Vägledning för skyfallskartering

Transkript

1 Vägledning för skyfallskartering 28 november 2017 Cecilia Alfredsson, MSB Lars Göran Gustafsson, DHI Erik Bern, MSB

2 Regeringsuppdrag till MSB Ta fram en metod för kartering och konsekvensanalyser av skyfall i tätbebyggelse.

3 Enkät till Sveriges kommuner Har kommunen genomfört någon skyfallskartering under de senaste 10 åren? Har en konsekvensanalys gjorts utifrån resultaten från skyfallskarteringen?

4

5

6 Avrinningsförlopp vid intensiva regn

7 Skyfallskartering Rekommenderad användning för olika karteringsmetoder. Arbetsinsats för olika karteringsmetoder. Underlag som behövs för att genomföra en kartering. Analys av lågpunkter Analys av markavrinning Analys av markavrinning och ledningsnät

8 Exempel på konsekvensanalyser Analys med fokus på samhällsviktiga verksamheter Analys för prioritering av områden Analys med fokus på samhällets funktionalitet Analys av fara för människors liv

9

10 Skyfallskartering Olika karteringsmetoder Att tänka på vid modellbygge Tips och rekommendationer Skyfallet i Malmö 2014

11 Olika karteringsmetoder principer, indata, resultat, användningsområden Lågpunktsanalys i GIS 2D markavrinningsmodell 2D-modell kopplad till ledningsnätsmodell

12 Karteringsmetoder Lågpunktsanalys i GIS Tar inte hänsyn till regnets storlek (sannolikhet kan inte bedömas) Flöden kan inte beräknas Flödesvägar skapade av dämning visas inte Kan peka ut lågpunkter Arbetsinsats 1 vecka inkl. bearbetning och presentation av resultat

13 Karteringsmetoder 2D markavrinningsmodell Tar hänsyn till regnets storlek och variation (tidsmässigt/geografiskt) Flödesförloppen beräknas dynamiskt mht dämning Tar hänsyn till markinfiltrationens variation (tidsmässigt/geografiskt) Avledning via ledningsnät hanteras med schablonmässigt regnavdrag Bör begränsas till > 100-årsregn Endast åtgärder i terrängen Arbetsinsats 1-4 veckor beroende på områdets storlek och hur många som hanteras samtidigt

14 Karteringsmetoder 2D-modell kopplad till ledningsnätsmodell Tar även hänsyn till dynamiken i ledningsnätets kapacitet. Kan användas för analys av alla typer av regn Kan beskriva alla typer av åtgärder Arbetsinsats >4 veckor beroende på ortens storlek, ambitionsnivå (kalibrering) och kvalitén på underlag. Finns redan ledningsnätsmodellen, tillkommer endast några dagar

15 Lågpunktsanalys i GIS Indata Höjddata Användningsområden Peka ut lågpunkter

16 2D markavrinningsmodell Indata Höjddata Markanvändning Jordartskarta Regndata Användningsområden Konsekvensanalys Strukturplan Översiktlig åtgärdsplanering Beredskapsplanering

17 2D-modell kopplad till ledningsnätsmodell Indata Höjddata Markanvändning Jordartskarta Regndata Ledningsdata Användningsområden Konsekvensanalys Strukturplan Detaljerad åtgärdsplanering Beredskapsplanering

18 Lågpunktsanalys i GIS kontra 2D hydraulisk modell Blå missas, och röda överskattas av Lågpunktsanalys Nivå Lågpunktsanalys i GIS Nivå 2D hydraulisk modell Nivå 2D hydraulisk modell Nivå Lågpunktsanalys i GIS

19 Jämförelse 2D-modell utan/med ledningsnätsmodell Bara 2D hydraulisk modell 2D-modell kopplad till ledningsnätsmodell

20 Att tänka på vid modellbygge!

21 Höjdmodell och modellupplösning 4 meters raster rekommenderas till översiktlig kartering för t ex en hel stad. Kan även användas för konsekvensanalys och övergripande åtgärdsplanering. 2 meters raster rekommenderas för detaljerad åtgärdsplanering, men bör då även kombineras med en ledningsnätsmodell. 1 meters raster baserat på LAS-data för analys av specifika frågeställningar. Det finns andra faktorer som ger större osäkerhet i beräkningsresultaten än modellens upplösning, till exempel markens infiltrationsförmåga och ledningsnätets kapacitet.

22 Markanvändning Används som underlag för att korrigera höjdmodell med byggnader och vid viadukter att ansätta lämplig råhet för olika typer av ytor att bedöma vilka ytor som är anslutna till ledningsnät att bedöma olika ytors infiltrationskapacitet Markanvändning bör om möjligt beskrivas med slutna polygoner, alternativt linjer för vägmitt med vägens bredd som attribut.

23 Markens infiltration Påverkas av Jordarter och Markanvändning (infiltrationskapacitet, porositet) Markens vattenmättnad (påverkas av ovan och hydrologisk situation) Markens lutning och råhet (hur snabbt ytvattnet passerar) Ytavrinning Infiltration Magasinering Perkolation

24 Markens infiltration exempel Sand Morän Lera Infiltration (mm/h) Perkolation (mm/h) Magasin (mm) Mättnad (%)

25 Ledningsnätets kapacitet Bara 2D hydraulisk modell: Schablonmässigt avdrag för regn på ytor anslutna till ledningsnät M.h.t. ledningsnätets övergripande kapacitet i olika delområden Kopplad 2D- och ledningsnätsmodell: Dela upp regnet mellan ledningsnätsmodell och markavrinningsmodell M.h.t. kapacitet för hängrännor, stuprör och rännstensbrunnar

26 Ledningsnätets kapacitet I uppströms områden är det vanligt att underskatta kapaciteten med en ren 2Dmodell. I nedströmsområden, eller vid trånga sektioner, kan en ren 2D-modell underskatta översvämningen. LÄS MER! Svenskt Vatten Utveckling rapport Nr : Riktlinjer för modellering av spillvattenförande system och dagvattensystem.

27 Vattendrag och vägtrummor Korrigera höjdmodellen med hänsyn till broar (tas bort). Korrigera INTE höjdmodellen för att beskriva botten på vattendraget. Stor risk att kapaciteten överskattas. Vägtrummor och kulvertar har oftast en begränsad kapacitet. Korrigera dessa med försiktighet i höjdmodellen. Beskriv trummor med enklare rörmodell vid stor påverkan (det kräver ofta inmätning i fält). Större vattendrag påverkas ofta i mindre utsträckning av ett lokalt skyfall. Inkludera kopplad vattendragsmodell om stora konsekvenser erhålls. LÄS MER! MSB953 (februari 2016)

28 Stegvis modellbygge

29 Stegvis modellbygge Ortofoto

30 Stegvis modellbygge Höjdmodell Original (här 2 meters raster)

31 Stegvis modellbygge Höjdmodell Korrigering för byggnader (original + 2 meter)

32 Stegvis modellbygge Höjdmodell Korrigering för viadukter - Ortofoto eller annan karta med vägar - Stöd via preliminär beräkning

33 Stegvis modellbygge Ytans råhet Välj råhet (Mannings tal M) baserat på markanvändning - Vägar, asfalterade ytor (M=50) - Takytor (M=20) - Gräsytor (M=5) - Naturmark (M=2)

34 Stegvis modellbygge Infiltrationsmodulen - Infiltrationskapacitet (mm/h) - Läckage (mm/h) - Porositet och markdjup (totalt magasin) - Initial vattenmättnad (%)

35 Stegvis modellbygge Regn Avdrag för avledning via ledningsnät från anslutna ytor markytan 100-årsregn 10-årsregn avdrag

36 Stegvis modellbygge Ledningsnätsmodell Dela upp regnet mellan ledningsnätsmodell och markavrinningsmodell (med hänsyn till kapacitet för hängrännor, stuprör och rännstensbrunnar) markytan 100-årsregn 10-årsregn ledningsnät

37 Tips och rekommendationer!

38 Regn 30 mm regn kan betyda allt från ett 2-månadersregn (på 24 timmar) till mer än ett 100-årsregn (på 10 min) Vanligen används regn av CDS-typ med olika återkomsttid (Svenskt Vatten P110)

39 Val av beräkningsfall Analysera minst två regn med olika återkomstid. Välj regn med återkomsttid i intervallet år. Inkludera en klimatfaktor på 1,2 1,5. Överväg känslighetsanalys med avseende på markens infiltrationskapacitet beroende på aktuella jordartsförhållanden. Genomför känslighetsanalyser på det minst extrema regnscenariot i områden med morän, matjord och fyllnad.

40 Kalibrering av modell En modell bör kalibreras mot den typ av händelser som modellen ska beskriva. Skyfall sker inte så ofta, och följs sällan upp med mätningar/observationer. Skyfall är ofta lokala och varierar kraftigt i både tid och rum höga krav på ett tätt nät av regnmätare. Modelleringens trovärdighet bygger på att de viktigaste processerna inkluderas. Desto mindre regn som ska studeras med modellen, desto viktigare är det att ledningsnätsmodellen kalibreras. Vid skyfall har ledningsnätet mindre betydelse mindre viktigt att kalibrera. Vid skyfall har infiltrationen stor betydelse (och kan variera kraftigt). Alternativet till en kalibrering är känslighetsanalyser.

41 Skyfallet i Malmö 2014

42 Skyfallet i Malmö Regnet Den 31 augusti I genomsnitt ca 200-årsregn (max på nära 400 år) Regnintensiteten varierade kraftigt i både tid och rum enligt data från 11 regnmätare.

43 Skyfallet i Malmö Konsekvenser Kraftiga konsekvenser med stort antal skadekrav mot VA Syd till följd av källaröversvämningar: via golvbrunnar inträngande ytvatten. Påverkan via ytvatten karterades med kommunens skyfallsmodell.

44 Skyfallet i Malmö Modellkalibrering Bra nät av regnmätare. Bra observationer av översvämningens utbredning och vattendjup (sociala medier). Främst anpassades infiltrationen i modellen. Överensstämmelse inom ±10 cm i de flesta observationspunkter (medelfel på 6 cm)

45 Skyfallet i Malmö - Konsekvenser Skadekostnad (direkt konsekvens) Översvämning orsakar direkta, materiella skador på bebyggelse och infrastruktur. Samhällsviktig verksamhet (indirekt konsekvens) En verksamhet som måste fungera antingen för att vi inte ska hamna i allvarliga kriser, eller för att hantera kriser när de väl inträffar. Ekonomiska konsekvenserna svåra att uppskatta. Framkomlighet (indirekt konsekvens) Förutom den direkta kostnaden relaterad till skador på väg och järnväg uppstår indirekta konsekvenser till följd av störningar och förseningar i trafiken.

46 Skyfallet i Malmö kalibrering skadekostnader Kriterier Vattendjup invid fasad: > X dm Påverkad längd: > X m Direkt skadekostnad på byggnader i samband med skyfallet i Malmö var 430 MSEK Skadekostnad Försäkringsstatistik Objekt Kostnad Flerbostadshus kr Industribyggnader kr Offentliga byggnader kr Handel/kontorsbyggnader kr Småhus kr Uthus/komplementbyggnad kr

47 MSEK Skyfallet i Malmö kalibrering skadekostnader Urvalskriterium för skada på byggnad Vattendjup invid fasad: > 2 dm Påverkad längd: > 12 m Beräknad direkt skadekostnad på byggnader vid Malmöregnet dm, vattendjup 2 dm, vattendjup 3 dm, vattendjup Direkt skadekostnad Malmö Marköversvämning intill byggnad [m]

48 Sammanfattning Kartlägg riskområden Skaffa en beredskap AGERA istället för att REAGERA Var noggrann vid exploatering bygg inte nya riskområden Ha med vattenfrågan i planeringsprocessen från starten Skapa utrymme, reservera utrymme för vatten Med en smart höjdsättning krävs inte mer än 5-10% av ytan! Modellera markavrinningen för att verifiera att ni tänkt rätt

49 Anslag 2:2 Förebyggande åtgärder mot naturolyckor Ansökan 1 augusti Planerade och genomförda åtgärder Noggrant utredd hotbild Stöd från SMHI och SGI Kompletterande utredningar

50 Anslag 2:2 Förebyggande åtgärder mot naturolyckor Effekter i bebyggda områden Bidrag upp till 60 % av åtgärdens kostnad Endast den billigaste åtgärden bidragsberättigad 50/50

51 Anslag 2:2 Förebyggande åtgärder mot naturolyckor Anslag 25 mkr/år 75 mkr/år Genomsnitt 200 mkr/år 2017: 216 mkr Ansökningar

52 Anslag 2:2 Förebyggande åtgärder mot naturolyckor Allmänna intressen Platsbunden samhällsviktig verksamhet Totalförsvar Ras, skred och översvämning Utredningar Enskilda intressen Ansvaret för skydd av egendom ligger på den enskilde Erosion

53 Helge å Hammarsjön Hanöbukten Ca 1 mil vallar 6 pumpstationer kr Kristianstad

54 Tryckbank och erosionsskydd