Modellering av urban overvannsflom : en analyse av bruksområdet til MIKE FLOOD

Abstract

Det forventes at klimaendringer og urbanisering vil medføre større og hyppigere urbane flommer. Økt skadeomfang på bygg og eiendom er en konsekvens av dette. Flommodeller er et hjelpemiddel for å vurdere utfordringer og tiltak ved overvannsflom. Ved å modellere flomforebyggende tiltak kan effekten av ulike løsninger synliggjøres, samt være tid- og kostnadsbesparende. Hensikten med denne masteroppgaven er å utarbeide og analysere bruksområdet til en sammenkoblet MIKE FLOOD-modell for et flomutsatt område i Asker kommune. Den sammenkoblede modellen består av en MIKE URBAN 1D-modell og en MIKE 21 2D-modell. MIKE FLOOD kan simulere og beregne flomforløp på overflate og i rør. De sammenkoblede modellene kan kalibreres enkeltvis ved hydrologiske parametre, for korrekt simulert vannmengde. I denne studien er det valgt å kalibrere MIKE URBAN-modellen for et uvanlig område, et stort naturlig felt. Modellvalideringen viste god overensstemmelse ved målt og simulert avrenning, da modellen simulerte en uavhengig nedbørhendelse. Resultatet indikerte at MIKE URBAN kan simulere avrenning for et stort naturlig felt. MIKE FLOOD-modellen ble videre benyttet til å simulere en 200 års flom som forekom 6. august 2016 på Askenga, analyseområdet, i Asker kommune. Modellen ble evaluert med dokumenterte kjelleroversvømmelser fra denne dagen. Simuleringene viste delvis overensstemmelse, som tilsier at MIKE FLOOD-modellen kan indikere kjelleroversvømmelser. Resultatet fra analyseområdets ledningsnett indikerte lav fyllingsgrad. Årsakene til kjelleroversvømmelsene antas å være overflateavrenning og terrengutforming. MIKE FLOOD kan delvis indikere årsak til kjelleroversvømmelsene som inntraff 6. august 2016. For å undersøke om programmet er egnet til å vurdere flomforebyggende tiltak, ble det forsøkt å implementere to ulike tiltak ved hjelp av ArcGIS. Begge tiltakene hadde positiv innvirkning på flomutbredelsen. Resultatet indikerer at modellen kan være egnet til å vurdere flomforebyggende tiltak for 6. august-hendelsen. Dette arbeidet viser at MIKE FLOOD er et nyttig verktøy for å fremstille flomutbredelse i urbane områder, der vannutveksling mellom rør og overflate inkluderes.

Climate change and urbanization are expected to result in larger and more frequent urban floods. Increased damage to buildings and properties is a consequence of this. Flood models are a tool for assessing flood challenges and flood reducing measures. By modelling flood prevention measures, the effect of different solutions can be visualized, time and cost can be saved. The purpose of this master thesis is to develop and analyze the usefulness of a coupled MIKE FLOOD model for a flood-exposed area in Asker municipality. The coupled model consists of a MIKE URBAN 1D model and a MIKE 21 2D model, and can be calibrated individually by hydrological parameters for a correct simulated flow. MIKE FLOOD can simulate and calculate flow both in the storm sewer system and on the terrain surface. In this thesis the MIKE URBAN model is calibrated for a non-urban area. The validation result, for an independent rainfall event, indicated good correlation between measured and estimated runoff and indicated that MIKE URBAN can simulate runoff for a non-urban area. The MIKE FLOOD model simulated a 200-year precipitation event that occurred on August 6. 2016 at the study area Askenga. The model was evaluated by comparing simulated results with reported basement floodings that occurred this day. The simulations indicate that the MIKE FLOOD model can identify basement flooding. The results showed that the storm sewer system had ample capacity, and the basement floodings are assumed to be caused by the surface runoff and terrain design. MIKE FLOOD can partly indicate the cause of the basement floods that occurred on August 6. 2016. To determine if the program is suitable for suggesting flood prevention measures, two different measures were implemented in the surface model using ArcGIS. Both measures simulated improvement in the flood model. The results indicate that the model can be used to model flood prevention measures for the August 6th event. The results showed that MIKE FLOOD is a useful tool in simulating flood inundation and flood extent in urban areas, and showed the importance of including interaction between sewer and surface system.