HÄRRYDA KOMMUN HYDRAULISKA BERÄKNINGAR FÖR MÖLNDALSÅN GENOM LANDVETTER

PM HÄRRYDA KOMMUN HYDRAULISKA BERÄKNINGAR FÖR MÖLNDALSÅN GENOM LANDVETTER Stationsvägen Kyrkvägen Backa pstn Elisabet Sterner Ida Torstensson Göteborg Uppdragsnummer 1311295 SWECO Gullbergs Strandgata 3 Box 2203, 403 14 Göteborg Telefon 031-62 75 00 Telefax 031-62 77 22

Innehållsförteckning 1 Inledning 2 1.1 Bakgrund 2 1.2 Syfte och omfattning 2 2 Förutsättningar 2 2.1 Avrinningsområde 2 2.1.1 Flöde i Mölndalsån 4 2.1.2 Vattenståndsmätning i Mölndalsån i Landvetter 5 3 Hydraulisk modell för befintlig åfåra 5 3.1 Modellens uppbyggnad 6 3.1.1 Befintlig kapacitet 8 4 Åtgärdssimuleringar 8 4.1 Förutsättningar 8 4.1.1 Kritisk nivå i området 8 4.1.2 Dimensionerande flöden 8 4.1.3 Mannings tal 8 4.1.4 Sektioner 8 4.2 Simuleringsmetodik 8 4.3 Optimerat åtgärdsförslag 9 4.4 Åtgärdsförslagets effekt vid en 100-årssituation 11 4.5 Simulering med olika karaktäristiska flöden 12 4.6 Känslighetsanalys inverkan av Gröens vattenstånd på avledningen 13 1 (13)

1 Inledning 1.1 Bakgrund Genom södra Landvetter löper Mölndalsån med en meandrande sträckning i flack terräng och mynnar i sjön Gröen (Landvettersjön). På grund av otillräcklig kapacitet svämmar Mölndalsån här över i samband med kraftig vattenföring. Under senare år har återkommande översvämningar inträffat, främst under höst- och vintersäsong. Härryda kommun avser att utmed Mölndalsån i Landvetter vidta översvämningsbegränsande åtgärder genom att anlägga 3 st förbiledningsfåror (terrängsvackor) i anslutning till befintliga meanderbågar, samt bredda/fördjupa ån på övriga sträckor. Mölndalsåns huvudfåra avlastas då vid högflöden och vattennivån i Mölndalsån i Landvetter kan därmed hållas nere. 1.2 Syfte och omfattning Uppdraget omfattar upprättande av en detaljerad hydraulisk modell över Mölndalsån sträckning genom Landvetter ut till sjön Gröen samt beräkningar för föreslagna översvämningsbegränsande åtgärder. Beräkningarna har utförts med syfte att testa och optimera föreslagna kapacitetshöjande åtgärder (förbiledningsfåror och urgrävning/breddning av befintlig åfåra) för olika vattenföringar och vattenstånd i sjön. 2 Förutsättningar 2.1 Avrinningsområde Den oreglerade delen av Mölndalsåns avrinningsområde uppströms sjön Gröen (Landvettersjön), se figur 1, är ca 70 km 2. Resterande del av avrinningsområdet, 85 km 2 utgörs av reglerade sjöar med egna avrinningsområden. Avrinningsområdet utgörs till stor del av skogsoch mossmark. Inom regionen faller volymmässigt mest nederbörd under den kalla årstiden, se figur 2. 2 (13)

Landvetter Figur 1. Mölndalsåns avrinningsområde (Copyright Lantmäteriet/SMHI) 100 90 Månadsnederbörd [mm] 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Göteborg Stockholm Luleå Figur 2. Månadsmedelnederbörd för Göteborg, Stockholm samt Luleå baserat på klimatologisk data (efter Alexandersson och Karlström, 1991) Enligt sammanfattning från Klimat- och sårbarhetsutredningen (SOU 2007:60) kommer nederbörden att öka och antalet dagar med kraftig nederbörd öka under vinter, vår och höst i större delen av landet. Ser man till de intensivaste regnen är det fråga om betydande ökningar. Avrinningen kommer emellertid att öka mest i västra Sverige. Höga flöden, med en återkomsttid på i genomsnitt 100 år, det s.k. 100- årsflödet kommer att öka kraftigt i framför allt västra Götaland. 3 (13)

2.1.1 Flöde i Mölndalsån Vattenföringen i Mölndalsån mäts och bokförs av Mölndals Kvarnby, som har regleringsrätten för sjöarna, förutom Gröen. En avbördningskurva ger vattenföringen för nivåer vid en pegel som avläses dagligen ca kl 07.00 för de större sjöarna och veckovis för de mindre sjöarna. Karakteristiska flöden för Mölndalsån i Landvetter ha tagits fram, dels genom beräkningar utifrån registrerade värden (Mölndals Kvarnby ovan), dels utifrån SMHIs framtagna värden för oreglerade vattendrag. I tabellen nedan anges av SMHI beräknade värden, inklusive tillflöden från de reglerade sjöarna varvid förutsätts att dessa vid extremflöden genom en samordnad prognosstyrd reglering dragits ner till lågflöde, sammanlagt 1 m 3 /s. Eftersom momentanflödena är avgörande för risken för översvämningsskador anges dessa för högflödena och i övrigt anges dygnsmedelflöde. Tabell 1 Karakteristisk vattenföring för Mölndalsåns inflöde till sjön Gröen (Landvettersjön), enligt SMHI för 66,3km2 helt oreglerat avrinningsområde inkl. flöde från reglerade sjöar. Högvattenföringarna avser momentanflöden medan medel- och lågvattenföringarna avser dygnsmedel. Karakteristisk vattenföring för Mölndalsåns inflöde till sjön Gröen (Landvettersjön). Flöde m 3 /s HHQ-100 Högsta Högvattenföring (med genomsnittlig återkomsttid på 100 år) 27+1 HHQ-50 Högsta Högvattenföring (med genomsnittlig återkomsstid på 50 år) 25+1 MHQ Medel Högvattenföring (medelvärde av samtliga årsmaxima) 12+1 MQ Medelvattenföring (medelvärdet av samtliga värden) 3 MLQ Medel Lågvattenföring (medelvärdet av samtliga årsminima) 0,6 LLQ-50 Lägsta Lågvattenföring (flöde med genomsnittlig återkomsttid på 50 år) 0,3 Extremsituationer som inträffat under senare tid är händelsen i december 2006. Momentant maxflöde under detta tillfälle har bedömts till ca 32 m 3 /s, varvid är att märka att tillflödet från de reglerade sjöarna var mer än 4 m 3 /s. 4 (13)

2.1.2 Vattenståndsmätning i Mölndalsån i Landvetter Vattenstånd i Mölndalsån och sjön Gröen mäts av Härryda kommun, sedan år 2008. Exempel på uppmätta vattenstånd framgår av figur 3 nedan. Dämningsgränsen (DG) i sjön Gröen uppgår till 64,9 m. Sänkningsgränsen (SG) ligger 41 cm under dämningsgränsen. Vattennivåer Landvetter nivå (m) Backa pumpstation Kyrkan Västra Gröen 67.00 66.50 66.00 65.50 65.00 64.50 08-06-19 08-07-03 08-07-17 08-07-31 08-08-14 08-08-28 08-09-11 08-09-25 08-10-09 08-10-23 08-11-06 08-11-20 08-12-04 08-12-18 09-01-01 09-01-15 09-01-29 09-02-12 09-02-26 09-03-12 09-03-26 09-04-09 09-04-23 09-05-07 09-05-21 09-06-04 09-06-18 09-07-02 09-07-16 09-07-30 09-08-13 Figur 3. Vattennivåer i samt i sjön Gröen för perioden 2008-06 2009-08. 3 Hydraulisk modell för befintlig åfåra Ett hydrauliskt modellberäkningsprogram (MIKE URBAN) har använts för att genomföra endimensionella ytvattenberäkningar av åfåran. Utifrån åfårans geometri och topografisk information samt randvillkor som flödes- och nivåuppgifter har beräkningar genomförts. 5 (13)

3.1 Modellens uppbyggnad En detaljerad hydraulisk modell har byggts upp för Mölndalsåns sträckning genom Landvetter, från Backa pumpstation ner till utloppet i sjön Gröen, se figur 4. Sträckan uppgår till ca 1,7 km. Bottennivåer, tvärsektioner och marknivåer har lagts in i modellen utifrån nyligen utförda inmätningar och lodningar. Samtliga inmätningar är utförda efter att årensning och invallning utförts. Följande geografiska underlag har använts till modellen: inmätningar av sektioner i åfåran sommar 2008, Härryda kommun Inmätning av marknivåer i anslutning till planerade grävningsarbeten bottenekolodning och kompletterande inmätningar av åsektioner och broar, SWECO, mars 2009 Stationsvägen Kyrkvägen Backa pstn Gröen (Landvettersjön) Figur 4 Översikt över. Den hydrauliska modellen omfattar Mölndalsåns sträckning mellan Backa pumpstation och utloppet i sjön Gröen. Mölndalsåns strömfåra genom Landvetter har stor variation p g a åns meandrande förlopp. Kalibrering av flödeskapaciteten är därför nödvändig. Modellen har kalibrerats mot uppmätta vattennivåer i fyra (4) punkter längs med Mölndalsån i Landvetter (Backa pumpstation, Toes väg, 6 (13)

Stationsvägen samt Kyrkvägen). För kalibreringstillfällena har vattennivån i Gröen varit känd samt flödet i ån. Flödet har tagits fram genom beräkning utifrån uppmätt flöde vid Stensjöns och Gröens utlopp kopplat till vattenbalansberäkningar för respektive oreglerade avrinningsområden. Kalibrering har utförts för två tillfällen med vattenföring omkring medelvattenföring samt ett tillfälle med hög vattenföring. Åfårans råhet (Mannings tal) har vid kalibreringen justerats för att beskriva vattennivån i ån vid de uppmätta punkterna. Åfårans råhetstal blir således en samlad beskrivning av friktions- och tilläggsförluster i åfåran till följd av varierande sektionsareor och meandring kopplat till vattenareorna i tillgängliga mätsektioner. I figur 5 nedan visas ett exempel på kalibreringsresultat i form av en profil över vattendraget och dess vattennivå. Vid detta tillfälle (2005-01-09) var flödet i ån ca 11 m 3 /s, och Gröens nivå +65.10 m. Mannings tal för detta tillfälle har beräknats till mellan 16 och 18 (16 för nedströmsdelen och 18 för uppströmsdelen). [m] Utlopp Inlopp 68.5 68.0 67.5 67.0 66.5 66.0 65.5 Gröen Kalibreringstillfälle: 2005-01-09, flöde: 11 m 3 /s Beräknad vattennivå Kyrkvägen [2005] +65,10 m [2005] Stationsvägen [2005] Toes väg [2005] Pegel [2005] Backa pumpstation 65.0 64.5 64.0 63.5 Mannings tal 16 Mannings tal 18 63.0 62.5 62.0 bottennivå 0.0 200.0 400.0 600.0 800.0 1000.0 1200.0 1400.0 1600.0 Figur 5. Exempel på kalibreringsresultat. Beräknad vattennivå i Mölndalsån genom Landvetter för tillfället 2005-01-09 med uppmätta vattennivåer markerade. [m] 7 (13)

3.1.1 Befintlig kapacitet Modellberäkning visar att befintlig åfåras kapacitet är ca 12 m 3 /s innan åfåran är helt fylld av vatten och börjar brädda över på omgivande mark. Dimensionerande kapacitet är dock ca 16 m 3 /s innan vattenståndet når kritisk nivå, se kapitel 4.1.1. 4 Åtgärdssimuleringar 4.1 Förutsättningar 4.1.1 Kritisk nivå i området En kritiska nivå för området har tagits fram i samverkan med Härryda kommun. Denna nivå är + 66,70 m i områdets uppströmsdel. Denna nivå bedöms som en kritisk nivå som inte bör överskridas för att undvika risk för översvämning inom ett låglänt område på södra sidan av närliggande järnväg. Dock förutsätts att kapacitetsförbättrande åtgärder även utförs i detta tillflöde (kapacitetsbegränsande kulvertar). 4.1.2 Dimensionerande flöden Vid åtgärdsberäkningarna har dimensionerande flöde motsvarande 100-årsflöde valts som det flöde som ska kunna hanteras i området utan att skadlig översvämning sker. 4.1.3 Mannings tal Råheten i Mölndalsåns åfåra har i åtgärdsberäkningarna satts till Mannings tal = 16. För förbiledningsfårorna har Mannings tal satts till 20. 4.1.4 Sektioner Samtliga sektioner beskriver åfåran upp till släntkrön, däröver är sektionen uppdragen vertikalt, dvs. vattnet kan inte översvämma bankerna vilket medför beräkningar på säkra sidan. Se figur 8. 4.2 Simuleringsmetodik Olika kapacitetsförstärkande åtgärder har testats och utvärderats genom modellberäkning. De åtgärder som studerats är anläggande 8 (13)

av förbiledningsfåror samt urgrävning och breddning av befintlig åfåra på de sträckor där det saknas förutsättningar för att anlägga förbiledningsfåror. För förbiledningsfårorna har olika nivåer och typsektioner studerats. Åtgärderna har testats för flödessituationer upp till och med 100- årsflöde (HHQ-100) vilket motsvarar ett flöde om ca 28 m 3 /s i Landvetter. Beräkningarna har utförts med olika randvillkor (vattennivåer) i sjön Gröen. Olika karakteristiska flöden (HHQ-100, MHQ, MQ och MLQ) har studerats, enligt tabell 1. Valda randvillkor för sjön Gröen framgår av tabell 2. Åtgärderna dimensioneras för höga vattenstånd i sjön vilket medför beräkningar på säkra sidan. Tabell 2 Randvillkor för beräkningarna, flöde och vattennivå i sjön Gröen. Vattennivån även angiven i förhållande till dämningsgräns (DG). Randvillkor Karakteristiskt flöde Flöde Nivå i Gröen MLQ 0,6 m 3 /s + 64,5 m (DG-0,4 m) MQ 3 m 3 /s + 64,7 m (DG-0,2 m) MHQ 13 m 3 /s + 65,1 m (DG+0,2 m) HHQ-100 28 m 3 /s + 65,3 m (DG+0,4 m) 4.3 Optimerat åtgärdsförslag Utifrån utförda åtgärdssimuleringar redovisas här ett samlat åtgärdsförslag. Åtgärdsförslaget kan sammanfattas enligt nedan och i figur 6. För samtliga beräkningar gäller Mannings tal = 16 för befintlig fåra och Mannings tal = 20 för sidofåror. Fyra förbiledningsfåror (sidofåror) föreslås att anläggs enligt tabell 3. Befintlig åfåra föreslås att breddas och fördjupas enligt tabell 4. Avledning av vatten i förbiledningsfårorna ska endast ske vid höga flöden. Därför planeras trösklar anläggas i respektive förbiledningsfåra. Trösklarna förutsätts att anläggas med en bredd och utformning för att inte blir kapacitetshämmande. 9 (13)

Tabell 3 Utformning av föreslagna förbiledningsfåror (sidofåror). Sidofåra Längd Bottenbredd Släntlutning Uppströms bottennivå Nedströms bottennivå Planerad tröskelnivå 1 70 m 3 m 1:1,5 + 63,9 m + 63,8 m + 65,6 m 2 A 70 m 3 m 1:1,5 + 63,7 m + 63,6 m + 65,3 m 2 B 90 m 4 m 1:1,5 + 63,5 m + 63,4 m + 65,1 m 3 70 m 2 m 1:1,5 + 63,2 m + 63,1 m + 64,9 m Tabell 4 Åtgärder på olika delsträckor av befintligå fåra. Delsträcka Åtgärd befintlig åfåra Breddning ca 3 m och viss fördjupning (0,5 m). 1 Ny bottenbredd ca 10 m och ny dagöppning ca 18 m. 3 Fördjupning ca 0,5-1 m. Breddning 3 m. 4 A Ny bottenbredd ca 6 m och ny dagöppning ca 16 m. Breddning - 4 m i uppströmsdelen och 3 m i nedströmsdelen. 5 Breddningen sker i åns innerkurvor. 7 Fördjupning till nivån ca + 63 m. Figur 6 Åtgärdsförslag. 10 (13)

4.4 Åtgärdsförslagets effekt vid en 100-årssituation Effekten av åtgärdsförslagen redovisas i form av profil över vattendraget med beräknad vattennivå. I figur 7 visas vattennivån i åfåran och sidofåror vid en vattenföring motsvarande 100-årsflöde (28 m3/s) samt en vattennivå i sjön Gröen på + 65,30 m vilket motsvarar 40 cm över dämningsgräns (DG+0,4 m). Av figuren framgår att vattennivån inte överskrider den kritiska nivån (+66,70 m). Figur 7. Beräknad vattennivå för för åtgärdsförslaget vid ett 100-årsflöde. Resultaten från beräkningarna visar att vattennivån överskrider släntkrönen framförallt i åns uppströmsdel. På grund av osäkerhet i marknivådata är modellen som tidigare nämnt inte beskriven för nivåer över åfårans släntkrön.utifrån nivåuppgifter (höjdlinjer) bedöms vattennivån dock ej överstiga kritisk nivå. Figur 8 visar hur sektionerna är beskriva i modellen samt vattennivån vid en 100årssituation. 11 (13)

Figur 8. Åsektion med beräknad vattennivå (HHW) i åfårans uppströmsdel för åtgärdsförslaget vid en 100-årssituation.. 4.5 Simulering med olika karaktäristiska flöden Åtgärdsförslaget har studerats för olika karaktäristiska flöden, för att bedöma vattennivån i åfåran invid planerade sidofåror. Resultaten redovisas i tabell 5. Sidofåra 1 blir aktiv vid ett flöde om ca 6 m3/s, sidofåra 2 vid ett flöde om ca 5 m3/s. och sidofåra 3 vid ett flöde om ca 3 m3/s. Vid högre flöden medverkar sidofårorna till att avlasta huvudfåran gradvis upp till flödet närmar sig det dimensionerande flödet för å-systemet (50-100-årsflöde). Syftet med att trösklarna läggs vid så höga nivåer är att flödet skall drivas genom huvudfåran vid så höga flöden som möjligt utan att åns kapacitet vid dimensionerande flöde påverkas negativt. En fördel med höga trösklar är att trösklarna kan köras över vid tillfälle för skötsel av de av högvatten instängda markområdena. 12 (13)

Tabell 5 Beräknade vattennivåer vid inlopp till sidofårorna vid olika karakteristiska flöden och vattennivåer i Gröen. Sidofåra Randvillkor Karakteristiskt Flöde flöde MLQ 0,6 m3/s Nivå i Gröen 3 m3/s 1 2A 2B 3 4.6 28 m3/s + 64,57 m + 64,55 m + 64,52 m + 64,51 m + 65,6 m + 65,3 m + 65,1 m + 64,9 m + 65,17 m + 65,08 m + 64,90 m + 64,84 m + 65,6 m + 65,3 m + 65,1 m + 64,9 m + 66,58 m + 66,21 m + 66,01 m + 65,75 m + 65,6 m + 65,3 m + 65,1 m + 64,9 m + 64,7 m 1 2A 2B 3 HHQ-100 Planerad tröskelnivå vid inlopp till sidofåra + 64,5 m 1 2A 2B 3 MQ Beräknad vattennivå vid inlopp till sidofåra + 65,3 m Känslighetsanalys inverkan av Gröens vattenstånd på avledningen En känslighetsanalys har utförts för att studera hur Gröens vattenstånd påverkar avledningen i å-systemet. Vid beräkning med 100-årsflöde (28 m3/s) och en förhöjd vattennivå i Gröen till + 65,60 m (DG+0,7m) uppgår vattennivån i det kritiska området enligt beräkningarna till + 66,68 m. Vid en nivå i Gröen på + 65,90 m (DG+1,0 m) uppgår vattennivån i det kritiska området enligt beräkningarna till + 66,80 m. Vid så höga flöden sker strömning vid sida om åfåran, vilket innebär att åsystemet troligtvis klarar en avledning av 100-årsflödet även vid DG+1,0 m. 13 (13)