2D numerical modeling of Manndalselva to ensure flood protection

Abstract

Området rundt Manndalselva har gjennom tidene vært utsatt for flom. For å kunne sikre best mulig mot ødeleggelser på grunn av flom, er det ønskelig med en to-dimensjonal vannlinjeberegning utført ved hjelp av numerisk modellering. I masteroppgaven som presenteres vil en 2D modell settes opp i HEC-RAS 5.0.6/5.0.7. Innmålinger for elvetrauet er gjennomført, og disse er interpolert sammen med eksisterende terrengdata. Modellen er kalibrert mot innhentede målinger av vannlinje og vannføringsdata fra målestasjonen i Manndalselva. En sensitivitetsanalyse er gjennomført, og modellen er validert opp mot en situasjon med høyere vannføring enn normalsituasjonen. En flomsimulering for en 200-års flom er fullført, og en sammenligning mellom simulering med LIDAR-data og det behandlet terreng er gjennomført. Målingene brukt til å kalibrere modellen er utsatt for menneskelige feil, som fører til at modellen kan være kalibrert mot unøyaktige målinger. Modellen viste seg å være sensitiv mot flere parametere, og spesielt cellestørrelse og hvilke type ligning som ble brukt i simuleringene. Valideringen av modellen viste at det er forholdsvis store forskjeller mellom virkeligheten og resultatet fra simuleringen, og at en av årsakene til dette kan være terrengdataen brukt som underlag. Flomsimuleringen viser at Senter for nordlige folk og barnehagen på sletta ved elva ikke er påvirket i stor grad av flommen, men at sikringstiltak bør vurderes med tanke på erosjon. Riddu Riddu sletta oversvømmes, men en eksisterende flomvoll på sletta viser seg å være en effektiv avleder mot vannet i simuleringen. En lengre og høyere flomvoll bør derfor vurderes, samt heving av vegen på nedsiden av Senter for Nordlige folk.

The area around the Manndalen River has throughout the ages been exposed to floods. To ensure flood protection, it is desirable with a simulation of the water surface elevation performed by 2-dimensional numerical modeling. In the thesis, a 2D model in HEC-RAS 5.0.6/5.0.7 will be set up. Measurements for the bathymetry have been completed and interpolated with existing terrain data. The model has been calibrated against water surface elevation measurement and water flow from the gauging station in Manndalen. A sensitivity analysis has been conducted, and the model is validated against a situation with higher flow than normal conditions. A flood simulation for a 200-year flood was performed, and a comparison between raw LiDAR data and the interpolated terrain was made. The data used for calibration was prone to human errors, and the calibration cannot be trusted entirely. The model showed to be sensitive to specific parameters, especially the grid size and computation equation used for the simulation. The validation showed a different water surface elevation for the real-time event and the simulated situation. The reason for the differences are the terrain used in HEC-RAS. During the flood scenario simulation, the kindergarten and Center of Northern Peoples, located close by the rive, were not affected by the flood, but protection measures should be considered as erosion of the terrain is a threat. The Riddu Riddu festival area is flooded, but an existing flood embankment showed to be effective against the water in the simulation. A longer and higher embankment should therefore be considered, as well as raising the road between the Center of Northern People and the river.