IDENTIFIERING AV ÖVERSVÄMNINGSYTOR

Transkript

1 Dnr /13 Internt projektnummer: IDENTIFIERING AV ÖVERSVÄMNINGSYTOR LÄNGS SEGE Å Slutrapport Vattenenheten Gwidon Jakowlew Siri Wahlström ALNARP

2 Jordbruksverket Dnr /13 1(12) INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1 Inledning Syfte Bakgrund Avgränsningar Biflöden Dagvattnets påverkan Utesluten sträcka Underlag och programvaror Modell Hydrologiska och hydrauliska förutsättningar Karakteristiska flöden Varaktighet och varaktighetskurvor Återkomstid Beräkningsmodell Havsnivåns påverkan Översvämningskartering Resultat Diskussion Bilagor Översiktskartor... 12

3 Jordbruksverket Dnr /13 2(12) 1 Inledning Jordbruksverkets vattenenhet har på uppdrag av Sege åns Vattenråd och Vattendragsförbund i Skåne gjort en utredning gällande identifiering av översvämningsytor längs Sege å. Resultatet ska användas vid berörda kommuners detaljplanering och kommer därför presenteras i ett GIS-format. Överföringen av beräkningsresultaten till GIS har genomförts av Erik Mårtensson, DHI Malmö, på uppdrag av Jordbruksverket. 1.1 Syfte Sege åns Vattenråd och Vattendragsförbund i Skåne har erhållit LOVA-bidrag för att utreda översvämningsrisken längs Sege å. Syftet med denna utredning är följande: 1.2 Bakgrund Identifiera vilka ytor som kan översvämmas längs huvudfåran vid ett 100 års flöde Presentera relevant återkomsttid och varaktighet för översvämningen GIS-registrering av de översvämmade områdena Ge förslag på fortsatta och/eller fördjupande undersökningar beträffande översvämningar inom Sege å avrinningsområde. Sege ån är ett meandrande vattendrag som sträcker sig ca 40 km från Börringesjön i kommungränsen mellan Trelleborg och Svedala kommun till sitt utlopp i Lommabukten. Vid utloppet, enligt SMHI, uppgår Sege å avrinningsområde till ca 326 km 2. Enligt Czemiel Berndtsson (2006) anses 30 km 2 av området vara tätort. På sin väg mot havet passerar Sege å genom fyra kommuner: Svedala, Staffanstorp, Burlöv och slutligen Malmö. Ekologgruppen publicerade år 2010 en rapport vilken beskrev avrinningsområdet samt presenterade en kartering och inventering av Sege å området. Undersökningen baserades på framförallt flygfotografier från ett översvämningstillfälle, vintern 2002, vilket även har använts som underlag till Jordbruksverkets föregående utredning: Översvämningsrisk längs Sege å och dess tillflöden (Jakowlew & Lundmark, 2012), i denna text fortsatt kallad utredningen I utredningen 2012 utgick beräkningarna ifrån fastställda sektioner för de markavvattningsföretag som ligger längs Sege ån. Nästan hela Sege å, från Svedala till järnvägsbron vid Burlöv, är reglerad. Översvämningskarteringen baserades

4 Jordbruksverket Dnr /13 3(12) på beräkningar samt interpolering av vattenståndets läge med höjdkurvor som utgångspunkt. Interpoleringen medför en viss osäkerhet i översvämningens utbredning, och karteringen jämfördes med Ekologgruppens rapport från 2010 för kalibrering. Översvämningsytorna kalibreras mot de översvämningsytor som uppstod under översvämningarna Från dessa översvämningstillfällen finns inte flygfotografier från tillfället då det maximala flödet uppkom utan bilderna är tagna någon dag senare. Om grundvattnet stod väldigt nära markytan under fotograferingen kan reflektionen bli sådan att även den marken ser översvämmad ut trots att den inte var det vid fotograferingen. Därav är kalibreringen i några fall osäker. 1.3 Avgränsningar Det är framförallt tillgänglig data som sätter gränserna för utredningen. Flödesmätningarna från Svedala redovisar endast information från en punkt vilket begränsar validiteten. Hade flera mätstationer funnits längs sträckan hade mer exakt information om flödena kunnat återfås Biflöden Det finns ett flertal biflöden som ansluter till Sege å längs sträckan Börringesjön utloppet i havet, och de är inte medtagna i modellen. För att en god uppskattning av översvämningarnas utbredning längs biflödena ska kunna göras behöver de upptas i den hydrauliska modellen Dagvattnets påverkan Projektet har inte innefattat en utredning av hur dagvattenutsläppen påverkar flöde och vattenstånd i Sege å. De mätningar av vattenföringar som SMHI har utfört i Svedala inkluderar både vatten från naturmark och dagvatten men fördelningen är inte närmare undersökt. Beroende på vilken mängd vatten och regnets varaktighet som ett nederbördsområde medför uppstår flödes och översvämningstopparna vid olika tillfällen. Vid ett statistiskt 100 års regn, som används i denna utredning, kommer flödesoch översvämningstoppen med vattnet från åkermarken. Avrinningen från åkermark tar längre tid än avrinningen från hårdgjorda ytor, dagvatten, vilket medför att de större översvämningarna sker en tid efter det att dagvattnets toppflöde har nått vattendraget. Därmed är dagvattnet nästintill försumbart i denna utredning som hanterar ett stort avrinningsområde, vid mer lokala utredningar i tätorter spelar dagvattnet en mycket större roll Utesluten sträcka Sträckan nedströms sektionen där E22:an korsar vattendraget har inte tagits upp i utredningen. Vid karteringen av sträckan uppströms har vattennivån i den oregle-

5 Jordbruksverket Dnr /13 4(12) rade sträckan (utloppet) antagits vara densamma som havsnivån. Detta antagande anses vara validerat då lutningen på vattendraget är liten och att den höga havsnivån orsakar en dämning upp i vattendraget. Ytorna kring utloppet är utfyllnadsområde och ligger därmed högt. Risken för översvämning här är relativt låg. 1.4 Underlag och programvaror Som underlag till utredningen har följande material använts: Höjddata från den nationella höjdmodellen, Sege åns Vattenråd och Vattendragsförbund i Skåne. Översvämningsrisk längs Sege å och dess tillflöden, Jakowlew & Lundmark, Jordbruksverkets vattenenhet, 2012, Dnr: /12. Översvämningar i Sege åns avrinningsområde, kartering och inventering hösten 2009, Ekologgruppen, februari Vattenöversikt i tre skånska åar, Justyna Czemiel Berndtsson & Lars Bengtsson, VA-Forsk, 2006, Nr Följande programvaror har använts vid konstruktionen av beräkningsmodellen: 2 Modell HEC RAS v , US Army Corps of Engineers. ArcGIS v MIKE by DHI. Utredningen är baserad på det arbete som har presenterats i utredningen I rapporten har en hydraulisk modell byggs upp för Sege å på sträckan från mynningen i Lommabukten upp till Börringesjön. 2.1 Hydrologiska och hydrauliska förutsättningar Hela Sege å är reglerat vilket innebär att det finns fastställda sektioner längs hela vattendraget. De befintliga sektionerna har en helt eller delvis förändrad utformning än vad de fastställa sektionerna anger, t.ex. har det troligtvis skett fördjupning längs flera sträckor och i samband med underhåll kan sektionerna ha ändrats. Markavvattningsföretagen längs Sege å är gamla, alla har tillkommit innan år 1913, och är därmed dimensionerade enligt en annan standard än den som tilllämpas idag.

6 Jordbruksverket Dnr /13 5(12) Idag dimensioneras rör och vattendrag för en specifik avrinning på 1,5 l/s ha inom större delen av Skåne. Under stora delar av 1900-talet dimensionerades vattendrag och rör för en specifik avrinning på 0,8 1,0 l/s ha. Detta innebär att det inte behövs extrema vattenföringar för att skapa översvämningar längs vattendraget. Sege åns avrinningsområde uppgår vid utloppet i havet till 326 km 2 och har en sjöandel på 2 %. Vid Svedala är avrinningsområdet 52 km 2 och sjöandelen 10 %. Mellan Svedala och mynningen ökar vattenföringarna proportionerligt med avrinningsområdet och ur nederbördssynpunkt ingår Sege å det hydrologiska området 90. Vid beräkningar av översvämningsytor har ett högt högvattenflöde med en återkomsttid på 100 år använts enligt beställning. 2.2 Karakteristiska flöden Flödesstatistik för Sege å finns bara från en mätstation vid Svedala. Nedströms finns ingen officiell statistik alls men det finns för Höje å (mätstation vid Trolleberg ). Vattenvårdsförbunden brukar förlita sig på ganska grova modellberäkningar av flöden beräknade av SMHI med deras så kallade PULS-modell. Sege åns och Höjeåns avrinningsområden är ganska lika till sin karaktär och storlek, därför bör den specifika avrinningen för Höjeå kunna användas även för Sege å. En sådan omräkning är utförd och presenterad i Jordbruksverkets föregående utredning; Jakowlew & Lundmark För att beskriva vattenföringar används ofta begreppet karakteristiska vattenföringar. Exempel på sådana är högsta högvattenföring (HHQ), medelhögvattenföring (MHQ) och medelvattenföring (MQ). De karakteristiska vattenföringarna är en grov sammanfattning av mätserier över en längre tid. En mer komplett bild får man om man även analyserar varaktighetskurvan. Denna ger information om såväl storleken på vattenflöden som hur länge ett specifikt vattenflöde varar. I utredningen 2012 baseras modellen på: - Flödet från (dimensionerande flöde), - Historiska flödesdata från perioderna 1961 till 1990 och 1980 till 2009, - SMHI mätstation vid Svedala och pegel vid Lilla Mölleberga. Genom arealkorrektion har de karakteristiska vattenföringarna vid Svedala omräknats till de aktuella sträckorna av Sege å, se tabell 1. De i sin tur har kontrollerats mot den specifika avrinningen för Höjeå.

7 Jordbruksverket Dnr /13 6(12) Tabell 1 Karakteristiska flöden (m 3 /s) vid olika dimensionerande punkter längs Sege å Utlopp från Börringesjö n Vid Vid df Vid df Vid df Vid df Vid df Vid df Vid Skabersjö Vid df Vid df Vid df Vid Yttre Ringvä- Vid df Vid Riseberga Vid myn- Svedala L L berga bäcken 24L gen 1793 bäcken ningen (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) AO (km 2 ): Qdim: HHQ100: HHQ50: HHQ25: MHQ: MQ: MLQ: LLQ: Vid Lilla Mölle- Vid Torreberga

8 Jordbruksverket Dnr /13 7(12) 2.3 Varaktighet och varaktighetskurvor En varaktighetskurva visar hur stor del av tiden (t.ex. av ett år) som tidsserien överskrider ett visst värde. På så vis presenteras sannolikheten för att de högre vattenstånden uppkommer. Som tidigare nämnts fanns vid den här utredningens genomförande endast flödesstatistik för Sege å vid mätstationen i Svedala, SMHI station Nedströms finns ingen officiell statistik att tillgå. Varaktighetskurvan för Sege å har konstruerats med hjälp av flödet från samt historisk flödesdata för perioderna och , bilaga 1. Data från tabellen har använts för att konstruera den verkliga varaktighetskurvan, d.v.s. kurvan som anger under hur många dagar ett specifikt flöde har varar, samt kurvan med tidslängden för varje flöde som varar tillsammans med ett högre flöde, bilaga 2 och bilaga 3. Varaktighetskurvorna gäller för hela Sege å, från Börringesjön ner till utloppet i havet. De maximala uppmätta vattenföringarna för varje månad under ett år är sammanställda i bilaga 4. Även det teoretiskt beräknade 100 års-flödet samt det dimensionerande flödet, 2.4 m 3 /s (beräknat under utredningen 2012) finns presenterade i bilaga 4. Utifrån de framtagna varaktighetskurvorna (bilaga 2 och 3) samt från kurvan som redovisar uppmätta vattenföringar (bilaga 4) kan flera viktiga slutsatser dras. Det visar sig att flödet 2.4 m 3 /s, vilket enligt utredningen 2012 kunde orsaka omfattande översvämningar längs ån, uppnåddes under max 1.5 till 2 dygn, bilaga 3. Ett sådant flöde kan ur ett årsperspektiv inträffa under två perioder: under vinterperioden mellan december och februari eller sommarperioden i juli, se bilaga 4. Det maximalt uppmätta flödet under perioden 1964 till 2013 var 3.46 m 3 /s vilket motsvarar ett flöde med en återkomstid på 25 år. Det framgår av varaktighetskurvan (bilaga 2 och 3) att detta och större flöden uppträdde under en period som sträckte sig över max ett dygn. Påverkan längs ån samt risk för översvämningar var i detta fall extra hög. I praktiken inträffar först ett flöde på 2,4 m 3 /s vilket sedan ökar till 3.46 m 3 /s. Trots att flödet endast varade under en kort period kunde det bidragit till mycket omfattande översvämningar. Om det teoretiskt beräknade 100-års högsta högvattenflödet, HHQ 100 = 5.49 m 3 /s, skulle inträffa kan det orsaka en katastrofal situation med flertalet konsekvenser, detta trots en mycket kort varaktighet som teoretiskt blir mindre en ½ dygn. Det höga vattenflödet kommer medföra översvämningar på åkermark vilket kan påverka grödorna och medför näringsläckage. 2.4 Återkomstid Vid beräkning och analysering av översvämningar är det viktigt att analysera vilken återkomsttid som är relevant för situationen. Ju längre tid analysen sträck-

9 Jordbruksverket Dnr /13 8(12) er sig över, desto större risk är det att en större översvämning inträffar. Sannolikheten för att ett flöde med en viss återkomstid överskrids kan beräknas med hjälp av följande förhållande: där P n = 1 - (1 p) n P n : Sannolikheten för att ett värde överskrids under hela perioden p: Sannolikheten för att ett värde överskrids under ett år n: Antal år i perioden En sammanställning av sannolikheten för olika statistiska flödena framgår av nedanstående tabell 2. Tabell 2: Sannolikheten i % för överskridande av ett flöde med återkomsttiden T år under en period av n år. (Källa: NVE, 1982) Periodlängd n (år) Återkomstid (år) Beräkningsmodell Beräkningsmodellen har byggts upp och beräknats i programmet HEC- RAS som är en hydraulisk modell vilken tillåter simulering av vattennivåvariationer i ett vattendrag med angivna randvillkor. Indata för modellen är: - Sege åns fastställda sektioner - Fastställda broar och karakteristiska sektioner - Teknisk data om befintligt dämme vid Lilla Mölleberga och Skabersjödammen - Flödesdata från Svedala mätstation - Vattenstånd i Öresund Den hydrauliska beräkningsmodellen är uppbyggd av sektioner längs med hela sträckan. Sektionsavståndet är i genomsnitt 100 meter och sektionerna är uppbyggda av information från dikningsföretagens fastställda sektioner.

10 Jordbruksverket Dnr /13 Figur 1 Översikt över den modellerade sträckan. Siffrorna indikerar lokaliseringen av de olika sektionerna. Hänsyn är taget till de karakteristiska sektioner som är precis nedströms utloppen för anslutande vattendrag. Det finns befintliga dämmen vid Lilla Mölleberga samt Skabersjödammen som också är medtagna i modellen. Brokonstruktioner längs vattendraget antas ej dämma vattenflödet. Kalibrering i HEC-modellen sker i huvudsakligen genom att justera Mannings tal som beskriver olika förluster för rinnande vatten. Mannings tal är specificerat för både dikesfåran och översvämningsytorna. Som kalibreringsunderlag används de satellitbilder som har dokumenterat de översvämmade ytorna i februari Havsnivåns påverkan En hög havsnivå påverkar de vattendrag som mynnar direkt i havet, vilket bidrar till en hög vattennivå även i vattendraget. Vattenståndet i den nedre delen av Sege å påverkas av havsvattenståndet, och i modellen har ett värde motsvarande ett högvatten med återkomsttiden 100 år använts. Hur långt upp i vattendraget dämningen sträcker sig är ej undersökt. 9(12)

11 Jordbruksverket Dnr /13 10(12) 2.7 Översvämningskartering Karteringen är genomförd av Erik Mårtensson, DHI Malmö, med ovanstående hydrauliska beräkningar som grund. Använd höjddata är tagen från den nya nationella höjdmodellen. Resultatet från karteringen visas i sin helhet i den GIS-fil som beställaren får tillhandahållet, men en övergripande genomgång av resultatet presenteras i denna rapport. De beräknade vattenstånden har extraherats från modellen och sedan transformerats till höjdsystemet RH Vattenstånden har sedan länkats till den vattendraget som är georefererat i koordinatsystemet Sweref99 TM. Som referens har stödlinjer tagits ut och längs dem har sektioner från den hydrauliska modellen byggts upp som stöd för översvämningsytan. Vid genomgången av resultatet har de vattenytor som gick upp i några biflöden skurits bort i syfte att presentera ett relevant resultat. Då inga biflöden är med i beräkningarna är det inte motiverat att simulera översvämningar längs dessa. 3 Resultat Översvämningskarteringen presenteras i en shape-fil och därmed finns det möjlighet att titta mer i detalj på utsatta områden. Resultatet bifogas i sex översiktskartor i skalan 1: till rapporten, se översiktskarta 1-6. De låglänta områdena söder om Staffanstorp, där Torrebergabäcken ansluter sig till Sege å, lider stor risk att drabbas av kraftiga översvämningar vid ett 100-års flöde. Vad som kan konstateras vid en jämförelse av de beräknade översvämningsytorna och båtnadsområdena för de olika markavvattningsföretagen längs Sege å är att de stämmer rätt bra överens. De områden som historiskt har varit blöta är också de som blir översvämmade. 4 Diskussion Denna utredning har baserats på historisk data med fastställda sektioner som dimensionerades för upp till 100 år sedan. Det är inte ekonomiskt försvarbart att genomföra ytterligare utredningar som baseras på denna typ av data, ett steg framåt är däremot att mäta in de befintliga sektionerna längs Sege å och utföra en översvämningskartering för befintliga förhållanden. Den översvämningskartering som presenteras i denna utredning lämpar sig väl för att förutsäga riskområden vid stadsplanering och markinköp. Vad den inte lämpar sig till är projektering och exploatering. För den typen av användningsområde behövs mer representativa ytor över dagens situation med befintliga sektioner och broar i modellen. En sådan modell kan användas för att identifiera trånga och dämmande sektioner längs med Sege å.

12 Jordbruksverket Dnr /13 11(12) Mängden flödesdata är en brist och att installera mätstationer längs Sege å hade på lång sikt åtgärdat det problemet. Även kalibreringsmaterialet hade kunnat förbättras genom att öka dokumentationen av stora översvämningstillfällen. Kontrollmätningar av högvattenmärken vid befintliga broar och konstruktioner längs Sege å skulle också kunna användas för en mer noggrann kalibrering av beräknade vattenstånd och översvämningsytor. Projektets begränsade tidsram medför att det inte finns möjlighet att hinna titta på anslutande vattendrag såsom Torrebergabäcken. Förslag på kompletterande undersökningar är därför att titta på översvämningsytorna kring biflödena samt göra en mer noggrann uppskattning av deras dimensionerande flöden. Alnarp Gwidon Jakowlew Siri Wahlström Jordbruksverket Vattenenheten

13 Jordbruksverket Dnr /13 12(12) Bilagor Bilaga 1: Historisk flödesdata Bilaga 2: Varaktighetskurva Beräknade värden Bilaga 3: Varaktighetskurva Utjämnad kurva Bilaga 4: Uppmätta max-flöden Översiktskartor Översiktskarta 1: Segedal Översiktskarta 2: Staffanstorp Översiktskarta 3: Bara Översiktskarta 4: Törringe Översiktskarta 5: Svedala Översiktskarta 6: Börringesjön

14 BILAGA 1 Dnr /13 1(1) Sege å vid Svedala: Varaktighetsstatistik Intervall Månad Frekvens, Frekvens Tidslängd, dygn antal dygn tillsammans Flöde, m3/s XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X under 1 år % högre flöde Summa Jordbruksverket Vattenenheten

15

16

17

18

19

20

21

22

23