flomsikring flagstadelva trehørningen næringspark · sweco gjennomførte i 2016...

RAPPORT

Flomsikring Flagstadelva – Trehørningen Næringspark

Kunde: Hamar kommune

Prosjekt: Flomsikring Hamar næringspark Trehørningen

Prosjektnummer: 10207274

Dokumentnummer: 10207274-04 Rev.: 00

Sw e co

Drammensveien 260

NO-0212 Oslo, Norge

Telefon +47 67 12 80 00

www.sweco.no

Swe co No rg e AS

967032271

Hovedkontor: Oslo

B jø r na r Ro a l kva m

Sivil ingeniør

Damgruppa, Oslo

Mobil +47 938 78 433

[email protected]

Sammendrag: Rapporteringsstatus: ☒ Endelig

☐ Oversendelse for kommentar

☐ Utkast

Utarbeidet av: Sign.:

Bjørnar Roalkvam

Kontrollert av: Sign.:

Hilde Marie Kjellesvig

Prosjektleder: Prosjekteier:

Bjørnar Roalkvam Martin Eek Burud

Revisjonshistorikk:

Rev. Dato Beskrivelse Utarbeidet av Kontrollert av

For å sikre Trehørningen næringspark mot en 200-årsflom er Sweco engasjert av Hamar

kommune for å prosjektere flomvoller som ble lagt til grunn som flomsikring i

flomsonekartlegging gjennomført av Sweco i 2016.

Denne rapporten tar for seg forutsetninger og valg for dimensjonering av flomvollene. Samt

konsekvenser nedstrøms i vassdraget for de etablerte flomvollene ved en flom.

RAPPORT SIDE 3 AV 18

P:\31172\10207274_Flomsikring_Trehørningen_næringspark,_Hamar_kommune\000\08 Rapporter - Notater\01 Rapporter\Rapport flomsikring\10207274_Flomsikring Flagstadelva – Trehørningen Næringspark_endelig02.docx

Innholdsfortegnelse

1 Bakgrunn ....................................................................................................................... 4

2 Grunnlag ........................................................................................................................ 4

3 Plassering av flomvoller ................................................................................................. 6

4 Dimensjonering .............................................................................................................. 7

4.1 Sikkerhetsmargin topp flomvoll .......................................................................................................... 7

4.2 Erosjonssikring - Hydrauliske krefter ................................................................................................. 7

4.3 Isgang ................................................................................................................................................. 9

4.4 Massetransport ................................................................................................................................ 10

4.5 Håndtering av gjennomstrømning og overvann ............................................................................... 10

4.6 Tetning ............................................................................................................................................. 11

5 Konsekvenser av flomvoller ......................................................................................... 12

5.1 Endringer i plassering av flomvoll .................................................................................................... 12

5.2 Konsekvenser ved og nedstrøms Grønsvebakken bru .................................................................... 14

6 Referanser ................................................................................................................... 17

7 Vedlegg ....................................................................................................................... 17



1 Bakgrunn

Sweco Norge AS er engasjert av Hamar kommune for å prosjektere flomvoller langs Flagstadelva

for å flomsikre Trehørningen næringspark.

Sweco gjennomførte i 2016 flomsonekartlegging for en 20, 200 og 1000-årsflom i Flagstadelva. Det

ble gjennomført simuleringer av flom i Flagstadelva med og uten flomvoller langs vassdraget som

danner grunnlag for plassering av flomvollene.

Denne rapporten presenterer sikkerhetsmargin, plassering, dimensjonering av erosjonssikring,

tetning og håndtering av overvann og gjennomstrømning for flomvollene modellert i

flomsonekartleggingen, samt konsekvenser av flomvollene ved og nedstrøms Grønsvebakken bru.

2 Grunnlag

Som grunnlag for dimensjoneringen av flomvoller er den hydrauliske simuleringen fra

flomsonekartleggingen lagt til grunn. Fra denne fremkommer vannhastigheter, vanndybder,

plassering av flomvoller og tverrprofil i vassdraget.

Flomberegningen lagt til grunn for flomsonekartleggingen er utarbeidet av Norconsult i 2015.

Flomvollene skal dimensjoneres for 135 m3/s som tilsvarer en 200-årsflom med 20 % klimapåslag.

Nødvendig sikkerhetsmargin skal legges til grunn på toppen av dette. Flomvollene skal også i

tillegg til vannmengdene dimensjoneres for isgang og massetransport.

Figur 1 viser utbredelsen av en 200-årsflom langs Flagstadelva for Trehørningen næringspark.



Figur 1 Flomsonekartlegging Flagstadelva 200-årsflom, Sweco 2016

I kravspesifikasjonen fra Hamar kommune var følgende gitt:

«Ny flomvoll er planlagt oppbygd med overskuddsmasser fra E6-prosjektet. De nye flomvollene

skal beskytte Trehørningen næringspark mot 200-årsflom og skal prosjekteres med nødvendig

erosjonssikring og tetteduk.»

Med dette som grunnlag ble det prosjektert flomvoller bygget opp av løsmasser med det ytterste

sjiktet bestående av stor stein og tetning bestående av duk.



3 Plassering av flomvoller

For å sikre Trehørningen næringspark mot en 200-årsflom er det bestemt å bygge nye flomvoller.

Starten av en flomvoll må være på et sted hvor man er sikker på at elva ikke finner et nytt elveløp

oppstrøms starten på flomvollen. Langs Flagstadelva vil det være naturlig å stare flomvollene et

sted i nærheten av Vang Vannverk.

Nye flomvoller som ligger et stykke unna hovedløpet bør plasseres utenfor områder hvor det er

tydelig spor etter nylige elveløp. Flomvollene bør avsluttes på et sted som er lite utsatt for erosjon.

Det er antatt at en løsning hvor man beholder og forsterker flomvollen på en side av elva og bygger

en ny flomvoll et stykke vekk fra elva på den andre siden er en god løsning for Flagstadelva.

Samtidig må de nye flomvollene tilpasses eksisterende bebyggelse langs Flagstadelva. Dette gjør

at stedvis vil det være trange passasjer der det ikke er mulig å legge flomvollene et stykke unna

vassdraget. Stedvis er det bebyggelse tett på vassdraget som gjør at flomvollene må etableres

med en støttemur for å spare plass. Dette er markert med gul i figuren under.

Figur 2 viser plasseringen av de planlagte flomvollene.

Figur 2 Plassering av flomvoller, Sweco 2019



4 Dimensjonering

4.1 Sikkerhetsmargin topp flomvoll

Generelt er den hydrauliske simuleringen heftet med en usikkerhet i resultatene. Usikkerheten er

grunnet fare for sedimenttransport, isgang og blokkeringer som følge av drivgods. Hvis man ser

bort fra sedimenttransport og isgang kan man generelt anta at usikkerheten er mindre enn 1 m

utenfor elveleiet. Lokalt ved tilstoppinger og hindringer i elveleiet samt ved kulverter er

usikkerheten større. Den store usikkerheten i elveleiet kommer i hovedsak fra høy vannhastighet.

Ved høy vannhastighet har vannstanden potensial til å stige mer dersom forhold i elva gjør at

vannet bremses opp. Det vil si at det er behov for større sikkerhetspåslag i områder med høy

vannhastighet enn i områder med lave.

I NVEs veileder for «Dimensjonering av erosjonssikringer av stein» anbefales det i kapittel 4.6.9 at

topp sikring bør ligge en hastighetshøyde over vannstanden i elva. Med bakgrunn i resultatene fra

flomsonekartleggingen bør derfor erosjonssikringer ved Flagstadelva gis et fribord på minst 1,5 m.

En forutsetning for prosjekteringen og gitte høyder er at elvebunnen holdes som den var ved

simuleringen.

I flomberegningene vil det alltid ligge en vis usikkerhet, det vil si beregningene av 200-årsflom.

Flomberegningene er vurdert til å være i klasse 3 som vil si «brukbart hydrologisk datagrunnlag,

men store gradienter i spesifikke flomstørrelser i området». Usikkerheten i flomberegninegn er ikke

tallfestet. Andre kilder til usikkerhet er kartframstilling og grensebetingelser. Se Sweco sin rapport

fra flomsonekartlegging fra 2016 for en mer detaljert diskusjon av usikkerhet.

Vi har valgt å benytte største usikkerhet på 1,5 m for området og har angitt denne som anbefalt

sikkerhetspåslag. Dette sammenfaller med NVE sin anbefaling også.

4.2 Erosjonssikring - Hydrauliske krefter

Flomvollene vil utsettes for hydrauliske krefter fra det strømmende vannet i en flomsituasjon.

Erosjonssikringen vil utsettes for krefter som vil løfte og flytte steinen. Hvor stor disse kreftene er

avhenger blant annet av vanndybde og vannhastighet. Steiner plassert på en skråning er mindre

stabil enn stein som er plassert på en horisontal bunn. Stabiliteten avhenger også av plassering.

Stein som er godt plassert i en sikring får støtte fra omkringliggende stein og oppnår en

innlåsningseffekt. Enkeltstein som ligger alene og stikker ut i strømmende vann er mer ustabile.

Vanndybder er hentet fra tverrprofil benyttet i den hydrauliske modellen sammen med

vannhastighet i en 200-årsflom. Dette er vist som eksempel i figur 3 og 4.



Figur 3 Vannhastighet vist med ulike farger fra den hydrauliske simuleringen, Sweco 2016

Figur 4 Vanndybder hentet fra tverrprofil, Sweco 2016



For å bestemme nødvendig steinstørrelse for å motstå kreftene fra det strømmende vannet ble

Shields- og Maynords formel benyttet. Shields formel beregner nødvendig steinstørrelse ut fra

skjærspenningene mellom bunn og det strømmende vannet. Maynords beregner stabil

steinstørrelse ut fra vannhastigheten. Begge de nevnte formlene er utviklet med bakgrunn i forsøk

på laboratorium. I NVE sin veileder anbefales bruk av både Maynords- og Shields formel.

Siden stein er mer ustabile i sideskråninger enn på en horisontal bunn må dette tas høyde for i

beregningene. Det er derfor lagt til en korreksjonsfaktor for en sidehelning med en helning 1:2 for

begge formlene. Da dette er helningen på vannsiden av flomvollen.

Det gjøres oppmerksom på at både Maynords og Shields beregner stabil steinstørrelse for stein

som ikke er ordnet. Det vil si at det oppnås ekstra sikkerhet i prosjektet ved at erosjonssikringen

bygges opp av stein som legges ut ordnet. Denne ekstra sikkerheten er ikke tallfestet, ettersom det

ikke er noen enkel måte å beregne dette på.

Begge formlene nevnt over angir stabil steinstørrelse etter siktediameteren Dx. Dette er et vanlig

mål på steinstørrelse. x angir den vektdel av prøven som passerer en kvadratisk åpning med

sidekant lik siktestørrelsen, f.eks. betyr D60 = 500 mm at 60 % av prøven, etter vekt, passerer en

500x500 mm åpning.

Shields formel beregner stabil steinstørrelse og angir svaret i D60. Fra de gjennomførte

beregningene ble stabil steinstørrelse beregnet til D60 = 0,49 m for profil 560. Korrigert for en

sidehelning 1:2 blir stabilsteinstørrelse D60 = 0,61 m.

Maynords beregner stabil steinstørrelse i D30. Fra de gjennomførte beregningene ble stabil

steinstørrelse beregnet til D30 = 0,89 m for profil 560. Maynords formel tar høyde for sidehelningen i

formelen og det er dermed ikke behov for å korrigere for en sidehelning i etterkant.

Profil 560 er ett av profilene langs den modellerte strekningen med høyest vannhastighet og vil

dermed gi størst stein.

For sammensetning av stein ble det tatt utgangspunkt i en velgradert sammensetning basert på

NVE sin veileder for flomsikring kap. 4.3.5 figur 47 og 48. Det er valgt en velgradert

sammensetning slik at overflaten kan lages så jevn som mulig uten noen utstikkende stein. Endelig

valg av steinstørrelse er begrunnet i kapittel 4.3.

4.3 Isgang

Det finnes lite litteratur på hvordan man dimensjonerer flomsikring mot islast. Spesielt hvordan

nødvendig steinstørrelse skal beregnes. I NVE sin veileder for flomsikring vises det til to referanser.

En veileder for staten Minnesota i USA anbefaler dimensjonerende stein i forhold til hydrauliske

krefter multipliseres med en sikkerhetsfaktor på 1,3 til1,5. Fra amerikanske forsøk fremkommer det

at anbefalingen er en steinstørrelse D100 på 2 ganger opptredende istykkelser nå sidehelningen er

slakere enn 1:3. Ved sidehelninger på 1:1,5 anbefales en steinstørrelse på D100 på 3 ganger

opptredende istykkelse.

Opptredende istykkelse kan beregnes fra frostmengden for et område. Frostmengden F100 for

Hamar kommune er 39 000 h°C. Istykkelen beregnes etter formelen:

𝐻𝑚𝑎𝑘𝑠 = 0,02 ∗ 𝐹0,5

Dette gir en opptredende istykkelse på 0,8 m for Hamar.

Følges anbefalingene over gir dette veldig store stein i erosjonssikringen som igjen vil være svært

kostbart. Det er trolig at de største skadene vil oppstå ved isgang av store isflak. I og med det er et

vassdrag med rennende vann og ikke et magasin med stillestående vann er det ikke trolig det vil få



innspenningen av is og store krefter ved frysing. Det er besluttet i samråd med Hamar kommune å

ikke sikre flomvollene fullt ut mot islast og at det etter f.eks. store isganger må påregnes

reparasjonsarbeider.

Med bakgrunn i dette sikres flomvollene med største stein fra det som er beregnet fra hydrauliske

krefter. Det benyttes også en velgradert sammensetning slik at overflaten blir så jevn som mulig

slik at isen ikke får tak i utstikkende stein og slik at isflak kan gli langs overflaten.

4.4 Massetransport

For å hindre at flomvollen skal bli undergravd i en flomsituasjon som følge av erosjon i elva er

flomvollene etablert med en kraftig tå. Tåa til flomvollen består av samme stein som brukes til

erosjonssikring i ytterste sjikt på flomvollen. I og med denne steinen i tåa ligger på en horisontal

bunn har den en større sikkerhetsfaktor enn stein som ligger i skråningen. Tåa etableres 1 m under

elvebunnen og er 1,5 m bred som vist på figuren under.

Figur 5 Tå for flomvoll, Sweco 2019

4.5 Håndtering av gjennomstrømning og overvann

For å håndtere vann på luftsiden av flomvollene i en flomsituasjon skal det etableres grøft for

overvann langs flomvollene. Grøftene leder vannet til pumpekummer bestående av betong som

plasseres i naturlige lavbrekk i terrenget. Det vil ikke stå pumper permanent i pumpekummene,

men benyttes mobile pumper som senkes ned i pumpekummene ved behov. Mobile pumper kan

fås i mange ulike størrelser og med ulike kapasiteter. Om det skal brukes store mobile pumper

krever det mer strøm og startstrøm. Mindre pumper kan gå på små aggregat og er lettere å

håndtere. De er også mer mobile da de ikke krever store biler eller kraner for å flyttes.

Fra feltundersøkelsene gjennomført i 2018 ble potensiell gjennomstrømning under flomvollene i en

200-årsflom beregnet. For flomvoll V0 ble det funnet til 0,85 m3/s og for V1 til 1,2 m3/s. For V0 gir

dette en gjennomstrømning på 0,46 l/s per meter flomvoll og for V0 0,7 l/s per meter flomvoll.



For ytterlige detaljer se egen Feltrapport for vurdering av gjennomstrømning langs Flagstadelva,

utarbeidet av Sweco i 2019. I denne rapporten er tiltak for tetning under flomvollene vurdert.

Mobile pumper med kapasitet på 300 l/s kan drives av små aggregat og er lett håndterbare. Det vil

da være behov for tre pumpekummer langs flomvoll V0 og fire langs V1. Dette inkluderer ikke evt.

overvann fra nedbør eller snøsmelting.

Det anbefales at det etableres 2 ekstra kummer ved hver flomvoll for å håndtere overvann fra

nedbør og evt. snøsmelting. Nødvendig behov for ekstra kummer er beregnet med den rasjonelle

formelen og en nedbørintensitet med 200-års returperiode.

4.6 Tetning

Flomvollene gjøres tette med å bruke en tette duk. Det skal benyttes en tette duk med kategori 5

eller høyere i henhold til NorGeoSpec. Dette er en solid duk som tåler at store stein legges direkte

mot duken uten at det legges et filter på hver side av duken.

Den tetteduken må føres fra bunn av utgravingen av stedlige masser til topp flomvoll, se vedlagte

tegninger. For flomvoller med støttemur i betong er betongen tetning i selve flomvollen, men

fundamentet til støttemuren er ikke tett og det må derfor legges duk her. Tetteduken kan føres opp

til vannsiden av støttemuren og klemmes mot betongen slik at det blir tett.

Prinsipp for tetning under flomvoller med støttemur er vist på figur 6.

Figur 6 Tetning mot støttemur, Sweco 2019



5 Konsekvenser av flomvoller

For å se på konsekvensene av å etablere flomvollene er en 200-årsflom simulert med og uten

flomvoller.

5.1 Endringer i plassering av flomvoll

Plasseringen av flomvollene har blitt noe endret siden simuleringen i 2016, men det er ikke trolig at

den endrede plasseringen spiller noen vesentlig rolle for konsekvensene ved og nedstrøms

Grønsvebakken bru. Det vil nok være en liten endring i vannstand, men denne tror vi er mindre enn

feilmarginen i selve simuleringen.

Figur 7 under viser plasseringen av flomvoller som ble lagt til grunn i 2016 ved simulering av en

200-årsflom. Følgende endringer har blitt gjort siden 2016:

• Start av flomvoll V1 og V0 trekkes lenger nedstrøms og starter i skråninger på hver side av

vassdraget. Skråningen er høye og bratte.

• Flomvoll V1 var tidligere forutsatt avsluttet langs Arnkvernvegen, grunnet ny sykkelvei og

bru ved Haga Bru heves hele terrenget og flomvollen kan avsluttes her.

• Flomvoll V0 avsluttes langs nordsiden av jordet langs Halsetsvea. Dette fører til at jordet

ovenfor Fv66 ikke flomsikres sammen med Fv66, Nedre Arnkvern og Arnkvern Mølle sør

for Fv66.

• Flomvoll V2 fjernes da bygningen der er revet.



Figur 7 Opprinnelig plassering av flomvollen slik de er modellert i simuleringene, Sweco 2016

Den nye plasseringen av flomvollene er vist på figur 8.



Figur 8 Endret plassering av flomvoller, Sweco 2019

5.2 Konsekvenser ved og nedstrøms Grønsvebakken bru

Simulering av en 200-årsflom uten at det gjennomføres noen tiltak viser at store deler av jordene

og områdene nedstrøms Grønsvebakken bru oversvømmes som vist på figur 9. For selve

Grønsvebakken bru vil det strømme vann over brudekke som vist på figur 10.

Ved etablering av flomvoller som vist på figur 8 vil dette trolig gi liten forskjell i flomforhold ved en

200-årsflom for disse områdene. Flomvollene avsluttes oppstrøms Grønsvebakken bru og dermed

vil ikke flomvollene i særlig grad påvirke flomforholdene ved og nedstrøms Grønsvebakken bru.

Som nevnt tidligere er det ikke gjennomført nye simuleringer med den endrede plasseringen av

flomvollene, men endring i vannstand er trolig mindre enn feilmarginen i selve simuleringen.



Figur 9 Oversvømt område ved en 200-årsflom+20% klimapåslag, Sweco 2016



Figur 10 Tverrsnitt ved Grønsvebakken bru, Sweco 2016



6 Referanser

Sweco Norge AS, «Flomsonekartlegging i Flagstadelva, Hamar kommune», Sweco Norge AS,

Trondheim 2016

Sweco Norge AS, «Feltrapport for vurdering av gjennomstrømning langs Flagstadelva», Sweco

Norge AS, Trondheim 2019

L. Jensen og E. Tesaker, «Veileder for dimensjonering av erosjonssikringer av stein, 2009_04,»

Norges vassdrags- og energidirektorat, Oslo, 2009.

Statens vegvesen, Håndbok N200 Vegbygging, Statens vegvesen, 2014.

T. Fergus, K. A. Hoseth og E. Sæterbø, «Vassdragshåndboka, NVE,» Trondheim, Tapir

Akademisk Forlag, 2010.

Norges vassdrags- og energidirektorat, «Retningslinje for laster og Dimensjonering», Norges

vassdrags- og energidirektorat, Oslo 2003.

Norconsult, «Flomberegning for Nybusjøen, Revisjon 04, Oppdragsnr 5151372» Norconsult, 2015.

7 Vedlegg

Vedlegg 1 Tegninger



Vedlegg 1 Tegninger

flomsikring flagstadelva trehørningen næringspark · sweco gjennomførte i 2016...

Documents