Malung Arbetet är utfört av SMHI på uppdrag av Statens Räddningsverk Norrköping januari 1998 Projekt: Översiktlig översvämningskartering Rapport nr. 1
D-nr 9706-0740/18 gyhuvlnwoljnduwhulqjdy YHUVYlPQLQJVULVNHU OlQJV9lVWHUGDOlOYHQ VWUlFNDQ0DOXQJWLOOVDPPDQIO GHWPHG gvwhugdoloyhq Kerstin Andersson Sveriges Meteorologiska och Hydrologiska Institut 601 76 NORRKÖPING Tel 011-158000 Fax 011-170207
,QQHKnOOVI UWHFNQLQJ 6DPPDQIDWWQLQJ,QOHGQLQJ $OOPlQWRPNDUWHULQJDYULVN]RQHUI U YHUVYlPQLQJ 5LVN]RQNDUWD 3URGXNWLRQDYULVN]RQNDUWRU 6DQQROLNKHWI UHWWIO GHXQGHUHWWnURFKXQGHUHQSHULRGDYnU $QYlQGQLQJDY YHUVLNWOLJDULVN]RQNDUWRU %HUlNQLQJVI UXWVlWWQLQJDURFKJHQRPI UDQGHWDYEHUlNQLQJDUQD )O GHQ,QGHOQLQJLVHNWLRQHU +\GUDXOLVNDEHUlNQLQJDU DUWDPHGULVN]RQHUI U YHUVYlPQLQJ 5HVXOWDW 'LVNXVVLRQRFKIHONlOORU +\GUDXOLVNDEHUlNQLQJDU 5LVN]RQNDUWRUQD 5HIHUHQVHU Bilaga 1. Beskrivning av innehållet på de tre bifogade disketterna Bilaga 2. Karta med översiktlig kartering av översvämningsrisker Tre disketter bifogas. 2
6DPPDQIDWWQLQJ SMHI har av Statens Räddningsverk fått en beställning av Översiktlig kartering av översvämningsrisker längs Västerdalälven, sträckan Malung till sammanflödet med Österdalälven. I beställningen anges att kartläggningen är att betrakta som översiktlig och att underlaget är avsett för räddningstjänstens planering av insatser vid höga flöden. Riskzonkartorna överbryggar till stor del svårigheter förknippade med tolkningen av de hydrologiska prognoser och varningar som SMHI ger ut. Ett flöde kan med kartbildens hjälp relateras till översvämmad yta. Slutprodukten är kartor med riskzoner för översvämning vid 20 års, 100 års samt för största tänkbara flöde, som ofta kallas dimensionerande flöde. Riskzonerna levereras som tre kartskikt i digital form för hantering i de geografiska informationssystemen ARC/INFO (ArcView) och MapInfo. Tanken med att leverera avgränsningslinjerna för riskzonerna i digital form är att användarna ska kunna använda egna digitala kartor som bakgrund för presentationer. Resultatet från denna översiktliga kartering bör presenteras i högst skala 1:20 000 p g a att den använda höjdddatabasen inte har bättre noggrannhet. Alla skikt levereras i koordinatsystemet RT90.,QOHGQLQJ Denna kartering av översvämningsrisker omfattar enbart naturliga flöden, dvs inte flöden uppkomna genom t ex dammbrott. Arbetet har bestått av många delmoment innan riskzonkartorna blev klara. De hydrauliska modellberäkningarna har framför allt utförts av Karin Göransson och Magnus Edström. Övriga som arbetat med något delmoment i denna riskzonkartering är Christina Thoms-Hjärpe, Erik Johansson, Anna Amrén, Bernth Samuelsson, Kurt Ehlert, Ylva Westman och Karin Tiderman. $OOPlQWRPNDUWHULQJDYULVN]RQHUI U YHUVYlPQLQJ 5LVN]RQNDUWD En karta över zoner som översvämmas med viss sannolikhet benämns i fortsättningen riskzonkarta. Som mått på sannolikhet för översvämning används ofta begreppet återkomsttid. Återkomsttid betecknar den genomsnittliga tiden mellan två översvämningar som når till en viss nivå. Riskzonkartorna har här producerats för tre nivåer, för flöden med 20-års och 100-års återkomsttid samt för det dimensionerande flödet, vilket motsvarar största tänkbara flöde. Beräkning av största tänkbara flöde har skett i enlighet med Flödeskommittens riktlinjer (1). Det är väsentligt att veta att återkomsttid betecknar den genomsnittliga tiden mellan två händelser. Sannolikheten för att översvämning av en viss omfattning ska ske är konstant från år till år och det spelar ingen roll om förra gången en översvämning inträffade var under föregående år eller för hundra år sedan. 3
3URGXNWLRQDYULVN]RQNDUWRU Produktion av en riskzonkarta består av tre huvudmoment. Dessa är: %HUlNQLQJDYIO GHQLGHWWDIDOOnUVnUVRFKGLPHQVLRQHUDQGHIO GHI UYLOND ULVN]RQHUVNDOONDUWHUDV Beräkning av 20- respektive 100-års flöde görs normalt genom statistisk analys av simulerade eller observerade vattenföringsserier. När det gäller dimensionerande flöde blir en sådan uppskattning alltför osäker. Beräkningen sker i stället enligt Flödeskommittens riktlinjer (1). SMHI använder en egen avrinningsmodell, HBVmodellen, som matas med maximalt ogynnsamma förutsättningar när det gäller nederbörd, snösmältning och markvattenförhållanden. På så sätt kan största tänkbara flöde simuleras. %HUlNQLQJDYYDWWHQVWnQGPRWVYDUDQGHRYDQQlPQGDIO GHQI UWYlUVHNWLRQHUL YDWWHQGUDJHW Beräkning av vattenstånd utifrån beräknade flöden genomförs med en hydraulisk modell. En modell av vattendraget skapas där indata är tvärsektioner av vattendraget inmätta från karta, vattendragets egenskaper ( bl a lutning), det omkringliggande landskapets topografi samt beräknat flöde. Resultatet blir för varje tvärsektion ett vattenstånd för varje efterfrågat flöde. Dessa vattenstånd kalibreras in så att de överensstämmer med tidigare mätningar av vattenstånd och vattenföring DUWOlJJQLQJDY YHUVYlPPDWRPUnGHI UYDWWHQGUDJVVWUlFNDQ Kartläggning av översvämmat område sker med hjälp av GIS(Geografiska informationssystem). Vattenstånden mellan tvärsektionerna interpoleras fram. Den beräknade vattenytans höjd och höjddatabasen ger genom analys det översvämmade området. Analysen upprepas för de flöden som ska karteras. 6DQQROLNKHWI UHWWIO GHXQGHUHWWnURFKXQGHUHQSHULRGDYnU En riskzonkarta anger översvämmat område vid olika flöden. Till varje flödesnivå är en viss återkomsttid knuten. Återkomsttiden betecknar, som tidigare nämnts, den genomsnittliga tiden mellan flöden av viss storlek. Sannolikheten är exempelvis 5% att ett flöde med 20 års återkomsttid inträffar under ett visst år. Sannolikheten är densamma varje år och oavsett när ett sådant flöde inträffade senast. Sannolikheten för ett flöde med återkomsttid 100 år är 1% och för dimensionerande flöde i storleksordningen 0,01%. Av intresse är risken för ett flöde under en längre period av år. För beräkning av denna risk kan nedanstående tabell 1 utnyttjas. Ett 100-årsflöde, dvs ett flöde med återkomsttid 100 år, har t ex 40 % sannolikhet att inträffa under en 50-årspeiod. 7DEHOO6DQQROLNKHWI UHWWYLVVWIO GHXWWU\FNWLXQGHUHQSHULRGDYnU Flöde Period av år 10 år 50 år 100 år 200 år 500 år 1000 år 20 årsflöde 40 % 92 99 100 100 100 100 årsflöde 10 40 63 87 99 100 dimensionerande flöde ca 0,1 ca 0,5 ca 1 ca 2 ca 5 ca 9,5 % 4
$QYlQGQLQJDY YHUVLNWOLJDULVN]RQNDUWRU Den översiktliga karteringen av översvämningskänsliga områden är avsedd som underlag för kommunernas översiktsplaner samt för planering av räddningstjänstens arbete. Fördelen med översiktlig kartering är att information fås för hela vattendraget och förutom vid samhällen ges information om känsliga lägen för t ex vägar och järnvägar. Om kommunen eller annan myndighet avser att detaljplanera ett område som ligger inom riskzonen, eller behöver underlag för byggnation i eller nära vattendraget, behövs bättre och mer detaljerade beräkningar av vattenstånd och en mer noggrann beskrivning av topografin i området. %HUlNQLQJVI UXWVlWWQLQJDURFKJHQRPI UDQGHWDY EHUlNQLQJDUQD )O GHQ 20-års, 100-års samt dimensionerande flöde är beräknat i Västerdalälven för platserna Malung, Stardasforsen och Mockfjärd och i Vanån vid Gävunda kraftverk. De beräknade flödena har använts som underlag för flödesdata i modellen och redovisas nedan i tabell 2. 7DEHOO%HUlNQDGHIO GHQL9lVWHUGDOlOYHQRFK9DQnQ Plats för beräknat flöde Vattendrag 20-årsflöde m 3 /s 100-årsflöde m 3 /s dimensionerande flöde, m 3 /s uppströms Malung Västerdalälven 661 757 1694 Stardasforsen Västerdalälven 702 817 1849 dammen uppströms Västerdalälven 925 1248 2758 Mockfjärd Gävunda kraftverk Vanån 173 202 620,QGHOQLQJLVHNWLRQHU Denna översiktliga riskzonkartering baseras på topografisk och ekonomisk karta för beskrivning av topografin i tvärsektionerna. Kartorna har 5 meters ekvidistans mellan höjdkurvorna. Viss hänsyn har tagits till höjder på skyddsvallar och vägar utifrån detaljkartor. Alla höjder på sektioner i modellen och på riskzonkartor är angivna i höjdsystem RH70. Dammar är inlagda vid Hummelforsen, Eldsforsen, Skifsforsen, Mockfjärds kraftverk och Lindbyns kraftverk. De större broarna är beskrivna i modellen. Totalt är älvsträckan nästan 15 mil och den har delats upp i 320 sektioner. +\GUDXOLVNDEHUlNQLQJDU SMHI utnyttjar för närvarande den hydrodynamiska modellen BOSS DAMBRK. Modellen grundar sig på US National Weather Services (NWS) dammbrottsmodell, som utvecklats av Fread 1984. För mer ingående beskrivning av modellen hänvisas till 5
BOSS DAMBRK User s Manual(2). Längs sträckan har kalibrering av modellen skett främst mot 1916 års flöde, dels mot uppmätta värden i enstaka punkter, dels mot fallprofiler ur Förteckning över Sveriges vattenfall (3). Antaganden gjorda vid beräkningarna: Vid dimensionerande flöde: inget vatten går genom turbinerna i kraftverken. Alla dammar och större broar står kvar vid höga flöden, dock ej Skifsforsens damm vid det dimensionerande flödet. Vid dammen uppströms Mockfjärd: För samtliga flöden bortses helt från tubut- och inlopp, vilket troligen är det verkliga fallet för det dimensionerande flödet. För 20- och 100-årsflödet går i verkligheten flödet till största delen genom tuben. I modellen skulle det innebära att flodfåran blir helt torr. Eftersom vattenståndet längs fallet vid låga flöden inte är så intressant görs förenklingen att alla flöden går i den naturliga älvfåran. Vattenståndet i Österdalälven vid sammanflödet med Västerdalälven har vid de tre flödena i Västerdalälven antagits vara +153,6 m vid 20-årsflöde, +155,3 m vid 100- årsflöde och +156,5 m vid dimensionerande flöde. Dessa vattenstånd påverkar sista delen av Västerdalälven. En viss manuell justering av vattenstånden erhållna från den hydrauliska modellen har skett innan presentation, enligt nedan. Direkt nedströms några forsar har vattenståndet från modellen justerats ned till ungefär det vattenstånd som modellen skulle ha kalibrerats in till, om en noggrannare kalibrering gjorts. Forsarna är Färnforsen (uppströms Björbo), Hagelängsforsen, Forsängsforsen och Lissforsen (nedströms Dala-Floda). För sträckan från Eldforsen och förbi Vansbro samhälle var modellen svår att kalibrera in och modellen gav ett för högt vattenstånd. Vattenståndet har justerats ner från Eldsforsen och till strax uppströms Vansbro samhälle för att stämma överens med Vansbros något för höga vattenstånd. DUWDPHGULVN]RQHUI U YHUVYlPQLQJ Det geografiska informationssystemet ARC/INFO utnyttjas för interpoleringen mellan tvärsektionerna inför presentation av resultatet på karta. SMHI använder Lantmäteriverkets rikstäckande digitala höjdddatabas för beskrivning av topografin. Höjddatabasen anger ett höjdvärde i en punkt var 50:e meter och är baserad på höjdinformation från flera olika underlag bl a från den ekonomiska kartan. På grund av underlag och framställningssätt kan denna höjddatabas lokalt uppvisa stora avvikelser. Höjddatabasens medelfel är högst 2,5 m. Vattenståndshöjderna längs älven från den hydrauliska modellen ger tillsammans med den digitala höjddatabasen det riskzonområde som efterfrågas. En justering av den digitala höjddatabasen för ett ekonomiskt kartblad har skett innan presentationen av riskzonerna på karta, eftersom felet framträdde så tydligt. I den digitala höjddatabasen låg höjderna för det ekonomiska kartblad som täcker Äppelbo samhälle för högt i förhållande till omgivande kartblad och har sänkts med 2 meter för att bättre stämma överens med omgivande höjder. 6
5HVXOWDW Resultatet levereras som tre kartskikt med en riskzon per kartskikt. De tre skikten bifogas på disketter i ARC/INFO- och MapInfo-format för vidare bearbetning. I bilaga 1 finns disketternas innehåll beskrivet. De tre riskzonerna för översvämning, kan även ses i bilaga 2, i skala 1: 150 000. Riskzonkartornas användningsområde finns beskrivet i avsnitt 3.4 Användning av översiktliga riskzonkartor. I avsnitt 6 Diskussion och felkällor finns felkällor m m för Västerdalälven att ta hänsyn till vid användandet av kartorna. 'LVNXVVLRQRFKIHONlOORU +\GUDXOLVNDEHUlNQLQJDU Vid de simuleringar som genomförts har antagits att alla dammar, med undantag för Skifsforsen, och alla större broar står kvar. Det finns en osäkerhet i hur älvens sektioner är beskrivna och en osäkerhet i att modellen är sparsamt kalibrerad, samt att antal kalibreringspunkter är få. Modellen är kalibrerad för 1916 års flöde som är i samma storleksordning som 100-årsflödet. Ingen kalibrering har skett för 20 års- och dimensionerande flöde. 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. Detta kan ge extra dämningar. Älvfåran kan även påverkas av erosion. Detta förändrar förutsättningarna för vattnets flöde genom älvfåran. 5LVN]RQNDUWRUQD Lantmäteriverkets rikstäckande digitala höjddatabas är underlag för riskzonkartorna och den har ett höjdvärde var 50:e meter med ett medelfel på högst 2,5 meter. Denna begränsning måste tas i beaktande vid utnyttjande och tolkning av de översiktliga riskzonkartorna. Det innebär att ett höjdvärde eller hela höjddatabasen kan ligga för högt eller lågt på någon älvsträcka. Längs älven finns skyddsvallar och vägbankar. Dessa återfinns förmodligen inte i den digitala höjdddatabasen och därmed inte heller på riskzonkartan. Det innebär att riskzonerna på kartan kommer att sträcka sig över eventuella vägbankar och skyddsvallar, som i verkligheten kanske hindrat överströmning. 5HIHUHQVHU (1) Statens Vattenfallsverk, Svenska Kraftverksföreningen, Sveriges Meteorologiska och hydrologiska institut, 1990. Riktlinjer för bestämning av dimensionerande flöden för dammanläggningar. Slutrapport från Flödeskommitten. (2) BOSS International, 1995. BOSS DAMBRK User s Manual. 7
(3) Statens meteorologisk-hydrologiska anstalt, Kungliga Vattenfallsstyrelsen, 1930. Förteckning över Sveriges vattenfall. 8
Bilaga 1. %HVNULYQLQJDYLQQHKnOOHWSnGHWUHELIRJDGHGLVNHWWHUQD De tre riskzonerna levereras som tre kartskikt i ARC/INFO- och MapInfo-format. Kartskikten finns på bifogade disketter.,$5&,1)2irupdwsnwynglvnhwwhu ARC/INFO-exportfiler (compression none) består av följande tre filer: 1. r20.e00 innehåller riskzon för 20-årsflöde 2. r100.e00 innehåller riskzon för 100-årsflöde 3. rdim.e00 innehåller riskzon för dimensionerande flöde PAT-tabellen innehåller kolumn(item) GRID-CODE som anger vad som är riskzon. GRID-CODE= 1 : riskzonen GRID-CODE= 0 : hål i riskzonen,0ds,qirirupdwsnhqglvnhww Ovanstående filer i ARC/INFO-format är konverterade till 4 filer för varje riskzon: 1. r20p.tab, -map, -id, -dat innehåller riskzon för 20-årsflöde 2. r100p.tab, -map, -id, -dat innehåller riskzon för 100-årsflöde 3. rdimp.tab -map, -id, -dat innehåller riskzon för dimensionerande flöde I tabellen ligger GRID_CODE som attribut. Grid_code= 1 : riskzonen Grid_code= 0 : hål i riskzonen 9
Bilaga 2 Skala 1 : 500 000
Bilaga 2, Karta 1 Malung Dimensionerande flöde 100års flöde 20års flöde Skala 1 : 100 000 Underlagskarta: Röda Kartan, LMV Yttermalung
Bilaga 2, Karta 2 Dimensionerande flöde 100års flöde 20års flöde Skala 1 : 100 000 Underlagskarta: Röda Kartan, LMV Äppelbo
Bilaga 2, Karta 3 Dimensionerande flöde 100års flöde 20års flöde Skala 1 : 100 000 Underlagskarta: Röda Kartan, LMV Järna Vansbro Nås
Bilaga2, Karta 4 Björbo Nås Dimensionerande flöde 100års flöde 20års flöde Skala 1 : 100 000 Underlagskarta: Röda Kartan, LMV
Bilaga 2, Karta 5 Mockfjärd Floda Björbo Dimensionerande flöde 100års flöde 20års flöde Skala 1 : 100 000 Underlagskarta: Röda Kartan, LMV
Bilaga 2, Karta 6 Djura Gagnef Djurås Sifferbo Djurmo Bäsna Mockfjärd Dimensionerande flöde 100års flöde 20års flöde Skala 1 : 100 000 Underlagskarta: Röda Kartan, LMV