Utredningsrapport om AVBÖRDNINGSFÖRBÄTTRANDE ÅTGÄRDER VID SJÖN VÄRINGENS UTLOPP

Transkript

1 Utredningsrapport om AVBÖRDNINGSFÖRBÄTTRANDE ÅTGÄRDER VID SJÖN VÄRINGENS UTLOPP mark marin & Örebro APRIL 2003

2 Ingenjörsbyrå Örebro Länsstyrelsen i Örebro län Väringen mpo03061 UTREDNINGSRAPPORT om avbördningsförbättrande åtgärder vid sjön Väringens utlopp (Härtill 2 bilagor) ORIENTERING Återkommande höga vattennivåer i sjön Väringen medför besvär för ett flertal omgivande fastigheter och verksamheter. De höga nivåerna är en följd av dämning vid sjöns utlopp och uppträder huvudsakligen i samband med extremt höga flöden i åsystemet. Länsstyrelsen har låtit framta ett programförslag för utredning fram till ev. avhjälpande åtgärder. I utredningsfasen enligt detta program ingår att upprätta en översiktlig datormodell över problemsträckan vid utloppet samt att simulera alternativa rensningar. I det följande redovisas förutsättningarna för nämnda modell och resultatet från några av de prövade rensningsalternativen. Studien har genomförts av Mark & Marin AB, Örebro, i samråd med Ingvar Lundqvist, Länsstyrelsen i Örebro län. FÖRUTSÄTTNINGAR Sjön Väringen är belägen i huvudfåran inom Arbogaåns älvsystem, 4 mil uppströms dess utlopp i Mälaren. Sjön regleras primärt till förmån för ett kraftverk, Ringaby kraftverk, beläget i Arbogaån strax nedströms sjöns utlopp, se bilaga 2a. Regleringsrätten och rätten till strömfallet innehas av Linde Energi. Dämningsgränsen i regleringsbestämmelserna för kraftverket är angiven till nivån Enligt vattendomen ska vattennivån mätas vid en punkt kallad Ågrenen belägen ca 800 m uppströms kraftverket. Åfåran grenar sig här som namnet antyder, med en nordlig strömfåra för enbart överskottsvatten och sydlig till kraftverket. Väringens sjöyta uppgår till 20 km² och avrinningsområdets areal i höjd med utloppet till 2465 km². Medelvattenföringen, MQ, är 27.7 m³/s och högsta högvattenföring, HHQ, uppges vara 200 m³/s. Flödet har överstigit 120 m³/s vid 6 tillfällen de senaste 40 åren, nämligen år 1966,

3 2 1977, 1986, 1999 och två gånger år Frekvensen av de högre flödena framgår av följande diagram (källa: Göran Karlsson, Linde Energi): Antal tillfällen PERIODEN ÅR Maxflöde (m³/s) Väringens vattensystem omfattas av ett vid sekelskiftet 1800/1900 genomfört sjösänkningsföretag. Tappningen från sjön sker genom Ringaby kraftverk med tillhörande reglerdammar. En ca 2.5 km åfåra med förgreningar leder vattnet från sjön ner till utflödet genom tre dammar. I sjösänkningsföretaget ingick vissa rensningar i denna fåra. Trånga partier kvarstår emellertid vilket medför påtagliga strömningsförluster och dämning vid höga flöden. Förlusterna är till större delen orienterade till tre sträckor om tillsammans ca 600 m belägna uppströms Ågrenen. Dessa medverkar emellanåt till att sjön stiger över acceptabel nivå, trots maximal tappning vid kraftverket och trots att vattennivåerna vid Ågrenen enligt vattendom i huvudsak gått att efterleva. Dessa sträckor är således till stor del bestämmande för avbördningen och nivån i sjön Väringen vid höga tillflöden. Frågan om kompletterande rensningar har väckts vid ett flertal tillfällen under årens lopp men det är oklart om några betydande åtgärder kommit till stånd. Den nu upprättade modellen över sträckan bygger helt på tillhandahållna sektionsmätningar från 1946 och kompletterande material från år 1960 upprättade av bl.a. Gösta Kindblom och S-E Wallin, dåvarande lantbruksingenjörer i Örebro län (Hushållningssällskapet/ Lantbruksnämnden). Vid modellens upprättande har förutsatts att vissa i materialet föreslagna rensningar utförts, vilket också vid ett orienterande besök på platsen synts vara riktigt. Det bör påpekas att de uppmätta sektionerna i stort sett enbart berör de trånga avsnitten och att sträckorna där emellan i modellen antagits ha goda genomströmningsareor. Någon närmare verifiering av underlagsmaterialet eller komplettering av uppgifterna har inte rymts inom de ekonomiska förutsättningarna för uppdraget emedan syftet med studien har varit att erhålla en översiktlig bild av sträckans hydrauliska känslighet för åtgärder samt få en ungefärlig uppfattning om ev. åtgärders omfattning och kostnad. Modellen har kalibrerats vid olika flöden mot en serie uppmätta nivåer som Linde Energi tillhandahållit för sjön och mätpunkten i ån i höjd med Ågrenen. Modellen har en mycket god följsamhet mot dessa värden. Modellen har även jämförts mot fyra vattenprofiler över sträckan som upprättats 1946 resp Till dessa profiler saknas emellertid uppgift om vattenföring. Profilformen stämmer inte fullt ut med de i modellen framräknade, vilket kan tyda på vissa avvikelser mellan modellunderlag och verklighet, se bilaga 2b. Orsaken kan vara att mer av de enligt tidiga handlingar planerade rensningarna kommit till utförande efter att dessa profilmätningar gjorts, alternativt att okända förluststräckor (trånga passager) finns längs modellsträckan.

4 3 Strömfåran på den studerade sträckan avgrenas av öbildningar så som kring Salomonsön närmast Väringen, samt kring Medinge Fårö och vid Jostorp i nedströmsdelen av sträckan, se bilaga 2a. De norra grenarna är i samtliga dessa fall de svagast. Trånga dämningsskapande partier har tidigare lokaliserats till i huvudsak tre avsnitt nämligen vid Stor- och Lillströmmen i greningarna kring Salomonsön, vid Kärrbodaströmmen ungefär mitt på sträckan samt vid Jostorpströmmen i nedströmsänden på den studerade sträckan. De rensningsalternativ som prövats har samtliga utformats som trapetsformade schaktkanaler förlagda i vänstra (norra) strandkanten på förluststräckorna (de mest dämmande avsnitten). Läge och bottenbredd har anpassats för att kunna schaktas med djupgrävare stående på bank i anslutning till stranden eller direkt från stranden. Norra sidan har befunnit vara den bästa i avseende på såväl arbetenas utförande och effekt som för miljö, bebyggelse och verksamheter. Här finns också möjligheter att lägga upp rensningsmassor. Undantaget är rensningen vid Storströmmen där högra (södra) sidan kan vara ett bättre alternativ ur miljösynpunkt. RESULTAT Ett antal fria ej verifierade simuleringar har genomförts för att fastställa lämpligt djup och bottenbredd på den ovan beskrivna schaktkanalen i rensningsprojektet. På teoretiska grunder fastställdes kanalbottenbredden till 10 m, bottennivån till +6.5 och kanalslänternas lutning till 1:1. Denna kanalsektion har sedan använts på samtliga rensningssträckor. Kanalens placering i sektion har anpassats med hänsyn till dels de lokala strandförhållandena, dels för att få kanalsträckningarna strömningstekniskt riktiga totalt sett. Sträckan har indelats i fyra rensningsavsnitt enligt följande: 1. Storströmmen (södra sidan om Salomonsön), längd ca 115 m, schaktvolym 7200 m³ 2. Kärrbodaströmmen, längd ca 160 m, schaktvolym 5500 m³ 3. Medinge Fårö, längd ca 55 m, schaktvolym 2900 m³ 4. Jostorpsströmmen, längd ca 260 m (i tre ej sammanhängande avsnitt), schaktvolym 9700 m³ Simuleringarna visar i aktuellt fall att de största strömningsförlusterna finns i det nedre partiet av sträckan, se bilaga 2b. Med hänsyn till detta har tre rensningsalternativ prövats med följande resultat: Fall Rensning Schaktvolym Dämning (cm) och fallvinst (cm) vid resp. flöde Q= 80 m³/s Q= 135 m³/s Q= 180 m³/s (m³) Dämn. Vinst Dämn. Vinst Dämn. Vinst 0* A B C * 0-alternativ, dvs. utan rensningar (nuläget) Samtliga simuleringar är gjorda med en ansatt vattennivå vid Ågrenen om (dämningsgräns, DG). De teoretiska vattenprofilerna över sträckan framgår av bilaga 2b.

5 4 SAMMANFATTANDE SLUTORD Modellen och simuleringsresultaten visar på möjligheter till att med relativt begränsade insatser minska strömningsförlusterna (dämningen) vid Väringens utlopp. Fallvinsterna för de tre teoretiska rensningsalternativen som redovisats uppgår exempelvis vid flödet 180 m³/s till 18 cm (Fall A), 45 cm (Fall B) eller 58 cm (Fall C), vilket enligt modellen kräver uttag av 9700, resp m³ rensningsmassor. Fallvinsterna kan förutsättas ge motsvarande lägre vattennivåer i Väringen vid denna vattenföring. Om 1/3 av dessa volymer antas utgöras av bergschakt och resten av grävbar jord, så kan entreprenadkostnaderna (schakt och masshantering) i Fall A, B och C grovt uppskattas till i storleksordningen 2.0, 3.5 resp. 4.8 milj. kr. Målet för studien har varit att få en översiktlig uppfattning om tänkbara åtgärders omfattning och effekt på sjöns vattennivå vid höga vattenföringar. Det bör påpekas att studien varit översiktlig, byggd på tämligen osäkra underlag och utan närmare kännedom om mellanliggande sträckor. En tät och noggrann uppmätning av vattenprofilen vid ett eller några högflödestillfällen föreslås för att närmare kunna lokalisera de dämmande avsnitten och ge underlag för en bättre kalibrering av strömningsmodellen. Före slutliga ställningstaganden om rensningar bör sträckan ses över i sin helhet med erforderliga nya vältäckande sektioneringar. Modellen finns nu tillgänglig för prövning av valfria rensningsalternativ och kombinationer, men acceptabel noggrannhet erhålls först efter nämnda förbättringar. MARK & MARIN Mats Pehrson

6 mark marin & Örebro LÄNSSTYRELSEN I ÖREBRO LÄN SJÖN VÄRINGENS UTLOPP UTREDNING OM AREAFÖRBÄTTRINGAR ÖVERSIKTSKARTA BILAGA 1 RJ / APRIL 03 SKALA 1: rjc03054

7 mark marin & Örebro LÄNSSTYRELSEN I ÖREBRO LÄN SJÖN VÄRINGENS UTLOPP UTREDNING OM AREAFÖRBÄTTRINGAR PLAN BILAGA 2a RJ / APRIL 2003 SKALA 1:5000 LILL RENSNINGS STRÄCKA 2 RENSN. STR. 3 RENSNINGS STRÄCKA 1 KÄRRBODA- JOSTORP- RENSNINGS STRÄCKA 4 ÅGRENEN RINGABY KRAFTVERK STOR rjc03056 VÄRINGEN

8 3 180 m /s - FÖRE RENSNING m /s - EFTER RENSNING SKALA L 1:5000 H 1:50 mark marin & Örebro LÄNSSTYRELSEN I ÖREBRO LÄN SJÖN VÄRINGENS UTLOPP UTREDNING OM AREAFÖRBÄTTRINGAR PROFIL BILAGA 2b RJ / APRIL 2003 VÄRINGEN HHW UNDRE REGLERINGS- GRÄNSEN m /s - FÖRE RENSNING 3 80 m /s - EFTER RENSNING ÅGRENEN 1/900 1/800 1/700 1/600 1/500 1/400 1/300 1/200 1/100 1/000 0/900 0/800 0/700 0/600 0/500 0/400 0/300 0/200 0/100 0/ HHW DG STOR- KÄRRBODA- JOSTORPS FÖRKLARINGAR BOTTENPROFIL ENLIGT 1946-ÅRS MÄTNINGAR OCH KOMPLETTERANDE UPPGIFTER FRÅN VATTENPROFILER FRAMRÄKNADE I SIMULERINGS- MODELL ÅR MODELLEN KALIBRERAD MOT KÄNDA NIVÅER VID ÅGRENEN OCH VÄRINGEN. rjc03055