2 Metodbeskrivning och modellförutsättningar

Transkript

1 Affärsverksamheten Vattenmiljö SMHI dnr 2015/1819/9.5 Version 1.0 Handläggare Håkan Persson Granskare Hans Björn Beställare Sweco Civil AB Torbjörn Forslund Järnvägsgatan Härnösand PM Dimensionerande vattennivåer vid läge för planerad bro över Norån söder om Borlänge 1 Bakgrund och syfte SMHI har fått i uppdrag av Sweco Civil AB att beräkna dimensionerande vattennivåer vid läge för planerad ny bro över Norån söder om Borlänge. Det planerade broläget ligger strax söder om Sellnässjön (ungefärlig position SWEREF 99TM , ). Syftet med denna PM är att presentera de dimensionerande vattennivåerna HW 100, HW 50, MW och LW 50 vid ovan nämnda planerade broläge. 2 Metodbeskrivning och modellförutsättningar 2.1 Vattenföring Dygnsvattenföring för dimensioneringsnivåerna LQ 50, MQ, HQ 50 och HQ 100 har beräknats för Norån utifrån historisk data från SMHIs stationsnät för jämförbara platser enligt gängse metodik. Information kring markanvändning, sjöandel, områdets flödesdynamik m.m. vägs in i slutresultatet. 2.2 Hydraulisk modell För vattennivåberäkning vid respektive vattenföring har det hydrauliska modellverktyget HEC-RAS använts med stationära beräkningar. Modellen arbetar med Energiekvationen och Mannings formel och beräknar vattennivåer vid given vattenföring i tvärsnitt av vattendragets botten och omgivande terräng (USACE, 2014). En ny hydraulisk modell har satts upp för den aktuella sträckan av Norån. Modellen startar strax uppströms det planerade broläget söder om Sellnässjön och sträcker sig sedan via Sellnässjön till dammen i Täkt. Noråns geometri har i modellen beskrivits utifrån tvärsektioner som mätts in kring de tre broar som finns längs den aktuella sträckan: Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut NORRKÖPING Tel Fax

2 1. Vägbro mellan Sör Sellnäs och Halvarsgårdarna 2. Gångbro mellan Esaiegårdarna och Norr Sellnäs 3. Vägbro i Täkt Dessa broar har också beskrivits i den hydrauliska modellen. För bro 1 och 3 har ritningar hämtats från Trafikverkets databas BaTMan (Trafikverket, 2015). För bro 2 har beskrivning gjorts utifrån inmätningar på och kring bron. Som övre randvillkor i modellen har dimensionerande vattenföring använts. Som nedre randvillkor har vattennivåer uppströms dammen i Täkt, enligt Tabell 1, använts. Tabell 1 Vattennivåer uppströms dammen i Täkt, vilka använts som nedströms randvillkor för den hydrauliska modellen (tolkat till RH2000 utifrån muntliga beskrivningar av reglernivåer Ekblom(2015)) HW 100 HW 50 MW LW 50 Vattennivå uppströms dammen i Täkt [m] 135,0 134,8 134,2 133,9 Dessa vattennivåer är behäftade med stora osäkerheter, eftersom de översatts till RH2000 utifrån en beskrivning av Ekblom (2015), via telefon, av hur vattennivåerna varierar uppströms dammen Kalibrering Modellen har kalibrerats mot de vattennivåer som rådde vid inmätningen av tvärsektioner. Flödet vid mättillfället har bedömts till 3 m 3 /s utifrån enkla vattenhastighetsmätningar gjorda vid det aktuella mättillfället. Vid kalibreringen har dock även tagits viss hänsyn till erfarenhetsmässiga värden på kalibreringsparametern Mannings tal. 2.3 Höjdsystem Samtliga nivåer i PMen redovisas i höjdsystem RH Resultat 3.1 Dimensionerande vattenföringar och vattennivåer Beräknade vattenföringar och motsvarande vattennivåer i läge för planerad bro över Norån redovisas i Tabell 2. Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut NORRKÖPING Tel Fax

3 Tabell 2 Beräknade vattenföringar och vattennivåer vid planerat broläge. HW 100 HW 50 MW LW 50 Vattenföring vid respektive beräkning 1 [m 3 /s] Vattennivå vid planerat broläge [m] , ,9 2,5 134,7 0,03 133,9 2 1 Utförligare redovisat i Bilaga 1. 2 Vattennivån vid planerat broläge är ca. 2 cm högre än vid dammen i Täkt, men vid avrundning får dessa vattennivåer samma värde. Vattenföringarna ovan är dygnsmedelvärden. Momentant kan det under dygnet förekomma ännu högre flöden, och därmed möjligen också något högre vattennivåer. Faktor för momentanflöde är i detta fall uppskattad till 1,2. För beräkning av dimensionerande vattennivåer är dock praxis att utgå från dygnsmedelvärden för dimensionerande vattenföring, vilket så också gjorts i denna utredning. 4 Diskussion Vid en jämförelse av dimensionerande vattenföringar i ritningarna för de befintliga broarna, Trafikverket (2015), ses en del skillnader. I ritningen för bron vid Täkt förekommer två olika uppsättningar av dimensionerande vattenföringar. Uppsättningen kallad Wikon har flöden som är närmast identiska till de som tagits fram i detta projekt. Däremot har uppsättningen kallad SMHI klart lägre värden på de högsta flödena. Från en enkel kontroll, i samband med att dessa avvikelser upptäcktes, bedömdes att de högsta flödena i uppsättningen SMHI är för låga och att de vattenföringar som tagits fram i detta projekt är mer realistiska. Också då dimensionerande vattennivåer jämförs med broritningarna ses en del skillnader. Vid bro 3 i Täkt fås lägre HW 100, än vad som anges i broritningen. Vid bro 1 mellan Sör Sellnäs och Halvarsgårdarna fås, omvänt, högre HW 100 och HW 50, än i ritningen angivet HHW. De värden som angivits i broritningarna har dock okänt ursprung, och bör inte betraktas som sanna. Samtliga beräkningar förutsätter att vattnet är rent, och att inga broar sätts igen av träd eller liknande. Referenser Ekblom, R., Telefonsamtal med ägaren till dammen i Täkt, Roger Ekblom, Trafikverket, 2015, BaTMan, Bridge and Tunnel Management, hemsida , USACE 2014, Hydraulic Engineering Center, : Bilagor Bilaga 1. Hydrologiskt dimensioneringsunderlag för Norån uppströms Sellnässjön Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut NORRKÖPING Tel Fax

4 Sweco Civil AB Torbjörn Forslund Datum: Vår referens: Dimensioneringsunderlag för en punkt uppström Sellnässj ön Tack för er beställning! I bilaga redovisas det hydrologiska dimensioneringsunderlaget för en p unkt uppström Sellnässjön. Dessa beräkningar baseras på historiska data från SMHI:s stat ionsnät. Det finns tecken på att klimatet förändrats, vilket bl. a. visar sig i en global temperaturhöjning, g laciärers tillbakagång och förändrade nederbördsmönster. För att studera framtidens klimat, med förändringar or sakade av såväl naturliga variationer som av människan påverkade faktorer, behöver man använda kli matmodeller. Forskning om framtidens vattenresurser går hela tiden framåt, och för mer detal jerade resultat eller analyser är ni välkomna med en utökad beställning. På vår hemsida kan du läsa mer om bland annat vårt stationsnät, definition er, momentanflöde, återkomsttider och risknivåer samt presentationer av övriga hydrologi ska underlag för infrastrukturobjekt. Gå in på: PROFESSIONELLA TJÄNSTER Bygg och infrastruktur Med vänlig hälsning SMHI Affärsverksamhet Ghasem Alavi Telefonnummer direkt ,Epost: ghasem.alavi@smhi.se Sveriges Meteorologiska och Hydrologiska Institut Norrköping Växel samtliga kontor , Fax SMHI Stockholm SMHI Göteborg SMHI Malmö SMHI Sundsvall Anton Tamms väg 1, 4 tr Sven Källfelts Gata 15 Hans Miche lsensgatan 9 Universitetsallén 32 SE UPPLANDS VÄSBY SE VÄSTRA FRÖLUNDA SE MALMÖ SE SUNDSVALL 1(3)

5 Datum: Bilaga 1 Hydrologiskt dimensioneringsunderlag - för dimensionering, i vattenmål eller under byggplanering Vattendrag: Norån Huvudavrinningsområde: 53, Dalälven Beräkningspunktens x y-koordinater (SWEREF99 TM): , Avrinningsområdets storlek (km 2 ): 190 Sjöandel: 1,8 % Beräkningsunderlag/arbetsmoment: MQ bestäms m.h.a. areell avrinningskarta för perioden och stati onsuppgifter från jämförbara områden fram t.o.m HQ och MHQ bestäms mha medelvärdesberäkningar och statistisk analy s av tidsserier från lämpliga vattenföringsstationer. Information från platser med jämförbar flödesdy namik och områdets sjöandel mm vägs in i slutresultatet. Uppgifterna nedan gäller för: Oreglerade Reglerade framrinningsförhållanden Flöden (dygnsmedelvärden i m 3 /s) HQ-100 år 51 HQ-50 år 46 MHQ 23 MQ 2,5 MLQ 0,25 LQ-50 år 0,03 Faktor för momentanflöde, HQ: 1,2 Förklaringar till ovanstående definitioner: HQ-100 år Dygnsvärde av högvattenföring med 100 års återkoms ttid. HQ-50 år Dygnsvärde av högvattenföring med 50 års återkomst tid. Även nedre gräns för flödesvarning klass 3 avseend extremt högt flöde. MHQ Medelhögvattenföring d.v.s. medelvärdet av varje å rs högsta dygnsvattenföring. MQ - Medelvattenföring d.v.s. medelvärdet av varje års medelvattenföring. MLQ Medellågvattenföring d.v.s. medelvärdet av varje å rs lägsta dygnsvattenföring. LQ-50 år Dygnsvärde av lågvattenföring med 50 års återkomst tid. Sveriges Meteorologiska och Hydrologiska Institut Norrköping Växel samtliga kontor , Fax SMHI Stockholm SMHI Göteborg SMHI Malmö SMHI Sundsvall Anton Tamms väg 1, 4 tr Sven Källfelts Gata 15 Hans Miche lsensgatan 9 Universitetsallén 32 SE UPPLANDS VÄSBY SE VÄSTRA FRÖLUNDA SE MALMÖ SE SUNDSVALL

6 Kommentarer och eventuella begränsningar / reservatio ner i beräkningarna: Flöden i tabellen ovan är dygnsmedelvärden. Momentan t kan det under dygnet förekomma ännu högre flöden. H Q-1 00 år resp. HQ- 50 år räknas upp med ovan angiven Faktor för momentanflöde. Med HQ-1 00 år resp. 50 år avses det flöde som över e n oändligt lång tidsperiod har en genomsnittlig åter komsttid på 100 resp 50 år. Flödet kan således inträffa flera gå nger under en 100- resp. 50-årsperiod. OBS! För en anläggning som står i 100 år är sannoli kheten 63% att minst ett 100-årsflöde inträffar under d essa 100 år. Kontaktperson: Ghasem Alavi Telefonnummer direkt Epost: ghasem.alavi@smhi.se Sveriges Meteorologiska och Hydrologiska Institut Norrköping Växel samtliga kontor , Fax SMHI Stockholm SMHI Göteborg SMHI Malmö SMHI Sundsvall Anton Tamms väg 1, 4 tr Sven Källfelts Gata 15 Hans Miche lsensgatan 9 Universitetsallén 32 SE UPPLANDS VÄSBY SE VÄSTRA FRÖLUNDA SE MALMÖ SE SUNDSVALL