RAPPORT SKYFALLSANALYS SKEDA UDDE INGEBO 1:110 & INGEBO 1:2 GRANSKNINGSHANDLING 2018-10-17
UPPDRAG 285417, Förprojektering gata i Skeda Udde Titel på rapport: Skyfallsanalys Skeda Udde Ingebo 1:110 & 1:2 Status: Datum: 2018-10-17 MEDVERKANDE Beställare: Kontaktperson: Linköpings kommun Tommy Berglund Konsult: Uppdragsansvarig: Kvalitetsgranskare: Tyréns AB Stefan Oskarsson Adam Alesand REVIDERINGAR Revideringsdatum Version: Initialer: ÅR-MÅN-DAG Namn, Företag Namn, Företag Uppdragsansvarig: Datum: ÅR-MÅN-DAG Handlingen granskad av: Datum: ÅR-MÅN-DAG Tyréns AB 118 86 Stockholm Besök: Peter Myndes Backe 16 Tel:010 452 20 00 www.tyrens.se Säte: Stockholm Org.nr: 556194-7986 2018-10-17
SAMMANFATTNING Det finns planer på att exploatera två områden i Skeda Udde. För att skydda mot översvämningar har simulering av översvämning med 100 års regn i området gjort. Det finns ett dike som passerar nära ett av dessa områden och vatten från diket kan påverka området. HECRAS datormodell användes för att analysera risken för översvämningar i dessa områden. Modellen kan hantera effekterna av anläggningar som kulverts och broar, det kan simulera både en och två dimensionell analys. HECHMS-modellen användes för att kunna förutsäga överskott av regn baserat på mark och markskydd. Kombinationen av dessa två hydrauliska och hydrologiska modeller gör ett bra datorverktyg för att få en logisk förutsägelse för översvämningsnivåer för 100 års återkomsttid. 3(21)
INNEHÅLLSFÖRTECKNING HITTADE INGA POSTER FÖR INNEHÅLLSFÖRTECKNING. UPPDRAG...2 MEDVERKANDE...2 REVIDERINGAR...2 SAMMANFATTNING...3 INNEHÅLLSFÖRTECKNING... 4 1 INLEDNING... 5 2 BAKGRUND OCH SYFTE... 5 3 BERÄKNINGSFÖRUTSÄTTNINGAR... 6 3.1 MODELLOMRÅDE...6 3.2 HÖJDMODELL...7 3.3 FRIKTIONSKOEFFICIENTER...8 3.4 DAGVATTENNÄTETS KAPACITET...8 3.5 MARKINFILTRERING...8 3.6 REGNBELASTNING...9 3.7 ÖVERSVÄMNING I DIKET... 10 3.8 RANDVILLKOR... 11 4 RESULTAT... 11 4.1 DIKESMODELLERING... 11 4.2 ÖVERSVÄMNINGSMODELLERING ÖVER EXPLOATERINGSOMRÅDENA... 14 4.2.1 EXPLOATERINGSOMRÅDE 1 (INGEBO 1:110)... 14 4.2.2 EXPLOATERINGSOMRÅDE 2 (INGEBO 1:2)... 18 5 SLUTSATSER... 21 4(21)
1 INLEDNING Vanligtvis i stadsområden finns dagvattenledningsnät som motverkar översvämningar, men deras kapacitet är begränsad mellan 5 till 20 års regnflöden. För extrema händelser som 100 års regn kan de urbana ledningsnäten inte hantera den extra avrinningen och risken för översvämning av hus och andra anläggningar är hög. Nuförtiden med olika datormodeller är det möjligt att förutsäga översvämningar och hitta de riskabla områdena. Digitaliserade höjdmodeller ger lämpliga data för distribuerad analys och simulerar vattenytans höjd ner till varje kvadratmeter inom det analyserade området. Därför är det möjligt att göra området säkert med avseende på förutspådda översvämningsnivåer och minska risken för översvämning även under extrema förhållanden. 2 BAKGRUND OCH SYFTE Två områden i Skeda udde Ingebo 1:110 och Ingebo 1:2 (se figur 1) som betraktas som framtida exploateringsområden som undersöks för eventuella översvämningar i extrema händelser. HECRAS datormodell används för att simulera översvämningen med avseende på mark höjden och befintliga diken och andra hydrauliska anläggningar. Genom att använda en HECHMS hydrologisk modell beräknades översvämningen för 100 års skyfall. Figur 1 Översikt över exploateringsområdena Ingebo 1:110 och Ingebo 1:2 i Skeda Udde 5(21)
3 BERÄKNINGSFÖRUTSÄTTNINGAR Indata har en viktig roll för modellering, alla datorberäkningar och simuleringar relaterade till ingångsdata och dess kvalitet påverkar direkt resultaten. Nedan visas data som används i denna undersökning. 3.1 MODELLOMRÅDE Exploateringsområdena är huvudpunkterna för utredningen, men dessa två områden kan även påverkas av omgivande områden. Särskilt exploateringsområdet vid Ingebo 1:110 kan drabbas av diket som passerar längs den. Figur 2 visar avrinningsområden som kan påverka exploateringsområdena direkt. Figur 2 Översikt över avrinningsområden som påverkar direkt För det södra exploateringsområdet kan översvämningen från diket påverka området under extrema händelser, därför bör diket och dess avrinningsområde beaktas vid undersökningen. Figur 3 visar avrinningsområdet för diket. 6(21)
Figur 3 Översikt över avrinningsområde som indirekt påverkar södra byggområdet 3.2 HÖJDMODELL Digital höjdmodell (RH 2000, SWEREF 99 1500) baserad på laserdata som används användes för att modellera terrängytan. Den horisontella upplösningen är 1x1 m2. Figur 4 vissa höjdmodellterrängen i ArcGIS. 7(21)
Figur 4 höjdmodellområde för undersökningsområdet 3.3 FRIKTIONSKOEFFICIENTER Mannings n-värden representerar ytmotståndet mot vattenrörelsen. För dikessimuleringen har huvuddiket vanligtvis lägre n-värden än flodslattarna. I denna studie användes n-värden enligt tabell 1. Dessa värden kan ändras baserat på kanalförhållandet vid översvämningstiden och de är inte konstanta för alltid. För naturmark har n-värdet lika med 0,06 valts. Tabell 1 Manning n-värden Huvudkanal Översvämningsplan 0,04 0,09 3.4 DAGVATTENNÄTETS KAPACITET Dagvattenledningsnät för att dränera översvämningar är dimensionerade för olika återkomsttider från 5 till 20 år. Nya ledningsnät dimensioneras ofta för 20-års blockregn. I den här studien undersöktes ledningsnätets kapacitet vid 100-årsregn. 3.5 MARKINFILTRERING Under regnhändelserna stannar en del av regnet i ytan, lite infiltrerar och lite förångas, men förångningen under extrema händelser är försumbar men infiltration är inte. Baserat på mark typ och markskydd kan infiltrering förändras. Dem flesta av jordarterna i området är Morän, Lättlera och Mellanlera (SMHI). För att överväga detta i simuleringen utnyttjade HECHMS hydrologiska modellen som baseras på jordtyp och markanvändning subtraherar förlusten och förutspår netto avrinningen från det totala nederbördsfallet. Figur 5 visar resultat av HECHMS modell för områden. Det blå området visar det överskottsvatten som vänder sig till avrinningen och kan inte absorberas av mark eller dagvattennätet. 8(21)
Regn Höjd(mm) Figur 5 Netto avrinning för 100_årsregn 3.6 REGNBELASTNING Regn med 100 års återkomsttid med två olika varaktigheter användes för att simulera översvämningsnivån i exploateringsområdena. De avrinningsområden som direkt täcker byggnadsområdena har tid för koncentrationen kring en timme, varför återvinningsperioden på 100 år med en timmes varaktighet skulle vara lämplig för att simulera översvämning för dem. Det större avrinningsområdet som indirekt påverkar södra området har en större koncentrationstid och det är cirka 6 timmar. Därför för att beräkna 100 års översvämning för diket användes 100 års återkomsttid regn med 6 timmars varaktighet. Figur 6 visar CDS 100 års regn vid 6 timmar återkomsttid och figur 7 visar CDS 100 års regn vid 1 timmar varaktighet (utan klimatfaktorer). CDS 100 årsregn 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 50 100 150 200 250 300 350 Tid(min) Figur 6 CDS 100_årsregn vid 6 timmar varaktighet 9(21)
Regn höjd(mm) CDS 100 årsregn 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 0 10 20 30 40 50 60 Tid(min) Figur 7 CDS 100_årsregn vid 1 timmar varaktighet 3.7 ÖVERSVÄMNING I DIKET För att beräkna flöden i diket används HECHMS-modellen. Avrinningsparametrar som extraheras från ArcGIS och SCS-metoden används för att beräkna översvämningen med 100 års återkomstid. Jordtyp och markanvändning extraherad från SMHI-webbplatsen. Figur 8 visar HECHMS resultat för 100_årsregn översvämning. Figur 8 HECHMS resultat för 100_årsregn översvämning 10(21)
3.8 RANDVILLKOR Det finns ingen sjö eller känd vattenkroppsnivå nära modelleringsområdet att välja som ett gränsvillkor. Därför stod det normala djupet för gränsvillkor i HECRAS-modellen för uppströms och nedströms om diket. Modell beräknar normalt djup baserat på dikeshöjden. 4 RESULTAT Resultatet innehåller två delar. Först effekterna av 100 års översvämning i diket och eventuellt översvämningsområde i södra exploateringsområdet. Den andra delen innehåller 100 års översvämning baserad på direkta upptagningar i exploateringsområdena. Vattenytans höjd och vattendjupet i varje byggnadsdel definieras. 4.1 DIKESMODELLERING Dike definierad i HECRAS-modellen, dikets tvärsnitt är baserad på direktmätning. Kulverts läggs till modellen baserat på fältmätning. Figur 9 vissa kanalplaner. Figur 9 Kanalplaner i HECRAS modell Översvämningsområde visar i figur 10. 11(21)
Figur 10 Översvämningsområde för 100_årsregn Kanalprofil för 100_årsregn flöd i HECRAS modell visas i figur 11. Figur 11 Översvämning profil för 100_årsregn flöde i Diket Vattenytans höjning är 108,5 m inom exploateringsområdet (södra delen). Alla kulverts har bakvatten, det betyder att kulverts är dimensionerade för återkomsttider under 100 år. Figur 12 visar dikets bakvatten för 100_årsregn. Därför kan vattennivån i det översvämmade området öka till 108,5 m. Det finns risk för översvämning under denna nivå för 100 års översvämning på grund av dikets bakvatten. 12(21)
Figur 12 Kanalens bakvatten för 100 års översvämning 13(21)
4.2 ÖVERSVÄMNINGSMODELLERING ÖVER EXPLOATERINGSOMRÅDENA 4.2.1 EXPLOATERINGSOMRÅDE 1 (INGEBO 1:110) Figur 13 visar vattenytans höjd i södra exploateringsområdet. Vattenytans höjdförändring från 107,64 till 111,15 m. Figur 13 Vattennivåhöjning för direkt 100_års regn i södra området Figur 14 visar vattendjup i söderområdet. Maximalt vattendjup är 1,24 m. 14(21)
Figur 14 Vattendjup för direkt 100_års regn i södra området Figur 15 visar vattenytans höjning på situationsplanen över planerad bebyggelse, dock har effekterna av framtida konstruktion inte beaktas i denna simulering och nuvarande ythöjning används. 15(21)
Figur 15 Vattenytans höjning på byggplanen 16(21)
Figur 16 vissa vattendjup över byggnadsplatsen. Figur 16 Vattendjup för 100_årsregn över byggnadsplatsen 17(21)
4.2.2 EXPLOATERINGSOMRÅDE 2 (INGEBO 1:2) Figur 17 visar vattennivåer för 100_årsregn på exploateringsområdet INGEBO 1:2. Området ligger på hög höjd i jämförelse med omgivande ytor och möjligheten att översvämma även för 100 års översvämningar är låg. Det finns ingen huvuddike i eller runt området som ökar risken för översvämning. Figur 17 Vattenytans höjd för 100_årsregn i exploateringsområdet INGEBO 1:2 Figur 18 visar vattendjup för 100_årsregn i exploateringsområdet INGEBO 1:2. Enligt modellresultatet har det mesta av områdets flödesdjup ca 10 cm. Risken för översvämning i detta område är mycket lägre än INGEBO 1: 110. 18(21)
Figur 18 Vattendjup för 100_årsregn på byggnadsplatsen INGEBO 1:2 Figur 19 vissa vattenytans för 100_årsregn över byggplanen INGEBO 1:2. 19(21)
Figur 19 Vattenytans över byggplanen INGEBO 1:2 Figur 20 vissa vattendjup över byggnadsplanen i INGEBO 1:2. 20(21)
Figur 20 Vattendjup över byggplanen INGEBO 1:2 5 SLUTSATSER 100_årsskyfall översvämningssimulering med nuvarande mark höjd och nuvarande diken och befintliga kulverts visar den möjliga risken för översvämningar i områdena. För INGEBO 1: 110 är risken för översvämning mycket högre i extrema händelserna. Detta område påverkades av direkt ytvatten från inre avrinningsområden och indirekt extern översvämning. INGEBO 1: 2 ligger på högre höjd jämfört med omgivningen och risken för översvämning är låg, endast ytflödet från inre avrinningsområden påverkar området. För mer exakta resultat på översvämningsområden och nivåer behövs höjdmodell på den framtida bebyggelsen. 21(21)