Teknisk notat - udkast

Transkript

1 Teknisk notat - udkast Granskoven Glostrup Danmark T F CVR-nr Jyllinge Nordmark Oversvømmelsesberegninger for Råmosegrøften 16. august 2011 Projekt: Udarbejdet Kontrolleret : Uffe Gangelhof : Mogens Terkelsen Vedlagt : Teknisk notat vedr. kapacitetsberegninger for Råmosegrøften, Kopi til : Hans Christian Jensen, Roskilde Kommune Kirsten Toft, Roskilde Forsyning 1 BAGGRUND I forbindelse med kraftig nedbør og/eller høj vandstand i Roskilde Fjord er der problemer med afledning af overfladevand i Jyllinge Nordmark. Dette har blandt andet i 2007 og 2009 medført terrænoversvømmelser flere steder i området. En vigtig del af afvandingen af området sker gennem det offentlige vandløb Råmosegrøften. Vandløbet afvander det bebyggede område og to kommunale vejstrækninger via en række dræn og grøftesystemer. Grontmij har for Roskilde Kommune i perioden opstillet en kalibreret simuleringsmodel for kapacitetsforholdene i Råmosegrøften Nord og Syd, som er blevet anvendt til at eftervise effekten af mulige forbedringsforslag for at optimere kapaciteten i vandløbene, beskrevet i teknisk notat af 10. februar De udførte modelberegninger med den kalibrerede model er foretaget som endimensionelle dynamiske beregninger, og der indgår dermed ikke udbredelse af vand på terræn i disse beregninger. Roskilde Kommune har efterfølgende bedt Grontmij om at koble de modeller, der viser stuvning over terræn, til en tredimensionel digital terrænmodel, for at kunne vurdere oversvømmelsesudbredelse og udpege f.eks. hvilke ejendomme der er i risiko for oversvømmelser. Dermed kan det afdækkes hvilken risiko der er forbundet med for eksempel ikke at etablere højvandspumper eller øge kapaciteten af vandløbene, ligesom effekterne af klimaændringerne på Jyllinge Nordmark kan synliggøres. Nærværende beregninger supplerer således de tidligere udførte beregninger, som er rapporteret i teknisk notat fra 10. februar D M E uffe.gangelhof@grontmij.dk Tn002UFG_mte.doc

2 Side 2 2 RESUME OG KONKLUSION 2.1 Resultaterne af de tidligere udførte kapacitetsberegninger Der er i perioden august 2010 til februar 2011 opstillet en hydrologisk og hydraulisk model for de to vandløbsstrækninger Råmosegrøften Nord og Syd i Jyllinge Nordmark. Modellen er for begge vandløb kalibreret ud fra samhørende målinger af vandstand og vandføring i vandløbene sammenholdt med måledata for nedbør i oplandet og vandstanden i Roskilde Fjord. Observationerne var i den forbindelse, at vandstanden og kapaciteten i begge vandløb er meget afhængig af vandstanden i fjorden og der er særligt for det nordlige vandløb problemer med at aflede vandet, også selvom vandstanden i fjorden er lav. Vandføring i vandløb har stor årstidsvariation. Typisk er der størst afstrømning i vinterperioden, mens mange sjællandske vandløb næsten tørrer ud om sommeren. Modellen er kalibreret ind efter de udførte grundvandspejlinger og vandføringsmålinger, som blev foretaget i august/september måned 2010, og er således foretaget i de måneder, hvor grundvandsstanden typisk er lavest i et normalt år. Disse måneder var dog ikke helt normale i 2010, og vandføringsmålingerne blev udført i umiddelbar forlængelse af nogle meget store nedbørsmængder i midten af august. Modellen vurderes derfor at være konservativ for den periode den er kalibreret efter, men kan på den baggrund tilnærmelsesvis vurderes som repræsentativ som årsmiddelafstrømning. Der blev udført beregninger med en 2 års nedbørshændelse, som erfaringsmæssigt er en tilnærmelse af, hvad de fleste rørlagte vandløb er dimensioneret efter. Ligeledes blev der udført beregninger med en ca. 10 års hændelse, som Grontmij skønner bør være et minimumskrav for oversvømmelseshyppigheden for vandløb. De udførte beregninger viste, at der er hydrauliske begrænsninger for begge vandløb, og at den observerede reducerede kapacitet, som følge af modstanden i vandløbet, medfører stuvning til terræn i vandløbet allerede ved en 2 års hændelse, og at der er oversvømmelser langs vandløbet ved en 10 års hændelsen. Beregningerne viste endvidere, at selv hvis hydrauliske begrænsninger afhjælpes, så vil baglandet langs vandløbene stadig være følsomme for høje vandstande i Roskilde Fjord. I det tekniske notat af 10. februar 2011 anbefales det dels at afhjælpe de hydrauliske begrænsninger i begge vandløb, samt at etablere højvandspumper ved udløbene. Disse tiltag vil sikre tilstrækkelig kapacitet til at overholde kravet om stuvning til terræn sjældnere end hvert 10 år både i tilfælde af kraftig nedbør og/eller høj vandstand i Roskilde Fjord.

3 Side Beregningsresultater med den tredimensionale overflademodel Der er gennemført følgende beregninger med den kalibrerede vandløbsmodel koblet til en tredimensionel hydrodynamisk model af terræn. 2 års hændelse med 0,0m vandstand i Roskilde Fjord 2 års hændelse med 1,0m vandstand i Roskilde Fjord 10 års hændelse med 0,0m vandstand i Roskilde Fjord 10 års hændelse med 1,0m vandstand i Roskilde Fjord Klimafremskrevet 10 års hændelse og 1,0m vandstand i Roskilde Fjord Råmosegrøften Nord: Beregningerne viser, at der ikke er oversvømmelser langs Råmosegrøften Nord ved en 2 års hændelse, se figur 5. Tidligere beregninger viser, at vandstanden i Råmosegrøften Nord påvirkes af forhøjet vandstand i Roskilde Fjord grundet tilbagestuvning og forringelse af kapaciteten for afledning af overfladevand. Der er derfor udført en beregning for den sjældne situation, hvor en 2 års hændelse falder sammen med høj vandstand på 1,0m i Roskilde Fjord, se figur 8. Beregningerne viser, at der opstår en oversvømmelse ved den åbne del af vandløbet mellem Svanevej, Plantagevej og Gyvelvej og en mindre oversvømmelse ved krydset Svanevej og Osvej vest. Ingen ejendomme vil i den situation være ramt af oversvømmelse fra vandløbet, dog ligger 3 ejendomme langs vandløbet nær oversvømmelsen og er dermed i risiko for vandskade. Ved en 10 års hændelse øges oversvømmelsesudbredelserne ved Osvej og Plantagevej, og der opstår en oversvømmelse mellem Lupinvej og Indelukket, se figur ejendomme ligger så tæt på oversvømmelsesudbredelserne at disse ejendomme må forventes at få skader. Yderligere 2 ejendomme ligger i risiko for skader. Ved forhøjet vandstand på 1,0m i Roskilde Fjord vil udbredelsen af oversvømmelserne øges, ligesom vanddybden øges. 3 ejendomme oversvømmes og yderligere 4 ejendomme er i risiko for skader, se figur 12. De forventede klimaændringer, baseret på nyeste prognoser, forventes at øge vandføringen i vandløb med op til 30%, ligesom klimamodellerne viser en global vandstandsstigning på cirka 1,0m frem mod år 2100 (vandstandsstigningen indgår ikke i beregningerne). Der er gennemført en beregning, hvor 10 års nedbørshændelsen er øget med 30% og hvor vandstanden i Roskilde Fjord er 1,0m, altså en 10 års hændelse for regn i år Omfanget af oversvømmelserne øges yderligere, se figur 14. I alt 9 ejendomme vil være direkte påvirket af oversvømmelsen og yderligere 5 ejendomme ligger i umiddelbar nærhed af oversvømmelsen og er derfor i risiko for skader.

4 Side 4 Råmosegrøften Syd: Beregningerne viser, at Råmosegrøften syd oversvømmer det omkringliggende grønne areal nær Birkeengen allerede ved en 2 års hændelse. Oversvømmelsen udgør ikke en stor risiko for omkringliggende ejendomme, dog ligger én ejendom på Vinkelhagen tæt på vandspejlet, se figur 6. Tidligere beregninger viser, at forhøjet vandstand i Roskilde Fjord medfører tilbagestuvning i vandløbet og vanskeliggøre afledning af overfladevand. Der er derfor udført en beregning for den sjældne situation, hvor en 2 års hændelse falder sammen med høj vandstand på 1,0m i Roskilde Fjord, se figur9. Scenariet viser, at oversvømmelsen ved Birkeengen får større omfang og dækker også et mindre areal opstrøms det grønne område. 3 ejendomme vil i den situation være ramt af oversvømmelse, ligesom yderligere 7 ejendomme langs vandløbet er i risiko for vandskade. Ved en 10 års hændelse dække oversvømmelsen langs vandløbet fra Vinkelhagen i syd til midt på Birkeengen, samt et mindre område umiddelbart syd for Tranevej, se figur ejendomme, primært langs Birkeengen, men også ved Vinkelhagen oversvømmes, mens yderligere 7 ejendomme ligger tæt på afgrænsningen af oversvømmelsen og er i risiko for skader. Ved forhøjet vandstand på 1,0m i Roskilde Fjord vil ejendommene øst for vandløbet også blive berørt og i alt 10 ejendomme vil ved denne oversvømmelsesudbredelse oversvømmes og 14 ejendomme være i risiko, se figur 13. De forventede klimaændringer, baseret på nyeste prognoser, forventes at øge vandføringen i vandløb med op til 30%, ligesom klimamodellerne viser en global vandstandsstigning på cirka 1,0m frem mod år 2100 (vandstandsstigningen indgår ikke i beregningen). Der er gennemført en beregning, hvor 10 års nedbørshændelsen er øget med 30% og hvor vandstanden i Roskilde Fjord er 1,0m, altså en 10 års hændelse i år Resultatet viser, at kapaciteten i den åbne del af Råmosegrøften Syd ikke er tilstrækkelig og at vandløbet løber over sine bredder på hele vandløbsstrækningen, se figur 15 og 16. I alt 19 ejendomme vil være direkte påvirket af oversvømmelsen og yderligere 21 ejendomme ligger i umiddelbar nærhed af oversvømmelsen og er derfor i risiko for skader. Resultaterne af beregningerne er sammenfattet i nedenstående tabel 1. Gentagelsesperiode for nedbør Vandstand i Roskilde Fjord Antal ejendomme oversvømmes Antal ejendomme i risiko 2 år 0 m år 0 m år 1 m år 1 m år inkl. klimafaktor 1 m Tabel 1. Opgørelse af antallet af ejendomme inden for de forskellige beregningsscenarier der er i risiko for oversvømmelse.

5 Side 5 De tidligere udførte beregninger viste to forhold, som er afgørende for oversvømmelsesrisikoen langs vandløbet. Dels er kapaciteten i Råmosegrøften ikke tilstrækkelig, så vandløbet selv ved mindre nedbørshændelser løber over sine bredder, men også vandstanden i Roskilde Fjord medfører tilbagestuvning og kan være årsag til oversvømmelser. Tabellen viser ud over antallet af ejendomme i risiko, hvor stor indflydelse vandstanden i Roskilde Fjord har på antallet af oversvømmelser langs vandløbene. 2.3 Sammenligning med oversvømmelserne i 2007 I forbindelse med opgørelsen af skader efter oversvømmelserne i juli 2007 registrerede Roskilde Kommune hvor skaderne primært var sket og hvilke årsager der var til oversvømmelserne, se kortet herunder. Roskilde Kommunes registrering af vandproblemer i Nordmarken i juli Vd: Vandløb, Vj: Vejafvanding, Kl: Kloak, Pg: Privat grøft, Dr: Dræn

6 Side 6 Nedbørshændelserne der gav oversvømmelserne i 2007 kan ikke umiddelbart sammenlignes med 10 års hændelsen i nærværende beregninger, men ved en visuel sammenligning af dette kort med resultaterne af nærværende oversvømmelsesberegninger opnås er der rimelig god overensstemmelse med angivelserne på kortet langs Råmosegrøften Nord og Syd. Nærværende modelberegninger for kapaciteten og oversvømmelser langs vandløbet forklarer kun delvist skaderne på ovenstående kort. Private dræn, vejafvanding og oversvømmelser fra spildevandssystemet indgår ikke i modellen, hvorfor manglende vedligehold af dræn, tilstoppede vejbrønde og andre driftsforringelser ikke indgår i modelberegningerne. Modelberegningerne giver dog god grund til at formode, at der har været så høj vandstand i vandløbet, at der kan have været tilbagestuvning i dræn og vejafvandingssystemer, som kan have været en medvirkende årsag til oversvømmelser fra vejafvanding og dræn. 2.4 Konklusion Beregningerne viser god overensstemmelse med de områder hvor der blev registreret skader efter oversvømmelserne i 2007 i Jyllinge Nordmark. De tidligere udførte modelberegninger, afrapporteret i teknisk notat af 10.februar 2011, indeholder to mulige forbedringstiltag: Optimering af kapacitetsforhold i vandløbene Etablering af højvandspumper nær udløb Disse løsningsforslag vil kunne afhjælpe oversvømmelserne langs Råmosegrøften Nord og Syd, der er fundet ved nærværende beregninger. Løsningerne må ligeledes forventes at reducere tilbagestuvning i dræn og vejafvanding, og vurderes derfor at forbedre forholdene generelt. Endvidere henvises til Grontmijs rapport Jyllinge Nordmark, Fase 2 Forslagskatalog af 28. juni 2011, hvor spørgsmålet om yderligere tiltag til forbedringer af afvandingsforholdene er gennemgået.

7 Side 7 3 BEREGNINGSFORUDSÆTNINGER Beregningerne er foretaget ved anvendelse af følgende værktøjer: o Mike Urban Dynamisk modellering af Råmosegrøften o Mike21 Dynamisk modellering af vand på terræn o Mike FLOOD Dynamisk kobling af Mike Urban og Mike21 (Dynamisk udveksling af vand mellem Råmosegrøften og omkringliggende terræn). Der er opstillet en Mike FLOOD model ud fra eksisterende MOUSE/Mike Urban model for Råmosegrøften og en model for overfladeafstrømning i området. Herunder følger en beskrivelse af beregningsforudsætningerne, samt beskrivelse af de udførte beregninger. 3.1 Mike Urban model for Råmosegrøften (1D model) Der er ikke foretaget grundlæggende ændringer i den eksisterende kalibrerede model for Råmosegrøften, herunder i beregningsforudsætninger eller i datagrundlaget for opsætningen af modellen. Der er dog tilføjet 12 ekstra koblingspunkter på den åbne vandløbsstrækning af det sydlige vandløb med henblik på at bedre at kunne simulere oversvømmelser fra vandløbet af omkringliggende terræn. Koblingpunkterne ændrer ikke på vandløbets tværsnit, faldforhold eller enkeltmodstande. 3.2 Opsætning af terrænmodel (Mike 21 model) Der er opstillet en 3D digital terrænmodel som input til Mike21 modellen. Den er sammensat af en digital terrænmodel leveret af Roskilde Kommune hvorpå alle huse i området i et GIS program er løftet 5m over terræn baseret på et af Roskilde Kommune udleveret teknisk grundkort, se figur 2 herunder.

8 Side 8 Figur 2. Digital terrænmodel for Jyllinge Nordmark, GIS kort over bygninger i området, samt vandløbene Råmosegrøften Nord og Syd. Bygningstemaet anvendes til at hæve bygninger med 5m i den digitale terrænmodel. Figur 3. Samlet 3D digital terrænmodel for Jyllinge Nordmark, som anvendes til den hydrodynamiske model for overfladevand i oversvømmelsesberegningerne.

9 Side 9 Beregningsforudsætninger for Mike 21 model Herunder følger de input data og øvrige forudsætninger, der er anvendt til opstilling af den hydrodynamiske terrænmodel. Opløsning af terrænmodel: 2x2m Koordinatsystem: EUREF89 UTM32N (X;Y) for nederste venstre hjørne: (693483,538 ; ,283) Modelområde: 1067m øst og 2202m nord (se grønt rektangel på figur 4) Figur 4. Modelområde inden for hvilket oversvømmelsesberegningerne foretages angivet med grønt rektangel. Opsætning af beregningsparametre: Flooding: 0,002m Drying: 0,003m Manning tal for terræn: 32 Eddy viskositet: 0,002 m²/s Maksimalt flow i koblingspunkt: 1 m³/s for vandløb og 0,1m³/s for brønde 3.3 Udførte beregninger (Mike FLOOD) Formålet med nærværende beregninger er at koble de tidligere udførte beregninger, der viste vandspejl over terræn, til en tredimensionel model af terræn med henblik på at kunne beregne udbredelsen af de simulerede oversvømmelser, følgende beregninger er gennemført: års hændelse med 0,0m vandstand i Roskilde Fjord års hændelse med 1,0m vandstand i Roskilde Fjord års hændelse med 0,0m vandstand i Roskilde Fjord års hændelse med 1,0m vandstand i Roskilde Fjord 4.5 Klimafremskrevet 10 års hændelse og 1,0m vandstand i Roskilde Fjord

10 Side 10 4 BEREGNINGSRESULTATER Herunder følger resultaterne af de gennemførte modelberegninger års nedbørshændelse Erfaringsmæssigt er mange rørlagte vandløb dimensioneret for en 2 års nedbørshændelse. 2 års nedbørshændelse ved en vandstand på 0,0m Roskilde fjord Figur 5. Resultat af oversvømmelsesberegning for Råmosegrøften Nord. Som det fremgår af figur 5, vil der ved en 2 års hændelse ikke optræde oversvømmelse af omkringliggende terræn langs Råmosegrøften Nord. For stuvningsforhold og længdeprofiler henvises til teknisk notat dateret 10. februar 2011 s. 14 og 15.

11 Side 11 Figur 6. Resultat af oversvømmelsesberegning for Råmosegrøften Syd. Som det fremgår af figur 6, vil der ved en 2 års hændelse optræde oversvømmelse af omkringliggende terræn langs Råmosegrøften Syd. Figur 7. Nærbillede af simuleret oversvømmelse. Som det fremgår oversvømmes der umiddelbart ingen boliger, men vandet står på husene på Vinkelhagen.

12 Side 12 Den simulerede oversvømmelse ved denne historiske regn oversvømmer ikke ejendomme, men der vil stå frit vandspejl på det grønne område ved Birkeengen. Herunder følger beregningerne for en 2 års nedbørshændelse ved en vandstand på 1,0m Roskilde fjord Figur 8. Simuleret oversvømmelse for Råmosegrøften Nord ved en 2 års nedbørshændelse med en forhøjet vandstand på 1,0m i Roskilde Fjord, som statistisk optræder cirka 1 gang årligt. Som det fremgår af figur 5 og 8 er der kapacitet nok i Råmosegrøften Nord til at håndtere en 2 års hændelse når Roskilde Fjord står i kote 0,0m. Ved 1,0m i Roskilde Fjord vil den lavtliggende åbne vandløbsstrækning mellem Svanevej, Plantagevænget og Gyvelvej vil oversvømmes. I en sådan situation viser beregningerne, at en del af Plantagevej vil oversvømmes, ligesom 3 ejendomme vil være i risiko for at blive oversvømmet.

13 Side 13 Figur 9. Oversvømmelsesudbredelse ved en 2 års nedbørshændelse i Råmosegrøften Syd, hvor Roskilde Fjord står i kote 1,0m. Som det fremgår af ovenstående er et større område omkring Birkeengen i risiko for at blive oversvømmet såfremt høj vandstand i fjorden opstår samtidig med kraftig nedbør svarende til en 2 års hændelse. Ved denne simulering er 3 ejendomme oversvømmet, mens yderligere 4 ejendomme er i risiko for at blive oversvømmet langs Råmosegrøften Syd. Samlet er 3 ejendomme oversvømmet og 7 ejendomme i stor risiko for at blive oversvømmet ved dette scenarium års nedbørshændelse Der er udført scenarieberegninger med en historisk nedbørshændelse, der statistisk set optræder hvert 10. år, idet dette vurderes at være et minimumskrav for skadesvoldende oversvømmelser hidrørende fra vandløb.

14 Side 14 Herunder følger beregningsresultaterne for en 10 års hændelse, hvor vandstanden i Roskilde Fjord er 0,0m. Figur 10. Oversvømmelsesudbredelse ved en 10 års nedbørshændelse sammenfaldende med en vandstand på 0,0m i Roskilde Fjord. Som det fremgår af figur 10 er der vand på terræn mellem Lupinvej og Indelukket, ved Svanevænget samt mellem Svanevej, Plantagevænget og Gyvelvej. 3 ejendomme er i risiko for oversvømmelse ved en 10 års nedbørshændelse langs Råmosegrøften Nord.

15 Side 15 Figur 11. Oversvømmelsesudbredelse langs Råmosegrøften Syd ved en 10 års hændelse og vandstand på 0,0m i Roskilde Fjord. Som det fremgår af figur 11 er oversvømmelsesudbredelsen som følge af en 10 års hændelse langs Råmosegrøften Syd omfattende. Den beregnede oversvømmelsesudbredelse vil medføre 5 oversvømmede ejendomme og yderligere 7 ejendomme i overhængende risiko for at blive oversvømmet. Samlet set viser nærværende beregning, at 8 ejendomme vil oversvømmes og at yderligere 10 ejendomme ligger så tæt på oversvømmelsesudbredelsen at der er risiko for skader. Herunder følger resultaterne af beregningerne, hvor en 10 års nedbørshændelse falder sammen med en vandstand på 1,0m i Roskilde Fjord.

16 Side 16 Figur 12. Oversvømmelsesudbredelse for Råmosegrøften Nord ved en 10 års hændelse med vandstand på 1,0m i Roskilde Fjord. Oversvømmelsesudbredelsen langs Råmosegrøften Nord ved dette beregningsscenarium medfører, at 3 ejendomme oversvømmes og yderligere 4 ejendomme ligger udsat med risiko for oversvømmelse. Figur 13. Oversvømmelsesudbredelse langs Råmosegrøften Syd ved en 10 års hændelse og vandstand på 1,0m i Roskilde Fjord.

17 Side 17 Ved Råmosegrøften Syd vil kombinationen af en 10 års nedbørshændelse og en vandstand på 1,0m i Roskilde fjord medføre vand på terræn ved Birkeengen nær Tranevej samt mellem Birkevej, Vibevej og ned til Vinkelhagen. Med denne oversvømmelsesudbredelse vil 10 ejendomme være oversvømmet, mens yderligere 14 ejendomme ligger med overhængende risiko for at blive oversvømmet. I alt 13 ejendomme vurderes at ville blive oversvømmet, mens yderligere 18 ejendomme er i risiko i tilfælde af en 10 års hændelse med vandstand på 1,0m i Roskilde Fjord. Klimafremskrevet 10 års hændelse Herunder følger resultaterne af beregningen, hvor 10 års hændelsen er forøget med en klimafaktor på 1,3 for at simulere klimakonsekvensen i hht. Skrift De nyeste prognoser for klimaændringerne i Danmark viser, at der forventes en permanent global vandstandsstigning på op mod 1,0m frem mod år Der er i denne beregning regnet med en vandstand på 1,0m i Roskilde Fjord. Figur 14. Oversvømmelsesudbredelse for Råmosegrøften Nord ved en 10 års hændelse inklusiv klimafaktor og 1,0m vandstand i Roskilde Fjord. Ved sammenligning med figur 12 fremgår det, at klimaændringerne ikke vil forårsage flere steder med oversvømmelser langs Råmosegrøften Nord, men at udbredelsen og vanddybden af oversvømmelserne vil øges. Ved denne simulering vil oversvømmelserne berøre 9 ejendomme, mens yderligere 5 ejendomme har risiko for oversvømmelse fra Råmosegrøften Nord.

18 Side 18 Figur 15. Oversvømmelsesudbredelse langs Råsmosegrøften Syd ved en 10 års hændelse inklusiv klimafaktor og vandstand på 1,0m i Roskilde Fjord. Fi

19 Side 19 Figur 16. Oversvømmelser langs den åbne del af Råmosegrøften Syd, samt nærliggende ejendomme optegnet med rød farve. Som det fremgår af ovenstående ved sammenligning med figur 13, 15 og 16 vil klimaændringerne medføre oversvømmelser af 19 ejendomme, mens yderligere 21 ejendomme ligger i umiddelbar nærhed af oversvømmelserne og er dermed i risiko for oversvømmelse langs Råmosegrøften Syd. I alt 13 ejendomme vil oversvømmes og yderligere 26 ejendomme ligger så tæt på oversvømmelserne, at der er risiko for skader. Dette er i tilfælde af en 10 års nedbørshændelse i år 2100, frem for henholdsvis 8 ejendomme som oversvømmes og 10 ejendomme i risiko for skader ved en 10 års hændelse i dag..