Modellering av nedslagsfeltet- Veumdalen i Fredrikstad med programmet SWMM

Abstract

Fredrikstad kommune har hatt store prosjekter pågang i de siste årene i forbindelse med opprustning av ledningsnettet. Oppfylte kjellere har vært en viktig tema for kommunen, og de har en intensjon om å redusere faren for oversvømmelser i utsatte steder. En av de utsatte stedene i Fredrikstad er Veumdalen som har problemer med oversvømmelser nesten hvert år. Som en forebyggende tiltak har kommunen i samarbeid med COWI bygget en tunnel fra Veumveien/Veumbekken til Seutelva. Det er planlagt å sette tunnelen i drift i løpet av første halvåret av 2015. Tunnelen skal føre overvann fra Veumbekken til Seutelva for å unngå oppstuving i bekken. Avlastningen reduserer faren for oppfylte kjellere i nedre del av Veumdalen. Den nye flomveien kommer til å påvirke hydrologien i hele nedbørfeltet, i den forbindelse ønsker COWI at denne masteroppgaven skal finne ut hvordan overvannstunnelen fungerer i forskjellige nedbørsituasjoner og hvordan hydrologien i nedslagsfeltet forandres. Programmet SWMM ble brukt i denne oppgaven til å lage modellen av nedslagsfeltet og testet mot 3 forskjellige flomsituasjoner. Nedslagsfeltet ble kartlagt og eksisterende hydrologiske forhold ble beskrevet for å bygge modellen i programmet SWMM. Modellen ble kalibrert mot manuelle beregninger som er brukt i risiko analyser utført av COWI. De 3 forskjellige flomsituasjonene er: - Sommersituasjon - Høstsituasjon - Vintersituasjon I modellen ble nedbør simulert ved å konstruere regnhyetogrammer fra IVF-kurven for Fredrikstad for 25, 50 og 100 års regn, samt regntilfellet som inntraff den 14.08.2008. Modellen ble kjørt med 300 minutters regnvarighet for alle flomsituasjonen. Totalet ble modellen testet mot 16 nedbørsituasjoner. Sommersituasjonen ble testet mot 4 nedbørshendelser som tilsvarer 25, 50 og 100 åre regn, og nedbøren i 14.08.2008. For simulering av høstsituasjonen ble impermeabiliteten økt med 50% og infiltrasjonskapasiteten for arealene ble redusert. Deretter ble høstsituasjonen testet mot de 4 nedbørsituasjonene. Vintersituasjonen ble simulert med to avrenningssituasjoner ved å øke modellens impermeabilitet til forholdsvis 100- og 80%. Dette betyr at vi får 100 og 80 % frossen mark for vintersituasjonen noe som er i overdrevet i forhold til virkeligheten. Resultatene for sommer- og høstsituasjonen viste at overvannstunnelen kommer til å fungere utmerket i alle nedbørsituasjonene. Resultatene for vintersituasjonen viste at overvannstunnelen kommer til å redusere faren for oversvømmelse for de mest sannsynlige nedbørsituasjonen. Vintersituasjonen er teste mot to avrenningssituasjoner med ekstreme forhold slik som 100% frossen mark og nedbør som tilsvarer regntilfellet i 14.08.2008. Det er lite sannsynlig at disse forholdene inntreffer samtidig.

Abstract Fredrikstad has had major projects going on recent years in connection with upgrading of pipelines. Fulfilled cellars have been an important issue for the municipality , and they have an intention to reduce the risk of flooding in vulnerable places . One of the vulnerable place in Fredrikstad is Veumdalen who has problems with flooding almost every year. As a preventive measure , the municipality has in cooperation with COWI built a tunnel from Veum road / Veumbekken to Seutelva . It is planned to put the tunnel into drift during the first half of 2015 The tunnel shall bring stormwater from Veumbekken to Seutelva to avoid congestion in the pelvis. Discharge reduces the risk of fulfilling cellars in the lower part of Veumdalen . The new flood way will affect the hydrology of the entire watershed , in this case, COWI wish that this thesis will help to find out how stormwater tunnel works in different rainfall situations and how hydrology in the catchment area changes. The program SWMM was used to create the model of the catchment area, and tested against 3 different flood situations. Swoop field was mapped and existing hydrological conditions were described to build the model in the program SWMM. The model was calibrated against manual calculations that is used in the risk analysis conducted by COWI. The model was tested against three different flood scenarios: - Summer Situation - Fall Situation - Winter Situation In The model was rainfall simulated by constructing hyetograph from IVF curve for Fredrikstad for 25 , 50 and 100 years of rain and a rain case that happened 14.08.2008 . The model was driven with 300 minutes rainfall duration for all these 3 flood situations. Overall, the model was tested against 16 rainfall situations . The Summer situation were tested against four precipitation events corresponding 25, 50 and 100 years rain , and the precipitation in 14.08.2008 .For simulation of the fall situation was the imperviousness increased by 50% and the infiltration capacity for subcatchments was reduced . The fall situations was then tested against the four rainfall situations . The winter situation was simulated with two runoff situations by increasing the model's impervious to relatively 100- and 80%. This means that we get 100 and 80 % frozen ground for the winter situation which is exaggerated in relation to reality. The results for the summer and fall situation showed that stormwater tunnel is going to work excellent in every precipitation situations . The results of the winter situation showed that stormwater tunnel is going to reduce the risk of flooding for the most likely precipitations. Winter situation is testing against two runoff situations of extreme conditions such as 100% frozen ground and precipitation that corresponds the rain case in 14.08.2008 . It is unlikely that these conditions occur at the same time.