Rapport Oppdragsgiver Navn Odda kommune Oppdrag Dokument Nummer og navn 16159 Odda, Røldal flom Tuftaelva Nummer 16159-01-1 Utført av Petter Reinemo Kontaktperson Kristian Bondhus-Jensen Oppdragsleder Petter Reinemo Dato 2017-02-15 Kontrollert av Adrian Sigrist (Hunziker Betatech AG) Flomsonekartlegging av nedre del av Tuftaelva Sammendrag Det er utarbeidet flomsonekart for nedre del av Tuftaelva gjennom Røldal sentrum. Kravene til flomsikkerhet gitt av TEK10 7-2 er lagt til grunn for beregningene. Analyseområdet avgrenses av E-134 i nord og samløpet med Storelva i sør. Det er utført en flomberegning av elva basert på analyse av data fra nærliggende målestasjoner og aktuelle flomformelverk. Det er videre satt opp en kombinert 1D/2Dmodell av elveløpet, bruer og potensielt flomutsatte områder i programmet Hec-Ras. Beregningene viser at dagens elvegeometri med bruer har tilstrekkelig kapasitet for en 20- årsflom. En beregnet 200-årsflom er helt på grensen til hva bruene har kapasitet til. Kun en mindre bunnheving av elveløpet vil føre til at kapasiteten overskrides ved bruene og flomvann vil kunne renne utover sidearealene. Ved en 200-årsflom, inkludert et anbefalt klimatillegg på 40%, og 1000-årsflom vil alle bruene overtoppes. Beregningene viser at flomvann vil gå i overløp vestover mot Seimsvegen. Da det ikke er et definert flomløp forventes det at flomvann vil kunne fordele seg utover vifteformasjonen og følge naturlige søkk og lavpunkter i terrenget. Hvor vannet tar veien vil være helt avhengig av situasjonen og tilstand til drensveier i området. Så lenge det ikke foreligger et etablert flomløp vil potensielt all bebyggelse på viften vest for Tuftaelva være flomutsatt. Det forventes også at deler av campingplassen, på østsiden av Tuftaelva, kan bli oversvømt. Basert på resultatene fra modelleringen er det utarbeidet flomsonekart. Det er også gitt forslag til risikoreduserende tiltak på et overordnet nivå. Skred AS Adresse: Baklivegen 27, 3570 Ål Kontorer: Kongsberg, Voss, Ål Foretaksregisteret: NO 914 596 890 MVA Konto nr.: 2320 17 26158 T: 455 11 222 E: post@skred.as W: www.skred.as
Innhold 1 Innledning... 4 1.1 Bakgrunn... 4 1.2 Befaring... 4 1.3 Aktuelle rapporter... 4 1.4 Forbehold... 4 2 Krav til sikkerhet mot flom... 5 2.1 Lovverket... 5 2.2 Returperioder for flomsonekart... 6 3 Analyseområde... 7 3.1 Beskrivelse av analyseområdet... 7 3.2 Beskrivelse av elvestrekning... 8 4 Metode... 11 4.1 Flomberegning... 11 4.2 Vannlinjeberegning... 11 5 Flomberegning... 12 5.1 Beskrivelse av nedbørfelt... 12 5.2 Valgte metoder... 14 5.2.1 Målestasjoner... 14 5.2.2 Flomformelverk... 17 5.3 Flomberegning med utvalgte metoder... 17 5.3.1 Målestasjoner... 17 5.3.2 Flomformler for små nedbørfelt... 18 5.3.3 Kulminasjonsvannføring... 18 5.4 Klimaframskrivninger... 19 5.5 Dimensjonerende flommer... 20 6 Vannlinjeberegning... 21 6.1 Modell og modelloppsett... 21 6.2 Resultater... 22 6.2.1 20-årsflom... 22 6.2.2 200-årsflom... 22 6.2.3 200-årsflom + 40% / 1000-årsflom... 23 6.2.4 Vannhastigheter... 24 6.2.5 Sensitivitetsanalyse... 24 7 Faresoner... 25 7.1.1 Flomsonekart... 25 7.1.2 Bruk av kartene... 28 8 Vurdering av erosjon og massetransport... 29 9 Forslag til risikoreduserende tiltak... 30 Odda kommune 2/31
10 Referanseliste... 31 Figurer Figur 1: Kart over analyseområdet.... 7 Figur 2: Tuftaelva sett nedstrøms fra brua over E134.... 8 Figur 3: Brua der E-134 krysser Tuftaelva.... 9 Figur 4: Gangbru oppstrøms campingplassen.... 9 Figur 5: Gangbru nedstrøms campingplassen.... 9 Figur 6: Sikringstiltak utført av NVE i Tuftaelva hentet fra NVE-atlas.... 10 Figur 7: Feltgrensene til Tuftaelva.... 13 Figur 8: Lokasjon til utvalgte referansevassdrag.... 15 Figur 9: Hypsografisk kurve for aktuelle målestasjoner.... 16 Figur 10: Prosentvis endringer i flomstørrelser frem mot år 2100, NVE (2016).... 19 Figur 11: Modellområde med benyttet terrengmodell og beregningsgrid.... 22 Figur 12: Beregnet vannlinje i Tuftaelva for en vannføring tilsvarende 200-årsflom + 40% / 1000-årsflom... 23 Figur 13: Illustrasjon av beregnede vannhastigheter ved en 200-årsflom inkludert et klimatillegg på 40%.... 24 Figur 14: Beregnet flomsone for 200-årsflom i Tuftaelva.... 26 Figur 15: Beregnet flomsone for 200-årsflom + 40% / 1000-årsflom.... 27 Tabeller Tabell 1: Sikkerhetsklasser ved plassering av byggverk i flomfareområde. Fra veileder til byggteknisk forskrift, TEK10 (DiBK, 2016).... 5 Tabell 2: Feltkarakteristika til Tuftaelva... 12 Tabell 3: Feltkarakteristika til referansevassdrag.... 14 Tabell 4: Resultater fra flomfrekvensanalyse på årsflommer, frekvensfordeling.... 17 Tabell 5: Resultater fra flomformelverket for små nedbørfelt for Tuftaelva, kulminasjonsverdier.... 18 Tabell 6: Forholdstall mellom kulminasjon- og døgnmiddelvannføring ved utvalgte referansevassdrag. Verdiene er hentet fra NVE (2015a).... 18 Tabell 7: Dimensjonerende flommer for Tuftaelva (kulminasjon).... 20 Tabell 8: Dimensjonerende flommer for Tuftaelva inkludert klimatillegg (kulminasjon).... 20 Odda kommune 3/31
1 Innledning 1.1 Bakgrunn Odda kommune ønsker å utarbeide flomsonekart for nedre del av Tuftaelva gjennom Røldal sentrum. Analyseområdet avgrenses av E-134 i nord og samløpet med Storelva i sør. 1.2 Befaring Befaring av elva ble utført av Petter Reinemo 4. november 2016. Det var noe snø på bakken og lite vannføring i elva. Forholdene ga en god oversikt over elveløp, terreng og bruer. Det ble gjennomført oppmåling av karakteristiske tverrprofiler av elva og kryssende bruer med GPS. 1.3 Aktuelle rapporter Høsten 2016 ble det utarbeidet flomsonekart for Storelva som Tuftaelva munner ut i (Norconsult, 2016). Flomsonekartene er aktuelle ved vurdering av områdene rundt samløpet til de to elvene, og ved fastsettelse av nedstrøms grensebetingelse ved modellering av Tuftaelva. Norconsult (2016) gjorde også en vurdering av Tuftaelva basert på estimert vannføring samtidig med dimensjonerende flom i Storelva. Det ble ikke gjort en spesifikk vurdering av Tuftaelva. Ved vurdering av flomsikkerhet i nedre del av Tuftaelva bør flomsonekartene for Storelva også vurderes. Dette da både flom i Tuftaelva og Storelva kan utgjøre en potensiell fare. 1.4 Forbehold Beregningene er gjort med utgangspunkt i dagens forhold, forutsetninger og anbefalte klimaframskrivninger. Ved vesentlige endringer i det benyttede grunnlaget anbefales det nye vurderinger. Det kan innebefatte fysiske endringer i vassdraget eller endring i aktuelle klimaframskrivninger. Endringer i vassdraget innebefatter vesentlige forandringer som en konsekvens av erosjon, masseavlagring og menneskelige inngrep. Odda kommune 4/31
2 Krav til sikkerhet mot flom 2.1 Lovverket Plan- og bygningsloven 28-1 stiller krav om tilstrekkelig sikkerhet mot fare for nybygg og tilbygg: «Grunn kan bare bebygges, eller eiendom opprettes eller endres, dersom det er tilstrekkelig sikkerhet mot fare eller vesentlig ulempe som følge av natur- eller miljøforhold. Det samme gjelder for grunn som utsettes for fare eller vesentlig ulempe som følge av tiltak.» Byggteknisk forskrift TEK10 7-2 definerer krav til sikkerhet mot flom og stormflo for nybygg. Paragrafen gjelder for saktevoksende flommer som normalt ikke medfører fare for menneskeliv. Sannsynligheten i tabell 1 angir største årlige sannsynligheten for flom. Byggverk skal plasseres, dimensjoneres eller sikres i henhold til aktuell sikkerhetsklasse. I veilederen til TEK10 gis retningsgivende eksempler på byggverk som kommer inn under de ulike sikkerhetsklassene for flom (DiBK, 2016). Tabell 1: Sikkerhetsklasser ved plassering av byggverk i flomfareområde. Fra veileder til byggteknisk forskrift, TEK10 (DiBK, 2016). Sikkerhetsklasse for flom Konsekvens Største nominelle årlige sannsynlighet F1 Liten 1/20 F2 Middels 1/200 F3 Stor 1/1000 Sikkerhetsklasse F1 omfatter byggverk der oversvømmelse har liten konsekvens, både økonomisk og samfunnsmessig. Det innebefatter byggverk med lite personopphold som garasjer og lagerbygninger. Sikkerhetsklasse F2 omfatter tiltak der flom vil føre til middels konsekvenser. Dette innebefatter de fleste byggverk beregnet for personopphold som bolighus, hytter, kontorer, skoler og barnehager. Det kan tillates større økonomiske konsekvenser, men kritiske samfunnsfunksjoner skal ikke påvirkes. Sikkerhetsklasse F3 omfatter tiltak der flom vil føre til store konsekvenser. Sårbare samfunnsfunksjoner og byggverk der oversvømmelse kan påføre omgivelsene stor forurensning ligger innenfor sikkerhetsklassen. Sykehjem, beredskapsfunksjoner, kritisk infrastruktur og avfallsdeponier er nevnt som eksempler. I paragrafens fjerde ledd er det gitt at byggverk skal plasseres eller sikres slik at det ikke oppstår skade ved erosjon. Avstanden til erosjonsutsatt elvekant bør være minst like stor som høyden på elvekanten og ikke under 20 meter. Dersom vassdraget sikres mot erosjon kan avstanden være mindre. Odda kommune 5/31
2.2 Returperioder for flomsonekart Basert på sikkerhetsklassene mot flom, gitt i TEK10, utføres det beregninger av 20-, 200- og 1000-årsflom. For 200-årsflom gjennomføres det en egen analyse som viser effekten av foreliggende klimaframskrivninger frem mot år 2100. Odda kommune 6/31
3 Analyseområde 3.1 Beskrivelse av analyseområdet Analyseområdet omfatter Tuftaelva fra elva krysser E-134 til utløpet i Storelva, med potensielle flomutsatte områder. Tuftaelva ligger i Røldal i Odda kommune, Hordaland. Figur 1 viser analyseområdet. Figur 1: Kart over analyseområdet. Odda kommune 7/31
3.2 Beskrivelse av elvestrekning Tuftaelva har på den vurderte strekningen et jevnt fall med mindre retningsendringer. I øvre del er det en øy i elveløpet som kan påvirke strømningsforholdene, spesielt ved flom. Det er tre bruer som krysser over elva. Oppstrøms bru innebefatter E-134. Elvebunn er her støpt oppstrøms og under brua som blant annet reduserer risikoen for masseavlagring og reduserer friksjonen. Den midtre og nedre brua er gangbruer. Alle bruene er målt inn og legges inn i den hydrauliske modellen. Elveløpet består i stor grad av grove steiner og er plasteret med stor stein i sidekantene. Basert på informasjon fra lokale er det stor massetransport i elva og det har over tid foregått en bunnheving. Bunnheving synes realistisk med tanke på elvas utforming samt oppstrøms forhold. Figur 2 viser et karakteristisk bilde av Tuftaelva. Bruene som krysser er vist i figur 3, figur 4 og figur 5. Figur 2: Tuftaelva sett nedstrøms fra brua over E134. Odda kommune 8/31
Figur 3: Brua der E-134 krysser Tuftaelva. Figur 4: Gangbru oppstrøms campingplassen. Figur 5: Gangbru nedstrøms campingplassen. Odda kommune 9/31
Basert på informasjon gitt av Sjur Åge Ekkje (VTA i Hydro Energi) har det tidligere vært en større skadeflom i Tuftaelva. Flommen var en høstflom på midten av 30-tallet der både dagens campingplass og Røldal stavkirke ble berørt. Siden den tid er det gjort flere tiltak på elvestrekningen i form av etablering av flomvoller og erosjonssikring av elvekant. Det seneste arbeidet ble utført av NVE i 1997 da erosjonssikring ble forsterket og masser fjernet fra elveløpet. Fra 1997 og frem til i dag har elveløpet, ifølge lokale, hevet seg 1-2 meter på enkelte plasser. Figur 6 viser sikringstiltak utført av NVE, hentet fra NVE-atlas. Figur 6: Sikringstiltak utført av NVE i Tuftaelva hentet fra NVE-atlas. Odda kommune 10/31
4 Metode 4.1 Flomberegning Hvilke metoder som bør benyttes ved en flomberegning avhenger av flere forhold. Metode vil blant annet basere seg på geografiske- og meteorologiske parametere, om det finnes målestasjoner i vassdraget eller i nærliggende vassdrag, kvalitet og lengde på eventuelle måleserier, samt det aktuelle nedbørfeltets størrelse og feltkarakteristika. For hvert nedbørfelt må det derfor gjøres en individuell vurdering med utgangspunkt i beliggenhet, feltkarakteristikk og foreliggende måledata. Retningslinjer for flomberegninger (NVE, 2011), Veileder for flomberegninger i små nedbørfelt (NVE, 2015a) og Anbefalte metoder for flomberegninger i små uregulerte felt (NVE, 2015b) er lagt til grunn for flomberegningene. NVE (2015a) og NVE (2015b) omhandler små nedbørfelt der feltareal er mindre enn ca 50 km 2. 4.2 Vannlinjeberegning I beregning av vannlinje og hydrauliske parametere er programvaren Hec-Ras 5.0.1 benyttet. Hec-Ras er en programvare utviklet av U.S. Army som behandler løsning av både energilikningen og momentlikningen for stasjonær strømning. For ikke-stasjonær strømning løser Hec-Ras Saint Venant-likningen som er utledet fra Navier-Stokes-likning. Hec-Ras kan både utføre 1- og 2-dimensjonale beregninger. Hec-Ras modellen kalibreres ved å justere energitap- og ruhetsparameterne slik at det blir samsvar mellom målte og modellerte verdier. Dersom det ikke foreligger kalibreringsdata settes ruheten basert på anbefalinger i aktuell litteratur og erfaringsdata. Odda kommune 11/31
5 Flomberegning 5.1 Beskrivelse av nedbørfelt Tuftaelva drenerer sørover gjennom Husaskardalen, Austdalsjuvet og Mjølajuvet der den får avrenning fra høyereliggende fjellområder i nordvest. Nedbørfeltet har, ved utløpet i Storelva, et feltareal på 29,4 km 2 og strekker fra 384 til 1498 moh. Feltet er i stor grad dominert av snaufjell med innslag av skog i de lavereliggende områdene. Det er ingen innsjøer i nedbørfeltet, som bidrar med naturlig dempning av flomtopper. Da feltet i tillegg er karakterisert som lite og bratt forventes det høye spesifikke vannføringer i forbindelse med flom. De største flommene i vassdraget har forekommet på høsten i forbindelse med høy grunnvannstand, kraftig regn og noe snøsmelting. Tuftaelva er ikke påvirket av vassdragsregulering. Feltkarakteristika for Tuftaelva er vist i tabell 2 og feltgrensene er vist i figur 7. Tabell 2: Feltkarakteristika til Tuftaelva Feltareal q N Elvelengde Eff. Sjø Skog Snaufjell Høydeint. Elv [km 2 ] [l/s*km 2 ] [km] [%] [%] [%] [moh] Tuftaelva 29,4 90,4 8,3 0 8 88 384-1498 Odda kommune 12/31
Figur 7: Feltgrensene til Tuftaelva. Odda kommune 13/31
5.2 Valgte metoder Det foreligger ingen kjente målinger av flomvannføringer i Tuftaelva. Det hydrologiske grunnlaget er derfor begrenset. Flomberegningen baserer seg på bruk av ulike metoder der resultatene blir sammenstilt og vurdert mot hverandre. 5.2.1 Målestasjoner Det er flere målestasjoner i området som sammen kan gi en indikasjon på flomforholdene i Tuftaelva. Indikasjonen fås gjennom beregning og vurdering av spesifikk middelflom og flomfrekvensanalyse, samt analyse av feltkarakteristika opp mot aktuelt nedbørfelt. Alle de utvalgte referansestasjonene ligger i omtrent samme høydeintervall og geografisk nært Tuftaelva. Feltkarakteristika for stasjonene er gitt i tabell 3 mens beliggenhet er gitt i figur 8. Middelavrenning (qn) er beregnet basert på måleserien ved hver stasjon. Hypsografisk kurve for nedbørfeltene til stasjonene er vist i figur 9. Tabell 3: Feltkarakteristika til referansevassdrag. Målestasjon 36,9 Middal 36,91 Håraelva, Røldal 37,27 Breiborgvatn 37,8 Buer 48,5 Reinsnosvatn 50,1 Hølen Feltareal [km 2 ] Måleperiode [år] q N [l/s*km 2 ] Eff. Sjø [%] Skog [%] Snaufjell [%] Høydeint. [moh] 46.3 1968-2015 71 0,2 2 91 837-1683 17.8 2006-2010 95 0,5 6 86 563-1424 12.4 1996-2015 95 2,8 2 91 663-1534 18.7 1983-1996 138 0,5 1 95 475-1265 120,5 1923-2015 51 3,3 10 76 595-1635 232,7 1918-2015 72 2,0 2 88 123-1686 Odda kommune 14/31
Figur 8: Lokasjon til utvalgte referansevassdrag. Odda kommune 15/31
Figur 9: Hypsografisk kurve for aktuelle målestasjoner. 36,9 Middal måler vannføringen i Middalselva oppstrøms elvas utløp i Valldalsvatnet, ca 16 kilometer nordøst for Tuftaelva. Nedbørfeltet er noe større samt slakere enn Tuftaelva som kan resultere i lavere spesifikke flomverdier. Stasjonen er relevant både med tanke på feltkarakteristikk og geografi. Vannføringskurven er av NVE vurdert som bra på flomvannføring. Det er noen hull i måleserien som reduserer det statistiske grunnlaget. 36,91 Håraelva, Røldal måler vannføringen i Håraelva, ca 4 kilometer vest for Tuftaelva. Feltkarakteristika til de to feltene er svært like. Det foreligger få år med målinger ved stasjonen og vannføringskurven er spesielt usikker på flomvannføring på grunn av høye vannhastigheter ved målestedet. Det forventes at resultatene fra analyse av flomdata har dårlig kvalitet. 37,27 Breiborgvart måler vannføringen ved utløpet av Breiborgvatnet, ca 18 kilometer sørvest for Tuftaelva. I tillegg til Breiborgvatnet ligger det også tre innsjøer i nedbørfeltet som bidrar med naturlig dempning av flomtoppene. Selv om feltarealet er mindre enn feltet Tuftaelva forventes det lavere spesifikk flomvannføring på grunn av den naturlige dempningen. Vannføringskurven er av NVE vurdert som bra på flomvannføring. 37,8 Buer målte vannføringen i elva Vio. Nedbørfeltet er i liten grad påvirket av naturlig flomdemning, er dominert av snaufjell og likner således på Tuftaelva. Kvaliteten på vannføringskurven til stasjonen er usikker. 48,5 Reinsnosvatn ligger ca 15 kilometer nord for Tuftaelva. På grunn av større feltareal og høyere effektiv sjøprosent forventes det lavere spesifikke flomverdier enn i Tuftaelva. Det foreligger en måleserie på 96 år ved stasjonen som gir et godt statistisk analysegrunnlag. Kvaliteten til vannføringskurven for flomvannføring er bra. 50,1 Hølen ligger 60 kilometer nord for Tufteelva. Nedbørfeltet er vesentlig større enn feltet til Tuftaelva og det er noen innsjøer som vil dempe flomtoppene. Kvaliteten til vannføringskurven for flomvannføring er angitt som meget bra. En måleserie på 93 år gir et godt statisk analysegrunnlag Odda kommune 16/31
5.2.2 Flomformelverk NVE (2015a) presenteres et nasjonalt formelverk for flomberegninger i nedbørfelt der feltareal er mindre enn 50 km 2. Formelverket ble utarbeidet i forbindelse med NIFSprosjektet (Etatsprogrammet Naturfare, Infrastruktur, Flom og Skred, 2012-2015). Inngangsparameterne til formelen er feltareal, midlere avrenning og effektiv sjøprosent. Den største usikkerheten i ligger estimat av middelflom, og resulterende vekstkurve vurderes som robust. Det betyr at et godt estimat av middelflom vil redusere usikkerheten i beregningene. Formelverket gir kulminasjonsverdier direkte. Flomformelverket er vurdert som svært relevant for Tuftaelva. 5.3 Flomberegning med utvalgte metoder 5.3.1 Målestasjoner Vannføringsmålinger fra de aktuelle målestasjonene er hentet ut og analysert gjennom NVEdatabasen Hydra2. Det er gjort en flomfrekvensanalyse av måleseriene på årsflommer. Analysen som er gjort på døgndata (DAGUT) forventes å være mest robust da serien består av kontrollerte målinger samt har ofte flere år med målinger. For hver måleserie er det gjort et valg av type frekvensfordeling basert på serielengde og frekvenskurven sin tilpasning til måledataene. Resultatene fra flomfrekvensanalyse på aktuelle måleserier er presentert i tabell 4. Tabell 4: Resultater fra flomfrekvensanalyse på årsflommer, frekvensfordeling. Målestasjon 36,9 Middal 36,91 Håraelva 37,27 Breiborgvatn 37,8 Buer 48,5 Reinsnosvatn 50,1 Hølen År Feltareal [km 2 ] Middelflom (døgn) Q 20 Q M [m 3 /s] q M [l/s*km 2 ] / Q M Q 200 / Q M Q 1000 / Q M 29 46.3 22.27 481 2.03 3.04 3.73 Metode GEV (mom) 3 17.83 12.65 709 - - - - 15 12.4 9.94 802 1.54 2.16 2.69 13 18.7 20.1 1075 1.5 1.97 2.3 93 120,5 53 439 1,34 1,65 1,83 93 232,7 75 322 1,49 2,08 2,61 Gen. Log (mom) Gum (max) Gen. Log (mom) Gen. Log (mom) Odda kommune 17/31
5.3.2 Flomformler for små nedbørfelt Resultatene gitt fra flomformelverket for små nedbørfelt for Tuftaelva er presentert i tabell 5. Det er gitt resultater for middelestimat, samt øver og nedre konfidensintervall (95%). Både frekvensfaktorer og flomstørrelser er vist. Tabell 5: Resultater fra flomformelverket for små nedbørfelt for Tuftaelva, kulminasjonsverdier. Estimat Middelflom Q 20 / Q 200/ Q 1000/ Q 20 Q 200 Q 1000 Q Q M Q M Q M [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 M [m 3 /s] q M [l/s*km 2 ] /s] Lav (95%) 24 807 1,6 2,48 3,35 36 52 80 Middel 42 1429 1,6 2,48 3,35 67 104 141 Høy (95) 74 2530 1,6 2,48 3,35 127 208 248 5.3.3 Kulminasjonsvannføring Kulminasjonsvannføringen kan være vesentlig større enn døgnmiddelvannføringen. Generelt er forholdstallet ofte størst i små og bratte nedbørfelt med liten innsjødempning. Forholdstallet bestemmes fortrinnsvis fra målinger i vassdraget eller fra aktuelt formelverk. I NVE (2015a) er forholdet mellom kulminasjon- og døgnmiddelflom beregnet for nedbørfelt i Norge der feltareal er mindre enn 50 km 2 samt datagrunnlaget er tilstrekkelig. Forholdstall ved vurderte målestasjoner er gitt i tabell 6. På bakgrunn av feltkarakteristikk anses data ved 48,5 Reinsnosvatn og 50,1 Hølen mindre relevant ved vurdering av kulminasjonsvannføring. Tabell 6: Forholdstall mellom kulminasjon- og døgnmiddelvannføring ved utvalgte referansevassdrag. Verdiene er hentet fra NVE (2015a). Målestasjon Areal Eff. Sjø [km2] [%] Kulm/døgn 36,9 Middal 46.3 0,2 1,4 37,27 Breiborgvatn 12.4 2,8 1,34 37,8 Buer 18.7 0,5 1,91 I NVE (2011b) er det presentert et formelverk som gir forhold mellom kulminasjons- og døgnmiddelvannføring for vår- og høstflom. Feltareal og effektiv sjøprosent er inngangsparametere til formelverket. For Tuftaelva gir formelverket et forholdstall for vårog høstflom på henholdsvis 1,47 og 1,86. Et forholdstall på 1,86 virker realistisk for Tuftaelva da verdien korrelerer godt med 37,7 Buer, samt er høyere enn ved 36,9 Middal og 37,27 Breiborgvatn. Det forventes omtrent samme flomkarakteristikk i Tuftaelva som ved 37,8 Buer. Odda kommune 18/31
5.4 Klimaframskrivninger I henhold til anbefalinger i NVE (2016) benyttes det et klimapåslag på 40 % for Tuftaelva for å ta hensyn til forventende endringer i flomstørrelser frem mot år 2100. Klimapåslaget er ikke entydig i NVE-rapporten. 40 % er satt da det ved flere stasjoner i området er estimert en fremtidig økning i 200-årsflommen på mellom 30 og 40 %, samt at feltet forventes å reagere raskt på styrtregn. Figur 10 viser estimert prosentvis forventet endring av 200-årsflom ved NVE sine målestasjoner i området. Figur 10: Prosentvis endringer i flomstørrelser frem mot år 2100, NVE (2016). Odda kommune 19/31
5.5 Dimensjonerende flommer 36,81 Håraelva og 37,8 Buer har nedbørfelt som i stor grad likner på Tuftaelva. Feltarealene er noe mindre som generelt kan gi litt høyere spesifikke vannføringer. Samtidig har Tuftaelva en brattere karakteristikk og mindre naturlig flomdempning. På grunn av få år med målinger (spesielt ved 36,91 Håraelva) er verdiene her usikre. Det forventes noe høyere spesifikke vannføringer enn ved 36,9 Middal og vesentlig høyere enn ved 48,5 Reinsnosvatn og 50,1 Hølen. Basert på analysen av referansevassdragene virker en spesifikk middelflom i Tuftaelva på 1000 l/s*km 2 realistisk. Med en kulminasjonsfaktor på 1,86 gir det en kulminert spesifikk middelflom på 1860 l/s*km 2. Vannmengden er noe høyere enn middelestimatet fått fra flomformelverket. Da frekvensfordelingen fått fra det nasjonale flomformelverket anses robust benyttes det fremfor fordeling fått fra målestasjonene. De analyserte måleseriene gir stor spredning i frekvensfordeling og ingen tydelig tendens. Dette skyldes mest sannsynlig en kombinasjon av få år med måledata og variabel kvalitet på vannføringskurver. Spesifikk 200-årsflom (eksklusivt klimatillegg) er for Tuftaelva beregnet til ca 4600 l/s*km 2. Dimensjonerende flommer er gitt i tabell 7 og tabell 8. Tabell 7: Dimensjonerende flommer for Tuftaelva (kulminasjon). Feltareal Middelflom Q20 Q200 Q1000 Vassdrag [km2] Q [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 M [m 3 /s] q M [l/s*km 2 ] /s] Tuftaelva 29,4 55 1860 90 135 185 Tabell 8: Dimensjonerende flommer for Tuftaelva inkludert klimatillegg (kulminasjon). Feltareal Klimatillegg Q [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 M [m 3 /s] q M [l/s*km 2 ] /s] Middelflom Q20 Q200 Q1000 Vassdrag [km2] Tuftaelva 29,4 40 % 75 2604 120 190 255 Odda kommune 20/31
6 Vannlinjeberegning 6.1 Modell og modelloppsett Hec-Ras versjon 5.0.1 er benyttet i de hydrauliske beregningene. Det er knyttet stor usikkerhet til modellering av bruer i 2D-modulen til programmet. Oppstuving oppstrøms bruene forventes å være avgjørende for om flomvann når utover elvas sidekanter. Det er derfor valgt å benytte en kombinert 1D/2D-modell. Elveløpet med bruer er modellert 1- dimensjonalt, der det er etablert koblinger mot flomutsatte sideområder som modelleres 2- dimensjonalt. Det er benyttet et Manningstall (ruhet) på 20 i elveløpet, 15 på åpne områder og landbruksarealer og 10 i skog. Under brua til E-134 er et Manningstall på 30 benyttet da elveløpet her er støpt, som gir en lavere ruhet. Ruhetsverdiene er satt basert på erfaringsverdier og sammenlignet med resultater fra studier av Manningstall gitt i Spreafico m. fl (2001). 1D-modellen er etablert av oppmålte tverrprofiler og bruer, kombinert med laserdata. For områdene modellert 2-dimensjonalt er det etablert en terrengmodell (DTM), av bakkepunkter fra laserdata, med cellestørrelse 1x1 meter. I beregningsgridet er det benyttet en cellestørrelse på 2x2 meter. Ved modellering av overtopping ved bruene er trykkoverløpsmetoden benyttet. Det er gjort beregninger for en situasjon hvor rekkverkene på bruene kollapser, mens brubanen blir stående. Modellen er kjørt med et tidsskritt på 0,5 sekunder. Som nedstrøms grensebetingelse er både resultater fra vannlinjeberegning av Storelva, gitt i Norconsult (2016) (50-års flomnivå ved 200- og 1000-årsflom i Tuftaelva), og normalstrømning benyttet. Modellområdet inkludert terrengmodell og benyttet beregningsgrid er vist i figur 11. Odda kommune 21/31
Figur 11: Modellområde med benyttet terrengmodell og beregningsgrid. 6.2 Resultater Beregningene viser at kapasitet og oppstuving ved bruene er avgjørende for hvilke områder som er flomutsatt. 6.2.1 20-årsflom Elveløpet og bruer har tilstrekkelig kapasitet for en 20-årsflom. Ved brua til E-134 er det beregnet en overhøyde på ca 0,5 meter mellom vannlinje og underkant av brukonstruksjonen. Ved gangbrua oppstrøms campingplassen er det beregnet en overhøyde på i overkant av 1,0 meter, mens ved nedstrøms gangbru er overhøyden ca 0,4 meter. Med dagens elvegeometri vil flomvann ikke gå utover elvas bredder. 6.2.2 200-årsflom Beregningene viser en oppstuving oppstrøms brua til E-134 ved 200-årsflom. Brua har med minimal margin tilstrekkelig kapasitet for en 200-års vannmengde, der vannlinjen vil nå opp mot underkant av brubanen. Situasjonen er den samme også ved gangbruene oppstrøms og nedstrøms campingplassen, der flomvann vil nå opp til underkant brubane. Kun en mindre bunnheving av elveløpet vil føre til at kapasiteten overskrides ved bruene og flomvann vil kunne renne utover sidearealene. Odda kommune 22/31
Elevation (m) Oppdrag: 16159 Odda, Røldal flom Tuftaelva 6.2.3 200-årsflom + 40% / 1000-årsflom Beregnet 200-årsflom inkludert et klimatillegg på 40% gir tilnærmet samme flomverdi som beregnet 1000-årsflom uten klimatillegg (190 og 185 m 3 /s). Da resultatene vil være tilnærmet identiske er det kun gjennomført modellering med en vannføring på 190 m 3 /s. Ingen av bruene har tilstrekkelig kapasitet for en 200-årsflom, inkludert et klimatillegg på 40%, og 1000-årsflom. For brua ved E-134 viser beregningene at flomvann vil gå i overløp vestover mot Seimsvegen. Da det ikke er et definert flomløp forventes det at flomvann vil kunne fordele seg utover vifteformasjonen og følge naturlige søkk og lavpunkter i terrenget. Hvor vannet tar veien vil være helt avhengig av situasjonen og tilstand til drensveier i området. Så lenge det ikke foreligger et etablert flomløp vil potensielt all bebyggelse på viften vest for Tuftaelva være flomutsatt. En overtopping av brua oppstrøms campingplassen vil lede flomvann østover og over campingområdet. Beregningene viser at flomvann ikke vil nå øst for Kyrkjevegen. Overtopping av nedstrøms bru vil ha mindre konsekvens. Figur 12 viser beregnet vannlinjene der oppstuving og overtopping ved bruene fremkommer. 415 410 405 Tuftaelva_2 Plan: 1) Q200+40% 07.02.2017 07.02.2017 Legend WS Max WS Ground 400 395 390 385 380 0 100 200 300 400 500 600 700 Main Channel Distance (m) Figur 12: Beregnet vannlinje i Tuftaelva for en vannføring tilsvarende 200-årsflom + 40% / 1000-årsflom Odda kommune 23/31
6.2.4 Vannhastigheter Det er beregnet store vannhastigheter i elveløpet under flom som gir et potensiale for erosjon og massetransport. Vannhastighetene forventes å være lavere på de oversvømte områdene noe som blant annet skyldes at vannet fordeler seg utover vifteformasjonen. En illustrasjon av beregnede vannhastigheter er vist i figur 13. Figur 13: Illustrasjon av beregnede vannhastigheter ved en 200-årsflom inkludert et klimatillegg på 40%. 6.2.5 Sensitivitetsanalyse For å vurdere usikkerheten til modellen og resultatene er det gjennomført en sensitivitetsanalyse av beregnet 200-årsflom der ruhet er økt med 20%. Økning i ruhet gir en heving av vannlinjen på 0-0,2 meter ved kritiske punkter. Odda kommune 24/31
7 Faresoner 7.1.1 Flomsonekart Basert på resultatene fra Hec-Ras modelleringen er det utarbeidet faresoner etter sikkerhetsklasser i TEK10 7-2. Beregningene viser at elveløpet og bruer har tilstrekkelig kapasitet for en beregnet 20-årsflom (sikkerhetsklasse F1) og flomvann vil ikke nå utover elvebreddene. Det er utarbeidet to flomsonekart: 200-årsflom 200-årsflom+40% / 1000-årsflom For 200-årsflom er det kun et mindre område lengst nedstrøms analyseområdet som er flomutsatt. Fribord ved bruene er derimot på et minimum. Kun en mindre bunnheving gir fare for overtopping av bruene. For 200-årsflom+40% / 1000-årsflom er det utarbeidet et kart der faresoner gitt av modelleringen fremkommer. Beregningene viser at flomvann vil kunne fordele seg jevnt utover terrenget i naturlige lavpunkter fra brua ved E-134. Flomutsatt areal er derfor helt avhengig av tilstand og situasjon i potensielle drensveier og søkk, som medfører at usikkerheten i faresonen vil være stor. Det anbefales derfor at hele vifteformasjonen omfattes av faresonen inntil eventuelle flomløp er etablert og sikret. De to flomsonekartene er vist i figur 14 og figur 15. Odda kommune 25/31
Figur 14: Beregnet flomsone for 200-årsflom i Tuftaelva. Odda kommune 26/31
Figur 15: Beregnet flomsone for 200-årsflom + 40% / 1000-årsflom. Odda kommune 27/31
7.1.2 Bruk av kartene For dagens situasjon og elvegeometri er kapasitet til bruene helt på grensen til å være tilstrekkelig for en 200-årsflom. Under flom forventes det massetransport i elveløpet som kan redusere kapasiteten til bruene gjennom masseavlagring. Ved vurderinger av flomsikkerhet etter sikkerhetsklasse F2 anbefales det at 200-årsflom + 40% / 1000-årsflom (F3) legges til grunn. I nedre del av Tuftaelva utgjør også flom i Storelva en potensiell fare. Flom i Tuftaelva og Storelva forventes å opptre på ulike tidspunkt. Flomsoner for Storelva, gitt i Norconsult (2016), må derfor også inngå i vurdering av flomfare for nedstrøms del av analyseområdet. Basert på sensitivitetsanalysen og forventet usikkerhet i resultatene anbefales det å benytte en sikkerhetsmargin på minimum 0,5 meter over beregnet flomnivå i Tuftaelva i byggesaksbehandling. Odda kommune 28/31
8 Vurdering av erosjon og massetransport Under flom forventes det store vannhastigheter i Tuftaelva. Hastighetene kan komme opp rundt 7 m/s som gir et stort erosjonspotensiale (se figur 13). Elvekanter er i dag godt erosjonssikret og det var under befaringen ikke tegn til skade. Yttersving av kurver er generelt mest utsatt for erosjon. Det anbefales å holde jevnlig tilsyn med eksisterende erosjonssikring slik at eventuelle skader blir utbedret. Dette gjelder spesielt i elvas øvre del der konsekvens av eventuell utgraving av elvekant kan bli stor. Det er massetransport i Tuftaelva, med til dels grovere masser, som har blitt avsatt innenfor analyseområdet. Elveløpet ble sist rensket og senket av NVE i 1997 (vi har ikke fått informasjon om at noe er blitt gjort senere). Siden den gang har elveløpet hevet seg flere steder ifølge lokale. De hydrauliske beregningene viser at elvebunn nå er på et kritisk nivå med tanke på kapasitet for 200-årsflom. En ytterligere bunnheving ved kritiske punkter (bruer) vil redusere flomsikkerheten til flomutsatte områder. Odda kommune 29/31
9 Forslag til risikoreduserende tiltak For å opprettholde og forbedre flomsikkerheten til flomutsatte områder anbefales det å vurdere risikoreduserende tiltak. Noen aktuelle tiltak er beskrevet kort under: Det bør holdes jevnlig tilsyn med erosjonssikringen langs elvekantene og eventuelle skader bør utbedres. Dette gjelder spesielt i elvas øvre del der erosjon og videre utgraving av elvekant kan ha et stort skadepotensiale. Beregningene viser at elveløpet har nådd et kritisk nivå med tanke på bunnheving mot flomsikkerhet for en 200-årsflom (sikkerhetsklasse F2). Det bør vurderes å fjerne masser fra elveløpet, noe som vil bedre flomsikkerheten. Dersom kapasiteten til brua ved E-134 overskrides viser beregningene at flomvann vil renne vestover og bre seg utover vifteformasjonen i naturlige søkk og nedsenkninger. Det vil være tilfeldig hvilken vei flomvannet tar, noe som er helt avhengig av tilstand og kapasitet til aktuelle drensveier. Der bør vurderes å etablere trygge flomveier gjennom området. For eksempel kan det etableres et flomløp på nordsiden av Seimsvegen, mot Røldalsvatnet, hvor det i dag delvis er et naturlig søkk i terrenget. Etablering av flomveier kan redusere omfanget til faresonen gitt i figur 15. Det bør generelt unngås å bygge i naturlige søkk og lavpunkter i terrenget for å opprettholde naturlige flomveier. Odda kommune 30/31
10 Referanseliste DiBK, 2016. Byggteknisk forskrift med veiledning (TEK10) [WWW Document]. Hjemmeside. URL http://dibk.no/no/byggeregler/gjeldendebyggeregler/veiledning-om-tekniske-krav-til-byggverk/ Norconsult, 2016 Flom- og vannlinjeberegninger i Suldalsvassdraget. 2016-06-10 NVE, 2011 Retningslinjer for flomberegninger. NVE retningslinjer 4-2011. NVE, 2014 Karakterisering av flomregimer. NVE rapport 35-2014 NVE, 2015a Veileder for flomberegninger i små nedbørfelt. NVE veileder 7-2015. NVE, 2015b Anbefalte metoder for flomberegninger i små uregulerte nedbørfelt. NVE rapport 97-2015. NVE, 2016 Klimaendringer og framtidige flommer i Norge. NVE rapport 81-2016 Spreafico, M., Hodel, H.P., Kaspar, H., 2001. Rauheiten in ausgesuchten schweizerischen Fliessgewässern. Odda kommune 31/31