Vattenståndsberäkningar Trosaån

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Vattenståndsberäkningar Trosaån"

Linnéa Öberg
för 5 år sedan
Visningar:

UPPDRAG Infart västra Trosa UPPDRAGSNUMMER 2203080 UPPDRAGSLEDARE Mats Pettersson UPPRÄTTAD AV Anders Söderström DATUM GRANSKAD AV Anders Söderström Vattenståndsberäkningar Trosaån Samtliga nivåer

1 UPPDRAG Infart västra Trosa UPPDRAGSNUMMER UPPDRAGSLEDARE Mats Pettersson UPPRÄTTAD AV Anders Söderström DATUM GRANSKAD AV Anders Söderström Vattenståndsberäkningar Trosaån Samtliga nivåer anges i höjdsystem RH2000. Uppdrag Vid Nyängen utanför Trosa, ca 2 km från Trosaåns mynning i Östersjön planeras för en ny väg för infart till Trosa, benämnd infart västra Trosa, se Figur 1. Vägen kommer att passera över Trosaån. Beräkning av dimensionerade vattenstånd och vattenhastighet har utförts för den nya bron. Figur 1. Trafikverkets utredningskorridor för ny väg. Sweco Energuide AB 1 (7) \ \ sejkgfs001\ PROJEKT\ 2232 \ \000\3_ Genomforande \35_ Arbetsmaterial \ Vatt e n Ut r e dni n g \ P M hy dr aul i k vä gbr o T r os a do c x

2 Följande fyra flödesscenarier har studerats: Lägsta lågvattenföring (LLQ) Medelvattenföring (MQ) 50-årsflöde (Q50) 100-årsflöde (Q100) Klimatanpassade flöden har också tagits i beaktande, se under kapitel Beräkningar. Metodik Höjdmodell En höjdmodell baserad på högupplöst laserskannad höjddata (Lantmäteriets GSD-Höjddata laserdata) som omfattar hela det studerade området skapades med hjälp av ArcGIS. Laserskannad höjddata innefattar bara information om höjder ovan den nivå som vattenytan låg på vid tillfället för skanningen. För att erhålla en fullständig höjdmodell som innefattar både vattendragets batymetri och den omgivande terrängens topografi har delar av vattendragets botten mätts in av Sweco i december Höjdmodellen har legat till grund uppbyggnaden av en hydraulisk beräkningsmodell. Hydraulisk modell För att studera vattennivåer i Trosaån från havet upp till den nya bron vid de olika flödesscenarierna (LLQ, MQ, Q50 och Q100) upprättades en hydraulisk modell över vattendraget längs en sträcka av drygt 4 km, från Trosaby fram till mynningen i Östersjön, se Figur 2. Modellen upprättades i det endimensionella beräkningsprogrammet MIKE11. Den studerade vattendragssträckan beskrivs av 64 st. tvärsektioner. I de områden där vattendraget ändrar form eller har en slingrande flödesväg placerades tvärsektionerna tätare, detta för att beskriva vattendragets batymetri och flödeskarakteristik så bra som möjligt. Det är i tvärsektionerna som vattennivån, h, beräknas. 2 (7) ng\ hydraulik vägbro Trosa.docx

3 Figur 2. Den blå linjen visar den hydrauliska modellens sträckning, från Trosaby fram till mynningen i Östersjön. De röda linjerna visar de 64 st. tvärsektioner som beskriver vattendraget. Vid de orangea partierna har åbotten mätts in. 3 (7) ng\ hydraulik vägbro Trosa.docx

4 Brostrukturer Fem brostukturer har lagts in i den hydrauliska modellen, den nya planerade bron samt broarna vid Kungstrandsbron, Nyängsvägen, Smäckbrogatan och Torgbron. Damm Dammen vid Trosakvarn är inlagd i modellen med mått på utskovsluckor och skibord. Följande geometri är inlagd: Skibord (2 st. öppningar, totalbredd = ca 4,7 m) Utskov (2 st. luckor med bredd på 4,34 och 1,10 m samt höjd på 1,53 och 1,68 m). Vid flöden lika med eller lägre än MQ antas dammen reglera vattennivån på +2,57, vilket är tröskelnivån på skiborden. För Q50 och Q100 räknas vattennivån baserad på utskovens och skibordens geometri. Vid höga flöden sker överströmning på vänster och höger strand vilket beaktas i modellen. Randvillkor Uppströms randvillkor utgjordes av vattenföringen i Trosaån och nedströms randvillkor utgjordes av havsnivån i Östersjön (RH2000). För beräkningen har vattenståndet vid medelhögvatten (+0,72) ansatts. Vattenföringen har beräknats enligt Trafikverkets anvisning (Vägverket, 2008). Vattenföringen är ej beräknad enligt (Trafikverket, 2014) då denna anvisning är avgränsad till avrinningsområden upp till 60 km 2. Se vidare under kapitel Beräkningar. 4 (7) ng\ hydraulik vägbro Trosa.docx

5 Beräkningar Kalibrering Kalibreringsunderlag i form av uppmätta vattennivåer och vattenflöden saknades. För att säkerställa att de beräknade vattennivåerna var rimliga utfördes en förenklad känslighetsanalys av den hydrauliska modellen. Modellen har kört med Mannings tal (M) ansatt till 20 och 25 s/m 1/3 vilket ger en skillnad på ca. 10 cm i vattennivå. M=20 är av konservativa skäl valt för beräkningarna. Flödesscenarier Fyra olika flödesscenarier har simulerats, LLQ, MQ, Q50, Q100. Flödena beräknades med Vägverkets metodik beskriven i rapporten VVMB 310 Hydraulisk dimensionering (Vägverket, 2008). Vägverkets metodik bygger på nederbörds- och flödesanalys för perioden Det finns en uppdaterad version 2014 från Vägverket som heter Avvattningsteknisk dimensionering och utformning. Den användes dock inte eftersom avrinningsområdets storlek max får vara 60 km 2 i de ekvationer som presenteras. Trosaåns avrinningsområde är 577 km 2. I Tabell nedan ses beräknad vattenföring för utloppet av Trosaån. Dessa värden används sedan som randvillkor i den hydrauliska modellen. Tabell 1. Vattenflöden (m 3 /s) som användes som randvillkor i den hydrauliska modellen. Flödesscenario Vattenflöden Trosaån (m 3 /s) Källa Q100 33,7 Vägverket (2008) Q50 23,3 Vägverket (2008) MQ 4,0 Vägverket (2008) LLQ 0,7 Vägverket (2008) Vid beräkningen av MHQ, 50- och 100-årsflödet användes formel 109 från rapporten VVMB Hydraulisk dimensionering (Vägverket, 2008). Formel 109 tillämpas för större vattendrag i mellersta och södra Sverige. Valet att använda formel 109 baserades på att kriterierna för avrinningsområdets storlek och korrigerad sjöprocent uppfylldes. Vi beräkningen användes även den beräknade specifika medelvattenavrinngen som sattes till 7 (l/s*km 2 ). För beräkning av MLQ användes formel 208 på samma grunder som formel 109 användes. LLQ har beräknats som 0,5 x MLQ enligt rekommendation från (Vägverket, 2008). På SMHI:s webbaserade tjänst, Vattenwebb, finns tillgång till beräknade 50-årsflöden för värdena presenterade i Tabell. SMHI:s beräknade flöden är lägre för 50-årsflödet annars är värdena snarlika de flöden som beräknades enligt Vägverkets metodik. Därför kan man se det som något konservativt att vid modellsimuleringarna använda flödena beräknade enligt Vägverkets metodik från (7) ng\ hydraulik vägbro Trosa.docx

6 Klimatanpassade flöden Klimatanpassade 100- och 200-årsflöden (år 2098) samt dagens 100-årsflöde vid mynningen i Östersjön har framtagits av SMHI inom ramen av MSB:s översiktligt översvämningskartering av Trosaån (MSB, 2015), se Tabell 2. Tabell 2. Jämförelse mellan klimatanpassade flöden och flödesberäkning enligt (Vägverket, 2008). Flödesscenario Vattenflöden Trosaån (m 3 /s) Källa Q200 år MSB (2015) Q100 år MSB (2015) Q100 dagens 26 MSB (2015) Q100 33,7 Vägverket (2008) 100-årsflöde beräknat enligt (Vägverket, 2008) är 30% större än dagens 100-årsflöde enligt SMHI (MSB, 2015) och är av samma storleksordning än klimatanpassade 100- och 200-årsflöden (år 2098). 100-årsflöde beräknat enligt (Vägverket, 2008) kan då antas vara konservativt och ta i beaktande klimatförändringar. Resultat Resultaten av beräkningarna visas i Tabell 3. Tabell 3. Beräknad vattennivå uppströms ny bro vid infart västra Trosa för de olika flödesscenarierna. Flöde (m 3 /s) Vattennivå (m ö.h., RH2000) Vattenhastighet (m/s) LLQ +2,57 0,02 MQ +2,60 0,13 Q50 +3,36 0,50 Q100 +3,68 0,64 Beräkningarna har utförts med och utan den nya planerade bron för att uppskatta uppdämningen som orsakas av strukturen. Vid flöden upp till MQ är dämningen maximalt 5 mm. Vid flöden upp till Q100 är uppdämningen maximalt 10 mm. Slutsatser Beräkningarna har utförts även för havsvattenstånd +1,08 och +1,70 utan att det påverkar vattennivån vid broläget. 6 (7) ng\ hydraulik vägbro Trosa.docx

7 Referenser MSB, Översvämningskartering utmed Trosaån. Rapport nr: 37, SMHI, 2015.Vattenföring. [Hämtad ]. Tillgänglig på < Vägverket, VVMB 310 Hydraulisk dimensionering. Publikation 2008:61. Trafikverket, Avvattningsteknisk dimensionering och utformning - MB 310. TDOK 2014: (7) ng\ hydraulik vägbro Trosa.docx

Relevanta dokument

Beräkning av vattenstånd och vattenhastighet i Göta älv, Trollhättan

14 UPPDRAG Hydraulisk utredning ny bro över Göta älv UPPDRAGSNUMMER 15003843 UPPDRAGSLEDARE Anders Söderström UPPRÄTTAD AV Lisa Orrheim DATUM 2018-10-05 Beräkning av vattenstånd och vattenhastighet i Göta