Publikation 2008:61. VVMB 310 Hydraulisk dimensionering

Transkript

1 Publiation 2008:61 VVMB 310 Hydraulis dimensionering

2 2.3. Naturmar Allmänt Efterföljande formler gäller för oreglerade vattendrag 1 m² eller större. Dagvattenflöden för avrinningsområden mindre än 1 m² beränas enligt apitel 2.4 Urban mar. Många av de större vattendragen är reglerade genom dammar för raftver etc. Även de små vattendragen an vara reglerade i en eller annan form t.ex. genom gamla dammar där reglering ser för drift av s.. miniraftver, mindre sågver, varnar etc. Stor observans bör ägnas de värden som erhålls vid beräning av områden av begränsad storle. Sådana områden an ge höga momentanflöden på grund av hastigt avrinningsförlopp och avsanad av naturliga utjämningsmagasin. En bedömning av framränade värdens rimlighet får i dessa fall göras med hjälp av ännedom om områdets topografi och geologisa förutsättningar, växlighet etc. Naturliga vattendrag an indelas i olia lasser med hänsyn till påverande fatorer. SMHI* har utarbetat ett antal olia formler, se nedan, som gäller för vissa speciella områden. De villor som ställts upp för respetive formels giltighet måste respeteras. Om föreslagna tenisa lösningar an medföra ris för stora olägenheter eller stora ostnader an aratäristisa vattenföringsuppgifter inhämtas från SMHI för atuell beräningspunt genom att till dem ange beräningspuntens läge. I övriga fall an vattenföring beränas med hjälp av formler i detta apitel och eonomis och/eller topografis arta. I detta apitel redogörs för två olia beräningsmetoder beroende på avrinningsområdets storle. Vid avrinningsområden nära brytgränsen 10 m² bör dimensionerande flöde beränas på båda sätten varefter ett medelvärde beränas. *f. Statshydrologen Ragnar Melin och SMHI Benämningar Följande benämningar har använts: Avrinningsområde N m 2 Vattenföring Q m 3 /s Specifi vattenavrinning q l/s m 2 Sjöyta, total inom N S m 2 Sjöyta, närmast uppströms belägna sjön S m 2 Återomsttid T månader/år Korrigerad sjöprocent % 17

3 HHQ 50 = högsta högvattenföring med T = 50 år, m 3 /s MHQ = medelhögvattenföring, medeltal av högsta årliga vattenföring, m 3 /s MQ = medelvattenföring, årsmedelvärde för lång period, m 3 /s Mq = specifi medelvattenavrinning, l/s m 2 MLQ = medellågvattenföring, m 3 /s LLQ = lägsta lågvattenföring, m 3 /s Beräning av MHQ Avrinningsområde 1-10 m 2 Vid beräning av vattenföring an man gå till väga på följande sätt: 1. Bestäm avrinningsområdets storle (N, m 2, t.ex. med hjälp av Svenst Vattenariv- Avrinningsområde i samt topografis arta. (Svenst Vattenariv redovisar N och S för större avrinningsområden. 2. Bestäm total sjöyta (S, m 2 inom avrinningsområdet. Som sjöyta menas total fri vattenyta. Marslag såsom ärr, myr, våtmar m.m. beränas inte som sjöyta utan får mer ses som en öad säerhetsmarginal som an tillgodogöras vid antaganden och bedömningar som görs i beräningsarbetet. 3. Lägg därtill ännu en gång ytan av närmast uppströms belägna sjö (S, m 2. S + S Beräna P = 100 N Detta innebär att den sjö som i vattendraget ligger närmast uppströms det atuella snittet tilldelas dubbelt så stor vit som övriga sjöar. 4. Bestäm Mq (l/s m 2 ur arta i figur 2.3. Bilda ett medelvärde över området om avrinningen varierar inom detta. 5. Bestäm MQ ur sambandet: MQ = Mq N 10 3 m 3 /s 6. MHQ bestäms ur diagram figur 2.4. MQ Interpolera för N mellan 5 och 10 m Bestäm justeringsfator för medelhögvattenföring ur arta figur Beräna MHQ just 18

4 Avrinningsområde större än 10 m 2 Bestäm ingångsvärden enligt punterna 1 till 5 för beräningsgång för avrinningsområde mindre än 10 m² och ansätt tillämplig formel under punt Bestäm MHQ för avrinningsområdet med formlerna nedan. För grova uppsattningar an formlerna nedan användas. Inom vissa områden i har speciella formler onstruerats. Inom övriga områden tillämpas mera generella formler, se nedan. 7. Bestäm justeringsfator för medelhögvattenföring ur arta figur Beräna MHQ just För vattendrag med N < 75 m² an MHQ beränas enligt formler Formel 11 Formel 12 Små vattendrag i Norrland Små vattendrag i mellersta och södra 10 N 75 m 2 10 N 75 m 2, P 45% MHQ = MQ ( N MHQ = MQ N

5 För vattendrag med N > 75 m² an MHQ grovt uppsattas enligt formlerna Beränade MHQ får endast användas vid översitliga studier. Som underlag till onstrutionsberäningar sa flödesuppgifter erhållna från SMHI användas. Formel 101 Formel 102 Större fjällvattendrag, norra Torneälv t o m Umeä1v Större fjällvattendrag, södra Ångermanälven t o m Västerdalälven N 400 m 2, P 25% N 300 m 2, P 35% ( N 0. MHQ = MQ ( N MHQ = MQ 15 Formel 103 Formel 104 Mindre fjällvattendrag Fjällälvar, blandade fjäll- och sogsområden 60 N 2400 m 2, P 82% N 6000 m 2, P 20% ( N 0. MHQ = MQ ( N MHQ = MQ 1 Formel 105 Formel 106 Sogsälvar i Norrland syd Luleälv och nordvästra Svealand Sogsälvarna norr om Luleälv N 350 m 2, P 20% N 350 m 2, P 20% ( N 0. MHQ = MQ ( MHQ = MQ 23 Formel 107 Formel 108 Bohuslänsa vattendrag Större vattendrag i mellersta och södra N 600 m 2, Mq > 10 l/(s m 2 N 600 m 2, Mq > 10 l/(s m 2 MHQ = MQ N MHQ = MQ N ( 9 ( Formel 109 Formel 110 Större vattendrag i mellersta och södra N 600 m 2, P 17%, Mq 10 l/(s m 2 MHQ = MQ Mindre vattendrag i mellersta och södra 100 N 600 m 2 ( 5 MHQ = MQ ( N Är ingen av de ovan redovisade formlerna tillämpliga väljes den/de vars villor ligger närmast det atuella fallets. 20

6 Ovanstående formler är framtagna ur historisa värden, främst perioden , avseende avrinning och flöden. En pågående limatförändring medför bl a en förändring av dimensionerande förutsättning för vissa ställen, från att tidigare ha varit vårflod i samband med snösmältning till att övergå till mer långvariga och intensiva regn. Detta innebär att framränade högvattenföringar bör justeras med en fator beroende på var i landet avrinningsområdet är beläget. Angivna justeringsfatorer enligt figur 2.2 sa ses som ritlinjer och besriver vila delar av det an förväntas öande flöden. Projetanpassade avvägningar måste göras. Figur 2.2 Justeringsfatorer avseende förväntat förändrat limat för beräning av medelhögvattenföringar (MHQ med formel Gäller vattendrag med avrinningsområde < 150 m 2. 21

7 Figur 2.3 Beränad specifi medelvattenavrinning för perioden , Mq (l/s m 2 (älla SMHI. 22

8 Figur 2.4 Förhållanden mellan MHQ och MQ för avrinnignsområden N 5 m² samt 10 m² Beräning av HHQ 50 Bestäm HHQ ur sambanden: HHQ MHQ 3 om P 5% 50 = just P 5 HHQ 50 = MHQjust 3 om 5 % < < 20% 15 HHQ MHQ 2 om P 20% 50 = just För flöden med andra återomsttider än 50 år an värden uppsattas med hjälp av figur

9 Figur 2.5 Kvoten HHQ/MHQ för olia årsflöden med hänsyn till orrigerad sjöprocent (. Kvoten HHQ 100 /HHQ 50 an för områden < 150 m² sättas till där det högre värdet gäller för landets östra delar. Vid mindre avrinningsområden, speciellt i sjöfattiga områden, an doc momentana toppflöden erhållas som är högre HHQ. Denna effet an även inträffa när isdämning släpper. Momentana toppflöden an approximativt uppsattas till: N (m² (% Fator HHQ 50-mom / HHQ I vissa fall an momentanvärdet överstiga 2.0. För större områden närmar sig momentanfatorn 1.0 Vid dimensionering av vattengenomlopp används företrädesvis HHQ 50, däremot sall alltid en ontroll utföras med momentant toppflöde (HHQ 50-mom som beräningsunderlag. Vid denna ontroll sall det säerställas att momentant toppflöde inte orsaar sador på vare sig atuell onstrution eller på intilliggande fastigheter. Se även risbaserat funtionsrav under apitel Beräning av MLQ För avrinningsområden mindre än 10 m 2 varierar värdet för MLQ beroende på områdets magasineringsförmåga. Ett flertal fatorer såsom sjöprocent, marslag, 24

10 grundvattenföreomst m.fl. påverar ett avrinningsområdes MLQ. Det finns inget entydigt värde för beräning, utan avriningen ligger i allmänhet mellan 0 och 0.8 l/(s m² För områden större än 10 m 2 används någon av nedanstående formler. För vattendrag N < 75 m² an MLQ beränas enligt formler Formel 211 Formel 212 Små vattendrag belägna i norra norr om 61:a breddgraden MLQ = MQ N N m 2 70 Små vattendrag i mellersta och södra, söder om 61:a breddgraden 10 N m 2, P 45% MLQ = MQ N ( 0 ( 25

11 För vattendrag med N > 75 m² an MLQ grovt uppsattas enligt formlerna Beränade MLQ får endast användas vid översitliga studier. Som underlag till onstrutionsberäningar sa flödesuppgifter erhållna från SMHI användas. Formel 201 Formel 202 Större fjällvattendrag, norra: Torneälv t o m Umeälv Större fjällvattendrag, södra: Ångermanälven t o m Västerdalälven N 400 m 2, P 25% N 300 m 2, P 35% ( MLQ = MQ ( N MLQ = MQ 0043 Formel 203 Formel 204 Mindre fjällvattendrag Fjällälvar 60 N 400 m 2, P 82% N 6000 m 2, P 20% ( N + 0. MLQ= MQ 004 Anm. Om P > 50% måste formeln användas med stor försitighet. Formel 205 Formel 206 Sogsälvar i Norrland och nordvästra Svealand ( N + 0. MLQ= MQ 004 Sogsälvarna norr om Luleälv N 350 m 2, P 20% N 350 m 2, P 20% ( N + 0. MLQ = MQ ( MLQ= MQ 009 Formel 207 Formel 208 Bohuslänsa vattendrag Större vattendrag i mellersta och södra N 600 m 2, Mq > 10 l/(s m 2 N 600 m 2, P 17%, Mq 10 l/(s m 2 ( N + 0. MLQ = MQ ( MLQ= MQ 005 Formel 209 Formel 210 Större vattendrag i mellersta och södra Mindre vattendrag i mellersta och södra N 600 m 2, Mq > 10 l/(s m N 600 m 2 MLQ= MQ N MLQ = MQ ( 0 ( Formlerna måste tillämpas med försitighet inom områden med stor sjöprocent, såsom när den vägda sjöprocenten överstiger 25 %. För Vänerns, Vätterns och Hjälmarens utlopp gäller de ej. 26

12 Beräning av LLQ För stora områden an LLQ antas vara ungefär 0.5 MLQ. För mindre områden an värdet vara väsentligt lägre Urban mar Allmänt Med urban mar avses här avrinningsområde med hårdgjorda ytor (gator, ta, etc. större än ca 3.75 % av hela området. Då den hårdgjorda ytan är mindre än ca 3.75 % se apitel 2.3 Naturmar. Nedan följer en översitlig besrivning om olia principer för framtagande av dagvattenflöden för urban mar. Arbetet med beräning av dimensionerande flöden i urban mar sa se i enlighet med Svenst Vattens publiation VAV P90 Dimensionering av allmänna avloppsledningar. Benämningar Betecning Enhet Dimensionerande vattenföring Q dim 1/s Avrinningsområdets storle N m 2 Avrinningsoefficient ϕ Nederbördsintensitet vid vald återomsttid och varatighet i 1/(s m 2 Reducerad area A r =ϕ N m 2 Framrinningstid F-tid min Beräning av dimensionerade vattenföring För beräning av dimensionerande vattenföring an nettoytemetoden, rationella metoden eller tid-areametoden användas. I samtliga fall beränas dimensionerande vattenföring ur formeln: Q dim = i A r Bestämningen av atuell nederbördsintensitet (i beror på val av återomsttid och varatighet. I tabell 2.2 och 2.3 samt figur 2.5 finns exempel på varatighet och frevens på nederbördsintensitet för olia regionala parametrar (Z. Då limatet förändras och nederbörden varierar över geografisa områden sall redovisade Z-värden anpassas till senast atuella tillgängliga nederbördsstatisti. 27