Varslingstid - Hvor mye tid er tilgjengelig?

Tiden man har på seg fra en eller flere triggermålinger stiger over et fastsatt aktiveringsnivå til et organisatorisk tiltak må være på plass, avhenger av ulike forsinkelsesmekanismer. For noen av disse mekanismene er kunnskapsgrunnlaget tilstrekkelig til å beregne den forsinkelsen man kan vente seg, for andre er det vesentlig mindre. Tilgang på målte data vil alltid være en fordel enten for å få bekreftet eller avkreftet antakelser og for å kalibrere og validere modeller.

Vi kan skille mellom tre forsinkelsesmekanismer:

• Transporttid
• Fordrøyning/ flomdempning
• Hendelsesforløp, også kalt tidsutviklingen av hendelsen

Normalt vil alle disse tre mekanismene bidra til den totale forsinkelsen, men det er nyttig å skille mellom dem når en skal anslå den samlete varslingstiden.

Varslingstid består vanligvis av en kombinasjon av forsinkelsesmekanismene: Transporttid, fordrøyning og hvordan hendelsen utvikler seg over tid. Analysene av varslingstid må gjennomføres med utgangspunkt i vannføringsdata. Disse må regnes om til vannstander med hjelp av en hydraulisk modell for å prosjektere og dimensjonere konkrete tiltak. Målte vannstander og/eller vannføringer vil alltid være nyttig å ha, enten som kalibreringsdata for modeller eller til å underbygge beregninger. Husk at målestasjoner og dataene har ulik kvalitet og at lengden på dataseriene varierer. Dette påvirker usikkerheten i dataserien og hvor egnet de er til ekstrapolering.

Det må alltid tas hensyn til lokale forhold. Det vil derfor være lurt å ta kontakt med personer som kjenner området godt. For eksempel kan det i noen vassdrag gå hyppige isganger. Vær spesielt oppmerksom på restfelt mellom trigger og det organisatoriske sikringstiltaket. Er vassdraget regulert, må du ta kontakt med regulanten og sette deg inn i hvordan reguleringen påvirker vannstandsendringer.

Her følger en beskrivelse av de ulike forsinkelsesmekanismene og deretter en vurdering for samlet varslingstid. Vi har tilføyet noen korte eksempler og henviser utover det til siden med eksempler. Til slutt beskriver vi framgangsmåten for å estimere varslingstid i vassdrag.

Transporttid

Vi kaller tiden det tar for vann å bevege seg med bølgehastigheten fra et sted til et annet for transporttid. Med bølgehastighet forstår vi hvor fort en vannføringsendring forplanter seg nedover et vassdrag. Lokalt kan denne være både større og mindre enn selve vannhastigheten, over større avstander er den nesten alltid større. Bølgehastighet er en av de mekanismene det både finnes grove tommelfingerregler for, og som kan simuleres mer presist med en hydraulisk modell. Å sette opp en slik modell vil normalt inngå i prosjekteringen av ethvert flomsikringstiltak. Ved vurdering av organisatoriske sikringstiltak vil det ofte kreve at en større del av vassdraget modelleres, fordi man må ta med hele strekningen(e) til der triggermålingene er etablert. Dersom transporttiden mellom triggerlokalitetene og tiltaksstedet er tilstrekkelig, er det ikke behov for å gjøre antagelser om hvor fort eller langsomt vannet kan stige. For et første anslag, er det mulig å anta en bølgehastighet på ca. 2 m/s. Dette tilsvarer ca. 25-30 km med en minimum anbefalt varslingstid på 4 timer.

Det er godt grunnlag og metodikk for å beregne transporttid fordi den er avhengig av den fysiske avstanden og bølgehastigheten i vann. Et eksempel hvor transporttid dominerer i varslingstid, er strekninger i vassdrag uten større innsjøer i forhold til nedbørfeltstørrelse, som Glommavassdraget oppstrøms samløpet med Vorma.

Fordrøyning

Fordrøyning er også kalt flomdemping i vassdrag og er avhengig av terrenget rundt elva. Effekten blir tydeligst ved innsjøer og store flomsletter. Fordrøyningen er avhengig av hvor mye vann som kan lagres i terrenget rundt elva eller i innsjøer. Den avhenger av fire forhold:

• Initialtilstand,
• tidsutviklingen for samlet tilsig inn,
• innsjøens eller flomslettas areal, og
• geometrien i utløpet som bestemmer hvordan vannføringen ut avhenger av vannstanden.

Av disse forholdene er det første og de to siste enkle å sette tall på. Initialtilstanden er vannstanden før flommen begynner. For de to siste bruker man topografiske data for å bestemme henholdsvis geometrien (magasinkurve) og utløpet av innsjøen. For kunstige magasiner er utløpet som regel bestemt ved et kritisk profil, altså vannføringskurve ved reguleringskonstruksjonen, mens det for naturlige innsjøer kan være en lengre strekning som er bestemmende. I slike situasjoner bør fordrøyningseffekten beregnes ved hjelp av en hydraulisk modell. Tidsutviklingen for samlet tilsig inn er vanskeligere å kvantifisere og er nærmere beskrevet under hendelsesforløp. Jo større innsjøen er i forhold til nedbørfeltet oppstrøms, jo mindre viktig er det å kjenne presist hvor fort tilsiget eller vannføringen inn øker. Store flomsletter kan ha en lignende effekt som innsjøer, noe som må beregnes ved hjelp av en hydraulisk modell. Fordrøyningseffekten er mindre enn i store innsjøer fordi arealet og volumet tilgjengelig til fordrøyning er vesentlig mindre. Dermed blir modellen i større grad påvirket av tidsutviklingen av tilsiget inn.

Det er vanligvis godt grunnlag og metodikk for å beregne fordrøyning når en har lokalisert det bestemmende profilet/strekningen, kjenner geometrien og at tilgjengelig volum til fordrøyning er stor sammenlignet med vannmengdene som ventes. Drammensvassdraget, like nedstrøms Tyrifjorden eller Vorma nedstrøms Mjøsa er eksempler der fordrøyning i sjøene utgjør en stor andel av varslingstid i vassdrag. Se også eksemplet om trigger og flomsikringstiltak ved amme innsjø. Figuren under viser et typisk flomforløp henholdsvis uten og med fordrøyning.

Hendelsesforløp

Hvordan en hendelse utvikler seg over tid er avhengig av nedbør og snøsmelting samt initialbetingelsene, altså om de har vært tørt eller vått i området i forkant av hendelsen. Spesielt konvektiv nedbør, altså styrtregn, kan føre til hurtig økende tilsig. Som nevnt i avsnittet om fordrøyning over, har vi svakere kunnskapsgrunnlag for å estimere tilsig og spesielt når det endrer seg på kort tid fordi:

• vi må tallfeste hyppigheten av sjeldne hendelser som er avhengig av både varighet, intensitet og geografisk utstrekning, og
• vi må ofte ta utgangspunkt i dataserier med fin tidsoppløsning, som er betydelig kortere enn de døgn-dataseriene vi har.

Når vannføringen ikke blir fordøyet som beskrevet i avsnittet over, vil de raske endringene i tilsiget gjenspeiles i raske endringer i vannstand.

I prinsippet kunne det vært gjort en frekvensanalyse på vannføringsendring per tidsenhet, på samme måte som en flomfrekvensanalyse, men det massive erfaringsgrunnlaget som over tid har muliggjort en tradisjon for å beregne for eksempel en 100-årsflom basert på en 50-års dataserie, er ikke til stede for vannføringsendringer per tid. Dermed kan det vanligvis ikke tilrås å estimere vannføringsøkninger per tidsenhet direkte fra en måleserie alene.

Det er også mulig å teste modellen med flere skalerte og konstruerte flommer. Konstruering av nedbør- og flomforløp, og skalering av flomhendelser, er beskrevet i NVE veileder 1/2025 kap. 10 og 11.

Alternativt kan en sette opp og kalibrere en hydrologisk modell som simulerer den flomdempende effekten av vassdraget, og så kjøre denne modellen med et stort antall realistiske nedbørscenarier slik at en får et utfallsrom for de flomhendelsene slike nedbørsforløp kan resultere i. Det ligger et omfattende arbeid og betydelig usikkerhet i å sikre at disse scenariene representerer en realistisk rom/tid-fordeling av nedbør, og at modellen er godt nok kalibrert. Vi har per 2025 lite erfaring med en slik framgangsmåte og det må i så fall være godt begrunnet og dokumentert.

Sammensatt varslingstid

Den totale varslingstiden er summen av transporttid, fordrøyning og hendelsesutvikling. Som beskrevet over varierer datagrunnlaget og usikkerheten i de ulike forsinkelsesmekanismene. Gode terrengdata er vanligvis tilgjengelig og dermed er det minst usikkerhet knyttet til å beregne transporttid og fordrøyning der fordrøyningsvolumet relativt til nedbørsfeltet er stort, typisk i store innsjøer tett på mulig tiltakssted for organisatoriske sikringstiltak. Minsker fordrøyningsvolumet blir vannstandsendringer i større grad avhengig av tilsiget inn, som vi vanligvis har dårligere kunnskapsgrunnlag på og større usikkerhet.

Dette er viktig å huske på når man planlegger plassering av triggere i forhold til plassering av det organisatoriske sikringstiltaket fordi dette påvirker varslingstiden. Oppsummert kan vi si:

• Samlet varslingstid må være lengre enn responstiden inklusive en sikkerhetsfaktor for at et organisatorisk sikringstiltak er mulig. Tidene blir vanligvis beregnet med hjelp av en hydraulisk modell.
• Er samlet varslingstid kort, typisk mindre enn 4 timer, er organisatoriske sikringstiltak ikke anbefalt, jf. NVE rapport 9/2023.
• Det anbefales oppstrøms triggere og transporttider beregnet ut fra bølgehastighet og avstand mellom trigger- og tiltakssted, der det er mulig. Det vil si der det vesentlige av oppstrøms feltareal blir fanget opp av målestasjonen ved triggeren.
• Lokal triggermåling på tiltaksstedet kan anvendes ved eller like nedstrøms store innsjøer der fordrøyningen i innsjøen er stor nok.
• Gode nedbørmålinger og en godt kalibrert hydrologisk modell kan anvendes dersom kalibreringen av modellen viser at egendempningen i nedbørfeltet gir den nødvendige fordrøyning, også for ekstrem nedbør.
• Kort oppsummert: Bruk oppstrøms triggere og transporttid og/eller trigger knyttet til vesentlig fordrøyning, typisk store innsjøer, der du kan. Bruk fordrøyning i elver og tidsutviklingen i hendelsen der du må og har tilstrekkelig datagrunnlag.

Fremgangsmåte for å estimere varslingstid i vassdrag

Her er en fremgangsmåte som kan benyttes for å estimere varslingstid i vassdrag. Husk de ulike forsinkelsesmekanismene som beskrevet i avsnittene over.

1. Skaff oversikt over grunnlagsdata

Mål: Ha oversikt over hva som finnes av data, modeller og planer, og å ha god forståelse for hvordan vassdraget oppfører seg.

Det er behov for data over mulige dimensjonerende flommer med vannføringer og vannstander. Denne type data skal i utgangspunktet være tilgjengelig etter å ha utredet permanente sikringstiltak. Relevante veiledere og moduler i sikringshåndboka er:

• NVE veileder 1/2025: Veileder for flomberegninger
• NVE veileder 3/2022: Sikkerhet mot flom
• Hovedside i sikringshåndboka om planlegging av sikringstiltak mot flom og erosjon
  • Modul F1.001: Flomberegning
  • Modul F1.002: Hvordan lese et vassdrag? – Grunnleggende vassdragshydraulikk
  • Modul F1.003: Hydraulisk analyse og vannlinjeberegning

2. Finn relevante plasseringer for triggere

Mål: Finne en eller flere målestasjoner som kan fungere som trigger for det organisatoriske sikringstiltaket. Det kan gjerne være eksisterende målestasjoner hvis slike finnes.

Hvis sikringstiltaket er langs en stor innsjø, kan målinger fra innsjøen benyttes som trigger. Ligger sikringstiltaket langs en elv, bør triggeren ligge oppstrøms sikringstiltaket. Jo lenger oppstrøms triggeren er plassert i forhold til sikringstiltaket, jo lenger tid for etablering av det organisatoriske sikringstiltaket vil du få. Samtidig vil usikkerheten knyttet til vannføringen fra feltet mellom sikringstiltaket og triggeren øke med økende avstand. Disse forholdene må veies mot hverandre i hvert enkelt prosjekt. Det kan være behov for og vil oftest være lurt med flere triggere, for eksempel både oppstrøms hovedelv og i en eller flere sideelver for å redusere usikkerheten.

Er det ingen målestasjoner i vassdraget, er det viktig å etablere en målestasjon for å få i det minste noen år med data til validering av antakelser i beregningen.

3. Velg nivåer for trigger og basissikring

Mål: Finne egnede nivåer for trigger og basissikring slik at varslingstiden er lenger enn responstiden.

Å finne egnede nivåer vil vanligvis være en prosess der du må velge nivåer først og så beregner varslingstid i neste skritt. Vi anbefaler å lage en tabell med ulike alternative verdier for både triggernivå og nivå for basissikring. Dette gir oversikt over mulighetene og bedre grunnlag for å optimere den endelige løsningen. . Det er også viktig å notere hvor ofte triggeren vil bli aktivert. Se også steget over om trigger.

4. Beregn varslingstid

Mål: Beregne varslingstid for å sammenligne den med responstiden og dermed dimensjonere sikringstiltaket.

Varslingstid er blant annet avhengig av nivå og plassering til både triggeren og stedet for det organisatoriske sikringstiltaket. Siden varslingstiden også er avhengig av triggernivået og plassering, samt nivået for basissikringen og plasseringen av den organisatoriske delen av tiltaket, vil dimensjoneringen bli en prosess der du flere ganger må gjennom beregningsstegene. Dette gjør du for å finne et godt egnet forhold mellom varslingstid og responstid. Vi anbefaler å dele varslingstiden opp etter transporttid, fordrøyning og tidsutviklingen av hendelsen, og å synliggjøre usikkerheter i de ulike delene.

For å beregne varslingstid, må du ha:

• Triggernivå/-vannstand
• Nivå på basissikringen
• Målinger, enten ved triggeren, ved sikringsstedet, eller begge steder. Målingene bør være over flere år, for å finne et godt estimat på hvor fort vannstanden kan stige. 
• En hydraulisk modell av området som dekker både trigger(e) og tiltaksstedet, samt områder som vesentlig kan påvirke vannstanden på disse stedene.

Man må ha informasjon om tidevannet og værbidraget for å estimere varslingstid på det aktuelle stedet. Langs kysten og i fjorder domineres varslingstiden av hvordan hendelsesforløpet utvikler seg – og da spesielt med tanke på utviklingen i værbidraget. Lavtrykk eller vindfelt kan endre styrke og baner, noe som kan føre til endringer i forhold til det som var varslet. Det er forskjell mellom områder hvor tidevannet dominerer og hvor værets bidrag dominerer:

• I områder hvor tidevannet dominerer, det vil si at tidevannsamplituden er høy, vil det ikke bli ekstremt høy vannstand før en nærmer seg tidevannstoppen – men størrelsen på denne kan endre seg dersom det er en forskyvning i tidspunkt som beskrevet i avsnittet om vannstandsendringer i sjøen og fjorder i innledningen til organisatoriske tiltak mot oversvømmelse.
• I områder hvor værets bidrag dominerer, vil det ikke nødvendigvis være like godt samsvar mellom tidspunkt for høyt tidevann og tidspunkt for høy vannstand. Derfor kan man ikke ta utgangspunkt i tidevannssyklusen for å si noe om varslingstid.

Langs kysten og i fjordene vil transporttiden, det vil si hvor fort hendelsen flytter seg langs kysten eller inn i en fjord, enten bli fanget opp av varsler og målinger fra de permanente vannstandsmålerne, eller være så kort at den ikke har noen praktisk betydning. Det eneste unntaket vil være inn i enkelte basseng som er forbundet med sjøen utenfor med et trangt sund. Gjennom denne typen sund vil man ofte oppleve fordrøyning, eller en forsinkelse, i tidspunktet for vannstandstoppen fra utsiden til innsiden av sundet. Verdt å merke seg er imidlertid at toppen i bassenget ofte er lavere enn toppen utenfor bassenget, ettersom vannstanden, på grunn av tidevannet, begynner å synke utenfor bassenget før toppen har blitt like høy på innsiden. I de fleste kjente tilfeller langs norskekysten, vil denne forsinkelsen være på under to timer, og i de fleste tilfeller vil en stor del av den være fanget opp av modeller. Noen kjente eksempler på denne typen fordrøyning er Drammensfjorden, som blir sterkt påvirket av Svelvikstraumen og vanngjennomstrømningen i Saltstraumen inn i Skjerstadfjorden, se figuren under.

Det er viktig å ha med i betraktningen at vannstanden langs kysten og i fjordene ofte stiger relativt raskt, og det vil dermed ofte gå kortere tid enn 4 timer mellom det fastsatte triggernivået og nivå for basissikring. Dette gjelder spesielt i tidevannsdominerte områder] ettersom lavvann inntreffer omtrent 6 timer før høyvann, se de to første figurene under. Dette kan også inntreffe i områder med lite tidevann, se den tredje figuren under fra et væredominert område. Man kan derfor ikke belage seg kun på at et nivå overstiges for å trigge aktiveringen av et organisatorisk sikringstiltak, men må ta utgangspunkt i de eventuelle automatisk genererte vannstandsvarslene eller farevarslene som beskrevet i steget Triggere i sjøen og fjorder. Figurene under viser eksempler på hendelser med ekstrem høy vannstand i tidevannsdominerte områder og et i værdominerte område.

Fremgangsmåte for å estimere varslingstid i sjøen

Her er en fremgangsmåte som kan benyttes for å estimere varslingstid i sjøen.

1. Skaff oversikt over grunnlagsdata

Mål: Ha oversikt over hva som finnes av data, modeller og planer, og å ha god forståelse for hvordan vannstanden endrer seg på det aktuelle stedet.

Dette innebærer blant annet å skaffe seg data over mulige dimensjonerende vannstander. Grunnlagsdata er i utgangspunktet noe som skal være tilgjengelig etter utredning av et permanent sikringstiltak. Det er viktig å ha med informasjon om lokale forhold og spesielt bølger. Bølger kan påvirke arbeidssikkerheten for de som skal sette opp et organisatorisk tiltak og det kan derfor være nødvendig at en mulig hendelse må kunne bli oppdaget i god tid i forveien, slik at det er mulig å sette opp det organisatoriske sikringstiltaket i god tid før vannstanden blir høy og bølgene skyller langt opp. Bølgene må også bli tatt hensyn til i høyden av sikringstiltaket som beskrevet i avsnittet Høyde i steget Utforming og plassering [lenke].

Lag en liste over høye vannstander og tilhørende gjentaksintervaller. Disse er tilgjengelige fra Se havnivå under Nivåer. Pass på at nullnivået er satt til NN2000. Standarden på nettsiden er Sjøkartnull, men NN2000 er tilgjengelig for de fleste steder.

2. Vurder kvaliteten på vannstandsvarselet

Mål: Finne ut om vannstandsvarslet er godt nok til at det kan fungere som trigger for det organisatoriske sikringstiltaket og eventuelt hvilken usikkerhet det må tas høyde for.

Kartverket tilbyr en modell for vannstand og tidevann for de fleste steder langs kysten. Disse modellene bidrar også til at et estimat av varslet vannstand er tilgjengelig, i samarbeid med Meteorologisk Institutt. Per nå finnes det ingen tallfestet vurdering av hvor stor usikkerhet som finnes i modeller og varsler. Kartverkets kvalitetsvurdering viser hvilke områder man har vurdert. Merk at det er mindre usikkerhet knyttet til tidevannsmodellen enn til modellen for værets virkning. I nærheten av de permanente vannstandsmålerne, kan vannstandsvarselet antas å være godt, men likevel med den usikkerheten som er beskrevet i andre deler av denne veilederen. Generelt sett vil usikkerheten øke jo lenger vekk fra en permanent vannstandsmåler en er, og dersom en vurderer områder hvor en kan anta at de oseanografiske forholdene har endret seg sammenlignet med området den permanente måleren er plassert i. Man kan for eksempel anta at forholdene innerst i en fjord vil kunne være forskjellige fra forholdene ytterst ved kysten. Denne usikkerheten er viktig å vurdere ved utredning av organisatoriske sikringstiltak. Sjekk ut Kartverkets oversikt over permanente vannstandsmålere samt Kartverkets kvalitetsvurdering. En kan hente ut observasjoner tilbake til slutten av 80-tallet fra Se havnivå eller API, mens en for eldre data kan benytte seg av Copernicus sin portal.

Er det ingen målestasjoner i nærheten, bør du vurdere å etablere en målestasjon for å validere varselet for området. Dersom du etablerer en målestasjon, enten for å validere varselet eller som sensor for å automatisk aktivere et organisatorisk sikringstiltak, anbefaler vi at du melder fra til Kartverket. 

Dersom varselet per dags dato ikke er godt nok, men kan bli forbedret til et tilstrekkelig nivå med vannstandsmålinger, må det etableres en vannstandsmåler som svarer til kravene Kartverket og Meteorologisk institutt har til vannstandsmålere som skal inngå i det operasjonelle varslingssystemet.

3. Velg nivåer for trigger og basissikring

Mål: Finne egnete nivåer for trigger og basissikring slik at varslingstiden er lengre enn responstiden.

Dette vil vanligvis være en prosess der du må velge nivåer først og så beregne varslingstid i neste skritt. Vi anbefaler å lage en tabell med ulike verdier for både trigger og basissikring, for å ha oversikt over mulighetene og velge en god kombinasjon. Det er også viktig å notere hvor ofte triggeren vil bli aktivert, se også steget over om trigger.

4. Beregn varslingstid

Mål: Beregne varslingstid for å sammenligne med responstiden og dermed dimensjonere sikringstiltaket.

Varslingstid er blant annet avhengig av nivåene for trigger og basissikring. I tillegg er det svært viktig å ta hensyn til de lokale forholdene knyttet til tidevann og værbidrag som beskrevet i avsnittet over og stedet for det organisatoriske sikringstiltaket. Også responstiden er avhengig av triggernivå. I tillegg er responstiden avhengig av nivå for basissikring og utstrekning av den organisatoriske delen. Dimensjoneringen er derfor en prosess der du trolig må gå gjennom de metodiske stegene flere ganger.