Enebakk kommune Beregning av 200-årsflom og kulvertkapasiteter, og vurdering av flomveier
RAPPORT Rapport nr.: Oppdrag nr.: Dato: 16182001-1 16182001 Kunde: Enebakk kommune Flomvurdering Flateby Beregning av 200-årsflom og kulvertkapasiteter, og vurdering av flomveier Sammendrag: På oppdrag for Enebakk kommune har Sweco utført en omfattende flomvurdering for Flateby. Arbeidet omfatter hydrologiske og hydrauliske beregninger samt analyse av mulige flomveier og tiltak. Arbeidet omfatter også vurdering av muligheten for å ta i bruk et gammelt bekkeløp (bekken gjennom Sentrum) som ikke er vannførende per i dag. Vurderingen er utført både med tanke på flomveier og permanent vannføring i bekken. Flomverdier med gjentaksintervall 200 år er beregnet basert på eksisterende frekvensanalyse og på ekstremenedbør fra eklima.no ved bruk av rasjonell metode. Rundt 24 stikkrenner og kulverter er registrert og kapasiteten på disse er beregnet. Flere av stikkrennene har ikke nok kapasitet til å avlede flommen. Kulverten på FV120 må oppdimensjoneres hvis bekken gjennom sentrum skal brukes som flomveien og skal føre mer enn 1,8 m 3 /s. En To-dimensjonal (2D) hydraulisk modell (Riverflow-2D), er benyttet for beregning av vanndybde, vannhastighet og strømningsretning ved Q 200. Scenarioer for blokkering av kulverter/stikkrenner er inkludert i beregningen. Resultatet er brukt til å vise og vurdere mulige flomveier og tiltak. Resultatene fra rapporten kan brukes i eventuell senere prosjektering av tiltak. Usikkerhet De hydrologiske og hydrauliske beregningene er beheftet med noe usikkerhet, på grunn av usikkerhet i datagrunnlaget (ekstremnedbør, vannføring, skalering, osv), usikkerhet i høydegrunnlag og usikkerhet i Manningstall (ruhet). Resultatene er imidlertid etter vår vurdering det beste som kan fremskaffes for planlegging, basert på det datagrunnlag som finnes for området per i dag. Vannføringsmåling i feltet kan forbedre konklusjoner, men det vil ta tid å etablere en vannføringsserie med brukbar lengde.
Innhold 1 Innledning... 1 2 Befaring... 2 3 Hydrologiske beregninger... 6 3.1 Vurdering av 200-årsflommen ved Haugdammen... 6 3.2 Avrenning til delfelt... 6 3.3 Avrenning i Kjensli og Sentrum før og etter utbygging... 8 3.4 Lavvannføring og flomvannføring i bekken gjennom Sentrum... 8 4 Kulverter... 12 4.1 Registrerte kulverter... 12 4.2 Kapasitetskontroll og tiltak... 17 5 Hydrauliske beregninger... 19 5.1 Hydraulisk modell... 19 5.2 Scenarier og modellresultater... 20 5.3 Flomutsatte områder ved dagens situasjon... 23 5.4 Tilkobling av gammel bekk... 27 6 Flomveivurdering og tiltak... 28 6.1 Flomdemping i Haugdammen... 32 6.2 Tilkobling av gammel bekk... 32 7 Referanser... 34 Bilag Bilag 1 Nedbørdata fra eklima Bilag 2 Lokale felt til kulverter Bilag 3 Kart med strekninger der laserdata ikke gjengir bekken godt nok Bilag 4 Vanndybdekart hele området Bilag 5 Vannhastighetskart med strømningsretning hele området Bilag 6 Vannhastighet og strømningsretning for dagens situasjon ved kulvert 20, 21 og 22 Bilag 7 Vannhastighet og strømningsretning for dagens situasjon ved kulvert 1 til 5 Bilag 8 Vannhastighet og strømningsretning for dagens situasjon ved kulvert 6 Bilag 9 Vannhastighet og strømningsretning for dagens situasjon ved kulvert 7 og 8 Bilag 10 Vannhastighet og strømningsretning for dagens situasjon ved kulvert 9 til 11 og Sentrum Bilag 11 Resultater kapasitetskontroll kulverter i
1 Innledning Enebakk kommune ønsker å få oversikt over aktuelle flomveier i Flateby (Figur 1), når kapasiteten på stikkrenner/kulverter er brukt opp eller kulvertene blir blokkert. Det ønskes også illustrasjon/beskrivelse av mulige flomveier samt forslag for eventuelle tiltak. Videre skal det vurderes hvorvidt det kan etableres en alternativ vannvei via Flateby sentrum, ved å koble en gammel bekk til bekken som renner ned fra Haugdammen. I forbindelse med oppdraget er det utført en hydrologisk analyse og hydraulisk modellering for å gi svar på følgende spørsmål: 1. Hvor stor er 200-årsflommen (Q200) ved Haugdammen? 2. Hvor mye avrenning kommer fra delfeltene nedenfor Haugdammen? 3. Hvordan endres avrenningen gjennom utbyggingen av Kjensli og Sentrum? 4. I hvilken tilstand er kulvertene, og har de per i dag nok kapasitet til å avlede Q 200? 5. Hvilke områder er flomutsatte ved Q 200? 6. Hva er konsekvensen av blokkering av kulverter? 7. Kan den gamle bekken gjennom Sentrum reetableres med permanent vannføring, eller som flomvei? Hva er konsekvensene av en slik reetablering for området nedstrøms fylkesveien Fv120? 8. Hvilke tiltak er aktuelle ift. flomdemping, flomavledning og skadeforebyggelse under Q 200? Figur 1: Kart over Flateby med posisjoner av kulverter/stikkrenner og Haugdammen. Det er brukt samme nummerering som på tidligere registrering av stikkrenner (Sweco, 2015). 1
2 Befaring Befaring ble gjennomført den 17.08.2015. Befaring begynte ved kulvert nr. 19 ovenfor Haugdammen og nedover ved kulvert 11. Befaringen fortsatte videre langs den gamle bekken gjennom Sentrum, og området rundt bedehuset. Figur 2 til Figur 9 viser bilder tatt på befaring. Fire kulverter ovenfor Haugdammen (nr. 19 til 22) og to kulverter under Fv120 (nr. 18 og 23) ble registrert ved bruk av en Topcon RTK GPS og målebånd. Det ble også målt inn noen høydekoter på terskelen ved utløpet av Haugdammen (Figur 3). Figur 2: Ovenfor Haugdammen, sett fra stibruen mot øst. Figur 3: Haugdammen sett fra nedstrøms. 2
Figur 4: Innløpet til kulvert 1. Figur 5: Innløpet til kulvert 5. 3
Figur 6: Innløpet til kulvert 7. Figur 7: Provisorisk flomvoll ovenfor kulvert 11 ved barnehagen. 4
Figur 8: Sentrumsområdet sett fra Fv120 ved kulvert 18. Figur 9: Området ved utløpet til kulvert 18. 5
3 Hydrologiske beregninger 3.1 Vurdering av 200-årsflommen ved Haugdammen Som utgangspunkt er det benyttet rapportene Multiconsult (2014) og Sweco (2015), som inneholder flomberegning for Haugdammen og andre steder i Flateby. Multiconsult (2014) beregnet tilløpsflom til Haugdammen (Tabell 2) ved hjelp av flomfrekvensanalyse. Flomverdiene er basert på analyse av målestasjoner i området som har enten lange serier eller feltparametere som er i området av feltparametere til Haugdammen. Multiconsult beregnet middelflom for Haugdammen basert på gjennomsnittlig middelflom (q M) ved 6.10 Gryta (203 l/s/km²) og 8.6 Sæternbekken (279 l/s/km²) og på middelvannføring (Q m ) vist i Tabell 1. Likningen er vist nedenfor., =0.5,.,, +, æ,, æ Tabell 1: Middelflomverdier og Middelvannføring ved Gryta og Sæternbekken. Gryta Sæternbekken Areal (km²) 7,03 6,23 Middelflom, qm (l/s/km²) 203 279 Middelvannføring, qm (1960-1990) (l/s/km²) 18,7 17,6 Middelvannføring, Qm (1960-1991) (m³/s) 0,13 0,11 Flomfrekvensanalysen utført av Sweco (2015) ga lignende tall som Multiconsults analyse; dvs. middelflom ved Gryta på 203 l/s/km², og ved Sæternbekken på 272 l/s/km², ifølge Sweco (2015). Forskjellen er ubetydelig. Både Sweco (2015) og Multiconsult (2014) brukte QT/QM verdier for Gryta på grunn av sammenlignbare feltparametere og lang måleperiode. Resulterende middelflom ved Haugdammen er på ca. 300 l/s/km². Resultatet er vurdert rimelig etter sammenligning med forventet Q 1000 som er på ca. 900 l/s/km² (Q 1000/Q M = 3,0). Referansetall for Q1000 er 600-1200 l/s/km² (NVE, 2011). Feltarealet til Haugdammen er på ca. 1,4 km². Forholdstall Q200/QM er lik 2,5 basert på Gryta. Tilløpsflom til Haugdammen ifølge Multiconsults beregning er vist i Tabell 2. Effekten av klimaendringer er ivaretatt gjennom bruk av en klimafaktor på 1,2 som tilsvarer en økning med 20 %. Tabell 2: Flomverdier (Q200) for Haugdammen (Multiconsult, 2014) og hensyn til klimaendringer. Flom og Gjentaksintervall Q 200 1,2*Q 200 Tilløpsflom, Døgnverdi (m³/s) 1,05 1,26 Tilløpsflom, Kulminasjon (m³/s) 2,21 2,65 3.2 Avrenning til delfelt For å ta hensyn til bidrag til avrenning fra delfeltene nedenfor Haugdammen beregnet vi Q 200 ved utvalgte kulverter. Oppstrøms Haugdammen ligger fire kulverter (19, 20, 21 og 22). Med en konservativ vurdering for de fire kulvertene setter vi Q 200 ved disse lik Q 200 for Haugdammen, som vist i Tabell 2. 6
Nedstrøms Haugdammen ligger flere kulverter i urbane strøk (nr. 1 til 11). Sweco (2015) beregnet Q200 ved stikkrenne 1, 7 og 12, basert på Q200 fra Gryta og skalering mot areal. Verken Sweco (2015) eller Multiconsult (2014) brukte resultater fra den rasjonelle formel. Den rasjonelle formel er basert på avrenningskoeffisienter og nedbør-intensitet. For kulverter som ligger i små urbane strøk er det viktig at den rasjonelle formel brukes fordi det er mer konservativt. Flomstørrelsen ved kulvertene i Flateby nedstrøms Haugdammen er beregnet som summen av Q200 ved Haugdammen og Q200 fra de respektive lokale feltene, beregnet ved bruk av den rasjonelle metode. Konsentrasjonstiden for naturlige felt beregnes etter følgende formel: =0,6, +3000 der lengde av feltet (m) høydeforskjell i feltet (m) effektivt sjøareal (-) Nedbørintensiteten bestemmes fra IVF-kurven for et gitt gjentaksintervall og en varighet som er lik feltets konsentrasjonstid. Avrenningen Q etter den rasjonelle formel er: = der avrenningsfaktor (-) nedbørintensitet (l/s/ha) feltareal (km 2 ) klimafaktor Beregninger som tar hensyn til de urbane områdene for feltene til stikkrenne 1 til 11 ble utført. Feltene til stikkrenne nr. 3 og 4, og henholdsvis 9, 10 og 11 ble slått sammen på grunn av liten størrelse av de enkelte feltene. I tillegg beregnet vi avrenningen for feltet til utbyggingsområdet i Flateby sentrum (kulvert 18) og for feltet til stikkrennen som tidligere koblet det gamle bekkedraget gjennom dette området til bekken fra Haugdammen (kulvert 18-1). Nedbørintensitet ble bestemt ut i fra IVF kurven for 2840 Høland-Kollerud (Bilag 1). Vi valgte en relativt høy avrenningsfaktor på 0,9 (Statens Vegvesen, 2014), siden det må antas mettet grunn. Bare for stikkrenne 18 brukte vi en lavere avrenningsfaktor på 0,65 pga. den store andelen av dyrket mark. Beregnet avrenning med 200 år gjentaksintervall og klimafaktor på 1,2 for alle delfeltene er vist i Tabell 3. Kart med delfeltgrenser er vist i Bilag 2. 7
Tabell 3: Avrenning Q200 for kulverter nedstrøms Haugdammen med klimafaktor 1,2. Felt til kulvert nr. Areal A se 1,2 Q 200 (km 2 ) (km) (m) (%) (mm/h) (-) (m 3 /s) 1 0,01707 0,17 25-20 80 0,90 0,41 2 0,02289 0,25 30-27 67 0,90 0,46 3+4 0,05100 0,41 30-45 52 0,90 0,79 5 0,01511 0,26 12-45 52 0,90 0,23 6 0,02111 0,30 13-50 50 0,90 0,32 7 0,02815 0,27 32-29 65 0,90 0,55 8 0,01082 0,28 34-28 66 0,90 0,21 9+10+11 0,01305 0,22 28-25 71 0,90 0,28 18-1 0,04118 0,39 27-45 52 0,90 0,64 18 0,11710 0,46 23-58 48 0,65 1,23 3.3 Avrenning i Kjensli og Sentrum før og etter utbygging Vi brukte den rasjonelle formel for å beregne endring i avrenning ved utbygging av Kjensli og Sentrum. Avrenningsfaktorene ble tilpasset til endringer i overflate. Resultater er vist i Tabell 4. Endringen i avrenning utgjør 0,15 m 3 /s og 0,47 m 3 /s for henholdsvis Kjensli og Sentrum. Med varigheten på 169 og 58 minutter for henholdsvis Kjensli og Sentrum fører dette til vannvolum på ca. 1457 m 3 og 1630 m 3. Ved krav om at avrenningen ikke skal økes etter utbygging må disse vannvolumene fordrøyes lokalt, dvs. det må etableres et buffermagasin med tilsvarende størrelse. For å ta hensyn til en eventuell økning av varigheten og for å legge inn litt sikkerhetsmargin kan de beregnede tall økes med rundt 30 % til henholdsvis 1900 m 3 og 2100 m 3. Tabell 4: Avrenning Q200 for Kjensli og Sentrum før og etter utbyggingen, med klimafaktor 1,2. Felt til kulvert nr. Areal A se Konsentrasj onstid Feltlengde Høydeforskjell Konsentrasjonstid (minutter) Nedbørintensitet Avrenningsfaktor Feltlengde Høydeforskjell Nedbørintensitet Avrenningsfaktor 1,2 Q 200 (km 2 ) (km) (m) (%) (minutter) (mm/h) (-) (m 3 /s) Kjensli før 0,97 1,80 63 1,09 169 21 0,58 3,90 etter 0,60 4,05 -Differanse: 0,15 Sentrum før 0,11 0,46 23-58 48 0,65 1,23 - etter 0,90 1,70 - Differanse: 0,47 3.4 Lavvannføring og flomvannføring i bekken gjennom Sentrum Hydrologiske beregninger er utført for å finne lavvannføring og flomvannføring i den gamle bekken. Det finnes ingen målestasjoner i feltet, derfor er vannføringsserien konstruert ved bruk av skalering mot målestasjonene 6.10 Gryta og 8.6 Sæternbekken. Vannføringsserien er konstruert for feltet til kulvert 18 inkludert feltet til kulvert 18-1, og ovenfor felt til bekken som renner ned mot Øyerenveien (inkludert felt til Haugdammen). Flerårsstatistikk er beregnet per dag i året og er vist i Figur 10 og Figur 11. Skaleringsformelen er vist nedenfor., =0.5 +, æ æ 8
Figur 10: Flerårsstatistikk, maks, middel, median og minste vannføring per dag (skalerte vannføringsserien) Figur 11: Flerårsstatistikk, middel, median og minste vannføring per dag (skalerte vannføringsserien) 9
NVEs hydrologiske datasystemer database ble brukt til å beregne varighetskurver og eventuelt lavvannføring (95-persentil) for 6.10 Gryta og 8.6 Sæternbekken (Figur 12Error! Reference source not found.). Lavvannføring (95-persentil) er 2 l/s (Tabell 5). Lavvannsverktøyet ble brukt til å beregne spesifikke middelvannføring. Det er antatt at totalfelt til bekken inkluder felt til Haugdammen og restfelt i Flateby sentrum. Feltareal er lik 1,72 km². Middelvannføring (q N) for 1961 1990, er tatt fra NVE avrenningskart og er lik 22,3 l/s/km². Figur 12: Varighetsskurver for vannføring ved Gryta og Sæternbekken Tabell 5: Lavvannføring i bekken gjennom sentrum. Gryta Sæternbekken Bekken i Sentrum Areal (km²) 7,03 6,23 1,72 Middelvannføring, Qm (1971-2014) (m³/s) 0,15 0,11 0,03 Lavvannføring (95-persentil) (m³/s) 0,008 0,005 0,002 (l/s) 8 5 2 Middelflom er beregnet ved bruk av følgende formel. Resultatet er kontrollert mot resultatene fra rasjonell metode og resultatet fra hydrauliske modellen.,, =0.5,., +, æ,, æ Flomvannføring Q 200 ligger mellom 2,71 og 6,24 m³/s avhengig av beregningsmetodikk. Flomvurdering i umålte små felt er noe usikker og flere metoder fører som regel til forskjellige resultater. Resultatene er vist i Tabell 6. 10
Flomvannføring kan deles mellom bekken mot Øyerenveien og bekken som renner gjennom sentrum. Tabell 6: Flomvannføring i bekken gjennom sentrum. enhet Q200 1,2* Q200 Flomvannføring i bekken basert på Flomfrekvensanalyse og skalering qm l/s/km² 300 qn l/s/km² 22,3 q200 l/s/km² 750 Q200 (Døgnverdi) m³/s 1.29 Q200 (Kulminasjonsverdi) m³/s 2,71 3,26 Flomvannføring basert på rasjonelle formel nedstrøms Haugdammen + Q 200 Haugdammen 1,2 *Q200 (Kulminasjonsverdi) nedstrøms dammen m³/s 4,03 4,84 1,2 *Q200 (Kulminasjonsverdi) haugdammen m³/s 2,21 2,65 1,2 *Q200 (Kulminasjonsverdi) m³/s 6,24 7,49 11
4 Kulverter 4.1 Registrerte kulverter Diameter/bredde, lengde, høydeforskjell fra overkant innløp til topp vei, materiale og tilstand av kulvert 19 til 22 og kulvert 18 ble registrert (Tabell 7, Figur 13 til Figur 22). Kulvert 23 kunne ikke bli fullstendig registrert pga. manglende GPS-dekning på stedet, og ukjent sted for innløpet. Tilstanden til kulvertene er delvis slik at avledningskapasiteten blir redusert. Det ligger en del steinblokker eller større steiner ved inn- og utløp eller i rør (Figur 13, Figur 14 og Figur 15). Kulvert 18 er halvveis fylt opp med sedimenter i utløpet, og det ligger vegetasjon ved utløpet til kuvert 18 og 19 (Figur 14, Figur 16). I kulvert 21 er det en forskyvning i røret (Figur 18). I utløpet til kulvert 22 henger en geotekstil (Figur 21). Tabell 7: Registrerte kulverter under befaringen 17.08.2015 Kulvert nr. Materiale Diameter Bredde Høyde Lengde Tverrsnittsform Overfyllingshøyde (sirkulær/ rektangulært) (m) (m) (m) (m) (m) 18 s Plast 0,75 - - 82,6 4,6 19 s Plast 0,60 - - 6,2 0,1 20 s Betong 1,00 - - 10,8 1,4 21 r Betong - 0,55 0,56 12,1 0,3 22 s Stål 1,20 - - 6,0 1,3 23 s Plast 0,40 - - Mangler Mangler Figur 13: Innløp kulvert 18 12
Figur 14: Utløp kulvert 18. Røret er halvveis fylt opp med sediment, og det ligger tre og store steiner ved utløpet. Figur 15: Innløp kulvert 19. 13
Figur 16: Vegetasjon og drivgods nedenfor utløpet kulvert 19. Figur 17: Innløp kulvert 20. 14
Figur 18: Forskyvning i kulvert 20. Figur 19: Utløp kulvert 21. 15
Figur 20: Innløp kulvert 22. Figur 21: Geotekstil i utløpet kulvert 22. 16
Figur 22: Utløp kulvert 23. 4.2 Kapasitetskontroll og tiltak Vi foretok en forenklet kapasitetsberegning av de eksisterende kulvertene. Kulvertene skal kunne avlede 200-årsflommen. Q 200 for kulvert 18 ble antatt som summen av Q 200 for feltet til kulvert 18-1 og 18 basert på dagens situasjon, dvs. alt vann ovenfor feltet til 18-1 renner i bekken ned mot Øyerenveien (Tabell 3); Q 200 for kulvert 19 til 22 er 2,65 m 3 /s. Som kriteriet for den maksimale kapasiteten satte vi den høyeste vannstanden ved innløpet til kulverthøyden pluss halve overfyllingshøyden. Da aksepterer man maksimalt en vannstand som ligger halvveis mellom kulvertens overkant og bakkenivå. Dette er en antakelse ut fra hensyn til stabilitet og erosjon. Overstiger vannstanden den verdien er faren for at det oppstår erosjon og ustabilitet uakseptabel høy. Resultatet av kapasitetsberegningen (Tabell 8) viser at kulvert 18 til 21 ikke har stor nok kapasitet til å avlede 200-årsflommen, dvs. vannstanden ved innløpet under 200-årsflommen er høyere enn den maksimalt aksepterte vannstanden. Kulvert 22 er den eneste av de registrerte kulvertene som har tilstrekkelig kapasitet til å avlede 200-årsflommen. I Bilag 11 er det foreslått tiltak for å øke kapasiteten til kulvert 18 til 21 ved og øke dimensjonen eller legge flere rør. Beregningene forutsetter at kulvertenes tverrsnitt kan bli fult utnyttet. Det er derfor nødvendig å vedlikeholde kulvertene og bekken godt. Fjerning av drivgods og vegetasjon i bekken, sedimenter i kulvertene og objekter ved inn- og utløp sikrer frie strømningstverrsnitt, og oppretteholder dermed den nødvendige avledningskapasiteten. 17
Tabell 8: Kapasitetskontroll kulvert 18 til 22. Kulvert nr. Maks. vannstand ved innløpet Maks. vannføring Vannføring Q 200 Beregnet vannstand ved innløpet for Q 200 (m) (m) 18 3,05 1,84 1,87 3,14 19 0,65 0,36 2,65 34,55 20 1,70 2,18 2,65 2,52 21 0,71 0,46 2,65 23,58 22 1,85 3,20 2,65 1,27 18
5 Hydrauliske beregninger 5.1 Hydraulisk modell Det ble bygd opp en hydraulisk 2D modell og simulert avrenningen for 200-årsflommen i bekkedraget i Flateby fra nedenfor Berskaumyra til Øyeren. Vi brukte programvaren RiverFlow2D Plus for de hydrauliske simuleringene. På grunn av formålet med de hydrauliske beregningene la vi større fokus på den gamle bekken gjennom Flateby sentrum og nedover i våre beregninger enn på den sørøstlige grenen av bekken nedenfor stikkrenne 11. Derfor la vi inn avrenning fra lokale felt ved kulvert 1 til 11, men ikke ved kulvertene nedenfor eller ved bekken som løper inn fra sørvest mellom kuvert 13 og 14 (Figur 23). Figur 23: Kartet viser området av Flateby som ble modellert hydraulisk i 2D. Terrengmodellen er basert på lasermåling fra fly, mottatt fra Enebakk kommune. Det er viktig å merke seg at bygninger er ikke avbildet i laserdataene, dvs. modellresultatene viser strømningsretninger og -veier i terrenget uten bygninger. Strømningsretninger og -veier kan derfor i detalj være noe annerledes i realiteten, siden vannet i realiteten må strømme rundt bygninger o.l., så fremt disse ikke blir ødelagt av strømmen. Delvis er punkttettheten i bekken lav. Det medførte at bekken ikke ble gjengitt godt nok i terrengmodellen på enkelte strekninger (Bilag 2). På noen steder var det derfor nødvendig å tilpasse terrenget manuelt. Som grunnlag for terrenget i den hydrauliske modellen ble det laget et rutenett med 30 cm punktavstand i området langs bekken, mens punktavstanden i resten av det modellerte området var 1 m. Elementstørrelsen i den hydrauliske modellen varierte mellom 1,2 m i området langs bekken, 3 m i nærheten av bekken og i flomutsatte områder, og 12 m i områder uten overflatevann. Manningsverdier (ruhet) brukt i modellen er vist i Tabell 9. 19
For å representere Haugdammen i den hydrauliske modellen bedre enn terrengmodellen gjør det, ble det laget en terskel på høydekote 237,3 moh. Det tilsvarer høyden av den laveste steinblokken i dammen, der en stor andel av vannet vil strømme over (Figur 3). Tabell 9: Manningsverdier brukt i den hydrauliske modellen. Område Mannings ruhetstall (m 1/3 /s) Skog 10 Bolig 40 Gress, park, grønt 28 Bekk 14 Asfalt, vei 50 Dyrket mark 33 5.2 Scenarier og modellresultater Følgende scenarier ble simulert: 1. Q 200 dagens situasjon 2. Q 200 dagens situasjon med blokkert kulvert 1 3. Q 200 dagens situasjon med blokkert kulvert 5 4. Q200 dagens situasjon med blokkert kulvert 7 Modellresultatene viser hvilke deler av Flateby vil bli oversvømt under 200-årsflommen. Særlig flomutsatte områder, der bygninger er berørt, ligger mellom kulvert 20 og 22, rundt kulvert 2 og 3, mellom kulvert 5 og 8 på østsiden av bekken, og ved barnehagen (Figur 24). Vanndybde er opptil 1 m enkelte steder i bebygde områder, og vannhastighet opptil 2,7 m/s (Bilag 4 og 5). Størst vanndybde opptrer i Sentrum, der et stort område vest for Fv120 blir oversvømt. På grunn av oppstuvingen fra kulvert 18 dannes det et vanndekt området med relativt stillestående, opptil 4,2 m dypt vann. 20
Figur 24: Vanndekket areal og vanndybde for dagens situasjon under 200-årsflommen. Blokkering av kulvert 1 gir lite forskjell i oversvømt areal, vannhastighet og vanndybde. Vannstanden oppstrøms kulvert 1 blir ca. 10 cm høyere, vannet sprer seg litt bredere på veikryssingen over bekken, og mer vann renner i veien på venstre til bekken (Figur 25). Figur 25: Vanndybe ved kulvert 1 ved dagens situasjon (venstre) og ved blokkering av kulvert 1 (høyre). Blokkering av kulvert 5 gir nesten ingen forskjell i oversvømt areal, vannhastighet og vanndybde. Vannet sprer seg litt mer til venstre siden av bekken (Figur 26). Blokkering av kulvert 5 har liten effekt siden mye av vannet renner utenfor kulvert 4 over veien og tilbake til bekken nedstrøms kulvert 5. 21
Figur 26: Vanndybe ved kulvert 5 ved dagens situasjon (venstre) og ved blokkering av kulvert 5 (høyre). Ved blokkering av kulvert 7 renner nesten alt vann ut av bekken mot øst i retning Sentrum (Figur 27). Mer areal blir oversvømt øst for innløpet til kulvert 7, men vannhastighet og vanndybde øker ubetydelig i dette området. Blokkeringen fører til at mindre areal blir oversvømt øst for strekningen mellom kulvert 7 og 8, der vannet ellers renner ut av bekken, når kulvert 7 ikke er blokkert. Figur 27: Vanndybe ved kulvert 7 ved dagens situasjon (venstre) og ved blokkering av kulvert 7 (høyre). Kombinasjoner av blokkeringer av kulvert 1, 5 og 7 ville ikke gi forskjellige resultater, siden resultatene av blokkering av kulvert 1 og 5 viste at alt vann renner tilbake til bekken nedstrøms kulvertene. Dermed blir utgangspunktet for blokkering av kulverter nedstrøms (kulvert 5 og 7) i forhold til vannmengde det samme. 22
5.3 Flomutsatte områder ved dagens situasjon I området mellom kulvert 20 og 22 når vannstanden garasjer og hus (Figur 28). I senkningen mellom Kjensliveien og Østbyveien stues vannet opp. Her er vannhastigheten lav, delvis er vannet stillestående, og vanndybden når rundt 2 m. Høyere hastighet er oppnådd nedstrøms kulvert 20, med 2 m/s på det høyeste (Bilag 6). Figur 28: Vanndekket areal og vanndybde for dagens situasjon ved kulvert 20, 21 og 22. 23
Vannstanden når også inn til hus sør-øst for bekken mellom kulvert 1 og 4, og nord-øst for bekken nedstrøms kulvert 5 (Figur 29). I tillegg renner vann i Nygårdsveien. Her kommer vannhastigheten opp i 1,8 m/s (Bilag 7). Figur 29: Vanndekket areal og vanndybde for dagens situasjon ved kulvert 1 til 5. 24
Mellom kulvert 5 og 6 renner den største andelen av vannet ut av bekken gjennom bebyggelsen mot sør-øst (Figur 30). Vanndybden når 0,5 m og vannhastigheten kommer opp i 2,3 m/s på det høyeste (Bilag 8). Figur 30: Vanndekket areal og vanndybde for dagens situasjon ved kulvert 6. 25
Mellom kulvert 7 og 8 renner det enda mer vann ut av bekken, forener seg med strømmen gjennom bebyggelsen ovenfra, strømmer til kulvert 18-1 og videre mot Sentrum (Figur 31). Vanndybden er opptil 0,5 m, bortsett fra senkningen ved kulvert 18-1, der det er opptil 0,8 m dyp. Vannhastigheten når opptil 2,4 m/s der vannet strømmer gjennom bebyggelsen (Bilag 9). I området der vannet renner over Fiolveien til utløpet fra kulvert 18-1 når vannhastigheten opp i 3,2 m/s. Figur 31: Vanndekket areal og vanndybde for dagens situasjon ved kulvert 7 og 8. 26
Mellom kulvert 10 og 11 renner noe vann ut mot barnehagen (Figur 32). Sentrumsområdet står under vann med en dybde opptil 4,2 m. Dette skyldes begrenset kapasitet i kulvert 18, som fører til oppstuving og fylling av senkningen i sentrum. Vannet er stort sett stillestående eller har hastighet under 0,2 m/s (Bilag 10). I tillegg til strømmen gjennom kulvert 18 renner vannet ut av sentrum ved to steder sør for sentrum, der det renner tilbake til bekken. Figur 32: Vanndekket areal og vanndybde for dagens situasjon i Sentrum. 5.4 Tilkobling av gammel bekk Det er flere krav ved tilkobling av den gamle bekken gjennom Sentrum: 1. Den skal ha permanent vannføring. 2. Det skal ikke oppstå fare for erosjon nedstrøms kulvert 18. 3. Skal ikke gjøre det nødvendig å øke dimensjon av kulvert 18. 4. Vurderes som flomvei. Erosjonssikring nedenfor kulvert 18 Fv120 Nedstrøms FV120 og kulvert 18 er det per i dag ingen erosjonssikring med stein i bekken. Vurdering av behov for erosjonssikring er gjort på strekningen og beskrevet her. Helning på strekningen FV120 Øyeren er bratt og bare 11 % av strekningen har helning under 1 % (Tabell 10). 27
Tabell 10: Helning nedstrøms kulvert 18 Strekning (Avstand fra utløp til kulvert 18 Lengde Helning (m) (m) (m) (%) 1-188 110 2.1 2 188 277 298 7.9 3 277 344 387 1.3 4 344 548 454 8.4 5 548 644 658 14.6 6 644 734 754 3.2 7 734 985 845 13.2 Metode for bunn og sidesikring i bratte elver med helning lik eller større enn 2 % er beskrevet i NVE (2009) kapittel 4.7. Når en bratt elvebunn skal sikres med rauset stein (Figur 67) kan Robinsons formel (nedenfor) brukes til å beregne steinstørrelsen: Her er: D 50 = steinstørrelse (m) S 0 = bunnhelling (-) q = enhetsvannføring (m 2 /s) Formlene under er brukt til å anslå tykkelsen (t) på plastringssteinen. Dagens kapasitet ved kulvert 18 er 1,84 m 3 /s og er ikke tilstrekkelig. Det forventes at flomvannføringen i bekken kan bli opptil 5,5 m 3 /s. Kulvert 8 skaper en restriksjon. Det er beregnet steinstørrelse for erosjonssikring ved Q 200vannføring gjennom dagens kulvert, dvs 1,92 m 3 /s og for 5,5 m 3 /s. For sprengt rauset stein er nødvendig steinstørrelse ca. 0,1-0,2 m. Vannføring Det er antatt at ved en tilkobling av bekken renner 2/3 deler av vannet gjennom sentrum, blir Q 200 gjennom Sentrum rundt 5,5 m 3 /s. Bekken må utformes slik at den har kapasitet for denne vannmengden for å kunne avlede flommen. For å oppnå en permanent vannføring i bekkeleiet ved for eksempel en antatt bunnbredde på 1 m med minst 0,1 m vanndybde må vannføringen være minst 0,06 m 3 /s. Utforming av bekken må bestemmes i en senere fase (prosjektering). Lavvannføring (95 % prosentil) er beregnet lik 0,002 m 3 /s og mengden inkluderer vann som må føres i bekken møt Øyerenveien. Det er veldig lite vann. Likevel, fra Figur 11, er det vist at middelvannføring over flere år er stor nok for på sikre vannføring i bekken stort sett hele året. Vannføringen ble skalerte fra andre felt og bør verifiseres med målinger i selve feltet før en beslutning blir tatt. 6 Flomveivurdering og tiltak Vi vurderte tiltak i forhold til flom og flomveier langs bekken gjennom Flateby. Aktuelle tiltak er oppsummert i Tabell 11, samt referanse av de aktuelle områdene til kart og figurer. Rollen av 28
Haugdammen ift. flomdempning er beskrevet i eget avsnitt (Kapittel 6.1). Tilkoblingen av den gamle bekken gjennom Sentrum har innflytelse på hvor mye vann renner i bekken nedstrøms kulvert 5/6/7, og må derfor ses i sammenheng med tiltak (Kapittel 6.2). Tabell 11: Liste over mulige flomtiltak i Flateby. Kartreferanse Område Tiltak T1, Figur 33 Kulvert 19, 21 Øke kapasiteten til kulvert 19 og 21 T2, Figur 33 Utløp Berskaumyra Utforming av utløpet fra Berskaumyra ved utbygging av Kjensli slik at myra kan brukes til fordrøyning; sikring av tilgrensende nye boligarealer gjennom flomvoller eller tilpasset utforming av vei og T3, Figur 33 Mellom kulvert 19 og 21 T4, Figur 33 Mellom kulvert 20 og 22 T5, Figur 34 Mellom kulvert 1 og 3 T6, Figur 34 Mellom kulvert 3 og 5 T7, Figur 35 Mellom kulvert 5 og 6 T8, Figur 35 Mellom kulvert 6 og 8 T9, Figur 36 Mellom kulvert 8 og 11 terreng. Sikre bebyggelsen mot oversvømmelse enten ved å gjenopprette bekkeløp med stor nok kapasitet når Kjensli bygges ut, eller ved å bygge flomvoll på sørsiden av bekken mellom kulvert 19 og 21; plass til dette kan skapes ved å skjære nye Kjensliveien inn i skråningen mot nord. Utnytte arealet mellom bekken, Kjensliveien, Østbyveien og parkeringsplassen til fordrøyning (ca. 2800 m 2 ); sikring med flomvoll mot Østbyveien og heving av veinivået på kulvert 21; eventuelt senkning av terrenget/veien nord-øst for bekken mellom kulvert 21 og 22, slik at den kan brukes til flomavledning. Trang strekning med flere veikryssinger gjør det nødvendig å øke kapasiteten til kulvertene og bekken. Økt kapasitet i bekken kan oppnås med bratte sider ved å forbygge bekkesiden f.eks. med steinblokker/tørrmur, som samtidig sikrer mot erosjon. Husene sør-øst for bekken kan sikres med flomvoll langs bekken. Bruk av kulvert 5 er ikke åpenbar, kan eventuelt fjernes; tilkoble bekken til gamle bekken gjennom Sentrum herfra (Kapittel 6.2), eller øke kapasiteten i bekken gjennom økt bredde, eventuelt med erosjonssikring langs øst-siden av bekken som virker som barriere mot bebyggelsen. Flomvoller langs øst-siden av bekken/ økning av bekkens kapasitet ved tilkobling av bekken til Sentrum fra ovenfor kulvert 6 (Kapittel 6.2) eller henholdsvis fra mellom kulvert 7 og 8. Ellers betydelig kapasitetsøkning i bekken og kulverter nødvendig. Etablere flomvoller langs øst-siden av bekken for å hindre at vannet renner ut mot barnehagen (provisorisk til stede allerede i dag; Figur 7). Hvis bekken ikke blir koblet til gamle bekken gjennom Sentrum er betydelig kapasitetsøkning i bekken og kulverter nødvendig. T10, Figur 36 Sentrum Ved tilkobling av den gamle bekken gjennom Sentrum og bruk av den som flomvei må kulvert 18 oppdimensjoneres; utforming av grøntstrukturen ved utbygging av Sentrum slik at bekken har stor nok kapasitet (Kapittel 5.4). 29
Figur 33: Lokaliteter av tiltak som beskrevet i Tabell 11. Figur 34: Lokaliteter av tiltak som beskrevet i Tabell 11. 30
Figur 35: Lokaliteter av tiltak som beskrevet i Tabell 11. Figur 36: Lokaliteter av tiltak som beskrevet i Tabell 11. 31
6.1 Flomdemping i Haugdammen Haugdammen har noe lagringskapasitet for flomvann og har dermed betydning for flomdemping. Mulighet for å utnytte Haugdammen som et større buffermagasin under flom er imidlertid begrenset siden for mye oppstuving av vann vil føre til oversvømmelse i det ovenfor dammen liggende boligområdet. Fra kart ser man at høydekote 237 moh. strekker seg fra Haugdammen til kulvert 21 (Figur 37). Det laveste punktet i Haugdammens utløp ligger på 237,2 moh. (Figur 3). Høydekote topp vei ved kulvert 21 ligger per i dag på 237,7 moh. For å unngå oppstuving mye lengre opp enn kulvert 21, eller opptil veinivået ved kulvert 21, skal vannivået ved Haugdammens utløp ligge på maksimalt 237,3 moh. Ved eventuell restaurering av Haugdammen er det derfor aktuelt å etablere en terskel som har kapasiteten til å avlede 200-årsflommen og ivaretar dette vannivået. Vanndekket areal i Haugdammen ved en vannstand på 237 moh. er rundt 5000 m 2. Med et antatt areal ved 237,3 moh. på 6000 m 2 og en gjennomsnittlig vanndybde på 0,4 m tilsvarer dette et estimert fordrøyningsvolum på 2400 m 3. Figur 37: Høydekote 237 moh. i Haugdammen. 6.2 Tilkobling av gammel bekk En stor andel av vannet renner ut av bekken oppstrøms kulvert 6, mot sør-øst gjennom bebyggelsen og ned mot Sentrum (Figur 35). Vannet følger åpenbart sitt opprinnelig løp til den gamle bekken gjennom Sentrum. En eventuell tilkobling av den gamle bekken gjennom Sentrum må ses i sammenheng med tiltak nedstrøms kulvert 5. Tilkoblingen har innflytelse på omfanget av tiltak i bekken nedstrøms kulvert 5. Vi skisserer her to alternative løsninger: 32
1. Koble til den gamle bekken ved å lede en del av vannet fra oppstrøms kulvert 6 til Sentrum, og avlaste dermed bekken nedstrøms kulvert 6. Små tiltak er dermed tilstrekkelig for å hindre at vann renner ut av bekken mot sør-øst mellom kulvert 6 og 8. Dette kan oppnås med små flomvoller eller steinmur langs bekken. Mulige løsninger må drøftes sammen med grunneierne, siden bekken renner langs hager/tomter. Denne løsningen for tilkoblingen medfører imidlertid omfattende arbeider for å legge den delen av bekken i rør, f.eks. langs Ødegårdsveien i forbindelse med utbygging av Sentrum. 2. Alternativt kan den gamle bekken kobles til ved å lede vannet i bekken ned til mellom kulvert 7 og 8, og koble bekken til Sentrum derfra. Denne løsningen medfører å legge rør fra ovenfor kulvert 8 langs/under veien som går fra Småttaveien mot øst til kulvert 18-1. Med utbyggingen av Sentrum kan vannet kobles til med en ny kulvert under Fiolveien. Denne løsningen forutsetter imidlertid at kapasiteten i bekken økes betydelig mellom kulvert 5 og 8. 33
7 Referanser Multiconsult (2014) Flomberegning Haugdammen NVE (2011) Retningslinjer for flomberegning. NVE rapport 04/2011 NVE (1998) Vassdragshåndboka Statens Vegvesen (2014) Håndbok N200 Vegbygging Sweco (2015) Øyernveien flomvurdering 34
Bilag 1 Nedbørdata fra eklima, kilde: Multiconsult (2014) 35
Bilag 2 Lokale felt til utvalgte kulverter langs bekken i Flateby nedenfor Haugdammen. 36
Bilag 3 Kart med strekninger der laserdata ikke gjengir bekken godt nok. 37
Bilag 4 Vanndybdekart hele området, 200-årsflom 38
Bilag 5 Vannhastighetskart med strømningsretning for hele området, 200-årsflom 39
Bilag 6 Vannhastighet og strømningsretning for dagens situasjon ved kulvert 20, 21 og 22 40
Bilag 7 Vannhastighet og strømningsretning for dagens situasjon ved kulvert 1 til 5 41
Bilag 8 Vannhastighet og strømningsretning for dagens situasjon ved kulvert 6 42
Bilag 9 Vannhastighet og strømningsretning for dagens situasjon ved kulvert 7 og 8 43
Bilag 10 Vannhastighet og strømningsretning for dagens situasjon ved kulvert 9 til 11 og Sentrum 44
Bilag 9 Resultater kapasitetskontroll kulverter 45