Modul F2.308: Flomavledning med kapasitetsøkende tiltak – Prosjektering

Denne modulen forutsetter at

• du har satt deg inn i overordnet informasjon gitt i fase 2: Prosjektering av tiltak mot flom og erosjon.

• sikringstiltaket er planlagt og blir utført etter tilhørende moduler
  • modul F1.300: Mulige tiltak mot flom og oversvømmelse.

Kapasiteten for ei elv er sammenhengen mellom vannføringen og vannstanden. For liten kapasitet i deler av elveløpet kan føre til flomskader og oversvømmelse.

Begrenset kapasitet i elveløpet skyldes som regel at elva ikke har nok plass, eller lite effektive strømningsforhold. Dette kan ha naturlige årsaker – for eksempel masseavlagring, naturlige innsnevringer, terskler eller liknende – eller skyldes menneskelig påvirkning – som terrenginngrep, utbygging og konstruksjoner (bruer, kulverter med videre) i/langs vassdraget.

I noen tilfeller kan flomavledningen forbedres ved å gjøre tiltak i elveløpet som forbedrer den hydrauliske kapasiteten, slik at vannstanden i flomutsatt område senkes. Tiltaket gjøres ofte i hydraulisk bestemmende profil/strekning nedstrøms for problemområdet.

Modulen beskriver ikke hvordan du prosjekterer kapasitetsøkende tiltak i detalj, da prosjekteringen er avhengig av tiltaket som gjøres og lokale forhold. Modulen følges heller ikke opp av egne moduler som beskriver utførelse og forvaltning, drift og vedlikehold (FDV) av denne typen tiltak. Gode tips til både prosjektering og utførelse kan finnes i andre moduler i sikringshåndboka som beskriver relaterte sikringstiltak mot flom og erosjon.

Formålet med kapasitetsøkende tiltak er å forbedre flomavledningen ved å redusere vannstanden i elveløpet, og derved hindre oversvømmelse.

For å få en vannstandssenkning er flere tiltak mulige. Prinsippene er:

• øke vannhastigheten
• effektivisere strømningsforholdene – sørge for jevne strømningslinjer (for eksempel fjerne terskler, stor stein eller andre forhold som gir turbulens og sekundærstrømning)
• gi elva mer plass – for eksempel ved senkning eller utvidelse, se figur 1

Noen mulige tiltak for å øke kapasiteten i elveløpet er listet opp i tabell 1. Tabellen beskriver mulige virkninger av tiltaket, og hva du bør være spesielt oppmerksom på. Kapasitetsøkende tiltak kan brukes som flomsikringstiltak alene, men brukes som oftest i kombinasjon med andre løsninger.

Merk at virkningene og konsekvensen av kapasitetsøkende tiltak må vurderes særskilt i forhold til stedlige strømningsforhold, og med hensyn på miljø og lokale interesser i og ved vassdraget. Husk også at et tiltak som gjøres på ett sted i vassdraget ikke nødvendigvis har samme virkning andre steder.

På siden fase 1: Planlegging av sikringstiltak mot flom og erosjon finner du en oversikt over grunnlagsdata som du bør undersøke nærmere i prosjekteringsfasen. Kapasitetsøkende tiltak vil ofte påvirke strømningsforholdene i vassdraget over en lengre strekning enn bare i tiltaksområdet. Det er derfor viktig å vurdere og utrede mulige konsekvenser av tiltaket tidlig i prosjekteringsfasen.

Du bør særlig undersøke:

Geometri av terrenget og elveløpet: Informasjonen brukes blant annet til å finne ut hvor det er best å gjøre kapasitetsøkende tiltak, se mer i modul G1.001: Kartgrunnlag og terrengdata.

Grunnforhold: Grunnforholdene i området kan være avgjørende for valg av plassering og omfang, og må også undersøkes med tanke på sikker adkomst og utførelse, og mulige virkninger. Metoder for undersøkelse av grunnforhold finner du i Feltundersøkelser – Håndbok R211 (Statens vegvesen, 2021) og noe veiledning i modul G1.005: Grunnundersøkelser.

Arealbruk og brukerinteresser: Det er viktig å ta hensyn til eksisterende og planlagt arealbruk i området før du velger tiltak og best egnede plassering. Forholdet til eksisterende/planlagte arealplaner/reguleringsplaner i tiltaksområdet finner du på SePlan, eller ved å ta kontakt med kommunen.

Flomberegning og hydrauliske forhold i vassdraget: Flomberegningen brukes til å dimensjonere tiltakets kapasitet, se modul F1.001: Flomberegning. Hydrauliske forhold på stedet og mulige virkninger må vurderes ved både ved valg av tiltak, plassering og ved detaljutforming, se Modul F1.002: Hvordan lese et vassdrag? – Grunnleggende vassdragshydraulikk. En hydraulisk numerisk modell vil hjelpe deg å analysere årsak og virkninger, se modul F1.003: Hydraulisk analyse og vannlinjeberegning. En befaring på stedet er som regel nødvendig.

Miljø: Økologiske forhold og mulige virkninger på naturmangfoldet og hydromorfologiske forhold i vassdraget, se modul G1.004: Naturverdier, kultuminner, landskap og friluftsliv.

Potensiale for massetransport, is og drivgods: Stor belastning kan redusere tiltakets effekt på sikt, og kan ha stor betydning for prosjekteringen, se modul F2.003: Belastninger fra is og drivgods på sikringsanlegg og modul F1.400: Mulige tiltak for å kontrollere massetransport.

Lovverk: Forholdet til relevante lovverk, herunder om tiltaket krever konsesjon etter vannressursloven, se modul G0.001: Lover og forskrifter.

Skyldes kapasitetsbegrensningen på en flomutsatt strekning åpenbare "flaskehalser" i elveløpet, bør du undersøke om det kan gjøres tiltak her for å forbedre flomavledningen. Det kan for eksempel være en bru med for liten lysåpning, en kulvert med for dårlig kapasitet eller en terskel som fører til oppstuving. Se eksempel av for lite kapasitet i elveløpet i figur 2 og etter at kapasiteten ble økt i figur 3.

Du vil som regel få stor nytte av å gjøre kapasitetsøkende tiltak i kritiske/bestemmende profiler og strekninger. Vannstanden vil da senkes på en strekning oppstrøms. Typiske punkter er innsnevringer (for eksempel ved bruer og utfyllinger), brå dybdeforandringer, terskler, overgang til stryk og andre punkter med overgang til overkritiske strømningsforhold.

Husk at kritisk profil kan være ulike plasser i elva ved ulike vannføringer. For eksempel kan høy vannføring føre til at kritisk snitt "drukner", og dermed ikke lenger er begrensende. Les mer om dette i modul F1.002: Hvordan lese et vassdrag? – Grunnleggende vassdragshydraulikk.

På lengre strekninger med begrenset kapasitet, kan en gjøre mer generelle kapasitetsøkende tiltak for å gi mer plass til vannmassene – for eksempel utvide elveløpet, senke elva i terrenget, eller gjøre tiltak som effektiviserer de hydrauliske strømningsforholdene. Dette forutsetter at du har nok plass, og at tiltaket ikke forverrer flom- eller erosjonsforhold andre steder i vassdraget.

Langtidseffekten av kapasitetsøkende tiltak kan være vanskelig å forutse. Erfaring og god innsikt i hydraulikk og hydrauliske prosesser er nødvendig. En hydraulisk modell kan være til god hjelp i vurderingene. Tiltakets effekt på vannstanden må vurderes i forhold til kostnaden og de miljømessige og samfunnsmessige konsekvensene.

Hydraulisk analyse

En hydraulisk analyse, eventuelt en numerisk modell/vannlinjeberegning, er som regel nødvendig både for å forstå utfordringene i vassdraget og studere virkningen av ulike tiltak. Det er viktig at du definerer et stort nok analyseområde for å vurdere hvordan tiltaket kan påvirke flomforholdene oppstrøms og nedstrøms. Vurder om en stasjonær eller ikke-stasjonær beregning er best egnet for å beskrive din problemstilling. Elvestrekningen og virkningen av tiltaket bør studeres både for høy og for lav vannføring, se modul F1.003: Hydraulisk analyse og vannlinjeberegning.

En befaring på stedet kan være nyttig for den hydrauliske analysen, både for å identifisere kritiske profiler og avgrense modellen. I tillegg bør du måle opp vannstander oppstrøms og nedstrøms for kritiske snitt og dokumentere observasjoner i felt. 

Virkninger

Noen mulige konsekvenser som bør vurderes som en del av prosjekteringen:

• Erosjon: Mer hydraulisk effektive strømningsforhold kan føre til økt hastighet, både oppstrøms og nedstrøms for tiltaket. Dette kan føre til erosjon, bunnsenking og stabiltetsutfordringer. Vurder behov for erosjonssikring, bunnstabilisering og eventuelt energidreper der det er aktuelt, se fase 2: Prosjektering av tiltak mot flom og erosjon for aktuelle moduler.
• Fordrøyning: Når du øker kapasiteten på ett sted, øker vannføringen i elva nedstrøms. Dette kan forverre flomforholdene lenger nedstrøms, og virkningen må vurderes.
• Massetransport: Utvidelse av elvetverrsnittet kan gi reduksjon i hastighet på tiltaksstrekningen, som kan føre til masseavlagring. Dette kan føre til endring i strømningsforholdene eller at bunnen hever seg på sikt, se modul F1.400: Mulige tiltak for å kontrollere massetransport.
• Miljø: Endring i strømningsforhold og massetransport har som regel en viss effekt på vassdragsmiljø og naturmangfold, avhengig av stedlige forhold. For eksempel kan senking eller fjerning av terskler påvirke leveområdene for fisk og bunndyr i vassdraget, eller påvirke grunnvannstanden. Miljøvirkningene av tiltaket må vurderes så tidlig som mulig i prosessen, se modul F0.101: Miljøtilpassing av sikring i vassdrag. Miljøinteressene må også vurderes med hensyn til egnet tidspunkt for utførelse av tiltaket.

Det er viktig å tenke gjennom hvordan tiltaket skal gjennomføres rent praktisk ved prosjekteringen, blant annet med tanke på adkomst og tidspunkt for gjennomføring. Gode tips til utførelse av tiltak i vassdrag kan finnes på siden fase 3: Utførelse av tiltak mot flom og erosjon.

Avslutningsvis i denne modulen gir vi noen eksempler på kapasitetsøkende tiltak utført av NVE.

Gaula ved Ålen, Holtålen kommune

I august 2011 ble Ålen rammet av intens nedbør og flom i Gaula, se figur 2. Les mer om flommen på NVEs tjeneste Naturhendelser.no.

Brua på bildet gir en innsnevring av elveprofilet, og er begrensende for kapasiteten i elveløpet. Etter flommen ble det bygget en ny bru med større lysåpning, og strømningsforholdene oppstrøms brua ble forbedret for å få en mer effektiv avledning, se figur 3. Elveløpet ble erosjonssikret både oppstrøms og nedstrøms for brua. Dette kan du lese mer om i 11051 Sikring mot flom og erosjon i Gaula ved Ålen sentrum.

Ålen er også brukt som eksempel i modul F1.003: Hydraulisk analyse og vannlinjeberegning.

Flåmselvi, Flåm, Aurland kommune

Flåmvassdraget ble rammet av intenst regnvær og flom i oktober 2014. Erosjon tilførte vassdraget mye masse, og elva tok seg nye løp. Dette førte til omfattende skader langs vassdraget. Les mer om flommen på på NVEs tjeneste Naturhendelser.no.

NVE har erosjonssikret vassdraget langs opprinnelig løp, men elva er noen steder lagt i en bredere korridor med kapasitet for en 200-årsflom, se figur 1. Dette kan du lese mer om i 10986 Sikringstiltak i Flåmselvi etter flommen 28. oktober 2014.

Brulandselva og Storelva i Utvik, Stryn kommune

Utvik fikk store skader som følge av nedbørsflommen i Brulandselva og Storelva juli 2017. Erosjon og mye massetransport under flommen bidro til at elva fant nye veier utenfor opprinnelig elveløp.

NVE har sikret vassdraget ved å senke og utvide elva i forhold til opprinnelig profil, og elveløpet er erosjonssikret. To bruer har blitt gjenetablert med større lysåpning. Dette bidrar til økt kapasitet for tilsvarende hendelser, se figur 4.

Senkning av Straumsvatn, Åfjord kommune

Straumsvatn i Roan ble senket ved å senke nivået på utløpet, og elveleiet nedstrøms. Det ble bygget en terskel i utløpet som regulerer vannstanden og vannføringen ut. Utløpet i Straumselva ble erosjonssikret over en strekning på ca. 550 m nedstrøms for å hindre skader ved økt vannføring.

Senkning av Åseggfossen i Steinselva, Osen kommune

Nedre Åseggfoss i Steinselva ble på 80-tallet senket ved utsprengning for å hindre flomskader oppstrøms. De utsprengte steinmassene ble brukt til erosjonssikring langs breddene.

Disse modulene utdyper noen temaer som er relatert til denne modulen:

• Modul G0.001: Lover og forskrifter
• Modul G1.001: Kartgrunnlag og terrengdata
• Modul G1.004: Naturverdier, kulturminner, landskap og friluftsliv
• Modul G1.005: Grunnundersøkelser
• Modul F0.101: Miljøtilpassing av sikring i vassdrag
• Modul F1.001: Flomberegning
• Modul F1.002: Hvordan lese et vassdrag? – Grunnleggende vassdragshydraulikk. 
• Modul F1.003: Hydraulisk analyse og vannlinjeberegning
• Modul F1.200: Mulige tiltak mot erosjon
• Modul F1.300: Mulige tiltak mot flom og oversvømmelse 
• Modul F1.400: Mulige tiltak for å kontrollere massetransport
• Modul F2.003: Belastninger fra is og drivgods på sikringsanlegg
• Modul F2.307: Flomavledning med avlastende tiltak – Prosjektering
• Modul F3.307: Flomavledning – Utførelse
• Modul F4.307: Flomavledning – Forvaltning, drift og vedlikehold

Statens vegvesen (2021). Feltundersøkelser – Håndbok R211. Oslo: Vegdirektoratet

SePlan (2012) Geonorge – SePlan. Tilgjengelig fra: https://kart.geonorge.no/seplan/ (Hentet: 10. februar 2021).

Flomhendelser (u.å) NVE – Flomhendelser. Tilgjengelig fra: https://www.flomhendelser.no/ (Hentet: 10. februar 2021).