Rapport Författare: Uppdragsgivare: Gustav Carlsson Ängelholms kommun Granskare: Granskningsdatum: Rapport nr 2012/2179/9.5 Dnr: Version: 2013-04-19 Henrik Djerv 1.0 Detaljerad översvämningskartering längs Rönne å Henrik Djerv, Gustav Carlsson och Jonas Sjögren Uppdragstagare Kontaktperson SMHI 601 76 Norrköping Gustav Carlsson Uppdragsgivare Kontaktperson Ängelholms kommun Östra vägen 2 Lena Åström Tel: 0431-402 966 262 80 ÄNGELHOLM E-post: [email protected] Distribution Klassificering Affärssekretess Nyckelord Översvämningskartering, vattenstånd, Rönne å, Ängelholm Övrigt Tel: 011-495 80 714 Fax: 011-495 8100 E-post [email protected] Sammanfattning SMHI har, på uppdrag av Ängelholms kommun, gjort en detaljerad översvämningskartering för fyra olika scenarior för en 11,6 km lång sträcka längs Rönne å mellan väg E6/E20 och mynningen i Skälderviken. I karteringen har hänsyn tagits till vindpåverkan på havsvattenståndet i Skälderviken samt framtida klimatpåverkan på havsvattenstånd och flöde. Resultaten visar att översvämningsrisk vid 100-årsflöden främst föreligger i nedströmsdelen av ån mellan inflödet av Rössjöholmsån och mynningen i havet. Vid 100-årsflödet översvämmas inga broar, men några broar som i viss mån stryper flödet har satts in i modellen av den orsaken. Beräknat högsta flöde (BHF) ger omfattande översvämningar längs stora delar av vattendraget, medan delar av Ängelholms centrum blir förskonade. Vid Bruksgatan och i omgivande kvarter är gränsen hårfin mellan överströmning ner mot väst-nordväst eller inte överströmning. Här kan ett annat metodval, när det gäller kartframställning, ha gett ett annat resultat det vill säga överströmning. Vid beräknat högsta flöde överströmmas ett flertal av de broar som är insatta i modellen. Också broar som inte överströmmas är insatta i modellen om de utgör ett hinder för flödet. Vid många av broarna kommer vattnet vid BHF att söka sig på sidan av broarna, eftersom bron ligger högre än omgivningen. Detta gäller speciellt de broar som går över ån i området kring Nya Kungsgården och här söker sig vattnet i stället för över bron mot sydväst. Bakgrund SMHI gjorde år 2002 en översiktlig översvämningskartering längs Rönne å på uppdrag av Räddningsverket. I denna kartering antogs havsvattenståndet vara +1.7 meter i höjdsystem RH70 och ingen hänsyn togs till vindpåverkan eller framtida klimatpåverkan på flöden och havsvattenstånd. År 2008 gjorde SMHI en detaljerad översvämningskartering längs Rönne å mellan korsningen med E6/E20 och mynningen i Skälderviken, en sträcka på ca 11 km. I denna detaljkartering skulle hänsyn tas till: - vindpåverkan på havsvattenståndet i Skälderviken - framtida klimatpåverkan på flöde och havsvattenstånd - åns bottenprofil (i rapporten från 2008 står att inga inmätningar av bottennivåer har utförts) Karteringen omfattade ett område utmed ån som beskrivs av lokala digitala höjddata, levererade av kommunen. De scenarier som studerades var: 1. Historiskt 100-årsflöde i kombination med 25-årsvattenstånd* i Skälderviken. 2. Beräknat högsta flöde (Bhf) i kombination med 100-årsvattenstånd** i Skälderviken. SMHI – Detaljerad översvämningskartering längs Rönne å 1 3. Framtida klimatpåverkat 100-årsflöde*** i kombination med framtida klimatpåverkat 100-årsvattenstånd*** i Skälderviken. 4. Historiskt 100-årsflöde i kombination med mycket högt vattenstånd i Skälderviken till följd av kraftig vind från nordväst****. * maximalt vattenstånd med 25 års återkomsttid, inklusive vindpåverkan. ** maximalt vattenstånd med 100 års återkomsttid, inklusive vindpåverkan. *** high case scenario, ett värsta tänkbara framtida scenario. **** maximalt vattenstånd med 100 års återkomsttid, inklusive vindpåverkan med en återkomsttid i storleksordningen 10 000 år. Ängelholms kommun har bett SMHI att göra en uppdatering av den tidigare utförda detaljerade översvämningskarteringen. En utredning har gjorts om vad som bör ingå i uppdateringen och kommit fram till att följande inkluderats: - Höjddata från den Nya Nationella Höjdmodellen (NNH) i höjdsystemet RH2000 och i koordinatsystemet SWEREF99. - Nuvarande havsnivåer med långa återkomsttider beräknas med data som inkluderar Adventsstormen 2011. - Framtida havsnivåer med långa återkomsttider beräknas enligt senaste metodik. - Framtida flöden med korta och långa återkomsttider beräknas enligt senaste metodik. - Tvärsektionerna i beräkningsmodellen har gjorts om med nivåer från Ny nationell höjdmodell. - Ny modellkörning med nya randvillkor för framtida flöde och vattenstånd. - Nya översvämningskartor ritas med Ny nationell höjdmodell som underlag. SMHI – Detaljerad översvämningskartering längs Rönne å 2 Allmänt om översvämningskartering Översvämningskarta och återkomsttid Som mått på översvämningsrisken används ofta begreppet återkomsttid, vilket betecknar den genomsnittliga tiden mellan två översvämningar av samma omfattning. Begreppet återkomsttid ger dock en falsk känsla av säkerhet, eftersom det anger sannolikheten för ett enda år och inte den sammanlagda sannolikheten för en period av flera år. Tabell 1 visar den sammanlagda sannolikheten för att ett flöde med en viss återkomsttid skall överskridas under en längre tidsperiod. Ett flöde med återkomsttiden 100 år har t.ex. 40% sannolikhet att inträffa under en 50-årsperiod och ett flöde med återkomsttiden 10 000 år 1% sannolikhet att inträffa under en 100årsperiod. Tabell 1: Sannolikhet för ett visst flöde uttryckt i % under en period av år. Flöde Period av år 10 år 50 år 100 år 200 år 500 år 1000 år 20 årsflöde 40 92 99 100 100 100 100 årsflöde 10 40 63 87 99 100 1000 årsflöde 1 5 10 18 39 63 10 000 årsflöde 0.1 0.5 1 2 5 9.5 Det är svårt att beräkna flöden med mycket långa återkomsttider (1000 år eller mer) och osäkerheten blir mycket stor. Normalt finns det mindre än 100 års observationer att utgå ifrån och i reglerade system är de observerade vattenföringsserierna betydligt kortare. Produktion av översvämningskartor Produktion av en översvämningskarta består av tre huvudmoment. Dessa är: • Beräkning av flöden, i detta fall 100-årsflöde, beräknat högsta flöde och framtida klimatpåverkat flöde, för vilka översvämningszoner skall karteras. Beräkning av 100-års flöde görs normalt genom statistisk analys av observerade vattenföringsserier. När det gäller Beräknat högsta flöde blir en statistisk analys alltför osäker. Beräkningen sker i stället enligt Flödeskommitténs riktlinjer för dammdimensionering (riskklass-I dammar). Vid beräkningen används en hydrologisk datamodell, som matas med maximalt ogynnsamma förutsättningar när det gäller nederbörd, snösmältning och markvattenförhållanden. På så sätt kan SMHI – Detaljerad översvämningskartering längs Rönne å 3 beräknat högsta flöde simuleras. Någon återkomsttid kan inte anges för detta flöde, men den är betydligt större än 100 år och ligger i storleksordningen 10 000 år. • Beräkning av vattenstånd motsvarande ovan nämnda flöden i vattendraget. Beräkning av vattenstånd utifrån beräknade flöden genomförs med en hydrodynamisk datamodell. En modell av vattendraget skapas med hjälp av sektioner som läggs tvärs över vattendraget, där vattendragets och flodplanets geometri förändras. Figur 1. Fördelning av tvärsektioner och beskrivning av vattendraget i en hydraulisk modell. • Kartläggning av översvämmat område för vattendragssträckan. Kartläggning av översvämmat område sker med hjälp av GIS. Genom att jämföra nivåer hos den simulerade vattenytan med nivåer i den detaljerade höjdmodellen får man det översvämmade området. Metodredovisning - beräkningsförutsättningar En digital vattendragsmodell har skapats över Rönne å i modellverktyget MIKE 11, som är en endimensionell hydraulisk modell och som beräknar vattenstånd i tvärsektioner. Modellen har byggts upp av tvärsektioner där höjderna på stränderna har hämtats från en digital terrängmodell. Terrängmodellen är uppbyggd i GIS av höjddata erhållen från den Nya Nationella Höjdmodellen (NNH). Djupfåran i modellen har kalibrerats in med hjälp av NNH genom sätta in rådande flöde vid scanningstillfället i modellen och justera bottennivån tills vattenstånden i modellen och i NNH överensstämmer. Överensstämmelse antas när skillnaden är mindre än 20 cm i samtliga tvärsektioner. Efter det har modellen provkörts med ett 100-årsflöde för att se vilka broar som måste sättas in och sedan har modellen åter kalibrerats med kalibreringsflödet. SMHI – Detaljerad översvämningskartering längs Rönne å 4 Vid kalibreringens slut uppgick medelavvikelsen mellan vattenstånd i modellen och i NNH till 8 cm. Efter kalibreringen beräknar modellen vattenstånd i tvärsektionerna. Tvärsektioner och vattenstånd används som indata i ett Geografiskt InformationsSystem (ArcMap) för kartframställningen. Höjddata Ny Nationell Höjddata (NNH) från Lantmäteriet har använts för sektionering och kartframställning. NNH har enligt Lantmäteriet en noggrannhet som är bättre än en halv meter. I det karterade området upptäcktes avvikelser upp till 0,3 m i och i anslutning till vattendraget. De största avvikelserna förekommer där det är tät vegetation intill vattendraget. Alla höjduppgifter i denna rapport är i höjdsystem RH2000. Inmätningar Inga inmätningar av bottennivåer har utförts. Brodata Ängelholms kommun har tillhandahållit broritningar för samtliga broar utom för en som korsar Rönne å på den aktuella sträckan. Flöden - historiska 100-årsflödet och Beräknat Högsta Flöde för Rönne å har tidigare beräknats med hjälp av frekvensanalys, respektive beräkningar med HBV-modellen. Dessa har inte ändrats sedan 2008. Vid mynningen i Skälderviken är dessa: 100-årsflöde: 207 m3/s Bhf: 623 m3/s. Flöden – framtida klimatpåverkade Simuleringar av framtida flöden är gjorda med den hydrologiska avrinningsmodellen HBV-Sverige. Beräkningarna är på dygnsbasis, och jämförelser är gjorda mellan perioden 1961-90 och 16 olika klimatscenarier som representerar perioden 20712100. Eftersom alla beräkningar om framtiden innehåller en stor dos av osäkerhet, redovisas här resultaten från alla de 16 olika framtidsscenarierna. För mer information om de olika scenarierna kan man t ex läsa i naturvårdsverkets böcker som kan beställas på deras hemsida (www.naturvardsverket.se). Flöden med hundra års återkomsttid beräknade för framtida klimat har ändrats sedan 2008. En förändringsfaktor läggs på värdena för historiskt klimat. Förändringsfaktorn är beräknad med ett antal klimatscenarier i HBV-Sverige för flöden med 100 års SMHI – Detaljerad översvämningskartering längs Rönne å 5 återkomsttid. Förändringsfaktorn är vald som det (under perioden fram till år 2100) maximala värdet av 75% percentilen för det aktuella området i nedre delen av Rönne å. Det maximala värdet är 20% och inträffar i mitten av seklet (2049). Se figur 2 för en sammanställning av modellkörningarna för de olika klimatscenarierna. Figur 2: Sammanfattning av resultat från HBV-Sverige-modellen av de 16 olika klimatscenarier som använts. Flödesförändring i förhållande till referensperiod. Framtida 100-årsflöden blir därmed: - FQ100utlopp = 248 m3/s SMHI – Detaljerad översvämningskartering längs Rönne å 6 Vattenstånd De vattenstånd som används i beräkningarna har ändrats sedan 2008, både de som är beräknade utifrån historiska data som de gällande ett framtida klimat. Från tabellerna 2 och 3 nedan har medelvärdena för Viken använts i de fortsatta beräkningarna. Detta eftersom de anses mer korrekta Ringhals ligger långt bort, samt då dessa ger en högre nivå (kan vara bättre som planeringsunderlag än en för låg nivå). Tabell 2. Beräknade havsvattenstånd med återkomsttid 2, 5, 10, 25, 50 och 100 år för dagens klimat. Vattenstånden anges i cm relativt medelvattenytan och RH2000 (ingen skillnad dem emellan). Kursiverade siffror anger 95 % konfidensintervall. Återkomsttid 2 år 10 år 25 år 50 år 100 år Viken (1976-2012) 119 112-127 150 140-169 164 151-193 173 157-213 183 163-236 Viken + Ringhals 1887-2012 115 112-119 144 139-150 155 149-165 162 155-175 169 160-185 Tabell 3. Beräknade havsvattenstånd med återkomsttid 2, 5, 10, 25, 50 och 100 år för framtidens klimat (2100). Vattenstånden anges i cm i RH2000. Kursiverade siffror anger 95 % konfidensintervall. Återkomsttid 2 år 10 år 25 år 50 år 100 år Viken (1976-2012) 202 195-210 233 222-251 246 233-275 256 240-296 265 245-318 Viken + Ringhals 1887-2012 198 194-202 227 222-233 238 232-247 245 238-258 252 243-268 Till ovanstående medelnivåer har vinduppstuvningseffekter lagts till enligt rapporten från 2008 (se nedan): - 25-årsvind: 35 cm - 100-årsvind: 40 cm - 10000-årsvind: 140 cm Vattenstånd för dagens klimat blir därmed: - W25 = 1,64 + 0,35 = 1,99 m - W100 = 1,83 + 0,40 = 2,23 m - W10010000-årsvind = 1,83 + 1,40 = 3,22 m SMHI – Detaljerad översvämningskartering längs Rönne å 7 Vattenstånd för framtida klimat blir därmed: - FW100 = 2,65 + 0,40 = 3,05 m Uppstuvningseffekter I samband med att vind blåser över en vattenyta i t.ex. en vik förs vatten i vindens riktning från en sida av viken till den motsatta. Det transporterade vattnet strömmar sedan tillbaka, vanligen längs botten. Beroende på djupförhållandena sker denna återströmning mer eller mindre lätt och vatten kan ”stuvas” upp i de inre vindutsatta delarna av viken. Med hjälp av formler kan uppstuvningseffekten i ett aktuellt vattenområde beräknas för en viss vindhastighet. Vid Ängelholm söker man den uppstuvning som man bör räkna med förekommer en gång vart tjugofemte år respektive en gång vart hundrade år i medeltal. Utgående från vindstatistik bedöms nordvästlig vind med hastigheten 30 – 32 m/s (medelvind) skapa en sådan situation. Man vill även veta vilken effekt en mycket kraftig vind, med en återkomsttid i storleksordningen 10 000 år (39 m/s), har på översvämningsriskerna. Beräkningar visar att man bör räkna med en vinduppstuvning på ca 35 cm i inre delen av Skälderviken vid 25-årsvind med en varaktighet på några timmar. Motsvarande uppstuvning vid 100-årsvind blir ca 40 cm. För att simulera en situation med extremt högt vattenstånd till följd av mycket kraftig vind in i Skälderviken har även ett scenario med ett 100-årsvattenstånd med en pålagd vinduppstuvning på 140 cm körts (analogt med SMHIs utredning 1996: Kompletterande vattenståndsberäkningar för ny järnvägsbro över Rönne å, Dnr 9601-0071/203). Havsvattenståndet har i denna utredning avrundats uppåt till 3.10 m. När höjningen etableras kan insvängningsförlopp ge upphov till en kortvarig uppstuvning på upp till 25-30 cm ytterligare. Något sådant kortvarigare scenario är ej simulerat. Kalibrering Modellens djupfåra har kalibrerats in för samtliga tvärsektioner med hjälp av NNH som ovan beskrivits. Eftersom tillförlitliga kalibreringsdata saknas från högflödestillfällen har modellen bara verifierats i en punkt och det är en registrering vid mejeribron 940623. Flöde och vattenstånd i havet sattes in i modellen för den aktuelle tidpunkten och en avvikelse på 3 cm registrerades, vilket anses tillfredsställande. Hydrauliska beräkningar Med den hydrauliska modellen över vattendraget har beräkningar enligt tidigare beskrivna scenarier genomförts. SMHI – Detaljerad översvämningskartering längs Rönne å 8 I modellen ingår 33 tvärsektioner för 100-årsflödet och 37 tvärsektioner för BHF samt 5 broar för 100-årsflöden 10 broar för BHF. 33 tvärsektioner har använts vid kartframställningen (även för BHF). Randvillkor vid mynningen till havet för de scenarier som beräknats är: 1. Historiskt 100-årsflöde + 25-årsW i havet => 207 m3/s + 1,99 m 2. Bhf + 100-årsW i havet => 623 m3/s + 2,23 m 3. Framtida 100-årsflöde + framtida 100-årsW i havet => 248 m3/s + 3.05 m 4. Historiskt 100-årsflöde + 100-årsW kombinerat med 10 000-årsvind => 207 m3/s + 3,22 m Avgränsningar och antaganden Följande antaganden har gjorts vid beräkningarna: • • Alla broar står kvar vid höga flöden. Ingen hänsyn är tagen till dämningar som uppkommer p.g.a. is eller att träd eller annan bråte flyter med och dämmer t.ex. vid broar. Resultat Invallningen nedströms banverkets järnvägsbro, som i NNH har en höjd på drygt 3 m överströmmas också i scenariot med det lägsta nedströms randvillkor på 1,99 m.ö.h. Detta beror på att det i NNH ungefär 150 m nedströms järnvägsbron finns ett lägre parti på bara drygt 1 m över havet och som ifall detta är överensstämmande med verkligheten skulle tillåta en överströmning redan vid havsnivå på 1,1 m. Andra partier inom det karterade området som ligger under översvämningsskiktets nivå finns inte med på kartorna ifall dessa partier inte har en förbindelse med vattendraget. I verkligheten skulle dessa områden dock kunna bli översvämmade genom grundvattenutströmning, genom omkastad ledning av avloppsvatten, genom erosion av skyddsvallar eller andra liknande fenomen. • Vid beräkningar med historiskt 100-årsflöde och ett havsvattenstånd på 1,99 m.ö.h. når vattnet inte upp till underkant brobana på någon bro. • Vid beräkningar med övriga 100-årsflöden når vattennivån över underkant brobana på bron på E6/E20, men vattennivån når inte upp till själva brobanan. Vid beräkningar med övriga 100-årsflöden når vattennivån också upp till underkant brobana vid brofästena på Sockerbruksbron, men vattnet når inte upp till underkanten på mitten av bron. • Vid beräkningar med BHF överströmmas brobanan på bron på E6/E20, medan vattennivån inte når ända upp till underkant brobana på bron på Kungsgårdsleden. Överströmning av brobanan sker på Nyhemsbron, på SMHI – Detaljerad översvämningskartering längs Rönne å 9 Ängavångsbron, på bron på Kristinan II:s väg, på Mejeribron, på bron på Laxgatan, på bron på Järnvägsgatan och vid brofästen på Sockerbruksbron. Bron på Nybrogatan överströmmas ej vid BHF, men vattnet når över underkant brobana. Översvämningsytorna för de fyra scenarierna redovisas på kartor i bilagorna 1-5 Vattenstånden i tvärsektionerna visas för samtliga scenarier i tabell i bilaga 6. De olika scenarierna redovisas i attributtabellen på CD-skivan och i tabellen i bilaga 6 med en annan kodning än på kartorna. Se nedan för kodnyckel. BHF_W22_yt.shp = Beräknat högsta flöde + 100-årsvattenstånd+100-årsvind q100_w2_yt.shp = 100-årsflöde + 25-årsvattenstånd + 25-årsvind q100_w305_yt.shp = Framtida 100-årsflöde + 100-årsvattenstånd + 100-årsvind q100_w32_yt.shp = 100-årsflöde + 100-årsvattenstånd + 10000-årsvind W100 = 100-årsvattenstånd W25 = 25-årsvattenstånd Q100 = 100-årsflöde FQ100 = framtida 100-årsflöde Noggrannheten i de beräknade vattenstånden bedöms ligga på +/- 2 dm, eftersom bakomliggande höjddata är angivna med den noggrannheten. Det finns en osäkerhet beroende på att det inte funnits så mycket kalibreringsdata att tillgå. SMHI – Detaljerad översvämningskartering längs Rönne å 10 Bilagor Bilaga 1. Karta med samtliga scenariers översvämningsytor. Bilaga 2. Karta med översvämmade områden för ett 100-årsflöde vid ett 25årsvattenstånd i Skäderviken. Bilaga 3. Karta med översvämmade områden för ett Bhf-flöde vid ett 100årsvattenstånd i Skälderviken. Bilaga 4. Karta med översvämmade områden vid ett framtida klimatpåverkat 100årsflöde och havsvattenstånd. Bilaga 5. Karta med översvämmade områden för ett 100-årsflöde vid ett 100-års vattenstånd kombinerat med extrem vind. Bilaga 6. Tabell med beräknade vattennivåer i tvärsektioner för de olika scenarierna. Bifogad CD Bifogad CD innehåller rapporten och bilaga 1 – 6 i pdf-format, samt motsvarande översvämningsskikt i shape-format med förklaringar. SMHI – Detaljerad översvämningskartering längs Rönne å 11 SMHI – Detaljerad översvämningskartering längs Rönne å Bilaga 1: Karta med samtliga scenariers översvämningsytor 12 SMHI – Detaljerad översvämningskartering längs Rönne å 13 Bilaga 2: Karta med översvämmade områden för ett 100-årsflöde vid ett 25-årsvattenstånd i Skäderviken. SMHI – Detaljerad översvämningskartering längs Rönne å 14 Bilaga 3: Karta med översvämmade områden för ett BHF-flöde vid ett 100-årsvattenstånd i Skälderviken. SMHI – Detaljerad översvämningskartering längs Rönne å Bilaga 4: Karta med översvämmade områden vid ett framtida klimatpåverkat 100-årsflöde och havsvattenstånd. 15 SMHI – Detaljerad översvämningskartering längs Rönne å 16 Bilaga 5: Karta med översvämmade områden för ett 100-årsflöde vid ett 100-års vattenstånd kombinerat med extrem vind. Bilaga 6. Tabell med beräknade vattennivåer i tvärsektioner för de olika scenarierna Chainage Q100_W32 Q100F_W305 Q100_W2 BHF_W22 21,22 4,48 4,64 4,02 7,20 180,72 4,38 4,49 3,94 7,07 726,66 4,31 4,40 3,87 7,03 867,93 4,28 4,36 3,8 7,02 1473,85 4,27 4,35 3,77 7,00 1831,47 4,24 4,30 3,71 6,98 2394,44 4,17 4,21 3,61 6,95 2715,85 4,17 4,21 3,59 6,95 2838,97 4,15 4,18 3,56 6,94 3064,39 4,15 4,18 3,55 6,94 3739,33 4,09 4,09 3,45 6,88 3801,24 4,08 4,08 3,43 6,57 4277,23 4,03 4,01 3,36 6,48 4368,05 3,86 3,87 3,19 5,64 4524,79 3,84 3,83 3,14 5,57 4727,86 3,81 3,80 3,1 5,51 5132,05 3,81 3,79 3,08 5,51 5320,79 3,79 3,76 3,04 5,48 5529,85 3,78 3,75 3,02 5,45 5623,60 3,64 3,63 2,89 5,18 6125,00 3,60 3,56 2,81 4,83 6233,13 3,48 3,47 2,69 4,20 6530,71 3,46 3,44 2,65 4,09 6582,11 3,45 3,42 2,62 4,01 7116,98 3,41 3,36 2,52 3,76 7309,64 3,41 3,36 2,51 3,76 7824,81 3,38 3,31 2,41 3,75 8939,85 3,32 3,22 2,21 3,68 9458,92 3,32 3,21 2,19 3,64 9745,14 3,21 3,06 2,04 2,44 10154,96 3,20 3,05 2 2,23 10346,47 3,20 3,05 2 2,23 11350,45 3,20 3,05 2 2,23 SMHI – Detaljerad översvämningskartering längs Rönne å 17