Vannlinjeberegninger i nedre del av Bøvra ved Lom (rev. 07.11.2016) Oppdragsrapport 2016 www.hydrateam.no
Oppdragsrapport; Vannlinjeberegninger i nedre del av Bøvra ved Lom Utgitt av: Forfattere: HydraTeam AS Kai Fjelstad Mikkel A. Kristiansen Bård-Inge Hansen Oppdragsgiver Lom kommune Trykk: Opplag: - HydraTeam AS Forsidefoto: Gangbru over Bøvra Kai Fjelstad 2015 Sammendrag: I forbindelse med vurdering av omregulering fra industri til kombinert forretning/industri/kontor og boligformål, ønsker kommunen å kartlegge flomforholdene i nedre del av Bøvra. Formålet er bl.a. å kartlegge flomvollen som må oppfylle dagens krav til 200-års flom. Det er utført vannlinjeberegninger fra nedstrøms FV15/Prestfossen og ned til samløp med Otta (Ottaelva). For å fastsette nedre grensebetingelser for Bøvra, er det brukt en beregningsmodell fra 2006 i Otta i forbindelse med sandfluktproblemet i Lom. Vannstanden i Vågåvatnet danner nedre grensebetingelse for Otta ved Lom. I tillegg er det gjort vannlinjeberegninger av Årsjo for å fastsette flomnivå ved eventuelt lokal flom ved Lom. Emneord: Vannlinjeberegninger, flomberegninger, flomvoll, Bøvra, Otta, Årsjo, Lom kommune HydraTeam AS Cort Adelersgate 17 0203 Oslo Telefon: 905 53 197/ 977 53 999 E-post: Post@HydraTeam.no Internett: www.hydrateam.no 2
Forord På oppdrag fra Lom kommune har HydraTeam AS utført oppmåling og vannlinjeberegninger i nedre del av Bøvra ved Lom. Det ble samtidig nivellert i utløp av Årsjo for å kartlegge en eventuell lokalflom i Lom. Rapporten oppsummerer flomberegninger og forutsetninger for vannlinjeberegninger i Bøvra, Otta og Årsjo i Lom ved en 200-års flom. Oslo, november 2016 Kai Fjelstad 3
Sammendrag I forbindelse med vurdering av omregulering fra industri til kombinert forretning/industri/kontor og boligformål, ønsker kommunen å kartlegge flomvollen langs Bøvra som må oppfylle dagens krav til 200-års flom. Prosjektområdet starter nedenfor RV15 og går ned til samløp med Otta (Ottaelva). Totalt ble det målt opp 12 tverrprofiler i Bøvra og 2 profiler i Otta. I Otta benyttes oppmålingen og vannlinjemodellen fra 2006 for å fastsette grensebetingelser for vannlinjemodellen i Bøvra. I tillegg er det kartlagt i utløpet av Årsjo for å fastsette flomnivå ved eventuelt lokal flom ved Lom. Det er ikke beregnet stabilitet av flomvoll eller erosjonsfare for området i denne rapporten. Flomberegningene er hovedsakelig basert på måleserier fra Akselen i Bøvra, Ofossen i Otta og i utløp Vågåvatn. 200-års momentanflom i Bøvra ved Lom sentrum er beregnet til 497 m 3 /s og i Otta etter samløp med Bøvra til 1 m 3 /s. Kulminasjonsvannstanden i Vågåvatn for en 200-års flom er beregnet til,26 meter med ny vannføringskurve som ble etablert i 2011. Dette er sammenfallende lik flomberegningen gjort av NVE i 2000. I NVEs rapport oppgis vannstanden i Vågåvatn til 363,97 (NN54) ved kulminasjon i Bøvra. Kulminasjonsvannstanden i Vågåvatn for en 200-års flom er beregnet til,27 meter, dvs. vannstanden i Vågåvatn vil stige ca. 30 cm etter kulminering i Bøvra. Det er ikke valgt å gi et klimapåslag på 200-årsflommen da NVEs klimarapport antyder heller en reduksjon på flomstørrelsen på større felt i Oppland og Hedmark, samt at Otta og Vågåvatn er sterkt regulert. Men for Årsjo har vi likevel valgt et klimapåslag på 10% på 200-årsflommen, da feltet er lite og ligger lavere vil sannsynligheten for en smelte- og nedbørsflom være større pga. klimapåvirkning. Vannlinjeberegninger er gjennomført med to separate modeller, en for Bøvra og en i Otta. Modellen for Otta er fra 2006 i samband med sandfluktsproblemet, hvor Vågåvatnet danner nedre grensebetingelse for vannlinjeberegningene. Beregningen er gjort med to ulike vannstander i Vågåvatn, når Bøvra vil kulminere i forkant av kulminasjonen i Otta i utløp av Vågåvatnet på kote 363,97 og når det kulminerer i Vågåvatn på kote,27. Beregningene viser at flomvollen ved nedre del av Bøvra vil holde 200-års flommen i begge tilfellene. Det mest kritiske punktet ligger mellom profil 24 og 25, hvor man har fribord på ca. 0,6 m. Ellers ligger vannstanden mellom 0,7 og 1,0 m under toppen av flomvollen. Flomberegningene i Otta viser at flomvannstand vil ligge nær lavpunktet mot Årsjo. Flomsoner ved en lokal flom i Årsjo er modellert med Hec-Ras 2D, og viser at industriområdet vest for Årsjo vil bli berørt av en 200-års flom. 4
Innhold Forord... 3 Sammendrag... 4 1 Innledning... 6 1.1 Bakgrunn... 6 1.2 Avgrensning av prosjektet... 6 1.3 Oppmåling av tverrprofiler... 6 1.4 Flomberegninger... 7 2 Vannlinjeberegninger... 9 2.1 Modelloppsett i HEC-RAS... 9 2.2 Kalibrering... 9 2.3 Digital terrengmodell... 11 2.4 Hec-Ras 2D... 11 3 Resultater... 12 3.1 Resultater fra vannlinjeberegningene... 12 3.2 Årsjo... 13 3.2.1 Resultat modell 2D... 15 3.3 Lavpunkter... 17 3.4 Usikkerhet... 17 REFERANSER... 18 VEDLEGG... 18 5
1 Innledning 1.1 Bakgrunn I forbindelse med vurdering av omregulering fra industri til kombinert forretning/industri/kontor og boligformål, ønsker kommunen å kartlegge flomforholdene i nedre del av Bøvra. Formålet er bl.a. å kartlegge flomvollen som må oppfylle dagens krav til 200-års flom. Flomvollen ble forsterket i første halvdel av 70-tallet og tok utgangspunkt i 1938-flommen. I tillegg er det gjort kartlegging av Årsjo for å fastsette flomnivå ved eventuelt lokal flom ved Lom. 1.2 Avgrensning av prosjektet I Bøvra starter prosjektet ca. 30 meter nedenfor RV15 og går ned til samløp med Otta (Ottaelva). I Otta benyttes oppmålingen fra 2006. Det er kun området ved samløp med Bøvra og Tronodden bru som benyttes i dette prosjektet, selv om beregningene strekker seg ned til Vågåvatn ved Garmo. Lavpunktet nordøst for Årsjo er kartlagt, samt utløpskanal med tilbakeslagsventil. Det er ikke gjort noen beregninger av kapasiteten i utløpskanelen for Årsjo, da man betrakter at tilbakeslagsventilen ikke åpnes under flom. Flomvollen langs Bøvra mot industriområdet ligger på ca. kote 367,6. Bøvra går i en rett kanal langs flomvollen og består av grov masse. Om våren når vannføringen øker vil vannet pendle og kverne i kulpen ovenfor utleggsbrua før det renner videre ut i kanalen. Her vil det oppstå høye vannhastigheter. I Otta vil vannet bre seg utover sandarealene i samløp med Bøvra. Det er to bruer langs strekningen mellom Lom og Vågåvatn; Tronodden bru og Lia bru. Her har flomvannet spylt vekk finmassene, og det er grov grus/stein med innslag av steinblokker under bruene. Store sandarealene strekker seg fra Lom og ned til Grøna før Otta renner ut i Vågåvatn. Det er ikke tatt hensyn til små sidebekker eller stikkledninger fra landbruk i vannlinjeberegningene for Bøvra og Otta. 1.3 Oppmåling av tverrprofiler Oppmålingene ble utført 13. april 2015 i Bøvra på lav vannføring, ca. 4 m 3 /s. Til oppmåling av elven ble det brukt et akustisk dopplerinstrument (M9) med basestasjon og EGNOS korreksjonsdata, og GPS med CPOS korreksjonsdata på land. Nøyaktigheten i horisontalplan ligger innenfor +/- 2 cm, og +/- 3 cm i vertikalplan under normalt gode lokale forhold. Dataene er i NGOs høydesystem (NN54) og koordinatene i UTM-32 koordinatsystem. Kontrollbolt E29N008 (E29T004) ble målt til 373,675, ca. 4 cm under oppgitt høyde på 373,716. Vi anser likevel at oppmålingene er tilfredsstillende. Det ble målt inn 11 profiler i Bøvra og 2 profiler i Otta, se vedlagt oversiktskart. Oppmåling av profil P19 og P18B i Otta ble gjort som kontrollmålinger, og viser bra overensstemmelse med tidligere oppmålinger fra 2006. Modellen som ble brukt i Otta vil danne nedstrøms grensebetingelse for vannlinjeberegningene i Bøvra. Se kapittel 2. Figur 1.1 viser oppmålte profiler i Bøvra ved Lom sentrum og videre langs flomvollen mot industriområdet. 6
Flomvollen som starter ca. ved utleggsbrua og går videre ned mot Tronodden bru ble samtidig målt inn. I tillegg ble høyden på elvebredden (høyre bredd) ovenfor utleggsbrua målt skikkelig inn for å kartlegge kritiske lavpunkter mht. flom. Se vedlagt oversiktskart. Figur 1.1 Oppmålte profiler i Bøvra ved Lom sentrum og videre langs flomvollen mot industriområdet 1.4 Flomberegninger Flomberegninger og statistisk analyse for en 200-års flom for Ottavassdraget er tidligere beregnet av NVE, jfr. «Flomberegning for Otta og Gudbrandsdalslågen, NVE 4-2000». I Bøvra oppstrøms Lom sentrum er kulminasjonsvannføring på en 200-års flom beregnet til 448 m 3 /s. Feltarealet ved Lom sentrum er på 838 km 2. Dette gir en spesifikk avrenning på 534,6 l/s/km 2 på 200-års flom. I Otta i innløp til Skim er 200-års flom beregnet til 923 m 3 /s. Bøvra vil kulminere i forkant av kulminasjonen i Otta i utløp av Vågåvatnet, som danner nedre grensebetingelse for vannlinjeberegningene. I NVEs rapport oppgis vannstanden i Vågåvatn til 363,97 (NN54) ved kulminasjon i Bøvra. Kulminasjonsvannstanden i Vågåvatn for en 200- års flom er beregnet til,27 meter, dvs. at vannstanden i Vågåvatn vil stige ca. 30 cm etter kulminering i Bøvra. Ved denne vannstanden ble det beregnet en vannføring på 1168 m 3 /s i utløpet av Vågåvatn. Flomberegningen i NVEs rapport er gjort i 2000, og som kjent er det kommet en del store flommer etter det. Det gjelder spesielt flommene i Bøvra 2002 og 2011, som var rundt 400 m 3 /s. På grunn av dette er det gjort nye beregninger med samme betingelser som er gitt i rapporten til NVE. Beregningene er gjort på timesbasis og viser kulminasjonsvannføringer. Ny analyse med dataserie til sammen 53 år fra Akslen målestasjon viser 472 m 3 /s for en 200- års flom, noe som gir en spesifikk vannføring på 593 l/s/km 2. Dette er en økning på ca. 11 % i forhold til tidligere beregninger. Se vedlagt plott fra flomfrekvensanalyse. Dette medfører en 7
økning i 200-års flom i Bøvra like oppstrøms Lom sentrum til 497 m 3 /s. Denne vannføringen er benyttet i vannlinjeberegningene i Bøvra ved Lom sentrum. Når det gjelder vannføringen i Otta ved Skim er det tidligere benyttet frekvensanalysen som et middel av fire målestasjoner, Fredriksvatn, Akselen, Sælatunga og Tora, men med spesifikk middelflom for Ofossen. Målestasjonen i Fredriksvatn ble nedlagt i 2005 og kan således ikke brukes til sammenligningsgrunnlag ved ny beregning. Ofossen har i ettertid oppgradert vannføringskurven på flomnivåer, og i tillegg en lengre observasjonsperiode på til sammen 35 år (1979-2014). Målestasjonen ligger ca. 3 km oppstrøms innløpet til Skim og er påvirket av reguleringene i Breiddalsvatn, Rauddalsvatn og Aursjøen. Flomberegninger med oppdatert kurve og lang serie på timebasis gir en 200-års flom på 682 m 3 /s ved Ofossen målestasjon. Dette gir en spesifikk vannføring på 439,7 l/s/km 2, som er noe lavere enn i Bøvra pga. reguleringen. Lavvannskaret til NVE viser totalt nedbørfelt på 1954 km 2 i innløp Skim. Dette gir en vannføring på 859 m 3 /s i Otta ved en 200-års flom. Totalt etter samløp med Bøvra vil kulminasjonsvannføringen på 200-års flom ligge på ca. 1 m 3 /s i Otta. Vannføringskurven for Vågåvatn ble revidert i 2011 for hele observasjonsperioden. Med ny flomfrekvensanalyse fram til 2014 beregnes 200-års flom til 1060 m 3 /s. Dette gir en vannstand på,26 meter i Vågåvatn. Det betyr at Vågåvatn demper betydelig flomvannføringen som kommer ovenfra. Sammenligner vi med beregningen fra 2000 som viste kulminasjonsvannstand på,27, vil ikke ny beregning endre noe vesentlig kulminasjonsvannstanden for en 200-års flom i Vågåvatn. Derfor vil tidligere beregnet vannstand bli brukt i beregningen. Tabell 1oppsummerer ny flomberegning i Bøvra, Otta og i Vågåvatn som benyttes i vannlinjeberegningene i Bøvra ved Lom sentrum. Tabell 1.1. Nye flomberegninger i Bøvra, Otta og i Vågåvatn. Bøvra Lom Otta innløp Utløp i Vågåvatn sentrum Skim 3 Q 200 (m /s) 497,0 859 1060 3 Q M (m /s) 227,9 441,6 524.4 Q 200/Q M 2,19 1,95 2,02 Tabellen viser samtidig middelvannføringen for å kunne sammenligne størrelsen på en 200- års flom i Bøvra og Otta. En 200-års flom i Bøvra vil ligge i overkant av det dobbelte av en middelflom (Q200/QM). I NVEs klimarapport, «Hydrological projections for floods in Norway under a future climate 5/2011», forventes det at 200-års flommer på Østlandet sannsynligvis vil øke med over 20 % i løpet av de neste 100 årene for felt mindre enn 100 km 2. Men for større felt innlands, som for eksempel i Oppland og Hedmark, forventes ingen betydelig økning men heller en reduksjon i flomstørrelsen i framtiden. Imidlertid forventes det at smelteflommen vil komme tidligere om våren/sommeren enn i dag. Det betyr at Bøvra kan man forvente tidligere smelteflom og dermed vil avsmeltingen sannsynligvis jevne seg utover våren slik at man ikke får store og plutselig flommer sent på våren/sommeren. Når det gjelder regulerte felt som Otta og Vågåvatn, vil man sannsynligvis ikke merke forskjellen annet at magasinene fylles tidligere om våren. Med dette har vi ikke valgt å gi et klimapåslag på 200-årsflommen for Bøvra og Otta. 8
2 Vannlinjeberegninger 2.1 Modelloppsett i HEC-RAS Vannlinjeberegningene er utført ved hjelp av HEC-RAS, versjon 4.1.0. Programmet er utviklet ved US Army Corps of Engineers, Hydrologic Engineering Center, og er en av de mest anvendte modellene innen hydrauliske beregninger i naturlige og kanaliserte elver. De viktigste inngangsdataene i modellen er å ha representative tverrprofiler fra elven. Plassering og kvaliteten på dataene er avgjørende for hvor god modellen blir. For å bedre kvaliteten på beregningene er det lagt inn interpolerte tverrprofiler i tillegg til de oppmålte profilene med de beregnede vannlinjene. Det er utført vannlinjeberegninger med to separate modeller, en for Bøvra og en i Otta. Modellen for Otta er fra 2006 i samband med sandfluktsproblemet, hvor Vågåvatnet danner nedre grensebetingelse for vannlinjeberegningene. Vågåvatn ligger helt nederst og vil til slutt bli bestemmende for vannstanden ved Lom, jfr. «Vannlinjeberegninger i samband med sandfluktsproblemer i Otta, HydroTeam 2006». Beregningene gjøres først i Otta for en 200- års flom, hvor beregnet vannstand i profil 20 danner nedre grensebetingelse for modellen i Bøvra. I Bøvra er toppnivået på flomvollen langs høyre bredd lagt inn i modellen for å visuelt se om den holder en 200-års flom. 2.2 Kalibrering Alle hydrauliske modeller bør kalibreres etter observerte høyder med tilhørende vannføring. Kalibreringen foregår ved at man justerer bl.a. ruhetskoeffisienten (Manningtall) i modellen slik at simulert vannstand blir best mulig tilpasset observerte høyder i tverrprofilet. Vårflommen 2015 lot vente på seg, og kom uvanlig sent i år. Det ble derfor gjort flere oppmålinger i løpet av våren på tre ulike vannføringer. Selve flommen kom først natt til 7. juli, og ble målt inn i etterkant ved å måle inn synlige avleiringer i terrenget. Registrert vannføring i Bøvra var på 350 m 3 /s og i Ofossen på 312 m 3 /s. Dette gir etter samløp med Bøvra en vannføring på 663 m 3 /s. Vannføringen er hentet fra Akslen og Ofossen målestasjon. Vannføringene i Bøvra er i stor grad smeltevann fra fjellene. Tabell 2.1. viser resultatene fra kalibreringene med nivellerte høyder i utvalgte profiler ved 4 ulike vannføringer i Bøvra og Otta. Tabell 2.1 Kalibrering av modellen med observasjoner og simulerte vannstander ved 4 ulike vannføringer. 16.6.2015 Q=28 m3/s (90,1 m3/s) 24.6.2015 Q=77, m3/s (213.28m3/s) 16.7.2015 Q=107 m3/s (271.5m3/s) 7.7.2015 Q=350 m3/s (663.5m3/s) Profil observert beregnet Avvik observert beregnet Avvik observert beregnet Avvik observert beregnet Avvik 28 363.509 363.44-0.07.31.20-0.11.52.48-0.04 365.8.09 0.29 25 363.478 363.43-0.05.10.16 0.06.35.42 0.07 365.71 365.76 0.05 24 363.433 363.38-0.05.05.07 0.02.32.32 0.00 365.41 365.71 0.30 23 363.194 363.24 0.05 363.91 363.98 0.07.14.22 0.08 365.35 365.56 0.21 22 363.138 363.11-0.03 363.78 363.81 0.03.08.02-0.06 365.23 365.2-0.03 21 363.084 363.09 0.01 363.78 363.79 0.02.03-0.03.81 365.17 0.36 20 363.075 363.08 0.00 363.77 363.77 0.00 363.97 363.97 0.00 365.14 365.14 0.00 19.97.92-0.05 363.64 363.65 0.01 363.90 363.86-0.04 365.14 365.09 * -0.05 18B.66.68 0.02 363.42 363.45 0.03 363.64 363.62-0.02.69.67* -0.02 * energihøyde 9
P21 P22 P23 P24 P25 P28.5 P29 P30 Høyde NN54 (m) November 2016 Avvikene mellom observert og simulert vannstand ligger innenfor et akseptabelt nivå med kun få cm. avvik. Størst avvik er under flommen 7. juli merket med rødt. Dette kan skyldes flere forhold, bl.a. unøyaktig avlesning i terrenget pga. pendling av vannstanden, eller avvik som skyldes store hastighetshøyder/fallhøyder ved sterk strøm. Dette gjelder spesielt ved Tronodden bru, hvor beregnet energihøyder er oppgitt i tabellen istedenfor beregnet vannstand, se P19 og P18B i tabell 2.1. Energihøyden er nivået på vannstanden når vannet står i ro, det vil si ingen vannhastighet. Vannstanden i kulpen ovenfor utleggsbrua i Bøvra vil stå og pendle kraftig under flom, da vannet kommer med stor kraft ovenfra. Vannet presses mot høyre bredd i kulpen og her vil det oppstå høye vannhastigheter. Plottet fra HEC-RAS viser tydelig vannstandsvariasjoner midt i kulpen (P28), hvor vannet står og «koker» under flom. Kulpen er dyp og måler helt ned til kote 352,76. Se figur 2.1 og 2.2. Plottene viser beregnet vannstand i Bøvra og Otta som blå graf, energihøyde som grønn graf og observert/nivellert vannstand som rød prikk. Ved laveste vannføring/vannstand er det helblått ned til bunn. Profilene er avmerket under i plottet. BovraFlomsone15 Plan: Plan 04 7/19/2015 Bovra 1 EG 7.7.2015 WS 7.7.2015 EG 16.7.2015 368 WS 16.7.2015 EG 24.6.2015 WS 24.6.2015 Crit 7.7.2015 EG 16.6.2015 WS 16.6.2015 Crit 16.7.2015 Crit 24.6.2015 Crit 16.6.2015 OWS 16.6.2015 OWS 24.6.2015 OWS 16.7.2015 OWS 7.7.2015 358 100 200 300 400 500 600 Main Channel Distance (m) Figur 2.1 Kalibrering av modellen i Bøvra med beregnet vannlinje og observerte høyder. P28 er i kulpen. 10
P18 P18B Tronodden bru P19 P20 Høyde NN54 (m) (m) November 2016 Lom_Bovra_inte Plan: Plan 25 7/24/2015 otta 1 EG 7.7.2015 WS 7.7.2015 EG 16.7.2015 WS 16.7.2015 EG 24.6.2015 WS 24.6.2015 EG 16.6.2015 WS 16.6.2015 Crit 7.7.2015 Crit 16.7.2015 Crit 24.6.2015 Crit 16.6.2015 OWS 16.6.2015 OWS 24.6.2015 OWS 16.7.2015 OWS 7.7.2015 358 14000 14200 14400 14600 14800 15000 Main Channel Distance (m) Figur 2.2 Kalibrering av modellen i Otta med beregnet vannlinje og observerte høyder i P18B og P19. 2.3 Digital terrengmodell En digital terrengmodell ble generert for å beregne flomsone ved høy vannføring mot Årsjo. Terrengmodellen er basert på LAS-filer sendt fra Lom kommune per epost (15.09.16). Punktsky dataen har i snitt oppløsning på ca. 11 returpunkt per m 2. Oppløsningen er vurdert som god for formålet. Det er ikke kjent hvilket høydereferansesystem punktsky høydedataen er i, men høydeforskjellen mellom de to alternativene NN54 og NN2000 i Lom er ca. 9 cm. Laserdataen har gjennomgått en «bare earth extraction» og interpolering, for å transformere det som i utgangspunktet var en digital høydemodell til en digital terrengmodell. Det vil si at høyder som er over den geologiske overflaten, som trær, ledningsnett bruer og hus, i stor grad er fjernet. Dette gir mer realistiske resultat for vannets bevegelse i terrenget ved et flomscenario. Terrengmodellen har en oppløsning på 1m 2 per gridselle. Terrengmodellen har noen mulige svakheter og feilkilder. Blant annet er det usikkerhet om det var vegetasjon i området under datainnsamlingen, f.eks. kan korn på jordet kan ha gitt en feil returhøyde. Oppløsningen i terrengmodellen har også en svak begrensning med gjennomsnitthøyde per gridselle, og ikke absolutt lavpunkt. Dette skal i teorien ikke ha en stor betydning for et så stort område, men vi har registrert at sadelpunktet nordøst for Årsjo mot Otta, er 20-30cm høyere i terrengmodellen enn hva som er målt med GPS måling. En mulig forklaring på dette er at det var vegetasjon under datainnsamling eller ulikt høydereferansesystem på dataen. Det mangler dybdedata i Årsjo, og terrengoverflaten i innsjøen er representert som vannspeilet under datainnsamlingen (ca. 363,5 moh.) i modellen. Vannstanden kan variere fra dette, og kan dempe eller forsterke en eventuell flom. 2.4 Hec-Ras 2D Flomscenario i Årsjo er modellert i 2D versjonen av HEC-RAS 5.0.1 med Unsteady Flow analysis. Modellen bruker en digital terrengmodell (DTM) som grunnlag for å beregne vannets bevegelse og lagringspotensiale. Grunnlaget for de modellerte scenarioene er terrengmodellen beskrevet ovenfor, med 1m oppløsning og avrenningstallene beskrevet under 11
P18 P18B Tronodden bru P19 P20 Høyde NN54 (m) (m) November 2016 3.2. Modellen gjør beregninger hvert minutt for modelleringsperioden. Modellen var oppsatt med lik ruhetskoeffisient mot bakken over hele området. Ruhetskoeffisienter fra Manningstall 0,02 til 0,08 (tilsvarer urban skog) ble simulert, og det ble ikke registrert vesentlig endring i modellen. Modellen er satt opp med tilføring av vann fra sør, og vannet kan bare forlate det modellerte området bak lavpunktet mot Otta i nord. Vannet beveger seg fritt innenfor det modellerte området, basert på topografiske parameter og mengde vann som entrer systemet. Modellen tar ikke hensyn til grad av metning og permeabilitet i bunnsubstrat. Modelleringen har utelukkende analysert to flomscenario (se 3.2), og har ikke vurdert scenario med langvarig lukket tilbakeslagsventil kombinert med middelvannføring. Det er heller ikke gjort feltmålinger ved flom i Årsjo, og det er derfor ikke mulig å kalibrere modellen. 3 Resultater 3.1 Resultater fra vannlinjeberegningene Vannlinjeberegningene er gjort under stasjonær tilstand og tar derfor ikke hensyn til magasineringseffekten langs strekningene. Resultatene fra vannlinjeberegningene ligger vedlagt i rapporten. Beregningen er gjort med to ulike vannstander i Vågåvatn; når Bøvra vil kulminere i forkant av kulminasjonen i Otta i utløp av Vågåvatnet på kote 363,97 (NN54), og når det kulminerer i Vågåvatn på kote,27. Vannføringen i Otta etter samløp med Bøvra er satt til 1 m 3 /s for begge vannstandene i Vågåvatn. Ut fra dette viser vannlinjeberegningene i Otta en vannstand på,67 og,70 m i profil 20 ovenfor Tronodden bru. Disse vannstandene danner nedre grensebetingelser for modellen i Bøvra. Vannstanden nedenfor Tronodden bru ligger på kote 365,85 og viser tydelig vannstandsprang på ca. 0,85 m oppstrøms og nedstrøms bruen, se figur 3.1. Det betyr at Tronodden bru har en betydelig effekt på vannstanden ved en 200-års flom. Lom_Bovra_inte Plan: Plan 27 8/5/2015 otta 1 EG 200år max WS 200år max EG 200år OTTA WS 200år OTTA Crit 200år OTTA Crit 200år max 358 14200 14400 14600 14800 15000 Main Channel Distance (m) Figur 3.1. Vannlinjeberegninger i Otta ved 200-års flom. P20 er nedre grensebetingelser for Bøvra Vannlinjeberegningene i Bøvra med de to grenseverdiene i Otta er vist i figur 3.2. Flomvollen og området ved kulpen er merket i plottet med rød graf. Forskjellen på vannlinjeberegningene mellom de to grenseverdiene er minimale og skiller kun med 2 3 cm. Beregningene viser at 12
flomvollen vil holde 200-års flommen. Det mest kritiske punktet ligger mellom profil 24 og 25, hvor man har fribord på ca. 0,6 m. Ellers ligger vannstanden mellom 0,7 og 1,0 m under flomvollen. NVE har i sine flomsonekartprosjekter anbefalt en sikkerhetsmargin med en overhøyde på flomverket på minst 0,5m. Det vil si at flomvollen langs Bøvra tilfredsstiller kravet for en 200-års flom. Vannstanden i kulpen ovenfor utleggsbrua ligger på ca. kote 367,40, og nedenfor brua på ca.,91, det vil si et vannstandssprang på ca. 0,5 m. Men vannstanden i kulpen vil stå og pendle under flom og man må regne med at den vil ligge mellom 0,5 og 0,7 m. Likevel er det en klar margin med godt over 1,0 meter før det går over elvebredden bak Nordal og ned i industriområdet. Figur 3.2. Vannlinjeberegninger i Bøvra ved 200-års flom. Flomvollen er avmerket med rød graf i plottet 3.2 Årsjo Området i utløpet av Årsjo og jordet ned mot Otta ble samtidig nivellert inn under oppmålingsarbeidet i Bøvra. Nedbørfeltet til utløp Årsjo er på kun 3,5 km2 og består av 50% skog, 10% dyrket mark og 27% snaufjell. Dette er et lite og bratt felt med kort responstid på flomvannet. Det er derfor valgt å bruke nedbørsdata for å beregne 200-årsflom da det ikke er referansestasjoner med så lite felt i området. Tabell 3 viser nedbørintensitet i liter pr. sekund pr. hektar basert på Intensitet-Varighet-Frekvens(IVF)-statistikk fra nedbørstasjoner Bråtå i Skjåk. Tabellen oppsummerer estimater for 200-års returverdier for nedbørintensitet (l/s/ha) med ulik varighet i minutter. 1-times varighet for 200-års viser tabellen 45,9 l/s/ha. 13
Tabell 3 Vannføringen Q kan beregnes ved den rasjonelle formel: Q= A*i*C*k, der: A= Areal (Ha) i= regnintensitet (l/s*ha) C= Avrenningskoeffisient K=klimapåslag Avrenningskoeffisient er satt til 44% (40 % for 2,1 km 2 skog/dyrket mark, og 50 % for 1,4 m 2 snaufjell). Dette gir en spesifikk avrenning på 2020 l/s/km 2. Med et klimapåslag på 10% vil man kunne komme oppi hele 2222, som tilsvarer en vannføring på ca. 7,70 m3/s ved utløpet av Årsjo. Hvor lenge en slik nedbørsflom vil vare, er usikkert. Men vi antar at en slik flom varer ca. ett døgn, hvor det kulminerer etter 9 10 timer. Når det gjelder en kombinert smelteog nedbørsflom, vil det antagelig gå over i minst to døgn med lavere flomverdi. Derfor er det gjort vannlinjeberegninger med 2 scenarier, en intens nedbørflom og en smelte- og nedbørflom med lavere avrenning. Figur 3.3. viser flomforløpet for disse to flommene. 14
Figur 3.3 Avrenning for flomscenario 1 - intens nedbør og 2 - kombinasjonsflom av snøsmelting og nedbør. Vannstanden i Otta (P17) ved utløp Årsjo ligger på 365,84 moh. ved en 200-års flom, jf. beregning fra tidligere (2006) vannlinjemodell. Toppen på tilbakeslagsventilen i utløpet av Årsjo ble nivellert til ca. 363,84. Det vil si at tilbakeslagsventilen ved utløpet fra Årsjo vil stå neddykket med ca. 3 meter ved en 200-års flom i Otta. Innmålt lavpunkt mot Otta (se vedlegg, oversiktskart 6), over jordet nordøst for Årsjo ligger på 365,95 m.o.h (NN54). Figur 3.4 Bilder av tilbakeslagsventil: (1) ventil og (2) rør mot ventil tatt fra bak flomvern. Beregnet 200-års flomvannstand i Otta ved Årsjo vil ligge 11 cm under lavpunktet, men blir vurdert som usikker med estimert feilmargin på 30 cm (se 3.4). Beregningene kan ikke utelukke at vann går over lavpunktet fra Otta mot Årsjo ved en 200-års flom. 3.2.1 Resultat modell 2D En lokal 200-års flom i Årsjo med stengt tilbakeslagsluke vil nå industriområdet i vest, og vil dekke store deler av dette området før vannet kan drenere mot Otta. Lavpunktet i nordøst mot Otta er ifølge terrengdataen på ca..2 moh. (NN2000), og er målt med GNSS til 365.95 15
moh. (NN54). Terrengdataen viser at store deler av industriområdet ligger fra til moh. Resultat fra modelleringene tilsier at begge flomscenario treffer industriområdet. Intens nedbørsflom gir en maks flomvannstand på 365,5 moh. og en kombinasjonsflom gir en vannstand på 365,66 moh. se figurene 3.5 og 3.6. Figur 3.5 Flomsone senario 1: maks utbredelse av intens regnflom etter 26 timer. Visuell utdata fra modell. Figur 3.6 Flomsone senario 2: kombinert snøsmelting - og nedbørflom, maks utbredelse etter 52 timer. Visuell utdata fra modell. Innenfor industriområdet vil vannet nå dybder på 2 meter i lavpunkter, og i snitt ligge på ca. 0,7 meter i flomscenarioet med kombinasjonsflom. Flomscenario med intens nedbørsflom har ca. 15 cm lavere vanndybder. 16
Figur 3.7. Illustrasjon av 200 års flomsone for kombinert snøsmelting og nedbør, tilbakeslagsventil er stengt. Polygon lagt over Norgeskart. 3.3 Lavpunkter Arealer bak flomverket ligger lavere enn den beregnede flomvannstanden i Bøvra men er ikke i direkte kontakt med elva ved en 200-års flom. Det er heller ingen svake punkter slik som kulverter og tilbakeslagsventiler langs flomverket mot Bøvra. Kvaliteten på flomverket er avgjørende for om området er sikret mot flomvann. Området er markert med en egen skravur i kartet og vil ha en annen sannsynlighet for oversvømmelse, men må behandles særskilt ved arealplanlegging. Det er generert en polygon som viser lavpunkter bak flomvern, se vedlegg Lavpunktskart. Høyden på lavpunktvannstand er satt til moh., og er satt til øvre terrenghøyden bak flomvern ved Bøvra. Alt areal bak flomvern til og med moh. (NN2000) er dekt av lavpunktspolygonen. 3.4 Usikkerhet Det er flere forhold som kan føre til usikkerhet i vannlinjeberegningene. I flomanalysen har man hovedsakelig to feilkilder, hvor den ene feilkilden kan være kvaliteten på sammenhengen mellom målt vannstand og utledet vannføring ved målestasjonen i Bøvra, Ofossen og utløp Vågåvatn. Dette forutsetter en entydig sammenheng mellom vannstand og vannføring ved målepunktet, samt tilstrekkelige kontrollmålinger for å konstruere avløpskurven. Målestasjonene ved Bøvra og Vågåvatn anses å ha en meget god vannføringskurve og dataserier, mens det for Ofossen antas å være middels god vannføringskurve. Den andre 17
feilkilden er om registreringsperioden er tilstrekkelig lang nok til å kunne estimere store og sjeldne flommer. Bøvra har lengst observasjonsperiode på 53 år, mens Ofossen og Vågåvatn har 35 år. Dette anses å være akseptabel lengde på perioden for flomanalyse. Generelt vil kvaliteten på vannlinjeberegningene være avhengig av en god kalibrering av vannlinjemodellen. Det viktigste er å få en kalibrering på så høy vannføring med sammenhørende vannstand som mulig. Flommen 7. juli var på 350 m 3 /s i Bøvra som er estimert til å være en ca. 35-40 års flom. Dette anses å være en meget stor og god vannføring til kalibrering av modellen. Beregningene på flomvannstand i Otta er ikke kalibrert for flom, og er derfor noe usikre, samtidig som det er lite sannsynlig at det vil kulminere i Otta og i Vågåvatn samtidig som flomberegningen for Otta har tatt utgangspunkt i. Nøyaktighet i oppmåling av tverrprofiler, avstand mellom tverrprofiler, usikkerhet i estimat av ruhet (Manningtall) og helning på elva (brattere elver krever kortere profilavstand) er blant de viktigste faktorene for usikkerhet. Tatt i betraktning alle feilkilder er representasjonen av vannlinjene i Bøvra og Otta svært god. Med dette forventes nøyaktigheten av vannlinjeberegningene å ligge innenfor 30 cm i høyde. REFERANSER Flomberegning for Otta og Gudbrandsdalslågen, Turid-Anne Drageset, NVE dokument 4/2000 Hydrological projections for floods in Norway under a future climate 5/2011 Vannlinjeberegninger i samband med sandfluktproblemet i Otta, Kai Fjelstad, HydroTeam 2006 Flomsonekart Delprosjekt Vågåmo, Eli K. Øydvin, NVE Flomsonekart nr. 3/2001 HEC-RAS River Analysis System: Users Manual Versjon 4.1.0 Norsk Klimasenter, IVF-verdier fra utvalgte målestasjoner VEDLEGG Oversiktskart Lavpunktskart Flomfrekvensanalyse Tverrprofiler i Bøvra og ved Tronodden bru i Ottaelva Resultater vannlinjeberegninger tabeller fra HEC-RAS 18
Oversiktskart Oversiktskart 1 Tverrprofiler i Bøvra 19
Oversiktskart 2 Oversiktskart med plassering av tverrprofiler i Bøvra ved Lom sentrum og videre langs flomvollen mot industriområdet P22 P21 P19 P18 P17 P16 P15 P14 P13 P12 P11 P10 P9 P8 P7 P6 P5 P4 P3 P2 P20 P18B P1 P0 Oversiktskart 3 Oversiktskart med plassering av tverrprofiler i Otta fra vannlinjeberegninger 2006. P20 danner nedre grensebetingelse for vannlinjemodellen i Bøvra. 20
Oversiktskart 4 Oppmåling av flomvollen langs Bøvra og på høydedraget videre ned forbi Årsjo. Oversiktskart 5 Oppmåling av elvebredden (høyre bredd) ovenfor utleggsbrua bak Nordal for å kartlegge kritiske lavpunkter mht. flom 21
Oversiktskart 6 Oppmåling av utløpet av Årsjo med plott av lavpunktet på jorde ned mot Otta (NN54). Lavpunktskart Lavpunktskart bak flomvern, området har ikke direkte forbindelse med elv. Polygon dekker areal under og opp til moh. 22
Flomfrekvensanalyse Flomfrekvensanalyse for målestasjonen Aksel i Bøvra 23
Flomfrekvensanalyse for målestasjonen Ofossen i Otta Flomfrekvensanalyse for utløp av Vågåmo 24
Høyde NN54 (m) Høyde NN54 (m) November 2016 Tverrprofiler i Bøvra og ved Tronodden bru i Ottaelva BovraFlomsone15 P20 Nederste profil i Otta 368 367 365 363 WS Q200 max Levee 361 0 20 40 60 80 100 120 BovraFlomsone15 P21 368 367 365 363 361 0 20 40 60 80 100 WS Q200 max Levee 25
Høyde NN54 (m) Høyde NN54 (m) Høyde NN54 (m) November 2016 BovraFlomsone15 P22 Terskel høyrebredd 368 367 365 363 WS Q200 max Levee 361 0 20 40 60 80 100 BovraFlomsone15 P23 369 368 367 365 363 WS Q200 max Levee 0 20 40 60 80 100 BovraFlomsone15 P24 372 370 368 WS Q200 max Levee 0 20 40 60 80 100 26
Høyde NN54 (m) Høyde NN54 (m) Høyde NN54 (m) November 2016 BovraFlomsone15 P25 368 WS Q200 max Levee 358 0 10 20 30 40 50 60 70 BovraFlomsone15 P26 Nedstrøms gangbru 370 368 358 356 354 0 5 10 15 20 25 BovraFlomsone15 P27 Oppstrøms gangbru WS Q200 max Levee 372 370 368 358 356 354 352 0 10 20 30 40 WS Q200 max Levee 27
Høyde NN54 (m) Høyde NN54 (m) Høyde NN54 (m) November 2016 BovraFlomsone15 P28 375 370 365 WS Q200 max Levee 355 350 0 10 20 30 40 50 BovraFlomsone15 P 28.5 370 368 WS Q200 max 0 5 10 15 20 25 BovraFlomsone15 P29 372 370 368 WS Q200 max 0 5 10 15 20 25 30 28
Høyde NN54 (m) (m) Høyde NN54 (m) (m) Høyde NN54 (m) November 2016 BovraFlomsone15 P30 372 370 368 WS Q200 max 0 5 10 15 20 25 Lom_Bovra_inte P20 367 365 363 WS 200år max 361 0 100 200 300 400 500 600 700 Lom_Bovra_inte P19 367 365 363 361 359 0 20 40 60 80 100 120 140 160 WS 200år max 29
Høyde NN54 (m) (m) Høyde NN54 (m) (m) Høyde NN54 (m) (m) November 2016 Lom_Bovra_inte Oppmålt profil 2015 - Bøvra prosjektet for Lom kom. 370 368 WS 200år max 358 0 20 40 60 80 100 120 140 Lom_Bovra_inte Tronodden bru ved Lom 370 368 WS 200år max 358 0 20 40 60 80 100 120 140 Lom_Bovra_inte Tronodden bru ved Lom 370 368 WS 200år max 358 0 20 40 60 80 100 120 140 30
Høyde NN54 (m) (m) Høyde NN54 (m) (m) Høyde NN54 (m) (m) November 2016 Lom_Bovra_inte P18B (ekstra profil) 365 363 361 WS 200år max 359 0 50 100 150 200 250 Lom_Bovra_inte P18 368 367 365 363 361 0 50 100 150 200 250 300 350 WS 200år max Lom_Bovra_inte P17 367 365 363 361 WS 200år max 0 100 200 300 400 500 31
Resultater vannlinjeberegninger Bøvra tabeller fra HEC-RAS Vannstand Bøvra Q 200 Flomnivå E.G. Elev Vannhastigh. Flow Area Top Width Froude # Chl Vågåvatn (m) Profil nr. (m3/s) (m) (m) (m/s) (m2) (m) 363.97 30 497 368.17 369.31 4.74 105.17 18.94 0.63.27 30 497 368.17 369.31 4.74 105.17 18.94 0.63 363.97 29 497 367.42 368.69 5.08 102.37 23.03 0.71.27 29 497 367.42 368.69 5.08 102.37 23.03 0.71 363.97 28.5 497.42 368.41 6.4 80.33 20.6 0.94.27 28.5 497.41 368.41 6.43 79.99 20.57 0.95 363.97 28 497 367.37 367.54 1.88 276.83 38.78 0.19.27 28 497 367.39 367.56 1.87 277.57 38.8 0.19 363.97 27 497.96 367.49 3.22 155.82 18.37 0.34.27 27 497.98 367.51 3.22 156.2 18.41 0.34 363.97 26 497.76 367.43 3.68 140.27 20.17 0.36.27 26 497.78 367.45 3.67 140.74 20.23 0.36 363.97 25 497.89 367.16 2.4 227.47 54.71 0.31.27 25 497.91 367.18 2.39 228.73 54.84 0.31 363.97 24 497.93 367.12 2.16 267.9 82.78 0.33.27 24 497.95 367.14 2.14 269.84 82.87 0.33 363.97 23 497.83 367.01 1.94 275.09 72.95 0.29.27 23 497.86 367.03 1.92 276.93 73.04 0.29 363.97 22 497.67.87 2.23 259.64 74.15 0.33.27 22 497.7.9 2.22 261.83 74.22 0.32 363.97 21 497.67.78 1.54 346.53 84.48 0.23.27 21 497.7.81 1.53 349.04 84.53 0.22 363.97 20 497.67.75 1.31 416.41 115.11 0.2.27 20 497.7.78 1.3 419.85 115.19 0.2 32
Resultater vannlinjeberegninger Otta tabeller fra HEC-RAS Vannstand Otta Q 200 Flomnivå E.G. Elev Vannhastigh. Flow Area Top Width Froude # Chl Vågåvatn (m) Profil nr. (m3/s) (m) (m) (m/s) (m2) (m) 363.97 22 1.69.69 0.38 3616.15 911.38 0.06.27 22 1.71.72 0.37 2.53 911.38 0.06 363.97 21 1.68.69 0.53 2556.01 663.25 0.09.27 21 1.71.72 0.53 2575.31 663.34 0.09 363.97 20 1.67.69 0.56 2428.2 634.39 0.09.27 20 1.7.72 0.56 2446.73 634.39 0.09 363.97 19.2 1.42.61 1.94 702.76 150.7 0.29.27 19.2 1.45.64 1.92 707.75 150.7 0.28 363.97 19.15 1.07.49 2.9 469.45 127.92 0.48.27 19.15 1.11.53 2.86 475.11 128.02 0.47 363.97 19.1 1 365.92.43 3.19 426.91 121.85 0.54.27 19.1 1 365.97.47 3.14 433.29 121.93 0.53 1 19.05 Bridge Tronodden bru 363.97 19 1 365.9.2 2.41 565 121.89 0.36.27 19 1 365.96.24 2.38 571.73 121.98 0.35 363.97 18.1 1 365.79 365.95 1.77 804.73 204.35 0.28.27 18.1 1 365.85 1.74 817.29 204.35 0.27 363.97 18 1 365.77 365.9 1.61 895.25 333.09 0.27.27 18 1 365.83 365.96 1.58 916.42 333.38 0.27 363.97 17 1 365.77 365.82 0.96 1429.32 449.37 0.17.27 17 1 365.84 365.88 0.94 1458.37 449.62 0.17 363.97 16 1 365.72 365.76 0.9 1851.7 659.11 0.16.27 16 1 365.79 365.82 0.88 1897.02 659.19 0.16 363.97 15 1 365.7 365.71 0.56 2435.46 792.46 0.1.27 15 1 365.77 365.78 0.55 2491.48 792.47 0.1 363.97 14 1 365.64 365.68 0.93 1470.56 408.59 0.16.27 14 1 365.71 365.75 0.91 1500.61 408.72 0.15 363.97 13 1 365.6 365.65 0.91 1567.6 427.09 0.15.27 13 1 365.68 365.72 0.89 1600.03 427.21 0.14 363.97 12 1 365.53 365.58 0.95 1445.75 380.26 0.15.27 12 1 365.61 365.65 0.93 1476.42 380.32 0.15 363.97 11 1 365.47 365.5 0.79 1722.76 484.42 0.13.27 11 1 365.56 365.59 0.78 1763.91 484.49 0.13 363.97 10.1 1 365.23 365.34 1.47 926.55 211.23 0.22.27 10.1 1 365.33 365.44 1.44 947.59 211.42 0.22 10.05 Bridge Lia bru 363.97 10 1 365.23 365.31 1.26 1076.24 212.03 0.18.27 10 1 365.33 365.41 1.24 1097.36 212.23 0.17 363.97 9 1.94 365.01 1.21 1302.85 407.55 0.2.27 9 1 365.07 365.13 1.17 1355 407.55 0.19 363.97 8 1.83.9 1.23 1118.21 292.6 0.2.27 8 1.97 365.04 1.19 1159.05 292.74 0.19 363.97 7 1.56.65 1.37 1005.31 324.25 0.25.27 7 1.74.82 1.3 1063.41 324.72 0.23 363.97 6 1.36.46 1.35 1025.4 306.69 0.23.27 6 1.57.66 1.27 1090.13 308.3 0.21 363.97 5 1.28.31 0.73 1870.58 663.01 0.14.27 5 1.51.54 0.68 2023.88 663.01 0.12 363.97 4 1.19.25 1.05 1413.65 464.5 0.18.27 4 1.44.49 0.98 1528.87 464.5 0.16 363.97 3 1 363.97.03 1.12 1277.44 460.13 0.2.27 3 1.27.32 1.01 1416.53 460.16 0.17 363.97 2 1 0.34 3959.95 420.7 0.04.27 2 1.29.3 0.33 4084.7 422.19 0.03 363.97 1 1 363.94 363.98 0.89 1625.74 536.68 0.16.27 1 1.25.28 0.81 1789.47 537.03 0.14 363.97 0 1 363.97 363.97 0.14 9579.32 488.35 0.01.27 0 1.27.27 0.14 9725.95 488.35 0.01 33