Notat Genåbning af Billund Bæk. 1. Indledning. Hydraulisk beregningsnotat vedrørende genåbning af Billund Bæk

Transkript

1 Notat Genåbning af Billund Bæk Hydraulisk beregningsnotat vedrørende genåbning af Billund Bæk Til Fra : Annette Læbo Matthiesen (Billund Kommune) : Niels Fræhr og Stefan Sommer (Sweco) 30. april, Indledning Igennem centrum af Billund by, mellem Hans Jensensvej og Grindstedvej/Gammelbro, er Billund Bæk rørlagt i en Ø1800 mm ledning. I 2016 blev ca. 90 m af Billund Bæk genåbnet i forbindelse med opførelsen af Lego House i Billund (benævnes Etape 1). Mellem Lego House og Hans Jensensvej er de tidligere bygninger revet ned, og der skal skabes et nyt bymiljø. I den forbindelse genåbnes Billund Bæk og indgår som rekreativt element i byrummet (benævnes Etape 2). Strækningerne er vist på Figur 1. Der etableres i fremtiden en bro over Billund Bæk, hvor den krydser under Hans Jensensvej. Figur 1: Tracé af genåbning for Billund Bæk ved Lego House. Rød angiver den allerede genåbnede Etape 1 og gul den planlagte genåbning af Etape 2. Sort markerer den nuværende rørlagte strækning. Bygningerne over rørlægningen er nedrevet nu. Sweco Kokbjerg 5 DK-6000 Kolding Telefon Fax Sweco Danmark A/S Reg.nr Reg. kontor Glostrup Niels Fræhr Civilingeniør, M.Sc. Telefon direkte Mobil niels.fraehr@sweco.dk 1 (9)

2 Dette notat har til formål, at belyse vandspejlsforholdene ved genåbning af den resterende rørlagte strækning af Billund Bæk på ca. 100 m opstrøms for Lego House. (Etape 2). Med genåbningen forlænges vandløbet ca. 10 m på grund af det ændrede trace. Det er Billund Kommunes ønske, at genåbningen af bækken ikke giver anledning til en forøgelse af vandspejlet opstrøms for Hans Jensensvej i forhold til den nuværende statussituation. Endvidere ønskes der ikke betydelige sandaflejringer i det genåbnede stykke, hvorfor vandhastigheden bør være af en tilstrækkelig størrelse. 2. Hydrauliske beregninger Beregningerne udføres med programmet MIKE URBAN, hvori stuvningen undersøges ved sommer medianmaksimumafstrømningen og vandhastigheden ved medianminimumafstrømningen for Billund Bæk Beregningsgrundlag og randbetingelser Der er udleveret en MIKE URBAN model med beskrivelse af Billund Bæk og tilhørende afstrømningsopland Afstrømning Der er oplyst følgende afstrømninger som skal anvendes ved de hydrauliske beregninger. Sommer medianmaksimumafstrømning = 17 l/s/km 2 Medianminimumafstrømning = 8,9 l/s/km Tværsnit og fald Der er udført en landinspektøropmåling af tværsnittene i den genåbnede Etape 1. Disse opmålinger viser, at bækken ikke har et kontinuert fald, se Figur 2. Figur 2: Længdeprofil af opmålingsdata med bundkote (Sort) og vandspejl (Blå). Som det ses på Figur 2 danner de udlagte sten i Etape 1 lokale toppe som giver en forøgelse af vandspejlet. Desuden betyder toppene, at der ikke er noget fald på bundløbet til Etape 2. Billund Kommune ønsker derfor en udjævning af faldet i Etape 1 af hensyn til vandføringsevnen, og et mere synligt og strømmende forløb af Billund Bæk. 2 (9)

3 Efter aftale med Billund Kommune er betingelserne for beregningerne i det fremtidig profil baseret på det opmålte tværsnit vist på Figur 3 med en bundkote på +57,76 m. Tværsnittet ligger lige umiddelbart opstrøms rørlægningen under Hans Jensensvej. Ved indløbet til rørføringen ved Hans Jensensvej er vandløbsbunden opmålt til kote + 57,72 m. Der ligger dog 5-8 cm sand, som fjernes ved genåbningen af vandløbet. Figur 3: Opmålt tværsnit øst for Hans Jensensvej. Nedstrøms afgrænses faldet af indløbet til den nye rørunderføring ved Gammelbro i kote +57,17 m (se foto på figur 4). Figur 4: Tværsnit kort før indløb ved Gammelbro, etableret ved Etape 1. Målt 1-2 m før indløb til rør. Her er bundkoten +57,27 m. 3 (9)

4 Samlet set kan der opnås et gennemsnitligt fald på ca. 2,5 for den samlede strækning af Etape 1 og 2, hvis toppene fjernes og faldet udjævnes i Etape 1. Status Etape 1 I statusberegningerne indføres tværsnitsopmålingerne for Etape 1 i Mike Urban modellen med det målte fald, som det reelt er etableret på nuværende tidspunkt, jf. Figur 2. Det hermed beregnede vandspejl opstrøms Hans Jensensvej er således referencen for det niveau, som ikke må overskrides efter genåbningen af Etape 2. Plan Etape 1 I planberegningerne fastholdes udformningen af tværsnittene i Etape 1, men det forudsættes at bundløbet udjævnes svarende til et fald på 2,5. I praksis vil det stenmateriale, som er udlagt for meget, blive fjernet, og derved fås det udjævnede bundforløb. Plan Etape 2 Genåbningen af Billund Bæk Etape 2 følger samme arkitektoniske udformning som Etape 1 med et trappeprofil med betonkanter og et bundløb i grus og mindre sten. Bundløbets udformning skal sikre, at Billund Bæk ved de helt lave afstrømninger i sommerperioden stadig fremstår som et afgrænset og strømmende vandløb. På Figur 5 og Figur 6 fremgår udformning og placering af de planlagte tværsnit for Etape 2. Efter ønske fra Billund Kommune placeres en gydebanke på det første lige stykke af Etape 2. Gydebanken udformes efter vejledning Sådan laver man gydebanker for laksefisk fra DTU. Gydebanken konstrueres af 85 % nøddesten (16-32 mm) og 15 % singles og håndsten (33-64 mm), ca. 30 cm tykt, med et fald på 5 og en længde på 10 m. 4 (9)

5 Figur 5: Tværsnitsudformninger for Etape 2. Placering fremgår af Figur 4. Figur 6: Tværsnitsplaceringer og koter for genåbning af Etape Manningtal Billund Kommune har angivet et sommer-manningtal på 8 m 1/3 /s og et vintermanningtal på 16 m 1/3 /s for Billund Bæk. Beregningerne i dette notat udføres ved 5 (9)

6 Status en sommersituation. Manningtallene er oplyst til at være målte manningtal i Billund Bæk (udført af Orbicon). Det vurderes fra Billund Kommune, at manningtallet i statussituationen på Etape 1 muligvis er lavere end det generelle manningtal, da der er udlagt flere store sten, og strækningen ikke har et kontinuert fald, se Figur 7. Til belysning af dette forhold er der udført kontrolberegninger med MIKE URBAN for at kalibrere manningtallet på Etape 1 på baggrund af det opmålte vandspejl, jf. Figur 2. I kontrolberegningerne er der testet med forskellige afstrømninger til vandløbet og manningtal på Etape 1, hvor det målte vandspejl kan eftervises med et betydeligt højere manningtal end det angivne sommer manningtal på 8 m 1/3 /s. Det vælges dog at anvende et manningtal på 8 m 1/3 /s for Etape 1 i statusberegningerne for at skabe sammenlignelighed gennem vandløbsstrækningen, hvilket giver en sikkerhed i stuvningsberegningerne. For Ø1800 mm rørunderføringen opstrøms ved Hans Jensensvej og nedstrøms ved Gammelbro anvendes et manningtal på 60 m 1/3 /s. Figur 7: Store sten og ujævnt profil for genåbnet Etape 1. Billede taget i forbindelse med opmåling af tværsnit. Plan I plansituationen udjævnes hele den genåbnede strækning i Etape 1 og de store sten herfra flyttes til Etape 2, hvor de anvendes til opbygning af vandløbstværsnittet i brinkerne. Dette mindsker ruheden på Etape 1, og der anvendes derfor et manningtal på 10 m 1/3 /s i plansituationen. I Etape 2 udlægges 6 (9)

7 grus med mindre kornstørrelse til vandløbsbunden, og der anvendes ligeledes et manningtal på 10 m 1/3 /s her. På den første delstrækning af Etape 2 er det nødvendigt at udnytte den fulde bredde af tværsnittet i bunden af vandløbsprofilet for at minimere stuvningen, da tværsnittet ellers vil indsnævres ift. den opstrøms randbetingelse. Ved høj vandføring vil vandet derfor være i kontakt med siderne, som er konstrueret af beton og har et højere manningtal på minimum 60 m 1/3 /s. Der laves derfor en vægtning af manningtallet på denne strækning vha. Horton-Einstein ligningen, hvilket giver et manningtal på 13 m 1/3 /s. Det er også på denne strækning, at der udlægges gydegrus, som vil øge manningtallet ift. store sten. En forøgelse af manningtallet betragtes derfor som en rimelig antagelse Resultater På Figur 8 fremgår stuvningsniveauet gennem den genåbnede strækning ved plansituationen ift. status. Det fremgår, at genåbningen ikke giver anledning til væsentlig yderligere stuvning opstrøms for Etape 2 ved sommermedianmaksimum afstrømningen. På strækningen ved Etape 1 viser planløsningen et betydeligt lavere vandspejl, hvilket skyldes udjævningen af faldet, der også har sænket vandløbsbunden på det første stykke af Etape 1. Figur 8: Vandstand ved status (Blå) og plan (Rød) for genåbning af Etape 2. Hullet i den blå linje angiver placeringen af den nuværende Ø1800 mm rørlægning ved Hans Jensensvej. Ved udformningen af bundprofilerne er der søgt det bedste kompromis mellem en god vanddybde, en tilstrækkelig hastighed ved de lave sommervandføringer og et tilstrækkeligt stort tværsnit så sommer-medianmaksimumafstrømningen kan afledes uden at give højere vandspejl end referenceniveauet. Der er fra Billund Kommune udtrykt et ønske om at holde vandstanden lavere end betonkanterne med overkant i kote 58,5 m ved sommermedianmaksimumafstrømningen (17 l/s/km 2 ). 7 (9)

8 MIKE URBAN beregningerne viser dog, at stuvningsniveauet i Billund Bæk ved indløbet til Ø1800 mm ledningen i Gammelbro beregnes til ca. +58,08 ved sommer-manningtallet. Laveste betonkant har samme overkantskote gennem både Etape 1 og 2. Vandføringen i bækken kan ikke ledes gennem Etape 1 og 2 med en samlet gradient på ca. 40 cm, og det er således ikke muligt at holde vandet under betonkanterne ved sommer-medianmaksimumafstrømningen og det lave sommer manningtal på hele strækningen. Som det fremgår af Figur 8, falder vandstandskoten dog kort efter gydebanken til under 58,5 m og strømningen foregår derefter i bundløbet under betonkanterne på størstedelen af strækningen. Ligeledes er det ved udformningen af bundprofilet tilstræbt at holde medianminimumafstrømning på 8,9 l/s/km 2 nede i bundprofilet uden at have kontakt til betonsiderne, hvorved Billund Bæk kan fremstå som et strømmende vandløb ved lave sommervandføringer. Den gennemsnitlige vandhastighed ved median minimumsafstrømningen er i intervallet 0,2 0,4 m/s, jf. Figur 9, hvilket afspejler de naturlige hastigheder i Billund Bæk opstrøms for Etape 2. Figur 9: Hastighed i Billund bæk ved medianminimumsafstrømning på 8,9 l/s/km 2. Den blå farve ved Etape 2 markerer gydebanken. Under regnhændelser ledes betydelige mængder regnvand til Billund Bæk, både opstrøms Etape 2 og på den genåbnede del, hvilket vil øge selvrensningsevnen hver gang det regner. 3. Konklusion og afsluttende bemærkninger Beregningerne viser, at ved anvendelse af de valgte tværsnit og det forudsatte fald vil der ikke ske en forhøjelse af vandspejlet ved genåbning af Etape 2. Dette er under forudsætning af, at der sker en udjævning af faldet og de store sten fjernes på Etape 1, så strømningsforholdene gennem Etape 1 forbedres. Det påpeges endvidere, at de valgte manningtal for Etape 1 og 2 vurderes at være på den sikre side, hvorved en delvis tilgroning af vandløbsbund/brinker ikke bør lede til højere stuvning end dette notat angiver. Det er oplyst af Billund Kommune, at der er planer om at etablere et midlertidigt sandfang opstrøms genåbningen i forbindelse med gensnoning af Billund Bæk. 8 (9)

9 Det vil være hensigtsmæssigt at gøre dette sandfang permanent for at reducere risikoen for sandtransport og aflejring på den genåbnede strækning ind gennem bymidten. 9 (9)