Oppdragsgjevar: Ola Drege Oppdrag: 601610 Dato: 2015-08-31 Skrive av: Per Sigve Selseng Kvalitetskontroll: Petter Reinemo VURDERING AV FLAUM OG EROSJON, EIGEDOM 45/1 - STRANDAFJELLET INNHALD 1 Innleiing...2 2 Tilrenning frå nedbørsfelt...3 3 Kapasitetsutrekningar...5 4 Flaum og erosjon...8 5 Konklusjon...10 Asplan Viak AS - - asplanviak.no
1 INNLEIING Det planleggast utbygging av fritidsbustad i planområdet eigedom 45/1 (innringa med tjukk, raud strek i figur 1) på Strandafjellet. Fritidsbustad har sikkerheitsklassa F2 med middels konsekvens etter «Tek 10», og skal vurderast med største nominelle årlege sansyn for flaum på 1/200. Figur 1 Planområdet Eigedom 45/1 med fjellbekk på oppsida av eigedomen. vurdering av flaum og erosjon, eigedom 45/1 - strandafjellet 2
2 TILRENNING FRÅ NEDBØRSFELT Arealet (A) som skaper tilrenning til planområdet er skissert i figur 2 og er rekna til 100 hektar. Området har ei lengde på L = 1900 m og høgdeskilnad på H = 530 m. Figur 2. Kart (gislaugny.nve.no) som viser nedbørsfeltet Konsentrasjonstida (t c) er tida ein kan rekne at alt regnvatnet som ikkje vert absorbert i feltet brukar på å nå «utløpet». Denne vert rekna med følgjande formel for naturlege felt: t c = 0,6 x L x H -0,5 t c = 50 min. For å finna regnintensitet nyttast Intensitet Varigheit-Frekvens (IVF) kurver som er statistiske utrekningar frå Meteorologisk Institutt. Nærmaste målestasjon som gir slik statistikk er Ålesund-Spjelkavik. Sidan det kan hende nedbør i Stranda varierer noko frå Ålesund vert det gjort samanlikning av nedbørsmålarar. Samanlikning av pårekneleg maksimal døgnnedbør mellom Stranda og Ålesund viser: vurdering av flaum og erosjon, eigedom 45/1 - strandafjellet 3
Tabell 1 Tabell som viser samanlikning av pårekneleg maksimal døgnnedbør mellom Nesbyen og Ål (Vats). Returperiode Ålesund Stranda Faktor 50 år 83 mm 83 mm 1 100 år 90 mm 90 mm 1 500 år 106 mm 107 mm 0,99 Middel 1 Statistisk sett ligg Ålesund og Stranda tilnærma likt i påreknelege maksimale døgnnedbørsmengder. Då kan ein gå ut i frå at det same gjeld for nedbørsintensitet. Figur 3 IVF-kurve for 60940 Ålesund Spjelkavik henta frå eklima.no. Nedbør for Ålesund/Stranda ved 50 min varigheit viser 47 l/s*ha for 200 års nedbør (figur 3). I utrekninga av tilrenning (Q) nyttast den rasjonelle formelen som gjeld for små felt: Q = C x i x A x K f C = avrenningsfaktor veljast etter kva type overflate som finst i feltet og eigenskapane til denne. Feltet består av 21% skog og 75% snaufjell og har noko dårleg evne til å absorbere regnvatn. C = 0,55 i = nedbørsmengde. A = arealet til feltet. vurdering av flaum og erosjon, eigedom 45/1 - strandafjellet 4
K f = ein klimafaktor som tek høgde for klimautvikling med meir nedbør enn tidlegare. I rapporten Hydrological projections for floods in Norway under a future climate (NVE 2011) forventast ei auke på 20% for rekordnedbør med gjentaksintervall på 200 år i alle små nedslagsfelt i Møre og Romsdal. K f settast til 1,2. Q = 0,4 x 45 l/s*ha x 100 ha x 1,2 = 3100 l/s 3 KAPASITETSUTREKNINGAR For å skapa eit bilete på kva vassmengder det er tala om, viser tabell 2 kapastiteten for stikkrenner. Forskjellige dimensjonar på inntaket til ein røyrkulvert har følgjande hydraulisk kapasitet, forutsatt «innløpskontroll» med fall over 5 : Tabell 2 Kapasitet på inntaket til røyr (Vassdragshåndboka, NVE 1998). Dim (mm) 500 230 600 360 800 730 1000 1250 1200 2000 1400 3000 1600 4000 Kapasitet (l/s) vurdering av flaum og erosjon, eigedom 45/1 - strandafjellet 5
Enkel utrekning for kanalstrauming kan finnast med Mannings formel: Q = M x A x R 2/3 x I 1/2 x 1000 [l/s] M = Mannings tal. 5 40 for naturleg bekk. Her sett til 20 grunna grov stein og vegetasjon. A = tverrsnittsarealet, lysopning [m 2 ]. R = hydraulisk radius = A/P. P = våt omkrins [m]. Lengda av botn og sidekantane I = helling [m/m]. Her sett til 0,1 (1:10). Figur 4 Lysopning med 2 m spenn, 0,5 m djupn og 1 m botn Q = 20 x 0,75 x 0,3 2/3 x 0,1 1/2 x 1000 = 2200 l/s Figur 5 Lysopning med 2 m spenn, 1m djupn og 1m botn Q = 20 x 1,5 x 0,5 2/3 x 0,1 1/2 x 1000 = 5700 l/s Figur 4 og 5 viser kapasiteten til to ulike forenkla prinispielle utformingar av kanal. Med omsyn til vasstrauminga vertikale og horisontale kurvatur med fleire usikre faktorar, må kapasiteten sjåast ein del mindre. For planområdet er det gjort ei enkel vasslinjeutrekning med programvaren Hec-Ras. Horisontalkurvaturen med innlagde stipulerte tverrsnitt, kan sjåast i figur 6. Figur 7 viser vasslinja gjennom svingen på oppsida av planområdet. Energilinja (grøn stipla) er energilinja, som ein må ta høgde for i sopass usikker kalkulasjon. vurdering av flaum og erosjon, eigedom 45/1 - strandafjellet 6
Figur 6 Flaumlinjeberekning for planområdet. Tverrsnitt 3 går gjennom «svingen». Figur 7 Vasslinja gjennom svingen under 200-årsflaum, sett nedanfrå Sidan programvaren ikkje tek høgde for oppstuvinga i yttersvingen, har utsnittet i figur 7 fått korrigerte vass- og energilinjer. Dette viser at energilinja nærmar seg ein meter over bekkebotn. vurdering av flaum og erosjon, eigedom 45/1 - strandafjellet 7
4 FLAUM OG EROSJON Oppstraums svingen har bekken helling på omtrentleg 1:6 (0,17). Inn mot, gjennom og ut av svingen er hellinga slakare, nærmare 1:10 (0,10). Nedstraums svingen vert bekken brattare igjen med helling tilnærma oppstraums svingen. På synfaring har ein sett at bekken går djupt nedstraums svingen, og at dette partiet ikkje utgjer flaumfare for eigedomen. Sjølve svingen er eit kritisk punkt. Den svake hellinga og kurvaturen gjer at vatn stuvar seg opp, ein får eit vasstandssprang med høg fart, slik som vist i figur 7. Figur 8 Bilete tatt frå nedstraums svingen. Syner bekkens potensiale ved 5-årsflaum. Bekkens potensiale ved 5-årsflaum kan ein sjå på figur 8. Her har vasstanden auka, stuva seg opp i yttersvingen og med høg fart vaska ut eit breiare løp i angrepspunktet for erosjon. I figur 9 kan ein sjå antyding av ein terskel der vatn har passert ved tidlegare flaumar. vurdering av flaum og erosjon, eigedom 45/1 - strandafjellet 8
Figur 9 Terskel ved flaum Prinsippet for flaumterskelen er vist i figur 10. Høgdekurvene viser antyding til flaumerosjon nedstraums terskelen, eit teikn på at dette skjer med jamne mellomrom. Ved utbygging i planområdet må denne terskelen høgast. Figur 10 Hovudbekken med tjukk, blå strek. Flaumterskel-laup med tynn, blå strek. Planområdet med lilla strek. Konstorleik over 20 mm tek til å erodere når farten passerer 2 m/s. Ved 3 m/s tek straumen partiklar i steinstorleik (60 mm). Vassføring (Q) over tverrsnittsareal (A) gir fart (v). v = Q/A. Ved 200-års flaum vil elvebredda flaumast opp og tverrsnittet auka ein del. Slik vert vassføringa fordelt over større tverrsnitt, noko som held att farten litt. Modellen angir farten vurdering av flaum og erosjon, eigedom 45/1 - strandafjellet 9
oppunder 2 m/s, men reelt sett vert den mykje større. I svingen vil vatnet også strauma og sirkulere på tvers av lengdeprofilet, noko som skaper meir fart og erosjon i yttersvingen. Det er det viktig at bekken ikkje hindrast å utvida bredda ved flaum. Svingen bør erosjonssikrast, men tiltaket bør ikkje stele areal frå det utvida bekkeløpet ved 5-års flaum. 5 KONKLUSJON 200-års flaum reknast til 3100 l/s. Vasslinjeberekning viser flaumnivå ein meter over botn, noko som medfører overflauming mot planområdet. På synfaring har ein sett at bekken eroderer jamnleg der den svingar av 90 grader på oppsida av planområdet. Ein sjeldan gong har flaumen gått over terskelen ved svingen og strauma inn i planområdet. Ein må først og fremst sikre at vatnet ikkje straumer over terskelen. Ein må også sikre mot erosjon. Med bakgrunn i enkel vasslinjeberekning er det grunnlag for å tru at sikringa må vera 1,5 m høg frå botn av bekken eller minimum 1 m høg frå det utvida bekkeløpet i svingen. Figur 11 Plassering av erosjonssikring Sikringa må ikkje stele areal frå det utvida bekkeløpet ved 5-års flaum, sjå figur 11. Døme på utforming av erosjonssikring med plastring er vist i figur 12. Viktig prinsipp er fotgrøft som hindrar bekken å erodere under sikringa. Sikringa kan også gjerast som tørrmur med helling 3:1, også denne med fotgrøft der nederste stein ligg minimum 0,5 m under bekkeløpet. Fotbredden må vera over 1 m. Bakfylling er drenerande pukk Tiltaket må utformast mest mogleg hydraulisk, utan kvasse kantar eller brå retningsendringar som kan gi flaumen nye angrepspunkt. vurdering av flaum og erosjon, eigedom 45/1 - strandafjellet 10
Figur 12 Døme på utforming av erosjonssikring med bruk av plastring vurdering av flaum og erosjon, eigedom 45/1 - strandafjellet 11