Vattenföring i Viskan. Sträckan Öresjö-Rydboholm

Transkript

1 Vattenföring i Viskan Sträckan Öresjö-Rydboholm Rapport nr VISKAN 2002:2 Länsstyrelsen i Västra Götalands län Författad av Bengt Nilsson AB Hydroconsult

2 INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1. KORT BESKRIVNING AV AVRINNINGSOMRÅDET 3 2. INGÅENDE DATA Ålgården Gässlösa reningsverk Rydboholm Dagvatten 4 3. DATAKVALITET.4 4. BERÄKNINGAR Ålgården Rydboholm Ålgården-Druvefors Kärrbron och Osdalsbron.5 5. EROSIONSRISK 5 6. REFERENSER 6 Tabellförteckning Tabell 1. Vattenföringen vid Rydboholms kraftverk 2003 Tabell 2. Vattenföringen vid Ålgården 2003 Tabell 3. Vattenföringen vid Osdalsbron 2003 Tabell 4. Vattenföringen vid Druvefors 2003 Tabell 5. Vattenföringen vid Kärrbron 2003 Figurförteckning Figur 1. Karta över undersökningsområdet Figur 2. Förhållandet mellan vattenföringen i Ålgården och Rydboholms kraftverk Figur 3. Genererad och observerad vattenföring vid Rydboholm Figur 4. Den dagliga vattenföringen under ett högvattenår, ett medelår samt under Figur 5. Vattenföringens varaktighet under perioden samt under Figur 6. Karta över översvämningsområden, norra delen. Figur 7. Karta över översvämningsområden, södra delen. Sid. 2(2)

3 1. KORT BESKRIVNING AV AVRINNINGSOMRÅDET Viskans vattenföring på sträckan är reglerad, dels vid Ålgårdens dammar och dels vid Rydboholms kraftverk. Öresjös vattennivå regleras av Ålgårdens dammar. Avrinningsområdets storlek är där km². Öresjö utgör vattentäkt till Borås stad. Under torrperioder hålls vattenföringen låg för att garantera tillgången på vatten till staden. Ibland går vattenföringen ner till 0 m³/s genom att luckorna vid Ålgården hålls stängda. Förutom tillrinning av grundvatten och dagvatten samt spill genom luckorna är vattenföringen noll genom Borås stad under torrperioder.. Några kilometer nedströms Ålgården tillkommer Lillån med ett 53.9 km² stort avrinningsområde. Inom området förekommer stora hårdgjorda ytor och vattendraget och dess biflöden är delvis kulverterade. Avrinningen från området kan därför vara snabb vid nederbörd eller snösmältning. Uppgifter om vattenföring saknas. Gässlösa reningsverk, beläget nedströms Lillåns inlopp, släpper ut i medeltal ca 0.5 m³/s. Detta vatten kommer ursprungligen från Öresjö men ingår ej i Ålgårdens vattenföring. Nedström Gässlösa flyter Viskan genom 2 selliknande sjöar, Djupasjön och Guttasjön, och ned till Övre Rydboholmsdammen och vidare ner till den nedre dammen där Rydboholms kraftverk tillvaratar en fallhöjd på 6.8 m. Älvsträckans längd mellan Ålgården och Rydboholms kraftverk är ca 14 km och på sträckan tillkommer ett avrinningsområde på 88.5 km² (se fig. 1) I nedanstående framställning har vattenföringen från Ålgården erhållits från Borås kommun och från Rydboholm från Vattenfall. Nederbördsdata kommer från Sjöbo vattenverk och antas gälla för hela det tillkommande nederbördsområdet mellan Åsgården och Rydboholm med undantag för skurnederbörd. Arealuppgifter för delområden är hämtade från ALcontrol AB (2001) och vad gäller dagvatten från Gatukontoret i Borås (Lundgren, L-E. 2002). 2. INGÅENDE DATA 2.1 Ålgården I nedanstående beräkningar har vattenföringen vid Ålgården samt vid Rydboholms kraftverk använts. Vid Ålgården avläses vattenståndet varje arbetsdag, i regel 5 dagar i veckan. Således erhålls ingen kontinuerlig serie data. Under år 2003 avbröts avläsningarna dessutom av en strejk vilket tillsammans med helger och en period då dammluckorna hölls helt stängda gjorde att endast data från 177 dagar finns tillgängliga. Vattenståndet omräknas till vattenföringen genom en avbördningstabell med hänsyn tagen till hur många av de åtta dammluckorna som är öppna. 2.2 Gässlösa reningsverk Till Gässlösa reningsverk avledes allt hushålls- och industrivatten för rening. Detta vatten kommer från stadens vattentäkt och ingår ej i Ålgårdens vattenföring. Utsläppen från reningsverket registreras noggrant som totalsumma under dygnet varför omräkning till m³/s har gjorts. Data från reningsverket bedöms vara de mest säkra. Sid. 3(3)

4 2.3 Rydboholm Vattenstånden i Rydboholmsdammarna är uppdämda genom en dammanläggning vid utloppet av den övre dammen och av kraftverket vid den nedre. En viss korttidsreglering är möjlig på de uppströmsliggande sjöarna med en sammanlagd yta på 0.35 km². Enligt uppgift händer det att man nyttjar regleringen genom avsänkning med max. 0.6 m, framför allt vid låga flöden. Vid den övre dammen finns luckor och en trottel som reglerar vattenståndet och framrinningen av vattnet. Genom observation av vattenståndet och trottelöppning kan vattenföringen beräknas. Vid kraftverket, som har en utbyggnadsvattenföring på 14.4 m³/s, finns ett utskov som används då vattenföringen är högre än kraftverkets slukförmåga. Hittills har vattenföringen beräknats med hjälp av kraftverkets produktion av elkraft.beräkningarnas noggrannhet beror bl a på att verkningsgraden vid olika vattenföringar är känd samt att fallhöjden är konstant. Emellertid minskar fallhöjden med ökande vattenföring från ca 10 m³/s på grund av att nedervattenytan däms upp till okänd nivå (fig.2). Detta förhållande har gjort att man vid åtminstone höga vattenföringar från och med december beräknar vattenföringen med hjälp av trotteln. 2.4 Dagvatten Mellan Ålgården och Lillån avvattnas 4.9 km² genom dagvattenledningar direkt till Viskan. Lundgren (2002) har beräknat avrinningskoefficienter för de 49 olika tekniska avrinningsområdena. Den arealvägda medelkoefficienten blir 0.4 vilken används nedan för beräkning av tillskott från nederbörd. Hänsyn till snönederbörd har inte kunnat tas. Till Lillån avvattnas genom dagvattennätet ca 2.8 km² av dess totala avrinningsområde på Avrinningskoefficienten har beräknats till 0.3 för dagvattennätet och 0.2 för den övriga arealen. Vid beräkning av avrinningen har nederbörden fördelats på 2 dagar för det större området. 3. Datakvalitet Vid jämförelse mellan angivna vattenföringar från Ålgården+Gässlösa och Rydboholm finns uppenbara fel, eftersom det vid flertal tillfällen förekommer negativ tillrinning. Mindre diskrepanser kan vara naturliga om man utnyttjat regleringsmöjligheten i Rydboholm. En magasinering av ca 0.3 m³/s i Övre Rydboholmsdammen ger en dämning på ca 0.1 m under dygnet utslaget på alla sjöarna. Då kraftverket i Rydboholm stått still under september-oktober har vattenföringen angivits vara 0.8 m³/s Data från Ålgården har bedömts vara mindre osäkra än de från Rydboholm. De senare har emellertid använts för att generera data för att fylla luckorna i dataserien från Ålgården. De mest osäkra beräkningarna gäller Lillån samt data från dagvattennätet för snönederbörd och snösmältning. I slutet av juni registrerades nära 100 mm regn under fyra dygn, varav 57 mm under ett dygn. Denna nederbörd har sannolikt fallit lokalt som skurar, eftersom vattenföringen ökade tämligen måttligt. Vid andra tillfällen kan skurnederbörd förekommit men inte registrerats. Sid. 4(4)

5 4. Beräkningar 4.1 Ålgården Genom regressionsanalys mellan data från Rydboholm och Ålgården har Ålgårdens dataserie kunnat fyllas ut för de dagar data fattas. Vid vattenföringar lägre än 0.5 m³/s i Rydboholm har data för Ålgården interpolerats mellan dagar med observationer. Vattenföringar högre än 10 m³/s har uteslutits. Sammanlagt har 177 datapar korrelerats. Resultatet blev: Q Ålg = *Q Ryd ; R²=0.79, N=177 Korrelationen är dålig men ger acceptabla värden som redovisas i tabell 1. Värden i kursiv stil är beräknade. Vattenföringen redovisas med 2 decimaler enligt kommunens rutiner. 4.2 Rydboholm Även i Rydboholms data finns luckor eller har vattenföringar angivits vara 0 m³/s. Därför har en regressionsanalys gjorts mellan Ålgården+Gässlösa mot Rydboholm och därvid har samtliga datapar med vattenföringar i Rydboholm som är större än 10 m³/s sorterats bort fram till december då beräkningarna gjordes med hjälp av trotteln. Resultaten blev: Q Ryd = *Q (Ålg+Gäss) ; R²=0.80, N=177 Ekvationen har använts för att generera en serie vattenföringar som jämförs med de av Vattenfall beräknade/observerade (se fig. 3). Den prickade linjen visar genererade data och den grå heldragna observerade värden. Som synes är överensstämmelsen mellan de genererade och de observerade värdena god frånsett toppar i april/maj och juli. Med tanke på att genererade värdena i slutet av december följer vattenföringstoppen (beräknad m h a trotteln) riktigt bra bedöms de genererade höga värdena under april/maj och juli vara mer trovärdiga än de observerade/beräknade. Rent generellt bedöms de genererade vattenföringarna över 10 m³/s bättre visa sannolika förhållanden än de observerade före december månad. De riktigt låga vattenföringarna under juli-oktober har justerats med hänsyn till nederbörden. Under resten av året får de av Vattenfall beräknade värdena gälla (se tabell 2). Rinntider för vattnet mellan Ålgården och Rydboholm har beräknats variera mellan 68 timmar vid en vattenföring på ca 7 m³/s och 168 timmar vid ca 1.5 m³/s (VVB VIAK, 1993). Vid regressionsberäkningarna har försök gjorts att förskjuta data i motsvarande grad, men korrelationen blev som väntat allt sämre. 4.3 Ålgården-Druvefors Data för sträckan Ålgården-Druvefors har beräknats genom att lägga Ålgårdens data till nederbörden med användning av avrinningskoeffecienten. Data för Druvefors ges med två decimaler enbart för att ange en sannolik variation av flödet. Onogrannheten i beräkningarna motiverar högst en decimal (Tab. 3). Sid. 5(5)

6 4.4 Osdalsbron och Kärrbron Vattenföringarna vid Osdalsbron och Kärrbron är beräknade med hjälp av avrinningen (l/s*km²) som den genererade serien för Rydboholm ger (Tab. 4 o 5). 4.5 Diskussion Vattenföringen vid Ålgården under perioden har behandlats statistiskt. Därvid har dagar utan observationer rätlinjigt interpolerats mellan observerade dagar. Undantag utgörs av uppehåll längre än 3 dagar då metodens osäkerhet har bedömts vara för stor. Detta innebär att längre helger eller andra längre uppehåll inte är representerade i kalkylen. Vidare har ett schablonmässigt tillskott på 0.45 m³/s lagts till de observerade värdena motsvarande ett genomsnittligt uttag av vatten för Borås stad uppströms Ålgården. Analysen visar att vårt undersökningsår var förhållandevis torrt jämfört med 30-års periodens medelår. Figur 4 visar den dagliga vattenföringen under ett högvattenår (1990), ett medelår ( ) samt under Medelvattenföringen var 8.7, 6.8 resp. 3.7 m³/s. Det torraste året under perioden var 1976 med 2.7 m³/s som medelvattenföring. Figur 5 visar vattenföringens varaktighet under perioden samt under Från figuren framgår att den högsta vattenföringen under perioden var drygt 41 m³/s jämfört med drygt 13 under Vidare framgår att vattenföringen normalt är 15 m³/s eller högre under 3 dagar per år (10 % varaktighet), medan den under 2003 uppgick till ca 8 m³/s eller högre. Medianvärdena (50 %) var 4.9 resp 3.2 m³/s 5. Erosionsrisk De selliknande sjöarna i Viskan nedströms Borås, Djupasjön, Guttasjön och Rydboholmsdammarna fungerar normalt som sedimentationsbäcken. Jordartsbeteckningen för sjöarnas sediment varierar från siltig sandig gyttja till lerig siltig gyttja. Densiteten i ytlagren (0-0.4 m) varierar från 1.18 till 1.03 g/cm³ men ökar i allmänhet med djupet (von Post 2003). De lösa till mycket lösa sedimenten i sjöarna är erosionskänsliga och börjar röra sig redan vid vattenhastigheter på cm/sek (mätt 1 m ovan bottnen). Detta innebär att en viss omfördelning av material sker vid höga flöden, en viss sedimentation i ffa Djupasjön och en viss borttransport av material ner till Guttasjön samtidigt som en liknande process sker i denna sjö ner till Rydboholmsdammarna och vidare nedströms. Frågan är när och om stora delar av de lösa sedimenten kan eroderas och transporteras vidare ner genom Viskan? Det är omöjligt att kvantifiera en eventuell borttransport av de förorenade sedimenten. Därtill krävs det flera mätningar av vattenhastigheter vid höga flöden på ett flertal platser. Däremot kan områden som bedöms extra känsliga för erosion anges. SMHI (2002) har gjort en översiktlig flödesprognos längs Viskan där vattenföring och korresponderande vattenstånd har beräknats för 100-årsflödet (Q100) resp för det s.k. dimensionerande flödet (Qdim). Qdim har beräknats vara 119 m³/s vid Bosgården beläget uppströms Öresjö med ett avrinningsområde på 358 km², medan Q100 har beräknats vara 48 m³/s. Sid. 6(6)

7 För utloppet av Öresjö (=Ålgården med 440 km² avrinningsområde) anges Q100 vara 60 m³/s. Uppgift om Qdim saknas, men torde, frånsett magasineringseffekter i Öresjö, röra sig runt 140 m³/s. Bilaga 1 visar områden som översvämmas vid de aktuella flödena (SMHI, 2002). Stora sandiga och flacka områden runt Djupasjön kommer att översvämmas, vid Q100 stiger vattenståndet ca 2 m och vid Qdim med ca 3.5 m över det normala. Ån blir som mest 500 m bred och den vattenförande arean ökar markant. Medelhastigheten uppströms inloppet kommer att ligga runt 20 cm/s, men största strömhastigheten bedöms finnas längs nuvarande strömfåra. Utbytet av material som ovan beskrivits kommer att öka. Dessutom är det sannolikt att den sandiga östra stranden uppströms inloppet kommer att eroderas. Sanden transporteras vidare som bottentransport ner till Guttasjön. En del sand kan komma att lägga sig i djuphålan nedströms inloppet, men turbulensen kan lika gärna medföra en erosion av bottenmaterialet innan sanden lägger sig som ett skyddande täcke. På ritning i sedimentundersökningen antyds en högvattenfåra innanför den östra stranden från inloppet ner till utloppet av sjön (von Post, 2003). Denna fåra kommer givetvis att vattenfyllas och accentueras genom erosion i det sandiga materialet. Vattenståndet i Guttsjön kommer att stiga med 2 m vid Q100 och med ca 3.5 m vid Qdim. Liksom vad gäller Djupasjön bedöms flödet i stort sett följa nuvarande strömfåra och utbytet av sediment öka. Eventuell sandtransport från uppströmsliggande erosionsområden fastnar i stort sett helt i djuphålorna, framförallt i område G4 där djupet går ned till drygt 13 m. I område G1 ändras strömningsbilden radikalt då den uppströmsliggande landtungan översvämmas och Viskans flöde kommer rakt in i viken varvid erosionen kommer att öka. Vattenståndet i Övre Rydboholmsdammen kommer att öka med 1 m vid Q100 och med 2 m vid Qdim. De trånga sektionerna medför höga strömhastigheter och älven faller dessutom från Guttasjön ca 40 cm vid Q100 och med 80 cm vid Qdim. I de grunda vikarna bedöms erosionen öka markant då den starka strömmen i huvudfåran skapar virvlar som kraftigt ökar vattenutbytet och därmed även erosionen. Även i nuvarande strömfåra bedöms en djuperosion ske. Åsträckorna mellan sjöarna och mellan delar av sjöarna kantas ställvis av fast berg och bottnarna utgörs nu av transportbottnar med sandigt-grusigt material, även sten och block förekommer (von Post, 2004). Dessa sträckor förblir transportsträckor, men sandigt material kommer att sorteras ut och transporteras nedströms. SMHI (2002) räknar med att den nedre dammen i Rydboholm kommer att översvämmas vid Qdim. I samma mening sägs att dammarna vid Ålgården och Druvefors är byggda för att kunna översvämmas. Bengt Nilsson AB Hydroconsult Sid. 7(7)

8 6 REFERENSER ALcontrol AB, Undersökning av metaller i Viskans vatten i Borås. (opubl.) Lundgren, L-E. 2002; Föroreningar i Dagvattnet, Borås kommun, Gatukontoret SMHI, 2002; Översiktlig översvämningskartering längs Viskan. Räddningsverket rapport 27. Von Post, H. 2003; Undersökning av förorenade sediment i Viskan, Borås. Del 1, Undersökningsdelen. Von Post, H. 2004; Undersökning av förorenade sediment i Viskan, Borås. Del 2, Slutsatser och rekommendationer. VVB VIAK, PM angående rinntider och utspädning i Viskan på sträckan Borås-havet. Sid. 8(8)

9 Rydboholm Tabell km² Kursiv stil anger att data har korrigerats för nederbörd Jan Feb Mars April Maj Juni Juli Aug Sept Okt Nov Dec Medel Max Min Sid. 9(9)

10 Ålgården Tabell km² Kursivstil anger att data är beräknade Jan Feb Mars April Maj Juni Juli Aug Sept Okt Nov Dec Medel Max Min Sid. 10(10)

11 Osdalsbron Tabell km² Jan Feb Mars April Maj Juni Juli Aug Sept Okt Nov Dec Medel Max Min Sid. 11(11)

12 Druvefors Tabell km² Jan Feb Mars April Maj Juni Juli Aug Sept Okt Nov Dec Medel Max Min Sid. 12(12)

13 Kärrbron Tabell km² Jan Feb Mars April Maj Juni Juli Aug Sept Okt Nov Dec Medel Max Min Sid. 13(13)

14 Ålgården Lillån Kärrbron Djupasjön Osdalsbron Guttasjön Rydboholmsdammarna Rydboholms kraftverk Figur 1. Karta över undersökningsområdet

15 Vattenföring, Rydboholm Ålgården Fig. 2. Figur över förhållandet mellan vattenföringen i Ålgården och i Rydboholm. Observera avvikelserna vid vattenföringar större än ca 10 m³/s.

16 . 20 Vattenföring Rydboholm Genererad och observerad serie 15 Vattenföring, m³/s X-axel Fig. 3. Genererad (streckad) och observerad (heldragen) vattenföring vid Rydboholm 2003.

17 Vattenföringen under ett högvattenår, medelår samt under Vattenföring, m³/s Medelår 10 0 X-axel Figur 4. Den dagliga vattenföringen under högvattenår (1990), ett medelår (under perioden ) samt under 2003.

18 Vattenföringens varaktighet samt år 2003 Vattenföring, m³/s Varaktighet i procent av tiden Figur 5. Vattenföringens varaktighet under samt under 2003.

19 profiler Huvudvattendrag W100 Wdim Nivå - SBK Borås Kilometers Skala 1:20000 N Fig. 6. Översvämningsområden enl SMHI, Bakgrundskartan har Copyright Lantmäteriet

20 profiler Huvudv attendrag W100 Wdim Nivå - SBK Borås Kilometers N Skala 1:20000 Figur 7. Översvämningsområden enl SMHI, Bakgrundskartan har Copyright Lantmäteriet.