekundære flomveier i området. Figur 5.22: Flomveier (blå linjer) for aktsomhetsområde A17 (rød stjerne). Blå piler viser flomretning og mørkeblå-stiplet linje er eksisterende bekk. Flomveier krysser og kommer dels på langs av ny vei. Overvann fra øst samles i grøft langs vei og føres enten videre ned til Mjåvatnet sør for fylling, alternativt i stikkrenne under vei og videre i avskjærende grøft i nord og til nordre del av Mjåvatnet. Dimensjonerende 200 årsflom for sum til A17 er basert på den rasjonale formel for urbane felt beregnet til 0,59 m3/s. Side 53 av 62
5.22 Aktsomhetsområde A18 A18 ligger ca. 90 m øst fra der ny industriveg tilknyttes eksisterende veg. Nedbørfeltet har et areal på 0,042 km2 og er et delvis urbant felt med lett vegetasjon og mye bart fjell. Figur 5.23 viser en oversikt over sekundære flomveier i området. Figur 5.23: Flomveier (blå linjer) for aktsomhetsområde A18 (rød stjerne). Overvannshåndtering for ny industrivei tilpasses eksisterende. Dimensjonerende 200 årsflom for sum til A18 er basert på den rasjonale formel for urbane felt beregnet til 1,8 m3/s. Dette inkluderer imidlertid delfelt nord for eksisterende vei, som trolig går i grøft langs vei i nord (og krysser ikke lokalvei som beregnede flomveier viser). Beregnet flomvannføring som må krysse ny vei er derfor trolig lavere. Dette ivaretas i videre detaljplanlegging. Side 54 av 62
6 Sammendrag og konklusjoner I forbindelse med nye E39 Kristiansand, parsell Kristiansand vest- Søgne øst, har Rambøll gjennomført en avrennings- og flom-analyse. Denne utredning omhandler identifisering av aktsomhetsområder, flomanalyser, flomfarevurderinger og forslag til tiltak. Hovedmålet med denne utredning har vært å identifisere og dokumentere aktsomhetsområder for flom, der hvor eksisterende vannveier vil krysse nye E39 og ny industrivei, samt vurdere konsekvenser av utbyggingen i forbindelse med reguleringsplan for nye E39. Et viktig delmål har vært å flomsikre de største kryssingene under ny vei mot en 200 årsflom inklusive å anbefale minstekrav for dimensjoner på ny kulvert og stikkrenner. I denne utredningen er det beregnet 200 års dimensjonerende flomvannføring for de ulike aktsomhetsområder, inklusive et klimapåslag på 40 %. Det er planlagt 4 større kulverter. I forbindelse med etablering av nye E39 vil det være et deponeringsbehov av overskuddsmasser. Et alternativ som er vurdert av Nye Veier er å fylle igjen øvre del av Mjåvatnet (hele området nord for ny industriveg) og øvre og midtre Øygardsvann (Øygardsvatnet og Øygardsvannsslåtten) med deler av overskuddsmassene. Konsekvenser av eventuell gjenfylling av innsjøer er grovt vurdert i denne rapport. Gjenfylling av Øygardsvannene har imidlertid i sen fase av denne utredningen blitt vurdert som uaktuelt. Et nytt industriområde rett vest for Øygardsvannene, kalt «Mjåvann 3», er under planlegging. Det er et ønske fra Songdalen kommune å flytte eksisterende vannskille ved området «Mjåvann 3» østover for å redusere avrenning mot sør/sørvest og eksisterende drikkevannskilde, og følgelig øke avrenning mot Øygardsvannene og Mjåvatn. Konsekvenser av etablering av «Mjåvann 3» mht nye E39 er derfor spesielt utredet i denne rapport. Det presiseres at Nye veger/nye E39 ikke har ansvar for konsekvenser for vassdraget, eller avbøtende tiltak, knyttet til «Mjåvann 3» utbyggingen eller flytting av vannskille. Nye veger må likevel hensynta eventuelle konsekvenser for nye E39s vegkryssinger i vassdraget. Forutsetninger og avgrensning av oppgave Generelt: Planområdet er avgrenset til strekningen mellom de to flaggparsellene vist i figur 4.1. Vurderinger av flomfare følger retningslinjer gitt i NVE 2/11 «Flaum og skredfare i arealplanar». Denne rapport har hovedfokus på flomfare og flomsikkerhet, og omhandler ikke øvrige miljøkonsekvenser som biologisk mangfold, friluftsliv m.m. Unntaket er fiskevandring som omtales da dette får konsekvenser for kulvertdesign og dimensjonering. Videre har denne utredning fokus på større vannveier/aktsomhetsområder som må hensyntas med tanke på flomfare. Mindre avrenningsområder og kryssinger forutsettes å bli analysert og planlagt i kommende detaljplanlegging for overvannshåndtering. Nye bruer: Side 55 av 62
Det er antatt at bruer over Bukksteinsvannet og Rossevannet har tilstrekkelig med spenn og høyde i forhold til flom. Aktsomhetsområder i forbindelse med bruene er derfor ikke analysert eller diskutert i denne rapport. Overvannshåndtering fra nye E39: Overvann fra nye E39 skal generelt samles, eventuelt behandles og fordrøyes, og ledes til nærmeste resipient. Hoveddelen av ny veitrase skal fordrøyes, men 2 deltraseer har såpass ugunstig topologi at fordrøyning vanskelig lar seg gjennomføre. For traseer med fordrøyningstiltak er disse dimensjonert mht. dimensjonerende 200 årshendelse og vil således ikke medføre økt flomvannføring til vassdrag. Dette gjelder blant annet overvann ved Grauthellerkrysset. På grunn av hensyn til Rossevann som drikkevannskilde er det behov for å sikre overvannhåndteringa ekstra i dette området. Overvann skal derfor transporteres vekk fra Rosseland nedbørfelt. Overvann ledes ut av feltet, videre gjennom tunnel ved Volleberg og renses og fordrøyes ved Søgneelva eller Monan krysset, som er neste parsell. Overvann fra nye E39, konsekvens for vassdrag, kulverter og kanaler Overvann fra nye tette veiarealer vil generelt gi en raskere og høyere avrenning sammenlignet med eksisterende naturlig felt. Økning i flomvannføring til identifiserte aktsomhetsområder som følge av overvann fra nye E39, der dette ikke blir fordrøyd/flomdempet, er beregnet til kun ca 0,3-0,5%, hvilket må anses å være ubetydelig. Konsekvens for vassdrag, byggverk og infrastruktur Generelt: Nye E39 og ny industrivei vil naturlignok krysse eksisterende vannveier langs hele veitraseen. Det er identifisert totalt 4 større vassdragskryssinger og ca. 14 øvrige aktsomhetsområder med tanke på flomfare. «Mjåvann 3» og mulig endring av vannskille (annen utbygger/kommunens ansvar): Eventuell endring av vannskille i forbindelse med Mjåvann 3 vil få store konsekvenser for avrennings- og flom-forholdene spesielt for Øygardsvannene, men også videre nedstrøms. Flytting av vannskille vil medføre økt flomvannføring, hvilket får konsekvenser for resulterende flomvann-nivå i nedstrøms vassdrag, dvs i bekker, kanaler og vann. For nye E39 vil det påvirke 3 av de største vassdragskryssinger/kulverter samt flomvannstand i vannene, som igjen vil kunne påvirke nødvendig fyllings- og veihøyde. Dette gjelder Øygardsvannene, Fossvatnet og Mjåvatnet, samt videre nedstrøms til Bukksteinsvannet og videre østover. Før videre detaljplanlegging av nye E39 er det derfor meget viktig at endelig valg av vannskille ved «Mjåvann 3» bestemmes av kommunen. Valg av vannskille får avgjørende betydning for Nye vegers valg av løsninger/dimensjoner for veikryssinger av E39, og for eventuelle nødvendige kommunale tiltak på eksisterende terskler/kanaler/bekker mellom hovedvannene med hensyn til flomfare. Øygardsvannene, Fossvatn, Mjåvatn og videre til Bukksteinsvannet: Det må etableres 3 nye kulverter under planlagte veifyllinger. Side 56 av 62
Dersom nye kulverter har tilfredsstillende kapasitet og innløpet (dvs. utløp fra vannene) utformes sammenlignbart med dagens bekker/kanaler, vil flomforholdene etter etablering av E39 være sammenlignbar med eksisterende situasjon. Etablering av «Mjåvann 3» vil imidlertid kunne medføre et utvidet nedbørfelt. Dersom det godkjennes å endre vannskille vil også avrenning og flomvannføring mot Øygardsvannene og Fossvatnet øke. Dette medfører behov for økte dimensjoner på nye kulverter, flomfarevurdering for vassdragene, og eventuelt avbøtende kommunale tiltak knyttet til regulering av vann (flomdemping) og utvidet kapasitet på eksisterende kanaler. Grovt sett vil flytting av vannskille kunne føre til en økning av dimensjonerende flom ut fra midtre Øygardsvatnet, Fossvatn og Mjåvatn på henholdsvis 140 % (!), 23 % og 21 %. Eventuell gjenfylling av øvre og midtre Øygardsvann (lite sannsynlig/utgår), samt eventuelt nordre del av Mjåvatn, vil redusere vassdragenes evne til flomdemping. Uten målinger av vannføring/flomvannstand er det store usikkerheter knyttet til å tallfeste konsekvens av gjenfylling av vann med hensyn til økt kulminasjonsvannføring. Basert på erfaringstall (som spriker stort) vil et nedbørfelt med høy innsjøandel (5-20 %) kunne gi en reduksjonsfaktor på 0,5-0,7 (relativ andel). Ved eventuell gjenfylling av nordre Mjåvatn forutsettes det at magasinet utnyttes som fordrøyningsmagasin med regulator på utløp (og/eller forbindelse med Mjåvatnet i sør). Da vil potensielt fordrøyningsvolum i vannene bli redusert fra 100 % til ca. 25 %. For dimensjonering av kulverter har vi vært konservative og antatt flytting av vannskille ved «Mjåvann 3» samt gjenfylling av Øygardsvannene og nordre Mjåvatn. Beregnet økning i 200 årsflom som følge av eventuell gjenfylling av Øygardsvannene er grovt beregnet til henholdsvis 45 % for utløp midtre Øygardsvann og kun 2 % for Fossvatnet og Mjåvatn. Gjenfylling av nordre del av Mjåvatn vil også redusere flomdempingen, men den totale effekt for vassdraget er meget vanskelig å anslå uten nærmere analyser av innsjøen og utløpsterskel. Dimensjonerende flomvannføring og avbøtende tiltak Det er beregnet dimensjonerende 200 årsflom (inkludert 40 % klimafaktor) for identifiserte aktsomhetsområder langs planlagt nye E39 og planlagt ny industriveg, vist i tabell 6.1. Side 57 av 62
Tabell 6.1: Dimensjonerende 200 årsflom (inkl. 40 % klimafaktor) for alle aktsomhetsområder. Aktsomhetspunkt m/beskrivelse Dimensjonerende vannføring (m3/s) A1: Øygardsvannene (status) 1.5 Rev 1: Inkl utvidet areal "Mjåvann3" 3.7 Rev 2: rev1 og gjenfylling Øygardsvannene 5.4 A2: Fossvatnet/Mjåvatnet 4.7 Rev 1: Inkl utvidet areal "Mjåvann3" 5.8 Rev 2: rev1 og gjenfylling Øygardsvannene 5.9 A3: Mjåvatnet 5.3 Rev 1: Inkl utvidet areal "Mjåvann3" 6.4 Rev 2: rev1 og gjenfylling Øygardsvannene 6.5 A4: Lona/Bukksteinsvannet 2.8 Hovedveg A5 (0.56) A6 2.9 A7 6.1 A8 0.44 A9 0.74 A10 0.19 A12 0.25 A13 1.1 Industriveg A14 1.1 A15 0.54 A16 4.0 Rev 1: Gjenfylling av Mjåvatn nord 5.6 A17 0.59 A18 1.8 A16B: Sum ut Mjåvatnet, eksisterende 6.2 Rev 1: Inkl utvidet areal "Mjåvann3" 7.3 Rev 2: rev1 og gjenfylling Øygardsvannene 7.4 Rev 3: rev1 og gjenfylling av nordre Mjåvatn 7.9 Rev 4: rev1 og gjenfylling Øygardsvannene/Mjåvatn 8.0 Tabell 6.2: Grov og konservativ kulvertdimensjonering for de 4 kryssingene med nye E39/ny industriveg. 1) Kryssing Bredde (m) Høyde (m) Øygardsvannene 1) 3.5 1.8 Fossvatnet/Mjåvatnet 3.7 1.6 Side 58 av 62
Mjåvatnet/kanal (under planlagt fylling) 3.7 1.6 Lona/Bukksteinsvannet 3.0 1.7 1) Forutsatt gjenfylling/ingen demping i Øygardsvannene. For øvrige aktsomhetsområder langs nye E39 og ny industriveg er det gitt forslag til tiltak. Der det foreslås å legge en stikkrenne er rørdimensjon grovt estimert. Rørdimensjon og tilhørende aktsomhetsområde er vist i tabell 6.3. Tabell 6.3: Grov stikkrenne dimensjonering for øvrige identifiserte veg kryssinger. Aktsomhetsområde Rørdimensjon (mm) Hovedveg A6 1600 A8 800 A10 600 A13 1000 Industriveg A14 1000 A15 800 Anbefalinger knyttet til videre detaljplanlegging Identifiserte aktsomhetsområder i denne utredning må spesielt hensyntas i etterfølgende detaljog tiltaksplanlegging. Overvann fra nye E39 skal i størst mulig grad, dvs der det er praktisk mulig i forhold til topologi m.m., fordrøyes før det ledes til lokal resipient. Fordrøyningstiltak dimensjoneres for en 200 årshendelse + klimapåslag. Utbygging av nye E39, med planlagt overvannshåndtering skissert i denne utredning, medfører en ubetydelig/marginal økning i flomvannføringer til lokale vassdrag. Vei-overvann i Rossevann nedbørfelt (drikkevannskilde) skal ledes ut av feltet, fordrøyes og slippes ut i nabofelt. Gjenfylling av vann/innsjø vil generelt redusere vassdragets evne til flomdemping. Ved eventuell gjenfylling av nordre del av Mjåvatnet anbefales det å stille krav til avbøtende tiltak, blant annet at deponiet/fyllingen utnyttes til fordrøyningsmagasin. Flere løsninger vil da kunne være aktuelle, blant annet regulator på utløp før påslipp til kanal mot Bukksteinsvannet, og/eller forbindelse mellom magasin og Mjåvatnet. Videre anbefales det å gjennomføre en detaljert flomfarevurdering av nordre del av Mjåvatnet, men hensyn til dimensjonerende 200 års flomvannstand i magasin/mjåvatnet. Resulterende flomsonekart vil da angi områder med flomfare samt sikker byggehøyde. Gjenfylling av Øygardsvannene ble vurdert i tidlig fase, men er nå i sluttfasen vurdert som uaktuelt. I denne utredning er det beregnet dimensjonerende 200 årsflom + 40% klimapåslag og tilhørende grovt/konservativt anbefalte kulvertstørrelser for viktige aktsomhetsområder. Endelig valg av hovedløsninger (utløpsterskler, kulvert fall/bunnforhold, fiskevandring, retningsendringer, terrassering osv.) og kulvertdimensjoner/design tas under detaljplanleggingen, når viktige forutsetninger er klarlagt. Det vil trolig medføre at blant annet kulvert for Øygardsvannene kan bygges med mindre dimensjon enn angitt i denne rapport. Side 59 av 62
For de store kulvertene må det tilrettelegges for fiskevandring og faunapassasje. Ved grovdimensjonering av kulverter har vi forutsatt «naturlig bunn». (Normalt skulle nye kulverter vært tilpasset eksisterende kanalers/bekkeløps utforming og kapasitet, men grunnet sannsynlig endring av vannskille ved «Mjåvann 3» må kapasiteten økes.) For de 4 viktigste vassdragskryssinger anbefales det å sette krav til uavhengig kontroll av hydrologiske og hydrauliske beregninger samt dimensjonering av kulverter og eventuelle utløpsarrangement. Anbefalinger til kommunene (Songdalen og Kristiansand): Dersom nedbørfeltgrense for «Mjåvann3» flyttes mot vest (kommunen vurderer dette som et tiltak for å skåne Rossevann som drikkevannskilde) anbefales det at kommunene gjennomfører en flomanalyse som inkluderer beregning av 200 års flomvannstand i alle hovedvann og vurdering av konsekvenser, hensyntatt eksisterende utløpsutforming/terskler og kanalers kapasitet, før og etter tiltak/flytting av vannskille. Eventuelle avbøtende tiltak må iverksettes av kommunen. (Ett aktuelt tiltak vil kunne være å utnytte Øygardsvannene og Mjåvatnet mer effektivt som fordrøyningsmagasin). Eventuelle negative konsekvenser av «Mjåvann 3» utbyggingen/flytting av vannskille for nedstrøms vassdrag, kan ikke lastes Nye Veier/ny E39. Nye E39 må imidlertid sikre veifyllinger for fremtidig økt 200 årshendelse ved å dimensjonere nye kulverter tilstrekkelig store, men kommunene må være ansvarlig for eventuelle andre avbøtende og flomdempende tiltak i vassdraget som nye terskler ved utløp av vann (kontrollert flomdemping), eventuell utvidelse av kanaler, samt eventuelle negative konsekvenser videre nedstrøms. Kommunen bør generelt sette krav til at nye utbygginger må infiltrere og fordrøye overvann lokalt, og at 200 årsflom ikke skal øke som følge av fremtidige utbygginger. Figur 6.1. Eksempel på kulvertdesign med faunapassasje (SVV HB v134). Side 60 av 62
Figur 6.2. Eksempel på bekkelukking med rist. Referanser og kilder DNMI databaser (eklima), 2016. URL: http://sharki.oslo.dnmi.no/portal/page?_pageid=73,39035,73_39049&_dad=portal&_schema =PORTAL (dato: 27.09.2016) HEC-RAS. US Army Corps of Engineers, Hydrologic Engineering Center. URL: http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/ NGU, 2016. Norges Geologiske undersøkelse. URL: https://www.ngu.no/emne/karttjenester (dato: 06.10.2016) NVE Hydra II programvare (lisensbelagt) NVE rapport 2/11 «Flaum og skredfare i arealplanar». NVE, rapport 4/2011. Retningslinjer for flomberegninger (versjon 3: NVEs flomsonekartlegging retningslinjer for flomberegninger, godkjent 19.03.2013). NVE, rapport 7/2015. Veileder for flomberegninger i små uregulerte felt. NVE rapport 13/2015. Nasjonalt formelverk for flomberegning i små nedbørfelt. NVE rapport 28/2016. NVE, Jernbaneverket og SVV. Drenering for veg og jernbane. Naturfareprosjektet Delprosjekt 5 Flom og vann på avveie. NVE, 2010. Vassdragshåndboka: Håndbok i vassdragsteknikk. Redigert av Tharan Fergus, Knut Aune Hoseth og Einar Sæterbø. SVV, 2014. Håndbok N200, Vegbygging. Side 61 av 62