AVRINNINGSMODELL FÖR LJURABÄCK

Transkript

1 NORRKÖPINGS KOMMUN AVRINNINGSMODELL FÖR LJURABÄCK

2 Avrinningsmodell för Ljurabäck Norrköpings kommun och Norrköping Vatten och Avfall Maria Rothman Niclas Piekart KONSULT WSP Samhällsbyggnad Norrköping Besök: Södra Grytsgatan 7 Tel: WSP Sverige AB Org nr: Styrelsens säte: Stockholm KONTAKTPERSONER Karin Dyrestam Karin.dyrestam@wsp.com Anna Åkesson Anna.akesson@wsp.com Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag

3 UPPDRAGSNAMN Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag UPPDRAGSNUMMER FÖRFATTARE Karin Dyrestam, Anna Åkesson, Kristoffer Hallberg Granskad av Anna Schabbauer Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag 3

4 INNEHÅLL 1 BAKGRUND OCH SYFTE 7 2 OMVÄRLDSANALYS 8 3 METODIK HYDROLOGI Naturmarksflöden Högflöde orsakat av stort urbant regn HYDRAULIK MODELLERINGSFÖRUTSÄTTNINGAR KARTOR 20 4 RESULTAT 20 5 SLUTSATS OCH DISKUSSION 26 6 REFERENSER 27 7 BILAGA BILAGA 1 - INFORMATION OM INFLÖDESPUNKTER, AVRINNINGSOMRÅDEN OCH NATURMARKSFLÖDEN BILAGA 2 INLOPPSHYDROGRAFER FÖR RESPEKTIVE FLÖDESPUNKT NULÄGE (100-ÅRSREGN, VARAKTIGHET 50 MIN) BILAGA 3 INLOPPSHYDROGRAFER FÖR RESPEKTIVE FLÖDESPUNKT EFTER EXPLOATERING BILAGA 4 KARTOR MED ÖVERSVÄMNINGSKIKT FÖR DE OLIKA FLÖDENA Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag

5 BEGREPPSLISTA Avbördning Avrinningsområde (även dräneringsområde) BHF (Beräknat högsta flöde), även Klass 1-flöde Hydraulik Hydrograf Hydrologi Icke-stationärt flöde Klass 1-flöde Naturmarksflöde QNdb Ett mått på hur mycket vatten som per tidsenhet passerar genom en tvärsektion av ett vattendrag. Ett avrinningsområde avgränsas ytterst av en ytvattendelare. All avrinning från området har ett gemensamt utlopp vid en given punkt i ett vattendrag. Avrinningsområdet definieras av uppströmsområden till denna punkt. Det högsta möjliga flödet för ett vattendrag. Flödet modelleras fram genom att kombinera värsta scenario för kritiska faktorer såsom regnmängd, snösmältning, hög markvattenhalt och fyllnadsgrad i vattenmagasin. Vetenskapen som berör strömningsmekanik, d.v.s. för beräkningar av t.ex. flödeshastigheter, samt energi- och vattennivåer i ett vattendrag. En graf som visar hur en hydrologisk observation (ofta flöde, annars t.ex. vattennivå) varierar över tid. En flödeshydrograf som över tid inte är konstant (stationärt) är ett icke-stationärt flöde. Vetenskapen om vattnet i naturen, dess förekomst, cirkulation och fördelning. Hydrologin studerar de olika faserna och processerna i den hydrologiska cykeln. Se hydrograf Se BHF I föreliggande studie: ett högflöde som inte har direkt koppling till ett extremt regn över de urbana förhållandena. Flödena har tagits fram från hydrologisk modellering och areafördelats. I föreliggande studie: flöde beräknat från ett extremt regn över det urbana området. Flödena är Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag 5

6 beräknade med tid-areametoden för respektive inlopp i Ljura bäck. Stationärt flöde Återkomsttid Ett konstant flöde som inte beror av tiden. Återkomsttid är ett statistiskt begrepp som används i flera sammanhang för att beskriva hur pass vanlig eller ovanlig en händelse är. Begreppet används också vid dimensionering, då en konstruktion ska anpassas för att klara av en viss nivå eller ett visst flöde Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag

7 1 BAKGRUND OCH SYFTE Norrköping står inför stora utmaningar i aktuell tillväxtsituation. Många nya bostäder och även nya områden för verksamheter och service behöver tillskapas för en växande befolkning. Delar av denna framtida expansion ska ske i sydöstra delen av Norrköpings tätort där Ljura bäck ligger. Ljura bäck rinner från Ensjön i söder och genom de sydöstra delarna av Norrköping ner till mynningen i Motala ström, se Figur 1. Ljura bäck har redan idag en begränsad kapacitet vilket kan påverka den fortsatta exploateringen. Ambitionen för denna utredning är att möjliggöra den stadsexpansion som är nödvändig för Norrköping de närmaste femton åren genom att titta på vattenföringen i Ljura bäck från Ensjön till slutrecipienten Motala ström, inklusive ytor för åtgärder i anslutning till bäcken. Målen är att säkerställa Ljura bäcks kapacitet för en ökad mängd dagvatten i ett framtida Norrköping och i ett framtida klimat samt att öka trivseln och att områdena runt bäcken får ett högre värde för boende och verksammalängs med hela bäcken. Visst fokus läggs på de delar där det finns boende i närheten av tillexempel Hageby där bäcken idag är kulverterad. Figur 1: Ljura bäcks väg genom Norrköping från Ensjön till mynningen i Motala ström. Syftet med uppdraget är att långsiktigt klara ut dagvattenfrågorna för staden inom Ljura bäcks avrinningsområde. En målsättning är att öka Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag 7

8 avledningskapaciteten vid högflödessituationer i Ljura bäck, oavsett om högflödet har sitt ursprung i naturmarksavrinning eller från kortvariga extrema regn. Vattendraget ska enligt projektplanen kunna hantera ett 100-års flöde (naturmarksflöde) och flödet från ett 100-års regn utan att bebyggelse och vägar översvämmas. WSP ska tillsammans med Norrköpings kommun och Norrköping Vatten och Avfall (NoVA) utreda och ta fram förslag på åtgärder som kan vidtas för att Ljura bäck ska få en ökad avledningskapacitet. Åtgärder ska vara funktionella både med avseende på förhållanden i ett förändrat klimat och för högre exploateringsgrad i avrinningsområdet än idag. Ett annat viktigt projektmål är att förbättra miljön utmed bäcken för de boende och verksamma i området. Detta genom att bland annat öka rekreationsvärdena längs med bäcken. I framtiden kommer Norrköpings kommun att exploatera nya områden, vilket medför att andelen hårdgjorda ytor ökar jämfört med idag, vilket i sin tur leder till än större avrinning vid regn. För att senare i uppdraget kunna föreslå lämpliga åtgärdsförslag för Ljura bäck, är det nödvändigt att först etablera hur Ljura bäck ser ut idag och var det finns olika tillflöden. I detta deluppdrag bestäms inkommande flöden vid ett flertal punkter längs vattendraget och respektive delavrinningsområden redovisas. Vattennivå i Ljura bäck vid givet flöde beräknas med en hydraulisk modell för vattendraget där det övre randvillkoret är ett flöde medan havets nivå är det nedre randvillkoret. Underlaget från denna hydrauliska modellering visar var längs vattendraget som de mest omfattande översvämningarna kan förväntas, och identifierar var flaskhalsarna i systemet finns. 2 OMVÄRLDSANALYS Översvämning i och kring Ljura bäck kan orsakas av olika hydrologiska fenomen, enskilt eller i kombination. Översvämning av Ljura bäck kan till exempel. orsakas/förvärras av höga havsvattenstånd, högflöden från naturmark (till exempel som en följd av snösmältning eller långvariga lågintensiva regn) och/eller en flödestopp som orsakats av ett stort regn. I stöd för beslutet angående vilka återkomsttider för regn och flöden som är relevanta att utreda har en översiktlig omvärldsanalys gjorts för att på så sätt få kännedom om hur andra kommuner resonerat kring liknande frågeställningar. Om förlopp sammanfaller i tid till exempel att ett 100-årsflöde sker samtidigt som ett 100-årshavsvattenstånd råder blir den sammantagna återkomsttiden för att dessa två sker samtidigt betydligt högre än 100 år. Överväganden måste då givetvis göras för att välja skyddsnivå - vad är en rimlig extremsituation att dimensionera för? Hur sannolikt är det till exempel att ett hundraårsvattenstånd inträffar samtidigt som ett 100-års regn? Vad kostar det att skydda sig mot detta jämfört med att ta kostnaderna för den tillfälliga översvämningen som detta orsakar? De kommuner/platser som studerats i omvärldsanalysen är Örebro (DHI, 2014), Kristinehamn (Kristinehamns kommun, 2017), Helsingborg (SWECO, 2016) och Bällstaån (DHI, 2017). Generellt kan sägas att effekter från höga Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag

9 flöden i vattendrag, stora regn och höga nedströmsnivåer (från havet eller nedströms belägna sjöar) har modellerats var för sig det vill säga samtliga extremsituationer har inte antagits ske samtidigt. Kontentan från omvärldsanalysen ledde till fastställandet att modellerade högflöden i Ljura bäck inte kombineras med effekterna från ett extremt regn och att havsnivån, liksom tidigare, beslutats sättas på nivån förväntat medelvattenstånd år 2100 (SMHI, 2010). När effekterna av ett 100-årsregn modelleras kombineras dessa förutsättningar med ett naturmarksflöde i Ljura bäck som motsvaras av ett flöde med två års återkomsttid, vilket innebär att detta flöde i modellen hanteras som ett basflöde det flöde som råder innan/efter påverkan av regnet. 3 METODIK Högflöden i vattendrag leder allmänt till höga nivåer och i extremfall översvämningar. Flödets storlek och flödesförlopp är en nyckelfaktor men vattendragets utseende med till exempel konstruerade broar och kulvertar påverkar också. Utredningen omfattar både hydrologiska och hydrauliska frågeställningar. Inom hydrologi beräknas var och hur mycket tillflöden kommer till vattendraget. Inom hydraulik beräknas vilka vattennivåer och översvämningsytor som uppstår när givna flöden strömmar i vattendraget. Inom projektet har vattenflöden från urbana områden såväl som naturmarksområden beräknats inom Ljura bäcks avrinningsområde. Ljura bäcks avrinningsområde är 47 km 2 stort från Ensjön och ner till mynningen i Motala ström. Området som rinner till Ensjön, och sedermera når Ljura bäck, är 29 km 2 stort, se Figur 2. Figur 2: Avrinningsområdet för Ljura bäck, inklusive området som rinner till Ensjön Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag 9

10 För naturmark hart flöden som motsvarar 100-års, 1000-års återkomsttid samt Beräknat högsta flöden (BHF) använts vid modelleringen. Dessa flöden tillförs bäcken vid nio olika punkter från Ensjön till Motala ström (Figur 3) och flödet har fördelats proportionellt efter delavrinningsområdenas area, så att flödet successivt ökar nedströms i systemen. Flödet från de urbana områdena ska motsvara ett 100-års regn med den dimensionerande varaktighet som visade sig ge högst toppflöden Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag

11 Figur 3: Delavrinningsområden, både från urbana områden (enfärgade områden) och från naturmark (streckade områden) samt inflödespunkter i modellen A-I från Ensjön och neråt. I denna del av projektet ska översvämningskänsligheten längs Ljura bäck analyseras, och åtgärdsförslag ska senare tas fram för att minska påverkan på infrastruktur vid högflödessituationer. Översvämningsutbredningen ska bestämmas kvantitativt för både höga naturmarksflöden (Q100, Q1000 och QBHF) och för höga flöden från regn (100-års regn med 50 minuters varaktighet) och presenteras i form av kartskikt. I projektet inkluderas regn från de urbana områdena kombinerat med utflöden från Ensjön (framtagna av SMHI) samt även lokal tillrinning från omgivande naturmark i Ljura bäcks avrinningsområde. Olika återkomsttider för flöden har analyserats för att bilda en uppfattning om vilken situation som kan orsaka de största översvämningseffekterna. Naturmarksflödena som har använts har även klimatkompenserats i enlighet med tidigare gjorda utredningar från SMHI och vattenytan i Motala ström (modellens nedre randvillkor) har satts till +0,66 m i RH2000 (ett framtida medelvattenstånd, år 2100) (referens SMHI 2010) Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag 11

12 3.1 HYDROLOGI Flödesdata (indata till den hydrauliska modellen) för både naturmarksflöden och flöden beräknade från nederbörd, har tagits fram enligt nedanstående metodik Naturmarksflöden I den tidigare utredningen (Hans Björn, WSP) har naturmarksflöden använts (Q100, Q1000 och QBHF), framräknade av SMHI med den hydrologiska modellen, HBV (SMHI, 2014), se Tabell 1. Medelflödet (MQ) i Ljura bäck är enligt SMHIs vattenwebb, vid Ensjöns mynningen 0,16 m 3 /s och vid Ljura bäcks mynning i Motala ström 0,44 m 3 /s (SMHI, 2018). Tabell 1: Modellerade flöden från SMHI [m 3 /s] samt area [km 2 ] för avrinningsområdena MQ* Q100** Q1000** QBHF (Klass 1)** Area Tillrinning Mynning Ensjön Mynning Bråviken 0, km 2 0, km 2 *Flöde från SMHIs vattenwebb **Flöden från SMHIs rapport, Flödesberäkningar för Ljura bäck version 3. De framräknade naturmarksflödena har även beräknats för framtida klimat, år och år I denna utredning räknas alla flöden upp i enlighet med procentsatsen för 75 % percentilen, se Tabell 2 Tabell 2 (Norrköpings kommun, 2017). Tabell 2: Klimatfaktor för olika scenarion (%). Flödespunkt Q100 Q1000 QBHF (Klass 1) Utlopp Ensjön 15% 20% 25% Utlopp Motala ström 30% 35% 50% Fördelningen av flöden längs Ljura bäck (från Ensjön till Mynningen i Motala ström) har gjorts proportionellt mot arean tillhörande avrinningsområdet för respektive inlopp i Ljura bäck. Inflödespunkterna i modellen har i samråd med Norrköping Vatten och Avfallvalts utifrån var avrinningen från stora naturmarksområden kommer in via tillexempel diken samt var stora mängder dagvatten rinner ut i Ljura bäck. I Tabell 3 presenteras areor samt naturmarksflöden (uppräknade med klimatfaktor) för respektive inloppspunkt Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag

13 Tabell 3: Beräknade (areafördelade) naturmarksflöden [m3/s] kompenserade med avseende på klimatfaktorer enligt Inflödespunkter till Ljurabäck Q100 [m 3 /s] Q1000 [m 3 /s] QBHF (Klass 1) [m 3 /s] Area, [km 2 ] A (Ensjöns mynning ) 3,6 10,6 17,7 0,87 B 5,0 14,4 23,7 12,46 C 5,9 16,6 27,3 7,4 D 6,0 16,7 27,5 0,35 E 6,7 18,6 30,5 6,07 F 6,8 18,8 30,8 0,63 G 6,8 18,8 30,9 0,25 H 7,1 19,7 32,2 2,71 I (Ljurabäcks mynning i Motala ström) 9,0 24,4 39,8 15, Högflöde orsakat av stort urbant regn Eftersom Ljura bäck ska dimensioneras även för en situation med ett 100-års regn har flödeshydrografer för regn med olika varaktigheter bestämts för samtliga inkommande dagvattenutlopp till Ljura bäck (Svensson, 2017). Flöden har beräknats med tid-area-metoden för respektive avrinningsområde, inklusive en klimatfaktor på 1,25 (i enlighet med Svenskt Vatten, P110) samt med antagandet att flödeshastigheten i bäcken är 1,0 m/s (som påverkar när flödestopparna från de olika dagvattenutloppen sammanfaller i tiden). Det 100-års regn som ger det högsta maxflödet i Ljura bäck har en varaktighet på 50 minuter (Svensson, 2017), och en specifik avrinning på 216 l/(s ha). Inkommande hydrografer har tagits fram för de nio olika tillflödespunkterna (A- I), utifrån läget för inflöden från naturliga diken samt där stora dagvattenledningar mynnar ut i Ljura bäck, se Figur 4. För att inte få väldigt många inflödespunkter i modellen har vissa av dagvattenutloppen (till Ljura bäck) samlats ihop och kopplats till närmaste inflödespunkt Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag 13

14 Figur 4: Inzoomad bild av Figur 3, delavrinningsområde för respektive inloppspunkt. Naturmarksområden är streckade och de urbana områdena är helfärgarde. För de icke-urbana områdena har ett basflöde som motsvarar ett flöde med två års återkomsttid (Q2) (epost från Maria Rothman daterat ) inklusive klimatfaktor enligt Tabell 2 ansatts i kombination med högflödeshydrograferna inducerade av det stora urbana regnet. Areafördelade basflöden, samt tillrinningsområdets area (urban area samt naturmark) m.m. finns i tabell i bilaga 1. Två olika flödesscenarier har beräknats med avseende på högflöden från regn - dels för nuvarande exploatering, och även för ett framtida scenario då bedömningen är att delområdena Brånnestad (146 ha, inlopp C) samt Styrstad/Risängen (148 ha, inlopp I) har exploaterats. Övriga områden inom avrinningsområdet som kommer exploateras i framtiden finnas inom områden som redan är exploaterade och ett antagande har gjorts att dagvattenflödena från dessa områden inte kommer öka. För scenariot efter exploatering har Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag

15 naturmarksflödena i dessa två delområden ersatts med en specifik tillrinning på 5 l/(s ha). De framräknade flödeshydrograferna som har använts för att modellera Ljura bäck för scenariot med respektive utan nyexploateratingsområden bifogas i bilagorna 2 och 3. Figur 5: Exploateringsområdena Brånnestad, 146 ha och Styrsta/Risängen 148 ha ligger inom oexploaterad mark. 3.2 HYDRAULIK Vattennivåerna i Ljurabäck har beräknats med en endimensionell hydraulisk modell HEC-RAS, som är ett etablerat verktyg för beräkning av vattennivåer i vattendrag. Beräkningsmodellen kan sammanfattas enligt följande: Uppströmsrandvillkor Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag 15

16 Inflöde från Ensjön och tillkommande dagvatten och naturmarksavrinning Nedströms randvillkor är vattenstånd i havet. Geometrin byggs upp av tvärsektioner, broar och kulvertar. Friktionskoefficienter i huvudfåran samt omkringliggande mark. Friktionskoefficienter för kulvertar och broar I detta uppdrag har den redan tidigare uppbyggda modellen för Ljura bäck (WSP, 2014) använts. Sträckan för Ljura bäck som modellerats är från Ensjön till mynningen i Motala ström, se Figur 6. Ljura bäck består av flera långa kulvertar med olika dimensioner på delar av vattendragsträckan. Det öppna vattendraget beskrivs i modellen med tvärsektioner (se Figur 7) medan kulvertarna beskrivs som strukturer med dimension, längd, friktioner m.m., se Figur 6. På de ställen där det finns broar och kulvertar kan även vattnet överströmma strukturen vid höga flöden Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag

17 Figur 6: Vattendragssträckningen från Ensjön till mynningen i Motala ström samt tvärsektioner dragna från vänster till höger i flödesriktningen. Figur 7: Ett exempel på hur en tvärsektion kan se ut i modellen. Det turkosa motsvarar den maximala vattenståndsnivån vid ett 100-års flöde (naturmarksflöde) i just den sektionen. Inom ramen för detta uppdrag har några ändringar/uppdateringar gjorts av den befintliga modellen på grund av. till exempel nya inmätta tvärsektioner på sträckan mellan Arkösundsvägen och Lindövägen, vilket visas i Figur 8. Dessa tvärsektioner mättes in år 2017 av Norrköpings kommun. För resterande del av modellen är tvärsektionerna inmätta år 2013 av WSP Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag 17

18 Figur 8: De röda sträcken i figuren motsvarar platsen där de nya inmätta tvärsektionerna är gjorda, vid mättillfället 2017 av Norrköpings kommun. Ändringar har gjorts för att modellen ska gå att köra med både stationära flöden och icke stationära flöden (hydrografer). Tidigare har enbart stationära flöden modellerats. För att kunna modellera med icke stationära flöden (hydrografer) har modellen uppdaterats med extra tvärsektioner vid strukturer (kulvertar och broar) samt att andra inställningar har behövt göras vid varje struktur men även för själva simuleringen. Även vissa inflödespunkter har behövs flyttats på några meter upp eller ner i vattendraget för att det ska gå att modellera icke stationära flöden. För att öka nogranheten på vart flöden, framför allt dagvatten, kommer till Ljura bäck valdes det att lägga till några inflödespunkter i modellen. I Figur 9 är alla modellens inflödespunkter till Ljura bäck, markerade med en stjärna och bokstäver A-I Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag

19 Figur 9: Inflödespunkter A-I, markerade med en stjärna, längs med Ljura bäck, från Ensjön (A) och ner till Mynningen i Motala ström (I). 3.3 MODELLERINGSFÖRUTSÄTTNINGAR Modellen beskriver Ljura bäck i sin nuvarande utformning avseende strömfårans utseende, broar och kulvertar. Vattennivåer har beräknats för olika extremflöden givet samma havsvattenstånd som nedre randvillkor (+0,66, MW år 2100). Detta ger möjlighet att analysera skillnader i vattennivåer längs vattendraget till följd av flödets storlek. Totalt har fem olika flödescenarier simulerats, listade i Tabell 4. Resultaten (vattennivåerna) visas i profil längs med vattendraget och som översvämningsskikt med vattenståndsnivåer representativa för Ljura bäcks huvudfåra Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag 19

20 Tabell 4: De fem olika flödescenarierna för dagens situation i Ljura bäck. Övre randvillkor Typ av flöde Nedre randvillkor [RH2000 m] Q100* Naturmarksflöde 0,66 Q1000* Naturmarksflöde 0,66 QBhf* Naturmarksflöde 0,66 Q100_Ndb Q100_Ndb_nyexploatering Flöde beräknat från nederbörd Flöde beräknat från nederbörd 0,66 0, KARTOR Vattenstånd är beräknat längs Ljura bäck för alla platser som beskrivs med tvärsektioner, kulvertar eller broar i den hydrauliska modellen. Mellan tvärsektioner interpoleras nivåerna linjärt och spänner upp ett vattenståndsskikt vilket överlagras höjdmodellen. Resultaten som karteras är det maximala vattenståndet i respektive tvärsektion oavsett när under simuleringen som detta vattenstånd inträffat. Kartorna med översvämningsytor är beräknat från maximala vattenstånd i tvärsektion oavsett om beräkningen avser stationär eller icke stationära förlopp. 4 RESULTAT Beräknade vattenstånd längs med hela vattendraget visas som profiler. Vattennivåer har även karterats mot befintlig mark och visas som översvämningsskikt för de fem olika flöden. Generellt gäller att broar och kulvertar som dämmer medför förhöjda vattennivåer i uppströms riktning. Beräkningarna visar att kapaciteten begränsas både i strömfåran, vid broar och i kulvertar i Ljura bäck. Av de mer trafikerade broarna noteras risk för överströmning vid Arkösundsvägen och Fjärilsgatan för nederbördsdrivna flöden med 100-års återkomsttid. För de mest extrema vattenflödena som beräknats Q1000 och QBHF överströmmas samtliga broar och kulvertar. Vid höga vattennivåer nedströms Fjärilsgatan påverkas stora lågt liggande områden. På sträckan Ensjön-Hageby bedöms vattnet i huvud sak följa ett lågt stråk i terrängen om flödet överstiger kapaciteten i kulvertarna och överströmning sker. I Figur 10 visas de olika vattenståndsnivåerna i profil längs med Ljura bäck för naturmarksflödet Q100 (stationärt flöde) och för flödet utifrån 100-årsnederbörd med och utan nya exploateringsområden (hydrografer). Profilen visar mynningen i Motala ström längst till vänster (vid 0 m) och utloppet från Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag

21 Ensjön längst till höger. Resultaten för samma flöden visas även som översvämningsskikt, vilket visas i Figur 11 till Figur 14. Figur 10: Vattennivåprofil för naturmarksflöde hundraårsflöde (Q100) och nederbördsdrivna flöden 100-årsregn (Q_Ndb100) och 100-årsregn med inklusive exploateringsområden(q_ndb100). Vattennivåerna vid naturmarksflödet Q100 och vattennivåerna för flödet utifrån 100-års-nederbörd (Q_Ndb100) är ganska lika på flera ställen. Men det finns också några ställen där skillnaden är stor. Det går att konstatera att naturmarksflödet ger lite högre nivåer i de övre delarna (ovan kulvertarna vid Navestad). Nedanför dessa kulvertar och nedanför Fjärilsgatan blir det stora nivåskillnader och där vattenutredningen vid de nederbördsdrivna flödena (Q_Ndb100 och Q_Ndb100(Expl)) är mycket större än för naturmarksflödet Q100, se Figur 11 till Figur 14. Att det är det nederbördsdrivna flödet som ger störst nivåer här beror på att det är stora urbana områden som tillkommer vid Fjärilsgatan. Det nederbördsdrivna flödet som har räknats för ett framtida scenario där större områden är exploaterade (det vill säga en högra hårdgörningsgrad än idag), Q_Ndb100(Expl) har samma utbredning som det nederbördsdrivna flödet innan exploatering Q_Ndb Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag 21

22 Figur 11: Beräknad vattenutbredning för naturmarksflöde hundraårsflöde (Q100) och nederbördsdrivna flödet 100-årsregn inklusive exploateringsområden(q_ndb100). Översvämningsskikten visas för den nedre delen av Ljurabäck. Figur 12: Beräknad vattenutbredning för naturmarksflöde hundraårsflöde (Q100) och nederbördsdrivna flödet 100-årsregn inklusive exploateringsområden(q_ndb100). Översvämningskikten visas för hela Ljura bäcks sträckning Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag

23 Figur 13: Beräknad vattenutbredning för naturmarksflöde hundraårsflöde (Q100) och nederbördsdrivna flöden 100-årsregn (Q_Ndb100). Översvämningskikten visas för den nedre delen av Ljurabäck. Figur 14: Beräknad vattenutredning för naturmarksflöde hundraårsflöde (Q100) och nederbördsdrivna flödet100-årsregn (Q_Ndb100). Översvämningsskikten visas för hela Ljura bäcks sträckning Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag 23

24 I Figur 15 visas de två vattenståndsnivåerna i profil längs med hela Ljura bäck för naturmarksflödena Q1000 och QBhf (stationära flöden). Profilen visar mynningen i Motala ström längst till vänster (vid 0 m) och utloppet från Ensjön längst till höger. Resultaten från körningar med dessa flöden visas som översvämningsskikt i Figur 16 och Figur 17. Figur 15: Vattennivåprofil för naturmarksflöden 1000-årsflöde (Q1000) och Beräknat Högsta Flöde (QBHF) Vattenståndsnivåerna vid naturmarksflödena Q1000 och QBHF är ganska lika längs hela sträckan. Nivåerna för QBHF är lite högre och ger lite större utbredning är vid Q1000, vilket visas i Figur 16 och Figur Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag

25 Figur 16. Beräknad vattenutbredning för naturmarksflöden 1000-årsflöde (Q1000) och Beräknat Högsta Flöde (QBHF) från ungefär vid Fjärilsgatan och nedströms. Figur 17. Beräknad vattenutbredning för naturmarksflöden 1000-årsflöde (Q1000) och Beräknat Högsta Flöde (QBHF) för hela Inre Hamnen Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag 25

26 5 SLUTSATS OCH DISKUSSION Målet är att Ljura bäck ska klara att hantera ett 100-års regn och ett 100-års flöde. För att klara detta mål bör man dimensionera för naturmarksflödet i de övre delarna (ovan kulvertarna vid Navestad) och för det nederbördsdrivna flödet i de delarna längre nedströms, alltså ovanför kulvertarna i Hageby men framför allt nedströms Fjärilsgatan. Det finns goda förutsättningar att genom åtgärder erhålla lägre vattennivåer i vattendraget, exempelvis genom att öka avledningen och hydraulisk kapacitet. Lägre vattennivåer skulle minska översvämningsytorna mellan Lindövägen och Arkösundsvägen och för att åstadkomma detta kan olika åtgärder kombineras. Aktiv höjdsättning kan vara ett alternativ för delar av sträckningen med resultatet att översvämning av exempelvis trafikplatser och flygfältet förhindras. Funktionen av kulvertsystemen under Hageby vinner också på att vattennivån i nedströms ände är lägre. Eftersom HEC-RAS är en hydraulisk modell utformad för vattendrag så har den en svaghet i långa kulvertsystem som i detta fall yttrar sig på de lite längre kulvertsträckorna där kulvertarna byter dimension och material mitt på sträckan. Detta medför att det blir delade kulvertar och att det är nödvändigt att ha tvärsektioner insprängda på kulvertsträckan. Den hydrauliska modellen räknar med att vattnet är rent. Vid en högflödessituation är detta ofta inte fallet och vattnet innehåller istället en mängd material såsom grenar och löv som åker med vattnet och dämmer vi trånga passager. Beräkningarna, som nu har utförts, för nuvarande förhållanden är utgångspunkt för diskussioner och förslag på förändringar som kan ge både minskad översvämningsrisk och önskade rekreationsvärden kring vattendraget. Ljura bäck har en tendens att hela tiden blir smalare på grund utav både tillväxt och sedimentation. Detta medför att risken för strypning ökar. Bäcken har rensats på en del av sträcka, där det finns inmätningar före och efter. Se Figur 18. Därmed bör en skötselplan upprättas för att säkerställa att de åtgärder som implementeras i området längs bäcken efterlevs och bäcken klarar de höga flöden som förväntas i framtiden Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag

27 7 Exempelsektion före och efter rensning Figur 18: Här visas en exempelsektion från Ljura bäck (sträckan mellan Arkösundsvägen och Lindövägen) där tvärsektionen är inmätt, före rensning, år 2013 (blå linje) och, efter rensning, år 2017 (orange). Vattendragets tvärsnittsarea har blivit större efter rensningen. 6 REFERENSER DHI, (2017). Dimensionerande flöde för Bällstaån - Bedömning för detaljplaner. DHI, (2014). Örebro detaljerad skyfallsberäkning. Kristinehamns kommun, (2017). Översvämningsplan - Plan för att hantera översvämningsrisker i Kristinehamns kommun (remissversion daterad ). Norrköpings kommun, (2017). Underlag för flödesbestämning till modellversion 1. Rothman, M. (2017), epost daterat , TN 2017/0536. SMHI, (2014). Flödesberäkningar för Ljurabäck version 3, Dnr: 2013/2116/9.5. SMHI, (2010). Kompletterande beräkningar havsvattenstånd Bråviken, Rapport nr , version 1.2; , Dnr: 2008/188/204. SMHI, (2018). information nedladdad Svenskt Vatten (2016). P110, Avledning av dag-, drän- och spillvatten, del 1 - Policy och funktionskrav för samhällets avvattning. Svenskt Vatten. Svensson, G. (2017). Beräkning av vattenflöden från exploaterade områden, Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag 27

28 SWECO, (2016). Slutrapport klimatanpassning av Helsingborgs stad. WSP, (2014). Ljurabäck och Ensjön översvämningskartering och förstudie åtgärder Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag

29 7 BILAGA 7.1 BILAGA 1 - INFORMATION OM INFLÖDESPUNKTER, AVRINNINGSOMRÅDEN OCH NATURMARKSFLÖDEN Inflödespunkter till Ljura bäck Q2 [m 3 /s] Q100 [m 3 /s] Q1000 [m 3 /s] BHF (Klass 1) [m 3 /s] Area (total) [km 2 ] Urban area [km 2 ] Naturmarksarea [km 2 ] A 1,4 3,6 10,6 17,7 0,87-0,87 B 1,4 5,0 14,4 23,7 12,46 0,36 12,09 C 1,9 5,9 16,6 27,3 7,38 1,59 5,79 D 2,1 6,0 16,7 27,5 0,35 0,35 - E 2,2 6,7 18,6 30,5 6,07 5,48 2,78 F 2,4 6,8 18,8 30,8 0,63 0,61 0,02 G 2,4 6,8 18,8 30,9 0,25 0,07 0,18 H 2,4 7,1 19,7 32,2 2,71 2,51 0,20 I 3,1 9,0 24,4 39,8 15,55 0,52 15, Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag 29

30 7.2 BILAGA 2 INLOPPSHYDROGRAFER FÖR RESPEKTIVE FLÖDESPUNKT NULÄGE (100- ÅRSREGN, VARAKTIGHET 50 MIN) Inflödespunkt A B C D E F G H I tid (min) Flöde (m3/s) Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag

31 Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag 31

32 7.3 BILAGA 3 INLOPPSHYDROGRAFER FÖR RESPEKTIVE FLÖDESPUNKT EFTER EXPLOATERING Inflödespunkt A B C D E F G H I Flöde tid (min) (m3/s) Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag

33 Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag 33

34 7.4 BILAGA 4 KARTOR MED ÖVERSVÄMNINGSKIKT FÖR DE OLIKA FLÖDENA

35 Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag 35

36 Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag

37 Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag 37

38 Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag

39 Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag 39

40 Avrinningsmodell för Ljurabäck med åtgärdsförslag

41 VI ÄR WSP WSP är ett av världens ledande analys- och teknikkonsultföretag. Vi verkar på våra lokala marknader med stöd av global expertis. Som tekniska experter och strategiska rådgivare har vi tillgång till ingenjörer, tekniker, naturvetare, planerare, utredare och miljöspecialister liksom professionella projektörer, konstruktörer och projektledare. Vi erbjuder hållbara lösningar inom Hus & Industri, Transport & Infrastruktur och Miljö & Energi. Med drygt medarbetare på 500 kontor i 40 länder medverkar vi till en hållbar samhällsutveckling. I Sverige har vi omkring medarbetare. WSP Sverige AB Stockholm-Globen Besök: Arenavägen 7 T: Org nr: Styrelsens säte: Stockholm wsp.com