Översvämningskartering av Stora Ån och Balltorpsbäcken

Transkript

1 Mölndals Stad Öersämningskartering a Stora Ån och Balltorpsbäcken Uppdragsnummer Göteborg DHI Serige AB GÖTEBORG STOCKHOLM VÄXJÖ LUND Org. Nr Lilla Bommen 1 Sartmangatan 18 Honnörsgatan 16 Kyrkogatan 3 Box Göteborg Stockholm Växjö Lund Tel: Tel: Tel: Tel: Fax: Fax: Fax: Fax:

2 LEDNINGSSYSTEM FÖR KVALITET ENLIGT ISO 9001:2000 Projektets namn: Öersämningskartering a Stora Ån och Balltorpsbäcken Projekt nr: Projektledare: Cecilia Wennberg Beställare: Stadsbyggnadskontoret, Mölndal Kalitetsansarig: Lars-Göran Gustafsson Beställarens ombud: Birgitta Jeppsson Handläggare: Ola Nordblom Granskad a / datum: Lars-Göran Gustafsson / Rapport ersion: Rapport.1 Godkänd a kalitetsansarig / datum: Lars-Göran Gustafsson / DHI Serige AB / ONO/ C:\Projekt\Mölndals Stad\ _Mölndal Öersämningskartering Stora Ån\6_Leerans\Rapport\Öersämningskartering Stora Ån_1.doc Uppdragsnr: Utskriftsdatum: i

3 Innehållsförteckning 1 Bakgrund och syfte 1 2 Hydraulisk modell 1 3 Referenssystem och höjdsystem 1 4 Underlag till modellen 1 5 Bestämning a flödesbelastning 2 6 Variation a bottenråheten 4 7 Resultat Vattenyteprofiler och flöden Kommentarer till beräknade öersämningsytor Slutsatser 6 9 Referenser 6 DHI Serige AB / ONO/ C:\Projekt\Mölndals Stad\ _Mölndal Öersämningskartering Stora Ån\6_Leerans\Rapport\Öersämningskartering Stora Ån_1.doc Uppdragsnr: Utskriftsdatum: ii

4 1 Bakgrund och syfte I Mölndals Stad och Göteborgs Stad pågår ett gemensamt arbete kring planerade utbyggnader i Fässbergsdalen, från Frölunda till Åbro. I arbetet ingår en beskrining a konsekenserna a framtida utbyggnader med aseende på dagattnet i området. Dagattnet aleds till Stora Ån och Balltorpsbäcken och därmed har frågan uppkommit om hur stor kapacitet attendraget har för att ta emot en ökad flödesbelastning från dagattensystemet. För att besara frågan har DHI fått i uppdrag att genomföra en öersämningskartering a Stora Ån och Balltorpsbäcken på liknande sätt som i de nationella öersämningskarteringar som utförs på uppdrag a Myndigheten för samhällsskydd och beredskap (tidigare Räddningserket). Syftet med uppdraget är att bygga upp en hydraulisk modell öer Stora Ån och Balltorpsbäcken och beräkna till ilken niå attnet stiger id ett 100-årsflöde i ån kombinerat med dagens högsta högattenniå i haet, samt att ta fram kartor öer attenytans utbredning. Syftet är också att genom en känslighetsanalys isa hur resultaten påerkas a bottenråheten. Bottenråheten i modellen arieras inom ett interall motsarande olika grad a igenäxning, från nyrensad åfåra till kraftigt igenäxt åfåra. 2 Hydraulisk modell Den hydrauliska modellen öer Stora Ån och Balltorpsbäcken har byggts upp i DHI:s modellsystem MIKE 11 (DHI, 2009). Det är samma modellsystem som anänds i de nationella öersämningskarteringarna, se t.ex. Räddningserket (2008). Modellen byggs upp a ett antal, i detta fall ett 60-tal, tärsektioner som beskrier åfårans och den omgiande terrängens geometriska ariation, samt bottenråhet. Modellen omfattar sträckan från Stora Åns utlopp i haet id Välen till Balltorpsbäckens anslutning mot Kålleredsbäcken och Mölndalsån id Åbromotet. Den modellerade sträckan är ca 8 km. 3 Referenssystem och höjdsystem Indata och resultat redoisas i referenssystemet SWEREF Höjder redoisas, om inget annat anges, i Göteborgs Stads lokala system (= RH m, RH m, RH m). 4 Underlag till modellen Underlaget till modellen består a: Höjddata öer omgiande terräng: Data har erhållits från en nyligen genomförd laserscanning a terrängen inom en ca 300 m bred korridor öer Stora Ån och Balltorpsbäcken (SWECO, 2008). Noggrannheten i höjd uppges ara ±0.05 m. Broar och iadukter ingår inte i höjddata. DHI Serige AB /ONO/ C:\Projekt\Mölndals Stad\ _Mölndal Öersämningskartering Stora Ån\6_Leerans\Rapport\Öersämningskartering Stora Ån_1.doc 1

5 Ritningar öer tärsektioner, broar och kulertar: Uppgifter har hämtats från underlaget till förrättningsarbetet i Stora Ån i början a 90- talet (VBB VIAK, 1993), samt från Mölndals kommun ad gäller senare åtgärder i Balltorpsbäcken (Vägerket, 1996). Hydrologiskt dimensioneringsunderlag: Dimensioneringsunderlag för Stora Ån har beställts från SMHI (SMHI, 2009). Underlaget består a: 100-årsflöde 1 och total arinningsområdesarea id Stora Åns mynning i Välen, samt ett antal delarinningsareor upp till det normala läget id Bifrostgatan för attendelaren mellan Stora Ån och Balltorpsbäcken. Total arinningsområdesarea id Balltorpsbäckens anslutning mot Kålleredsbäcken och Mölndalsån, samt delarinningsarea för Östra Balltorpsbäcken. Randillkor id mynningen i Välen: Vid mynningen i Välen har niån satts till 11.5 m (= 1.43 m i RH70), ilket är dagens högsta högattenniå. Uppgiften kommer från Göteborgs Stad, Stadsbyggnadskontoret. Randillkor id anslutningen mot Kålleredsbäcken och Mölndalsån: Vid anslutningen mot Kållerensbäcken och Mölndalsån har niån satts till m (= 4.10 m i RH70), ilket är den niå som beräknats för ett 100-årsflöde i Mölndalsån i SMHI:s öersiktliga öersämningskartering (Räddningserket, 2008). Bottenråhet för åfåra och omgiande terräng: Typiska ärden på bottenråheten för olika grad a igenäxning har hämtats från standardtabeller. Bottenråheter för den omgiande terrängen har uppskattats utifrån leererade ortofoton (SWECO, 2008) och standardtabeller, se idare detaljer i Asnitt 6. 5 Bestämning a flödesbelastning I denna utredning baseras flödesbelastningen på 100-årsflödets dygnsmedelärde. Detta är en förenkling som innebär att lokala och kortariga flödestoppar från dagattensystemet inte tas med i modellen. 100-årsflödet id Stora Åns mynning i Välen har a SMHI beräknats till 7.5 m 3 /s (SMHI, 2009). Detta flöde representerar ett dygnsmedelärde för naturmarksarinning (utan hårdgjord yta). Arinningsområdets storlek id mynningen i Välen har a SMHI beräknats till 2208 ha, ilket ger en specifik arinning på 3.4 l/(s, ha) som dygnsmedelärde. 1 Med 100-årsflöde ases ett flöde med en genomsnittlig återkomsttid på 100 år. Sannolikheten för att ett 100-årsflöde skall inträffa är 40 % under en 50-årsperiod och 63 % under en 100-årsperiod. Begreppen återkomsttid och sannolikhet beskris närmare i Räddningserket (2008). DHI Serige AB /ONO/ C:\Projekt\Mölndals Stad\ _Mölndal Öersämningskartering Stora Ån\6_Leerans\Rapport\Öersämningskartering Stora Ån_1.doc 2

6 På dygnsskalan har i antagit att arinningen från naturmark (utan hårdgjord yta) blir ungefär densamma som när hänsyn tas till erklig hårdgjord yta inom området. Antagandet stöds a uppgifter från dimensioneringsanisningar a allmänna aloppsledningar (Senskt Vatten, 2004) om dagattenbelastning: 100-årsflöde naturmark sarar mot ca 3,3 l/(s, ha) och 1-års flöde på ledningsnätet (dygnsmedel) motsarar ca 3,4 l/(s, ha). Den area som SMHI har beräknat för Stora Åns arinningsområde är mindre än ad tidigare uppgifter från Göteborg Vatten isar (Göteborgs Stadsbyggnadskontor, 2003). Skillnaden beror dels på att arinningsområdet enligt Göteborg Vatten inkluderar ett område nedströms Stora Åns mynning i Välen, dels på att olika dataunderlag har anänts för att fastställa arinningsområdesgränserna. SMHI:s respektie Göteborg Vattens uppgifter för Stora Ån redoisas i Tabell 1. I Balltorpsbäcken har DHI enbart haft tillgång till SMHI:s uppgifter. Tabell 1. Arinningsområdesareor. Arinningsområdesarea (ha) Beräkningspunkt SMHI Göteborg Vatten Stora Ån: utloppet i Välen Stora Ån: dagattendammen id Järnbrott Stora Ån: direkt nedströms Sisjöbäckens utlopp Sisjöbäcken: utloppet i Stora Ån Lillån: utloppet i Stora Ån (inkl. Prästabäcken) V:a Balltorpsbäcken: utloppet i Stora Ån Prästabäcken: utloppet i Stora Ån (inkl. Lillån) Ö:a Balltorpsbäcken: utloppet i Balltorpsbäcken Balltorpsbäcken: anslutningen mot Kålleredsbäcken och Mölndalsån DHI har alt att utgå från Göteborg Vattens uppgifter för Stora Ån eftersom SMHI baserar sina beräkningar a arinningsområdesgränser på ett mindre detaljerat underlag, samt saknar uppgifter om hur dagattnet aleds inom bebyggt område. För Balltorpsbäcken har SMHI:s uppgifter anänts. Vid beräkning a tillrinningens fördelning längs attendraget, samt skattning a biflöden, har 100-årsflödet id Välen arealiktats, d..s. den specifika arinningen 3.4 l/(s, ha) har multiplicerats med respektie delarinningsarea. Den totala tillrinningen från Stora åns arinningsområde blir därmed 9.3 m 3 /s (3.4 l/(s, ha) 2742 ha) och från Balltorpsbäckens arinningsområde 2.9 m 3 /s (3.4 l/(s, ha) 860 ha), ilket tillsammans blir DHI Serige AB /ONO/ C:\Projekt\Mölndals Stad\ _Mölndal Öersämningskartering Stora Ån\6_Leerans\Rapport\Öersämningskartering Stora Ån_1.doc 3

7 12.2 m 3 /s. Inom Ö:a Balltorpsbäckens arinningsområde leds 1 m 3 /s (a 2.9 m 3 /s) öer till Stora Ån strax söder om Söderleden id Fässbergsmotet, enligt uppgifter från Mölndals kommun. Tillrinningens storlek och fördelning längs Stora Ån och Balltorpsbäcken redoisas i Tabell 2. Tabell 2. Tillrinningen fördelning längs Stora Ån och Balltorpsbäcken Delsträcka eller biflöde Tillrinning (m 3 /s) Från utloppet i Välen till Järnbrott 2.4 Från Järnbrott till Sisjöbäckens utlopp 2.7 Biflöde Sisjöbäcken 0.7 Biflöde Lillån 2.0 Biflöde V:a Balltorpsbäcken 0.6 Biflöde Prästabäcken 0.9 Biflöde Ö:a Balltorpsbäcken 0.9 Från Balltorpsbäcken till anslutningen mot Kålleredsbäcken/Mölndalsån 1.0 Öerföring från Östra Balltorpsbäcken till Stora Ån 1.0 Summa 12.2 På randen mot Kålleredsbäcken/Mölndalsån sker ett inflöde a atten, ilket arierar beroende på hur stor kapacitet Balltorpsbäcken och Stora Ån har att aleda atten ästerut. Storleken på detta inflöde räknas ut a modellen och redoisas i resultatdelen nedan. 6 Variation a bottenråheten I Tabell 3 redoisas de tre olika råhetsärden i form a Mannings tal som har anänts i modellkörningarna. Redoisade Mannings tal aser den utgräda åfåran. Fallet M=18 sarar mot ald bottenråhet i VBB VIAK (1993). Detta fall representerar normalfallet och förutsätter att rensningar genomförs med jämna interall. Öriga ärden i Tabell 3 har alts med ledning a standardtabeller (Chow, 1973). Obserera att råheten minskar med ökande ärde på Mannings tal. I omgiande terräng runt Stora Ån och Balltorpsbäcken ansätts konseratia ärden för respektie marktyp: M=60 för asfalt, M=20 för betesmark med högt gräs och M=15 i områden med ris och buskar. Den omgiande terrängens råhetsärden är desamma i alla körningar. DHI Serige AB /ONO/ C:\Projekt\Mölndals Stad\ _Mölndal Öersämningskartering Stora Ån\6_Leerans\Rapport\Öersämningskartering Stora Ån_1.doc 4

8 Tabell 3. Redoisning a råhetsärden för den utgräda åfåran, från Chow (1973). Mannings tal (m 1/3 /s) Beskrining 7 Resultat M=10 Kraftigt igenäxt åfåra med buskar eller ass med samma höjd som djupet M=18 Delis igenäxt åfåra M=30 Nyrensad åfåra, slät jord med någon äxtlighet 7.1 Vattenyteprofiler och flöden I Bilaga 1 redoisas beräknade attenyteprofiler för M=10 (röd linje), M=18 (grön linje) och M=30 (blå linje). I figuren isas äen lägsta bottenniå i attendraget (understa heldragna linjen), samt ett antal namngina punkter längs attendraget. Niån för korsande ägbanor markeras med en ågrät linje och ett -tecken. De öersta linjerna (sart heldragen och streckad linje) markerar tärsektionens högsta punkt på respektie sida a åfåran. Det är bara i någon enstaka tärsektion som beräknad attenniå når öer tärsektionens högsta punkt i fallet M=10. Detta har ingen betydelse för resultatet. Flödena i de olika fallen isas under diagrammet. Under aktuella förhållandena kommer flödet i Stora Ån och Balltorpsbäcken öerallt att strömma ästerut. Vid anslutningen mot Kålleredsbäcken/Mölndalsån sker ett inflöde som arierar med råheten i ån. Detta inflöde beräknas till 0.9 m 3 /s, 2.5 m 3 /s och 3.9 m 3 /s för M=10, M=18 respektie M=30. Skillnaden i attenniå id olika råheter blir marginell mellan Bifrostgatan och randen mot Kålleredsbäcken/Mölndalsån. Detta beror på att strömhastigheterna och därmed strömningsförlusterna blir små på denna sträcka. Störst skillnad i attenniå mellan fallen M=10 och M=30 fås mellan Sisjöbäcken och Bifrostgatan, som mest 0.75 m. Därefter blir skillnaden ca 0.5 m ned till Järnbrott. Strömningsförlusterna i trummorna under Bifrostgatan, samt i åfåran mellan Bifrostgatan och Ö:a Balltorpsbäcken, har stor betydelse för hur mycket atten som kan aledas ästerut från Balltorpsbäcken till Stora Ån. För M=10 isar beräkningarna att det bara är Åbyägen a de större korsande ägarna som öersämmas. Marginalerna är dock små för Söderleden id Järnbrottsmotet, Sisjöägen och Långebergsgatan. För M=18 och M=30 är det bara Åbyägen a de större ägarna som öersämmas. 7.2 Kommentarer till beräknade öersämningsytor Beräknade öersämningsytor för M=10, 18 och 30 redoisas i samma kartor i Bilaga 2. Öersämningsytans utbredning för M=10 är öerallt större än för M=18 och utbred- DHI Serige AB /ONO/ C:\Projekt\Mölndals Stad\ _Mölndal Öersämningskartering Stora Ån\6_Leerans\Rapport\Öersämningskartering Stora Ån_1.doc 5

9 ningen för M=18 är öerallt större än för M=30. Öster om Åby trabana blir öersämningsytorna i stort sett identiska i de tre fallen. Öersämningskartorna ger en ungefärlig bild a ilka områden som kommer att öersämmas. På några ställen har dock en del a öersämningsytan fallit bort p.g.a. att ytan hamnat utanför modellens gränser. Det gäller ett litet område norr om Söderleden id Sisjömotet och på ardera sidan a Söderleden id Fässbergsmotet. Det förekommer också enstaka områden där kartorna felaktigt isar öersämmade ytor utanför modellens gränser (gäller t.ex. på Söderleden id Fässbergsmotet). Kartorna isar öersämningsytan under broar och iadukter så länge dessa inte öerströmmas. Vilka ägbanor som öersämmas framgår a profilplotten i Bilaga 1. Öersämningsytorna leereras digitalt i Shape-format. I shape-filerna kan beräknade attenniåer aläsas med 1 decimals noggrannhet (d..s. på dm-niå). 8 Slutsatser Kapaciteten i Stora Ån är acceptabel för fallet med en nyrensad å. Däremot fås en förhöjd risk för öersämning i fallet med en mer igenäxt å, ilket också är fallet i erkligheten då underhållet arierar. Det är a största ikt att ån underhålls regelbundet genom kantskärning och äen rensning a ass mm i själa åfåran. För att detta skall kunna göras måste utrymme sparas utmed ån så att arbetsfordon kan komma fram och rensat material kan läggas upp utmed ån. A de större ägarna längs Stora Ån riskerar Söderleden id Järnbrottsmotet, Sisjöägen och Långebergsgatan att öersämmas om åfåran äxer igen. Niån i Balltorpsbäcken bestäms i denna utredning i första hand a den höga niå som ansatts på randen mot Kålleredsbäcken/Mölndalsån och påerkas mindre a flödeskapaciteten hos åfåran. Trummorna under Bifrostgatan, samt åfåran mellan bifrostgatan och Ö:a Balltorpsbäcken, är dock begränsande för aledningen a atten från Balltorpsbäcken till Stora Ån id höga niåer i Balltorpsbäcken. En utärdering bör göras a effekterna a olika kapacitetshöjande åtgärder i Stora Ån och Balltorpsbäcken. Exempel på sådana åtgärder är ökad storlek på trummorna under Bifrostgatan eller breddning a åfåran på issa sträckor, t.ex. från Campingen till Lillån i Mölndal. Resultaten i denna utredning baseras på tillrinningens dygnsmedelärde. På kortare tidsskalor kan flödestoppar från dagattensystemet lokalt ge uppho till högre niåer. Möjlighet finns att gå idare och beräkna hur stora dessa effekter blir. 9 Referenser Chow, V.T. (1973). Open-channel Hydraulics. McGraw-Hill, Singapore. DHI (2009). MIKE 11 A modeling system for riers and channels, User Guide. DHI Serige AB /ONO/ C:\Projekt\Mölndals Stad\ _Mölndal Öersämningskartering Stora Ån\6_Leerans\Rapport\Öersämningskartering Stora Ån_1.doc 6

10 Göteborgs Stadsbyggnadskontor (2003). Vatten så klart. Öersiktplan för Göteborg, fördjupad för sektorn atten. Räddningserket (2008). Öersiktlig öersämningskartering längs Mölndalsån, sträckan Östra Nedsjön till mynningen i Göta äl. Rapport nr 60, SMHI (2009). Dimensioneringsunderlag för Stora Ån, Ref. nr. 2009/1155/204. Senskt Vatten (2004). Publikation P90. Dimensionering a allmänna aloppsledningar. SWECO (2008). Mölndalsån Redoisning a leeransformat för digital höjdmodell och ortofoto från helikopterburen laserskanning och flygfotografering, Sweco Enironment. VBB VIAK (1993). Hydroteknisk utredning för Stora Åns arinningsområde, , P2379. Vägerket (1996). Huuddel C Tekniska beskrining till ansökan om attendom för åtgärder i Balltorpsbäcken. GF Konsult , Uppdragsnr DHI Serige AB /ONO/ C:\Projekt\Mölndals Stad\ _Mölndal Öersämningskartering Stora Ån\6_Leerans\Rapport\Öersämningskartering Stora Ån_1.doc 7

11 Bilaga 1 [meter] Graph. MaximumTab :02: M10 M18 M Hults bro Järnbrott Ramp 1 Säröleden Söderleden Järnbrottsmotet Söderleden Sisjömotet Sisjöägen Långebergsgatan Biflöde Sisjöbäcken Biflöde Lillån Söderleden Fässbergsmotet Bifrostgatan Biflöde Prästabäcken Biflöde Ö:a Balltorpsbäcken Åbyägen O1559 Stenalsbron [m] M M M30 DHI Serige AB / SIGN/ G:\Öersiktsplaner\Utredningsomraden\fassbergsdalensamradGbg\dagatten\DHI\Öersämningskartering juli 09\Öersämningskartering Stora Ån \Rapport\Bilaga1_1.doc Uppdragnsnr: Fel! Hittar inte referenskälla.utskriftdatum:

12 Öersämningskartering för Stora Ån Karta 1(5) Fall M30 M18 M10