ÖVERSVÄMNINGSSKYDD FÖR ARVIKA STAD

Transkript

1 BILAGA 3 1 (11) ÖVERSVÄMNINGSSKYDD FÖR ARVIKA STAD TEKNISK BESKRIVNING Nybyggnad av invallning av Kyrkviken i Byälven inom Arvika kommun, Värmlands län Karlstad Bilaga tillhörande ansökan till Vänersborgs Tingsrätt, Miljödomstolen om tillstånd till nybyggnad av invallning av Kyrkviken i Arvika kommun. x:\uppdrag\uppdrag 2002\02009 kyrkviken\3_dokument\32_beskrivningar\teknisk beskrivning doc

2 BILAGA 3 2 (11) INNEHÅLLSFÖRTECKNING ORIENTERING... 3 HÖJDSYSTEM OCH FIXPUNKT... 3 HYDROLOGI... 4 VATTENSTÅND OCH DIMENSIONERANDE VATTENFÖRING... 4 FÖRESLAGEN ANLÄGGNING... 5 Topografiska förhållanden... 5 Geotekniska förhållanden... 5 Grundläggning... 6 Anläggningarnas utformning... 6 PROVISORISKA ANORDNINGAR... 8 UPPLÄGGNING AV MASSOR... 9 ÖVRIGA ARBETEN... 9 ARBETS- OCH TIDSPLAN KOSTNADER Anläggningskostnad Drift och underhållskostnad BILAGOR Bilaga 3:1 Översiktskarta Bilaga 3:2 Områden för anläggningar, etablering och massupplag Bilaga 3:3 Brygga på Västra Sund 2:12 Ritning M:A1:101 Dammlägen Situationsplan Ritning M:A1:102 Spärrdamm väster Plan, profil Ritning M:A1:103 Huvuddamm Plan, profil Ritning M:A1:104 Huvuddamm, betongdamm Plan, elevation Ritning M:A1:105 Huvuddamm, betongdamm Sektioner Ritning M:A1:106 Spärrdamm öster Plan, profil Ritning M:A1:107 Dammar - Normalsektioner x:\uppdrag\uppdrag 2002\02009 kyrkviken\3_dokument\32_beskrivningar\teknisk beskrivning doc

3 BILAGA 3 3 (11) Orientering Efter den omfattande översvämning som drabbade bl a Glafsfjorden hösten år 2000 tog Arvika kommun initiativ till studier och utredningar som skulle klarlägga och belysa dels vad som inträffat och dels vilka möjligheter som finns att undvika eller lindra skador orsakade av framtida översvämningar. Initiativet resulterade i bl a ett projekt benämnt Projekt Byälven. Projekt Byälven finansierades av Länsstyrelsen och kommunerna Eda, Arvika och Säffle. Utredningsarbetet i projektet utfördes i huvudsak av Nationellt centrum för älvsäkerhet (NÄS) vid Karlstads Universitet och med Åke Engström, HydroTerra Ingenjörer AB som projektledare. Utredningarna visade att åtgärder upp- och nedströms inte ger tillräcklig effekt för att skydda Arvika stad, där huvuddelen av översvämningsskadorna inträffade. Arvika stad som är belägen vid Kyrkviken som är en del av sjön Glafsfjorden. Kyrkviken är förbunden med Glafsfjorden via ett relativt smalt sund och vidare utredningar visade att det är möjligt att skydda staden genom att stänga av sundet vid höga vattenstånd i Glafsfjorden. Arvika kommun tog 2002 initiativ till en förstudie för att belysa möjligheterna till en avstängning av sundet. Förstudien benämnd Invallning av Kyrkviken redovisades i november Under 2003 och 2004 har kompletterande utredningar avseende bl a geoteknik, hydrologi och miljökonsekvenser utförts. Under 2010 har kompletterande undersökningar bl. a avseende geoteknik utförts. Denna beskrivning redovisar förutsättningar för och teknisk utformning av de anläggningar som erfordras för att utföra en invallning av Kyrkviken med syfte att skydda Arvika stad från höga vattenstånd i samband med höga flöden. Höjdsystem och fixpunkt Det höjdsystem som tillämpas i denna ansökan och tillhörande handlingar är Rikets höjdsystem av år 1900 (RH 00). Som huvudfix för företaget förslås fixpunkt nr 2208, mässingsdubb i berg, som har höjden +46,113. Fixpunkten är belägen vid östra sidan av sundet ca 6 m norr om den planerade huvuddammens centrumlinje, se ritning M:A1:103. x:\uppdrag\uppdrag 2002\02009 kyrkviken\3_dokument\32_beskrivningar\teknisk beskrivning doc

4 BILAGA 3 4 (11) Hydrologi För sundet vid Kyrkvikens utlopp i Glafsfjorden gäller följande hydrologiska uppgifter: Avrinningsområde 141 km² Sjöandel 16 % Medelvattenföring, MQ 1,5 m³/s Högvattenföring med 100 års återkomsttid, HQ m³/s Högvattenföring med 500 års återkomsttid, HQ m³/s Högvattenföring med 1000 års återkomsttid, HQ m³/s SMHI har i en särskild utredning benämnd Dimensionerade flöde Kyrkviken (rapport nr ) utfört en beräkning av dimensionerande flöde för en pumpanläggning vid Kyrkvikens utlopp. Ovan redovisade högvattenföringar är tillrinningar till Kyrkviken hämtade från utredningen. Högvattenföringarna har angetts med ett intervall där det lägre värdet är resultatet av en beräkning med en hydrologisk modell och det högre beräknat med statistisk metod. Vattenstånd och dimensionerande vattenföring Vattenståndet i Kyrkviken är normalt detsamma som i Glafsfjorden. Viss liten skillnad i vattenstånd kan dock uppstå till följd av påverkan från vind. Vattenståndet i Glafsfjorden bestäms normalt av Säffle damm, som är belägen i centrala Säffle ca 60 km SSO om Arvika, och aktuell vattenföring. Vattenhushållningsbestämmelserna i dom i mål VA 15/77 för Säffle damm anger att luckorna i dammen skall vara helt öppna vid vattenstånd högre än ett värde varierande mellan +44,90 och + 45,10 beroende på tid på året. Höjdangivelserna är i höjdsystem RH 00. Vid lägre vattenstånd får luckorna hållas helt eller delvis stängda på sätt som beskrivs i nämnda bestämmelser. Nämnda dom refererar till diagram i ansökan som anger att vattenståndet i Glafsfjorden är +45,26 vid vattenföringen 50 m³/s och +46,10 vid 175 m³/s med förutsättningen att vattenståndet vid Säffle damm är +45,10. Enligt SMHI är medelvattenståndet i Glafsfjorden +45,27. x:\uppdrag\uppdrag 2002\02009 kyrkviken\3_dokument\32_beskrivningar\teknisk beskrivning doc

5 BILAGA 3 5 (11) Vid högflödessituationen hösten 2000 kulminerade Glafsfjorden på +48,36. Återkomsttiden för denna nivå har bedömts till ca 100 år. Med hjälp av SMHIs beräkning av det s.k. dimensionerande flödet enligt Flödeskommitténs riktlinjer och sambandet mellan vattenföring och nivå har dimensionerande vattenstånd beräknats till +48,9. Anläggningen som redovisas i denna ansökan har utformats för att klara ett vattenstånd i Glafsfjorden på +49,0 vilket medför att det finns 1,0 m marginal för att klara våguppspolning. SMHI har analyserat klimatförändringars inverkan på vattennivån i Glafsfjorden genom att använda 16 respektive 12 olika utförda klimatsimuleringar från 8 olika länder. Simuleringarna visar att nivån på översvämningsskyddet kommer att vara tillräcklig även i framtiden. Enligt beräkningarna kommer den dimensionerande nivån vid mitten av nuvarande sekel vara i stort densamma som redovisas ovan. Mot slutet av seklet ( ) visar resultaten att den dimensionerande nivån inte kommer att vara högre. Snarast indikerar de en liten förbättring (någon eller några decimeter) jämfört med dagens förhållanden. Föreslagen anläggning Topografiska förhållanden De topografiska förhållandena är sådana att en avstängning av Kyrkviken från Glafsfjorden med en dammbyggnad i sundet inte är tillräckligt. På både östra sidan vid Ingesund och på västra sidan vid Västra Sund finns låglänta områden som översvämmas vid höga vattenstånd. Det betyder att förutom huvuddammen i sundet måste spärrdammar anläggas på ömse sidor om sundet. Lägsta marknivå på respektive sida är +47,0 och +46,6. Sundet är ca 100 m brett där huvuddammen planeras att placeras. Bottennivån i sundets djupaste del ligger på nivån ca +39. Geotekniska förhållanden Vid sundet består den östra stranden av berg i dagen medan den västra stranden består av ett jordtäcke med en mäktighet som varierar mellan 1 och 4 m. Jordlagren består huvudsakligen av friktionsjord såsom silt och sand som följs av morän och berg. Bottenbeskaffenheten i vattenområdet består av relativt lösa sediment med en mäktighet som varierar mellan 0,5 och 4 m. Därunder följer inom större delen av området friktionsjord som är fast lagrad. Nivån på friktionsjordens överyta varierar mellan +35 och +42. Under friktionsjorden finns berg. Närmast stränderna finns områden där friktionsjorden saknas och sedimenten vilar där på berg. Vid läget för den västra spärrdammen består jordlagren av lera och silt som i sin övre del är av torrskorpekaraktär. Lerlagrets mäktighet varierar mellan ca 2 x:\uppdrag\uppdrag 2002\02009 kyrkviken\3_dokument\32_beskrivningar\teknisk beskrivning doc

6 BILAGA 3 6 (11) och 6 m. Leran är mot djupet relativt lös och vattenkvoten hög. Under lerlagret och vid anslutningen till fastmarkspartiet utgörs jorden av sand och grus. Förhållandena för den östra spärrdammen är likartade den västra, d v s att jordlagren består av lera och silt. Emellertid är dock både torrskorpan och den totala lermäktigheten större än på västra sidan. Största djup till fast botten är ca 15 m. Grundläggning Huvuddammens betongkonstruktion grundläggs på fast lagrad friktionsjord och berg. Anslutningen mot stränderna på både västra och östra sidan utgörs av en betongskärm som grundläggs på berg och kringfylls med tätjord och återfyllnadsmassor. Båda spärrdammarna grundläggs i lerlagrets torrskorpedel för att erhålla dels en tät undergrund och dels tillräcklig bärighet för utläggning och packning av fyllningsdammens olika zoner. Vid dammarnas anslutning mot fastmarkspartiet kan särskilda åtgärder lokalt behöva vidtas för att säkerställa tätheten under dammkonstruktionen. Undergrundens hållfasthet och sättningsegenskaper visar att spärrdammarna behöver förses med tryckbankar för att erhålla tillfredsställande stabilitet. Dammarna behöver också byggas med viss överhöjning för att kompensera för framtida sättningar. Anläggningarnas utformning Invallningen av Kyrkviken består av tre delar, en huvuddamm i sundet med tillhörande pumpstation samt två spärrdammar. Huvuddamm, ritn. nr M:A1: , M:A1:107 Huvuddammen som placeras tvärs sundet utförs av betong och utformas som en lamelldamm som placeras på en homogen betongmonolit. Dammkrönet placeras på nivån +47,50. Anslutningen till fastmark på ömse sidor sker på nivån +50,00. På både östra och västra stranden utförs anslutningen med en betongskärm som kringfylls. Betongskärmens överyta lutar från nivån +47,50 vid lamelldammen till nivån +50,00 vid anslutningen till befintlig marknivå. I direkt anslutning till dammbyggnaden kommer på båda sidor av sundet en flytbrygga att anläggas för fastighetsägarnas behov av båtplats för egna fritidsbåtar. För att klara att dämma upp till vattenståndet +49,0 i Glafsfjorden förses lamelldammen och angränsande konstruktioner med ursparingar i krönet. När höga vattenstånd förväntas placeras stålbalkar som ståndare i ursparingarna och mellan ståndarna staplas sättar av stål, trä eller betong. x:\uppdrag\uppdrag 2002\02009 kyrkviken\3_dokument\32_beskrivningar\teknisk beskrivning doc

7 BILAGA 3 7 (11) Krönet utformas med ramper på båda sidor i lutning som dimensioneras så att de är körbara med tunga fordon som t.ex. mobilkran. Huvuddammen förses med två öppningar med en bredd på 8,0 m vardera och med tröskeln på nivån +40,00 i den västra öppningen och +41,00 i den östra öppningen. För avstängning av öppningarna används sättar eller luckor av betong eller stål. Även kombination av luckor och sättar kan bli aktuell. Över dammkrönet monteras förlängningsfalsar som gör att avstängningsanordningarna kan anbringas upp till nivån + 50,0. Används sättar vid stängning av dammen staplas dessa i falsar i öppningarnas sidor. Vid avstängning placeras sättarna i falsarna med hjälp av mobilkran. Öppningarna i dammen är avsedda för enkelriktad sjöfart och håller större breddmått än slussen i Säffle och ett djup större än farledsdjupet. För sjöfarten kommer avbärare av trä att monteras längs öppningarnas sidor. Vidare kommer skyltning och belysning att sättas upp som vägledning för sjöfarten. Nivåskillnaden mellan naturlig botten och öppningarnas tröskelnivå + 40,0 respektive +41,0 kommer att ha en flack lutning för att förhindra att trösklarna blir en barriär för vandrande och bottenlevande organismer. Dammbyggnaden kommer att förses med öppningar för att underlätta vandring av de organismer som lever strandnära. Även dessa öppningar kommer att förses med avstängningsanordningar. En pumpstation för avbördning av vatten från Kyrkviken till Glafsfjorden vid stängd damm placeras som en integrerad del i huvuddammen på västra sidan av öppningarna. Pumpstationen kommer att ha en kapacitet på 30 m³/s vid 2,5 m nivåskillnad. Pumpkapaciteten motsvarar en tillrinning till Kyrkviken med återkomsttiden 1000 år. Antalet aggregat i pumpstationen kan inte anges för närvarande eftersom det beror på tillgängliga tekniska lösningar, driftsäkerhetsaspekter och ekonomiska aspekter vid upphandlingstillfället. Pumpkapaciteten kommer emellertid att fördelas på minst två aggregat för att skapa acceptabel driftsäkerhet. Det är dock fördelaktigt att ha fler än två aggregat. Driftsäkerhetsaspekter kommer att påverka utformningen även av elektrisk utrustning så att t.ex. en brand eller annat fel inte kommer att slå ut samtliga pumpaggregat. Det förslag till pumpanläggning som redovisas på de ritningar som bifogas ansökan är 6 st stycken dränkbara pumpar med en kapacitet på ca 5 m³/s per enhet. I anslutning till huvuddammen på sundets västra sida placeras en teknikbyggnad för el- och kontrollutrustning för pumparna. Byggnaden har måtten ca 4,5 x 9 m och uppförs i ett plan med golvnivå över +50,0. I anslutning till teknikbyggnaden anordnas en plan för uppställning av reservkraftaggregat. Reservkraftaggregaten kommer normalt att förvaras på annan plats och ställs upp på planen i samband med drift av anläggningen. x:\uppdrag\uppdrag 2002\02009 kyrkviken\3_dokument\32_beskrivningar\teknisk beskrivning doc

8 BILAGA 3 8 (11) Om konventionell pumpuppställning blir aktuell erfordras en stationsbyggnad för att väderskydda elektrisk och mekanisk utrustning. Anläggningen förbereds för en framtida utökning av pumpkapaciteten om t.ex. ändrat klimat skulle påkalla större kapacitet. Ytterligare pumpar kan i så fall placeras i den östra dammdelen. Västra spärrdammen, ritn. nr M:A1:102, M:A1:107 Västra spärrdammen blir ca 350 m lång och har en största höjd på ca 4 m. Den placeras i samma läge som nuvarande väg och efter färdigställandet placeras vägförbindelsen på dammens krön. Dammen utförs som en konventionell zonindelad fyllningsdamm med tätkärna av morän samt filter och stödfyllning av friktionsjord (sand och grus). Av stabilitetsskäl utförs tryckbankar där dammen är som högst. Slänten mot Glafsfjorden förses med erosionsskydd av sprängsten. Östra spärrdammen, ritn. nr M:A1: Östra spärrdammen placeras i samma läge som nuvarande väg till Ingesund vilken kommer att placeras på dammens krön efter färdigställandet. Dammen utformas som en konventionell fyllningsdamm på samma sätt som på östra sidan. Tryckbankar anläggs där dammen är som högst. Dammens längd blir ca 180 m och största höjd ca 3,0 m. Provisoriska anordningar För att bygga anläggningarna erfordras vissa provisorier främst i form av tillfartsvägar, massupplag, etableringsområden och fångdammar. De båda spärrdammarna byggs i torrhet på en nivå som ligger över normal vattenyta och några fångdammar bedöms inte vara erforderliga. Däremot kommer vissa provisorier och tillfälliga vägar att behöva anordnas för att leda trafiken förbi arbetsplatserna. För att bygga huvuddammen erfordras torrläggning av byggnadsområdet i sundet. Detta planeras att ske genom att arbetsområdet invallas med fångdammar av stålspont. Invallningen av byggnadsområdet sker i två etapper så att vattengenomströmning och båttrafik inte omöjliggörs. För transporter till arbetsplatsen behöver befintlig tillfartsväg på både västra och östra sidan förstärkas. På östra sidan anläggs en temporär väg som ersätter en delsträcka av tillfartsvägen för att minska påverkan och störningar för de närboende, se bilaga 3:2. För byggnadsverksamheten behöver etableringsytor anordnas för bodar, parkering, materialupplag, maskinuppställning etc. Huvudetableringen för byggnadsverksamheten planeras att ske på sundets östra sida. Etableringsytorna x:\uppdrag\uppdrag 2002\02009 kyrkviken\3_dokument\32_beskrivningar\teknisk beskrivning doc

9 BILAGA 3 9 (11) kan tas bort när byggnadsverksamheten är slutförd. Etableringsytornas förslagna läge framgår av bilaga 3:2. Uppläggning av massor För spärrdammarna kommer de eventuella schaktmassor som inte kan användas i de olika anläggningsdelarna att transporteras bort till av kommunen anvisat massupplag. Temporär massuppläggning för mellanlagring kan komma att behövas inom arbetsområdena. På den östra sidan om Sundet kommer en uppläggningsplats för muddermassor att anläggas, se bilaga 3:2. Ytjorden på den valda platsen kommer att tas bort för att sedan återföras efter att muddermassorna har stabiliserats. Vatten och sediment som avlägsnas innanför sponten vid byggandet av huvuddammen kommer att omhändertas vid uppläggningsplatsen för att förhindra grumling i vattnet kring arbetsområdet. Klarnat vatten från uppläggningsplatsen kommer sedan att återföras till vattendraget. De kvarvarande muddermassorna kommer att ligga kvar på land. Volymen muddermassor bedöms uppgå till ca 5000 m 3. Övriga arbeten På sundets västra sida ca 30 m söder om huvuddammens centrumlinje finns en äldre brygga, se bilaga 3.3. Bryggan består av en inre del utförd som ett stenmurverk och en yttre del som består av ett trädäck som vilar på balkar. Balkarna har upplag dels på stenmurverkets yttre del och dels på ett pålverk. Trädäckets längd är ca 14 m och bredden varierar mellan 3 och 4 m. Tillstånd söks för att riva den yttre delen av bryggan som delvis är i dålig kondition, medan delen som består av stenmurverk skall bevaras. Vid rivningen demonteras först alla delar över vatten och därefter dras pålarna upp. Om det skulle visa sig att det inte är möjligt att dra upp pålarna kapas dessa i nivå med omgivande naturlig botten. Rivningsmaterialet sorteras och återvinns i den omfattning det är möjligt. Material som inte kan återvinnas deponeras på sätt som kommunen anvisar. x:\uppdrag\uppdrag 2002\02009 kyrkviken\3_dokument\32_beskrivningar\teknisk beskrivning doc

10 BILAGA 3 10 (11) Arbets- och tidsplan För arbetets utförande har följande arbetsordning för huvuddammen skisserats: 1. Förstärkning av tillfartsvägar och iordningställande av områden för etableringar och massupplag 2. Byggande av fångdamm etapp I 3. Schakt för grundläggning av dammen etapp I 4. Betongarbeten etapp I 5. Demontering av fångdamm etapp I och byggande av fångdamm etapp II 6. Schakt för grundläggning av dammen etapp II 7. Betongarbeten etapp II 8. Montage och installation av pumpar och elutrustning. 9. Demontering av fångdamm etapp II 10. Kompletterande arbeten 11. Provdrift Byggtiden för huvuddammen uppskattas till månader. Byggnadstiden för västra spärrdammen uppskattas till 4 månader och för östra spärrdammen till 3 månader. Arbetena med dessa dammar utförs företrädesvis under sommarhalvåret. Kostnader Anläggningskostnad Anläggningskostnaden för anläggningens huvuddelar har ursprungligen beräknats i kostnadsläge år Kostnadsberäkningen baseras på de mängder som tagits fram från i ansökan redovisade ritningar samt enhetspriser som erhållits från likartade anläggningsarbeten. Kostnaderna har räknats upp till kostnadsläge 2010 genom att tillämpa lämpliga anläggningskostnadsindex samt när det gäller pumpar och tillhörande utrustning genom en ny offert från tillverkare. Byggnadsarbeten, Väster spärrdamm 4,5 Mkr Byggnadsarbeten, Huvuddamm 46,3 Byggnadsarbeten, Öster spärrdamm 3,5 Pumpar och tillhörande utrustning 10,6 Elanslutning och elarbeten 3,1 Tillstånd, beställarkostnader, marklösen etc. 3,6 Oförutsett (10 %) 7,1 Ränta under byggnadstiden 1,7 SUMMA 80,4 Mkr x:\uppdrag\uppdrag 2002\02009 kyrkviken\3_dokument\32_beskrivningar\teknisk beskrivning doc

11 BILAGA 3 11 (11) Drift och underhållskostnad Anläggningen har utformats med en enkel avstängningsanordning som i princip är underhållsfri. Pumpinstallationen kommer normalt inte att tas i bruk särskilt ofta. För att säkerställa funktionen krävs viss tillsyn, provdrift och på sikt även vissa underhållsarbeten. I samband med tillsynen kan pumparna komma att provstartas. Provdrift av pumparna kommer att begränsas till något enstaka tillfälle per år. Fullskaleprov med stängning av öppningarna och pumpning under ett antal timmar kommer att utföras med varierande intervall beroende på hur lång tid det är mellan verkliga översvämningssituationer och vilket behov som finns att öva personalen. Kommunen bedömer att fullskaleprov kommer att genomföras ca vart annat år. Dammbyggnaderna kräver visst underhåll i form av slyröjning etc. I nedanstående kostnadsuppskattning har det förutsatts att pumparna ges tillsyn och provstartas en gång per år. Vidare har förutsatts att ett fullskaleprov genomförs vart annat år. Då stängs sundet med sättarna och pumparna körs under ett antal timmar beroende på vattenförhållandena. Den årliga drift- och underhållskostnaden, i kostnadsläge år 2010, under översvämningsfria år bedöms bestå av följande poster: Tillsyn och provdrift kr Elnät, fast avgift Elenergi och elnät, rörlig avgift Underhåll av pumpinstallation (1 % av inv.) Underhåll av dammbyggnaderna (0,2 % av inv.) SUMMA kr Under ett översvämningsår erhålls en driftkostnad som är beroende av översvämningens omfattning och varaktighet. Att stänga öppningarna i sundet och montera förhöjningen på dammkrönet samt att återställa anläggningen efter en översvämning bedöms kosta ca kr. Till detta kommer kostnaden för drift av pumparna samt tillsyn under driftperioden Karlstad Åke Engström x:\uppdrag\uppdrag 2002\02009 kyrkviken\3_dokument\32_beskrivningar\teknisk beskrivning doc

12 ÖVERSIKTSKARTA BILAGA 3:1 SPÄRRDAMM VÄSTER (Västra Sund) HUVUDDAMM (Sundet) SPÄRRDAMM ÖSTER (Ingesund)

13

14

15

16

17 BRYGGA PÅ VÄSTRA SUND 2:12 BILAGA 3:3 Brygga på fastigheten Västra Sund 2:12. Den yttre delen med längden 10+4 m är av trä medan den inre delen med längden 20 m består av stenmurverk. Sidovy av bryggan som visar del av stenmurverket och den yttre delen med trädäck.

18

19

20

21

22

23

24