2D numerisk modellering av sedimenttransport rundt sperredam og flomtunnel i Finna

Abstract

Masteroppgaven er tilknyttet prosjektet for undersøkelse av muligheter for helhetlig sikring av Vågåmo i Vågå kommune. Høye vannføringer i elven Finna, som renner gjennom Vågåmo med utløp i Ottadalen, har ført til flere alvorlige flomhendelser i Vågåmo i eldre og nyere tid. Fra mulighetsstudier er det kommet frem til at Finna burde sikres med flomtunnel i kombinasjon med terskler. Hensikten med masteroppgaven er å undersøke forholdene for sedimentering ved konstruksjon av sperredam, med terskel og flomtunnel. For å undersøke dette blir det brukt 2D sedimentmodellering i programmet HECRAS. Modellen settes opp med terrengdata fra laserskann og dronedata behandlet i DTM. Det simuleres med en estimert 1000-års flomhendelse skalert fra historisk flomdata med lavere vannføring. Sedimentverdier er hentet fra feltundersøkelse med prøver analysert i lab. HEC-RAS er svært sensitivt til en del innstillinger knyttet sedimentmodellering. Dette gjelder spesielt adveksjon-diffusjons likningen for beregning av erosjon og avsetning, empiriske likninger for transportpotensiale og effekter fra interaksjon mellom nabokorn i sedimentene. Disse vil variere i stor grad basert på egenskapene til terrenget og sedimentene. Det å finne passende likninger og verdier for parametere er avgjørende for både presise resultater og stabiliteten til modellen. Undersøkelse av litteratur, samt sensitivitetsanalyser med ulike parameterverdier og likninger er gjort for å tilpasse modellen til det terrenget og de sedimentene som er til stedet i Finna. Ved en 1000-års flomhendelse er det antatt stor risiko for tilførsel av sedimenter fra skred i sideskråning basert på befaringer av tidligere flomhendelser. Det er derfor gjort en vurdering av total sedimentmengde fra skred under flomhendelsen, som legges inn i modellen i form av bunnhevinger. Det er deretter utført simuleringer for scenario med og uten skred. Resultatene fra sedimentene rundt sperredammen undersøkes for å vurdere effekten sperredammen og flomtunnelen har på transport og avsetting av sediment.

The master thesis is done in connection with a project working on securing Vågåmo in Vågåmo municipality from natural hazards. Large water flow in the river Finna has caused several severe floods in Vågåmo. Early studies indicate that Finna should be secured with a flood tunnel. The thesis aims to examine the results of constructing a dam and flood tunnel in regards to sediment transport and sediment deposits. This is done using 2D sediment modeling in HEC-RAS. The model uses terrain data from laser scan drone in DTM. The simulation uses a 1000-year flood scaled from historical flood events. Sediment values are collected from field work and analysed in laboratory. HEC-RAS is sensitive to settings and parameters for sediment modeling. The advection-diffusion equation for erosion and sedimentation, transport equations and bed mixing are examples of settings that change depending on terrain and sediment. Finding correct values is important for good result. Literature search and sensitivity analysis is used to find fitting values. The chance of landslides adding sediment to the river is large for a 1000-year flood based on experiences from earlier floods. An analysis of total sediment added to the river channel from landslides during the flood event is therefore done. Simulations are then conducted using scenarios both with and without landslides. Results from the sediment around the dam are then analysed to see the effect the dam and flood tunnel has on transport and sedimentation.