Lottefors Arbetet är utfört på uppdrag av Statens Räddningsverk Norrköping april 1999

Transkript

1 Lottefors Arbetet är utfört på uppdrag av Statens Räddningsverk Norrköping april 1999

2 SRV D-nr SMHI D-nr /204 gyhuvlnwolj YHUVYlPQLQJVNDUWHULQJOlQJV /MXVQDQ VWUlFNDQ6YHJVM QWLOOP\QQLQJHQ Sveriges Meteorologiska och Hydrologiska Institut NORRKÖPING Tel Fax

3 ,QQHKnOOVI UWHFNQLQJ 6DPPDQIDWWQLQJ,QOHGQLQJ $OOPlQWRP YHUVYlPQLQJVNDUWHULQJ gyhuvylpqlqjvnduwdrfknwhunrpvwwlg 3URGXNWLRQDY YHUVYlPQLQJVNDUWRU $QYlQGQLQJDY YHUVLNWOLJD YHUVYlPQLQJVNDUWRU %HUlNQLQJVI UXWVlWWQLQJDURFKJHQRPI UDQGHWDYEHUlNQLQJDUQD )O GHQ %HVNULYQLQJDYlOYVWUlFNDQ +\GUDXOLVNDEHUlNQLQJDU 5HVXOWDW +\GUDXOLVNDPRGHOOHQ gyhuvylpqlqjvnduwru 5HIHUHQVHU Bilaga 1. Beskrivning av innehållet på den bifogade cd-romskivan Bilaga 2. Kartor med översvämningszoner En cd-romskiva med kartskikten i ARC/INFO, ArcView samt MapInfo-format bifogas. 2

4 6DPPDQIDWWQLQJ SMHI har av Statens Räddningsverk fått en beställning av en översiktlig översvämningskartering längs Ljusnan på sträckan från Svegssjön till mynningen i Bottenhavet. Kartläggningen är översiktlig och därmed begränsad till att gälla för övergripande planering av räddningstjänstens arbete och som översiktligt underlag för kommunens samhällsplanering. Tanken med översvämningskartorna är att de även skall vara en hjälp vid tolkningen av de hydrologiska varningar och prognoser som SMHI skickar ut. Slutprodukten är kartor med översvämningszoner för översvämning vid 100-års flöde och för beräknat högsta flöde enligt Flödeskommitténs riktlinjer för dammdimensionering (dammar i riskklass-i) (1). Översvämningszonerna levereras som kartskikt i digital form för hantering i de geografiska informationssystemen ARC/INFO, ArcView och MapInfo. Avgränsningslinjerna för översvämningszonerna levereras i digital form så att användarna ska kunna använda egna digitala kartor som bakgrund för översiktliga analyser och presentationer. Resultatet från denna översiktliga kartering bör presenteras i högst skala 1: p.g.a. att den använda höjdddatabasen inte har bättre noggrannhet. Alla skikt levereras i koordinatsystemet RT90 och i höjdsystemet RH 70.,QOHGQLQJ Översvämningskarteringen omfattar enbart naturliga flöden, dvs. inte flöden uppkomna genom t. ex. dammbrott och isdämningar. Översvämningsarbetet består av flera delmoment: omfattande flödesberäkningar, hydrauliska modellberäkningar och GIS- (Geografisk informations-) hantering. Flödesberäkningar av beräknat högsta flöde har erhållits från Ljusnans Vattenregleringsföretag och 100-årsflödet av Martin Häggström, SMHI, de hydrauliska beräkningarna av Anna Engström vid VBB Anläggning, GIS-arbetet av Ylva Westman och Bernth Samuelsson samt rapportsammanställningen av Maja Brandt. $OOPlQWRP YHUVYlPQLQJVNDUWHULQJ gyhuvylpqlqjvnduwdrfknwhunrpvwwlg En karta över zoner som översvämmas med viss sannolikhet benämns i fortsättningen översvämningskarta. Som mått på sannolikhet för översvämning används ofta begreppet återkomsttid, som betecknar den genomsnittliga tiden mellan två översvämningar som når till en viss nivå. Det ger dock en falsk känsla av säkerhet, eftersom det anger sannolikheten för ett enda år och inte den sammanlagda sannolikheten för en period av flera år. Tabell 1 visar den sammanlagda sannolikheten för att ett flöde med en viss återkomsttid skall överskridas under en längre tidsperiod. Ett flöde med återkomsttiden 100 år har t.ex. 40% sannolikhet att inträffa under en 50-årsperiod och ett flöde med återkomsttiden år 1% sannolikhet att inträffa under en 100-årsperiod. 3

5 7DEHOO6DQQROLNKHWI UHWWYLVVWIO GHXWWU\FNWLXQGHUHQSHULRGDYnU Flöde Period av år 10 år 50 år 100 år 200 år 500 år 1000 år 20 årsflöde 40% årsflöde årsflöde årsflöde Det är svårt att beräkna flöden med mycket långa återkomsttider (1000 år eller mer) och osäkerheten blir mycket stor. Normalt har vi inte ens 100 års observationer att utgå ifrån och i reglerade system är observerade vattenföringsserier betydligt kortare. Översvämningskartorna har producerats för två nivåer. Dessa nivåer motsvarar ett flöde med 100 års återkomsttid respektive beräknat högsta flöde. Framtagningen av beräknat högsta flöde har skett i enlighet med Flödeskommitténs riktlinjer för dammdimensionering (dammar i riskklass I) (1), som bygger på en systematisk kombination av alla kritiska faktorer som bidrar till ett flöde. För dammdimensionering benämns detta flöde det dimensionerande flödet. Någon återkomsttid kan inte anges för detta flöde. 3URGXNWLRQDY YHUVYlPQLQJVNDUWRU Produktion av en översvämningskarta består av tre huvudmoment. Dessa är: %HUlNQLQJ DY IO GHQ L GHWWD IDOO nuv RFK EHUlNQDW K JVWD IO GH HQOLJW )O GHVNRPPLWWpQV ULNWOLQMHU GDPPDU L ULVNNODVV, I U YLOND YHUVYlPQLQJV]RQHU VNDOONDUWHUDV. Beräkning av 100-års flöde görs normalt genom statistisk analys av observerade vattenföringsserier. När det gäller beräknat högsta flöde blir en sådan uppskattning alltför osäker. Beräkningen sker i stället enligt Flödeskommitténs riktlinjer för dammdimensionering riskklass-i dammar (1). SMHI använder en egen avrinningsmodell, HBV-modellen, som matas med maximalt ogynnsamma förutsättningar när det gäller nederbörd, snösmältning och markvattenförhållanden. På så sätt kan beräknat högsta flöde simuleras. %HUlNQLQJDYYDWWHQVWnQGPRWVYDUDQGHRYDQQlPQGDIO GHQLYDWWHQGUDJHW Beräkning av vattenstånd utifrån beräknade flöden genomförs med en hydraulisk modell. En modell av vattendraget skapas där indata är tvärsektioner, dvs. vinkelräta sektioner lagda tvärs över vattendraget. Beskrivningen av älvsträckorna har skett med hjälp av damm- och broritningar, vattendragets egenskaper (bl. a. lutning och bottenfriktion) samt det omkringliggande landskapets topografi. Resultatet blir för varje tvärsektion ett vattenstånd för respektive flöde. Modellen kalibreras in mot tidigare mätningar av vattenstånd och vattenföring..duwoljjqlqjdy YHUVYlPPDWRPUnGHI UYDWWHQGUDJVVWUlFNDQ Kartläggning av översvämmat område sker med hjälp av GIS (Geografiska informations-system). SMHI använder Lantmäteriverkets rikstäckande digitala höjddatabas för beskrivning av topografin. Vattenstånden längs hela älvsträckan interpoleras fram utifrån de beräknade vattenståndshöjderna samt höjddatabasen och 4

6 som resultat erhålls det översvämmade området. Analysen upprepas för de flöden som ska karteras. $QYlQGQLQJDY YHUVLNWOLJD YHUVYlPQLQJVNDUWRU Den översiktliga översvämningskarteringen är avsedd för övergripande planering av räddningstjänstens arbete samt som översiktligt underlag för kommunernas planering. Den avser hela den aktuella vattendragssträckan och ger information om eventuella översvämningsproblem i samhällen samt känsliga lägen för t. ex. vägar och järnvägar. Om kommunen eller annan myndighet avser att detaljplanera ett område som ligger inom översvämningzonerna, eller behöver underlag för byggnation i eller nära vattendraget, krävs bättre och mer detaljerade beräkningar av vattenstånd och en mer noggrann beskrivning av topografin i området, till exempel bättre höjddatabas samt nivån på vägbanor och vallar. %HUlNQLQJVI UXWVlWWQLQJDURFKJHQRPI UDQGHWDY EHUlNQLQJDUQD )O GHQ I tabell 2 anges för nedanstående platser i Ljusnan 100-årsflödet samt beräknat högsta flöde enligt Flödeskommitténs riktlinjer för dammar av riskklass 1. Flödena har använts som indata i hydraulikmodellen. Grunden för beräkningen av 100-årsflödet har varit frekvensanalys av befintliga vattenföringsserier från oreglerade förhållanden i Ljusnan. För beräkning av 100- årsflöden under nuvarande reglerade förhållanden har det antagits att ett sådant flöde i allmänhet utgörs av ett vårflöde, och det har också förutsatts att man aktivt försöker dämpa flödet genom att minska tappningen från de regleringsmagasin där detta är möjligt. Det har bedömts att en sådan tappningsminskning i praktiken endast är möjlig från de två största regleringsmagasinen, Lossen och Grundsjön i övre delen av älven, och att denna tappningsminskning är ungefär 400 m 3 /s jämfört med under oreglerade förhållanden. Ljusnans vattenregleringsföretag har tagit fram en hydrograf med en dimensionerande flödessekvens vid varje damm. Det motsvarar beräknat högsta flöde. Som lokala tillrinningar till modellen har skillnaden mellan flödena vid nedströms liggande damm och en uppströms liggande damm använts. Att de beräknade maximala vattenföringarna inte stämmer helt överens med värdena erhållna från Vattenregleringsföretagen beror på att flödet dämpas något i modellen. För beräkning av maximalt vattenstånd är dessa små skillnader irrelevanta. 5

7 7DEHOOnUVIO GHQRFKEHUlNQDWK JVWDIO GHHQOLJW)O GHVNRPPLWWpQVULNWOLQMHUI U ULVNNODVV,GDPPDUL/MXVQDQ Plats för uppmätt/ beräknat flöde 100-årsflöde [m 3 /s] Beräknat högsta flöde, [m 3 /s] Flöde MIKE11 [m 3 /s] Ljusnans inlopp i Svegssjön Svegsdammen Byarforsen Krokströmmen Långströmmen Storåströmmen Öjeforsen Laforsen Edänge (mätstation) Norränge Lottefors Dönje Landafors Bergvik Höljebro Ljusne Strömmar Ljusnefors %HVNULYQLQJDYlOYVWUlFNDQ Modelluppbyggnaden av Ljusnan är gjord på kartor i skala 1: Kartorna har 5 meters ekvidistans mellan höjdkurvorna. Avståndet mellan tvärsektionerna är mellan 400 m och 3000 m beroende på hur skiftande Ljusnans bredd och lutning är. Bestämningen av tvärsektionerna har gjorts med hjälp av damm- och broritningar. Inga invallningar har tagits med vid uppsättningen av älvsträckorna. Ljusnan har delats upp i 15 olika delsträckor för de hydrauliska beräkningarna. Totalt är älvsträckan ca 260 km. I modellen finns 15 dammar och 10 broar inlagda. Broar är inlagda i modellen som breda överfall. För dessa broar har antagits att om vattennivån når upp till underkanten av brobanan spolas bron bort. Enbart de broar som påverkar Ljusnans bredd är medtagna. Bågbroar utan breda bropelare har inte medtagits i modellen, eftersom de inte bedöms påverka flödet. +\GUDXOLVNDEHUlNQLQJDU För de hydrauliska beräkningarna i Ljusnan har VBB Anläggning använt den hydrauliska modellen MIKE11. Modellen är utvecklad av Dansk Hydraulisk Institut. Den baseras på S:t Venants ekvationer. För mer ingående beskrivning av modellen hänvisas till MIKE11s Reference Manual (2) och MIKE11 User Manual (3). Vid framtagandet av översvämningskartor beräknas vattenstånden enbart för huvudfåran. De lokala effekter av översvämningar från biflöden försummas. 6

8 Följande antagande har gjorts vid beräkningarna: Inget vatten går genom turbinerna i kraftverken under de mest intensiva regndagarna, som bidrar till beräknat högsta flöde, Havet ligger vid medelvattenstånd och bedöms inte ha någon påverkan på uppströms liggande damm vid Ljusnefors, Vid överdämning antas dammarna stå kvar, medan det antagits att broar spolas bort om vattnet når underkanten vid höga flöden..doleuhulqj Ljusnan har kalibrerats mot ett kalibreringsflöde (år 1966) med uppmätta vattenståndsnivåer vid Sveg, Ljusdal, Simeå, Varpnäs och Bergvik och med uppmätta vattenföringar vid Svegsdammen, Sveg, Krokströmmen, Ljusdal, Norränge, Dönje och Ljusne Strömmar. Avvikelserna mellan uppmätta och modellerade vattenstånd är mindre än 0,5 m med undantag för Bergvik (0,9 m). Där utnyttjades inte den fulla (nuvarande) avbördningskapaciteten vid dammen vid det aktuella tillfället. 5HVXOWDW Resultatet levereras som kartskikt med en översvämningszon per kartskikt. Skikten bifogas på cd-romskiva i ARC/INFO, ArcView- och MapInfo-format för vidare bearbetning. I bilaga 1 finns cd-romskivans innehåll beskrivet. Översvämningszonerna visas även i rapporten på kartor i skala 1: (bilaga 2). Observera att i dessa bilagor kan vattendraget vara för brett p.g.a. att det är hämtat från Röda Kartan (1: ). +\GUDXOLVNDPRGHOOHQ De simuleringar som är gjorda bygger på att vattnet är rent. I verkligheten följer buskar, träd och jord med i vattnet vid de högsta flödena, vilket kan ge extra dämningar. Älvfåran kan även påverkas av erosion. Allt detta förändrar förutsättningarna för vattnets flöde genom älvfåran. gyhuvylpqlqjvnduwru Det geografiska informationssystemet ARC/INFO utnyttjas för interpolering mellan tvärsektionerna inför presentation av resultatet på karta. Lantmäteriverkets rikstäckande digitala höjddatabas baseras på ett höjdvärde var 50:e meter och där den geometriska noggrannheten i höjd motsvararande ett medelfel på högst 2,5 m eftersträvas. På grund av underlag och framställningssätt kan denna höjddatabas lokalt uppvisa dessa avvikelser. Interpolationen mellan punkterna kan likaså medföra fel i mellanliggande nivåer. Denna begränsning måste tas i beaktande vid utnyttjande och tolkning av de översiktliga översvämningskartorna. Det innebär att ett höjdvärde eller hela höjddatabasen kan ligga för högt eller lågt på någon älvsträcka. Längs älven finns invallningar och vägbankar. Dessa återfinns inte i den digitala höjdddatabasen och därmed inte heller på översvämningskartan. Det innebär att 7

9 översvämningszonerna på kartan kommer att sträcka sig över eventuella vägbankar, som i verkligheten kanske hindrar överströmning. De översiktliga översvämningszonerna grundar sig på vattenståndet i vattendragets huvudfåra. Eventuella översvämningar i biflödena orsakade av höga flöden i dessa finns inte medtagna. 5HIHUHQVHU (1) Statens Vattenfallsverk, Svenska Kraftverksföreningen, Sveriges Meteorologiska och Hydrologiska Institut, Riktlinjer för bestämning av dimensionerande flöden för dammanläggningar. Slutrapport från Flödeskommittén. (2) Danish Hydraulic Institute, MIKE11 Reference Manual. (3) Danish Hydraulic Institute, MIKE11 User Manual. 8

10 Bilaga 1. %HVNULYQLQJDYLQQHKnOOHWSnGHQELIRJDGHFGURPVNLYDQ Översvämningszonerna levereras som kartskikt i ARC/INFO- och MapInfo-format. Kartskikten finns på bifogad cd-romskiva i koordinatsystem RT90. För att kunna använda GIS-filerna behöver man ha tillgång ARC/INFO, ArcView eller MapInfo.,$5&,1)2IRUPDW ARC/INFO-exportfiler (compression none) består av följande filer: 1. r100.e00 innehåller översvämningszon för 100-årsflöde 2. rdim.e00 innehåller översvämningszon för beräknat högsta flöde enligt Flödeskommitténs riktlinjer för dammdimensionering (för klass-1 damm) PAT-tabellen innehåller kolumn(item) GRID-CODE som anger vad som är översvämningszon. GRID-CODE= 1 : översvämningszonen GRID-CODE= 0 : hål i översvämningszonen,$uf9lhzirupdw 1. r100.shp, r100.shx, r100.dbf innehåller översvämningszon för 100-årsflöde 2. rdim.shp, rdim.shx, rdim.dbf innehåller översvämningszon för beräknat högsta flöde enligt Flödeskommitténs riktlinjer för dammdimensionering (för klass-1 damm) I attributdata finns kolumnen GRID-CODE som anger vad som är översvämningszon. GRID-CODE= 1 : översvämningszonen GRID-CODE= 0 : hål i översvämningszonen,0ds,qirirupdw Ovanstående filer i ARC/INFO-format är konverterade till 4 filer för varje översvämningszon: 1. r100_poly.mid, r100_poly.mif r100_line.mid, r100_line.mif innehåller översvämningszon för 100-årsflöde 2. rdimp_poly.mid, rdim_poly.mif rdim_line.mid, rdim_line.mif innehåller översvämningszon för beräknat högsta flöde enligt Flödeskommitténs riktlinjer för dammdimensionering (klass-1 damm) I tabellen ligger GRID_CODE som attribut. Grid_code= 1 : översvämningszonen Grid_code= 0 : hål i översvämningszonen 9

11 Bilaga 2

12 Blad 1 Beräknat högsta flöde enligt Flödeskommittens rikt linjer för dammdimensionering (riskklass I dammar) 100 års flöde Skala 1 : Underlagskarta: Röda Kartan, LMV Svegssjön

13 Blad 2 Beräknat högsta flöde enligt Flödeskommittens rikt linjer för dammdimensionering (riskklass I dammar) 100 års flöde Skala 1 : Underlagskarta: Röda Kartan, LMV Sveg

14 Blad 3 Beräknat högsta flöde enligt Flödeskommittens rikt linjer för dammdimensionering (riskklass I dammar) 100 års flöde Y Skala 1 : Underlagskarta: Röda Kartan, LMV Älvros

15 Blad 4 Ytterhogdal Beräknat högsta flöde enligt Flödeskommittens rikt linjer för dammdimensionering (riskklass I dammar) 100 års flöde Skala 1 : Underlagskarta: Röda Kartan, LMV

16 Blad 5 Beräknat högsta flöde enligt Flödeskommittens rikt linjer för dammdimensionering (riskklass I dammar) 100 års flöde Skala 1 : Underlagskarta: Röda Kartan, LMV Kårböle

17 Blad 6 Beräknat högsta flöde enligt Flödeskommittens rikt linjer för dammdimensionering (riskklass I dammar) 100 års flöde Skala 1 : Underlagskarta: Röda Kartan, LMV Korskrogen Färila

18 Blad 7 Tallåsen Nore Ljusdal Hybo Järvsö Beräknat högsta flöde enligt Flödeskommittens rikt linjer för dammdimensionering (riskklass I dammar) 100 års flöde Skala 1 : Underlagskarta: Röda Kartan, LMV

19 Järvsö Blad 8 Vallsta Beräknat högsta flöde enligt Flödeskommittens rikt linjer för dammdimensionering (riskklass I dammar) 100 års flöde Skala 1 : Underlagskarta: Röda Kartan, LMV

20 Blad 9 Arbrå Beräknat högsta flöde enligt Flödeskommittens rikt linjer för dammdimensionering (riskklass I dammar) 100 års flöde Skala 1 : Underlagskarta: Röda Kartan, LMV Lottefors Rengsjö Bollnäs

21 Blad 10 Beräknat högsta flöde enligt Flödeskommittens rikt linjer för dammdimensionering (riskklass I dammar) 100 års flöde Skala 1 : Underlagskarta: Röda Kartan, LMV Mohed Segersta Vannsätter Bergvik Kilafors Sibo Skog

22 Blad 11 Beräknat högsta flöde enligt Flödeskommittens rikt linjer för dammdimensionering (riskklass I dammar) 100 års flöde Skala 1 : Underlagskarta: Röda Kartan, LMV Söderhamn Marma skogen Söderala Marma verken Sandarne Ljusne Vallvik Skog