LV Flóð í Neðri Þjórsá. Endurmat 2013

Transcription

1 LV Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Janúar 214

2

3 Lykilsíða Skýrsla LV nr: LV Dags: Fjöldi síðna: 64 Upplag: Dreifing: Birt á vef LV Opin Takmörkuð til Titill: Flóð í Neðri Þjórsá - Endurmat 213 Höfundar/fyrirtæki: Ólöf Rós Káradóttir, Þorbergur Steinn Leifsson og Halldór Árnason / Verkís Verkefnisstjóri: Helgi Jóhannesson Unnið fyrir: Landsvirkjun Samvinnuaðilar: Mannvit Útdráttur: Þrjár nýjar virkjanir eru fyrirhugaðar í Þjórsá neðan Búrfells. Notmarkaflóð stíflna og flóðvirkja er flóð með 1 ára endurkomutíma. Árið 28 voru hönnunarflóð metin m.v. þágildandi rennslislykla. Veðurstofa Íslands endurskoðaði rennslislykil fyrir Þjórsártún (vhm 3) árið 212. Endurskoðun stækkaði verulega mat á stórum sögulegum flóðum. 1 ára náttúrulegt flóð í Neðri Þjórsá er hér endurmetið ásamt hönnunarflóðum (notmarkaflóði og brotmarkaflóði) þegar tekið hefur verið tillit til áhrifa mannvirkja á framgang flóða í hönnunaratburði. Mat á mesta augnabliksrennsli í Þjórsá við Þjórsártún í náttúrulegu 1 ára flóði hækkar um 57% í 44 m³/s. Þegar tekið hefur verið tillit til mannvirkja í hönnunaratburði hækkar 1 ára flóð við Þjórsártún um 66% í 39 m³/s. Lykilorð: Neðri Þjórsá, Urriðafossvirkjun, Holtavirkjun, Hvammsvirkjun, Þjórsártún, Þjórsá, flóð, hönnunarflóð, notmarkaflóð, brotmarkaflóð, flóðalíkan, 1 ára flóð ISBN nr: Samþykki verkefnisstjóra Landsvirkjunar

4

5 Verkís hf. og Mannvit hf. Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Samantekt Fyrirhugaðar eru þrjár nýjar virkjanir í Þjórsá neðan Búrfells. Sú efsta er Hvammsvirkjun sem nýtir fall við Ölmóðsey. Inntakslón hennar er Hagalón. Næsta virkjun er Holtavirkjun, en henni fylgir lítið lón við Búðafoss og inntaksvirki sem beinir Þjórsá í Árneskvísl, þar sem verður inntakslónið Árneslón. Sú neðsta er Urriðafossvirkjun, en inntakslón hennar er Heiðarlón. Á mynd 1 sjást núverandi og fyrirhugaðar virkjanir og lón á Þjórsár- Tungnaársvæði. Á svæðinu er fjöldi virkjana og veitna sem áhrif hafa á flóð, þannig miðla veitur og lón flóðum sem fyrir vikið verða í langflestum tilfellum minni í Þjórsá neðan Búrfells, þ.e. Neðri Þjórsá, en þau hefðu verið án mannvirkja, sjá skýringarmynd á mynd 3. Mest eru áhrifin á lítil flóð. Hönnunarflóð fyrirhugaðra virkjana í Neðri Þjórsá voru metin árið 28 [27]. Þau byggðu á endurmati á flóðum sem unnið var árið 26 upp úr viðamiklu safni rennslis- og vatnshæðarmælinga í ám og um virkjanir og veitur Landsvirkjunar [35-39], m.a. á ríflega 5 ára langri röð mælinga við mælistaðinn vhm 3 við Þjórsártún. Veðurstofan endurskoðaði rennslislykil mælistaðarins árið 212 með þeim afleiðingum að mat á flóðum stækkaði verulega [21], t.a.m. var stórt flóð sem varð í desember 28 metið 33% stærra með nýjum lykli en með þeim sem féll úr gildi og mat á mesta rennsli í stærsta mælda flóði frá upphafi mælinga í mars 1948 hækkaði um 41%. Landsvirkjun hefur fengið hönnuði til að endurmeta stórflóð í Neðri Þjórsá í kjölfar breytts mats Veðurstofu Íslands á rennslislykli. Jafnframt eru hönnunarflóð hinna fyrirhuguðu virkjana í Neðri Þjórsá endurmetin. Við greininguna er stuðst við norsk vatnalög og viðeigandi reglugerðir [12-14]. Til grundvallar liggur nýtt mat á stærð flóða við Þjórsártún frá Auk þess sem breyttur lykill veldur stærri flóðum og hefur þannig áhrif á mat á flóðum með langan endurkomutíma varð árið 26 eitt af stærstu mældu flóðum frá upphafi mælinga við Þjórsártún sem hefur einnig töluverð áhrif. Söguleg flóð voru leiðrétt fyrir áhrifum mannvirkja. Þannig var stærð hvers flóðs metin miðað við að engin mannvirki hefðu þá verið á svæðinu. Með þessu móti fékkst einsleit 65 ára röð stærsta náttúrulega flóðs hvers árs við Þjórsártún sem var tíðnigreind til að meta náttúrulegt flóð með tiltekinn endurkomutíma við Þjórsártún. Í vinnu við endurmat flóða frá 26 var útbúið flóðalíkan til að rekja flóð niður eftir vatnasviðinu. Sá hluti úrkomu og snjóbráðar á vatnasviðið sem fer í afrennsli gengur inn í líkanið. Reiknistofa í veðurfræði hermdi aftakaveður m.t.t. til úrkomu í ofangreindri vinnu og reiknað er með að dreifing úrkomu í tíma og rúmi sé eins í 1 ára atburði og í aftakaveðri. Veðuratburðurinn var minnkaður og styttur til að kvarða að 1 ára flóðtoppi og sólarhringsrennsli við Þjórsártún. Með flóðalíkaninu er hægt að skoða flóðferil allsstaðar innan líkansvæðisins í 1 ára flóði við Þjórsártún. Flóðalíkanið var notað til að meta áhrif stýringa á flóðvirkjum. Þá var sami atburður og gaf 1 ára náttúrulegt flóð hafður til grundvallar, en rennsli um lón, aflstöðvar og flóðvirki hermt með líkaninu fyrir einfaldari stýringar, en í Excel fyrir flóknari stýringar, s.s. um gúmmílokur, um Köldukvíslarskurði þar sem bakvatnsáhrifa gætir og um lón í Tungnaá þar sem flóðlokur eru opnaðar handvirkt. Í næstu töflu er sýnt nýtt mat á 1 ára flóði með og án áhrifa mannvirkja. Mannvirki hafa minni áhrif þegar flóðin stækka, þar sem lón fyllast þá fyrr og renna fer um yfirfall og flóðvirki. Nýtt mat á 1 ára náttúrulegu flóði við Þjórsártún, þ.e. eins og það væri ef engin mannvirki væru á svæðinu, er um 57% hærra en mat frá 26, hækkar úr 28 m 3 /s í 44 m 3 /s. Mannvirki hafa hlutfallslega minni áhrif á stærri flóð og því eðlilegt að 1 ára flóð með áhrifum mannvirkja stækki meira en 1 ára náttúrulegt flóð SK-621-Flod_endurskodun213.docx i

6 með nýjum lykli og endurmati, en við Þjórsártún stækkar mat á flóði með mannvirkjum úr 235 m 3 /s í m 3 /s, þ.e. um 66-77%. Niðurstöður 1 ára flóð náttúrulegt 1 ára flóð mesta augnabliksrennsli mesta sólarhringsrennsli 1 ára flóð með mannvirkjum * mesta augnabliksrennsli mesta sólarhringsrennsli [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 /s] Hagi Búðafoss Þjórsártún * óhagstæðar en raunhæfar stýringar og lón full í upphafi atburðar Atburðir sem valdið gætu mestu rennsli í Neðri Þjórsá eru stór jökulhlaup inn í Hágöngulón. Stærð slíkra jökulhlaupa og tíðni hefur þó ekki verið metið nægilega nákvæmlega til að unnt sé að hanna stíflur og flóðvirki með tilliti til þess. Sé tíðni þess hverfandi er vandséð að taka þurfi tillit til þess við hönnun. Sé stærð þess yfir ákveðnum mörkum hafa mannvirki nánast engin áhrif á framgang þess. Oft hefur verið miðað við að þetta flóð gæti verið 6 m 3 /s í fjóra daga, byggt á Gjálpargosi Afleiðingar slíks flóðs á mannvirki ofar á vatnasviðinu ráða miklu um hversu mikið rennsli verður í Neðri Þjórsá, en til þess að hægt sé að leggja raunhæft mat á þær afleiðingar þarf að staðfesta stærð mögulegs jökulhlaups inn í Hágöngulón. Í töflunni hér að neðan er nýtt mat á hönnunarflóðum í Neðri Þjórsá. Mat á notmarkaflóði fyrir Þjórsárlón, þ.e. 1 ára flóði með áhrifum mannvirkja, þar sem stýringar eru óhagstæðar m.t.t. til stærðar flóðs en þó raunhæfar, hækkar um 66%, úr 235 m 3 /s í 39 m 3 /s. Hér er miðað við að sjálfvirk rafræn stýring á gúmmílokum við Sauðafell og við Sultartanga virki í flóðinu. Stíflumannvirki skulu standast notmarkaflóð með fullu öryggi og án nokkurra skemmda. Brotmarkaflóð er flóð í stærsta brotmarkaatburðinum, hér 1,5 x 1 ára flóð. Brotmarkaflóð skulu stíflumannvirki standast en takmarkaðar skemmdir eru taldar viðundandi, s.s. rof flóðvars. ii

7 Verkís hf. og Mannvit hf. Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Niðurstöður hönnunarflóð í Neðri Þjórsá notmarkaflóð Q 1 með mannvirkjum mesta augnabliksrennsli mesta sólarhringsrennsli mesta augnabliksrennsli brotmarkaflóð mesta sólarhringsrennsli [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 /s] Hagi Búðafoss Þjórsártún Ekki er reiknað með að mannvirki við Haga og Búðafoss hafi áhrif á 1 ára flóð neðar í farveginum, enda eru flóðin stór og lónin lítil og því má vænta þess að áhrif séu innan skekkjumarka. Þó mun þurfa að skoða hvort stýring flóðvirkja þar hafi áhrif á hönnunarflóð þegar hönnun þeirra liggur fyrir SK-621-Flod_endurskodun213.docx iii

8 iv

9 Efnisyfirlit 1 Inngangur Þjórsá við Þjórsártún rennslislykill Greining sögulegra flóða Gögn Samband á milli augnabliksrennslis og sólarhringsrennslis Mælir í Þjórsá við Sandafell Leiðrétting flóða fyrir áhrifum mannvirkja Tíðnigreining náttúrulegra flóða Samanburður við eldri greiningu Næmni fyrir leiðréttingu vegna áhrifa mannvirkja Samanburður við önnur lönd Náttúrulegt flóð ára náttúrulegt flóð og 6 ára náttúrulegt flóð Flóð með mannvirkjum ára flóð með mannvirkjum Neyðarstýring á gúmmílokum við Sauðafell og rafræn stýring á gúmmílokum við Sultartanga Rafræn stýring á gúmmílokum við Sauðafell og rafræn stýring á gúmmílokum við Sultartanga Neyðarstýring á gúmmílokum við Sauðafell og neyðarstýring á gúmmílokum við Sultartanga ára flóð með mannvirkjum Aftakaatburðir ,5 x 1 ára flóð í Neðri Þjórsá ,5 x 1 ára flóð inn í Sultartangalón Skemmdarverk Flóðvarsrof í Sultartangalóni Minni jökulhlaup Stærri jökulhlaup Hönnunarflóð mannvirkja í Neðri Þjórsá Notmarkaflóð Brotmarkaflóð Niðurstöður Heimildir Viðaukar Viðauki 1 Yfirlit yfir stærstu flóð hvers árs Viðauki 2 Flóðferlar í 1 ára náttúrulegu flóði við Þjórsártún Viðauki 3 Yfirlit yfir minnisblöð og skýrslur um flóð á Þjórsár- Tungnaársvæði Viðauki 4 Flóðalíkan Viðauki 5 Gúmmílokur stýringar og viðbótar flóðferlar Viðauki 6 Útreikningur á rennslislykili við VHM-3 í Þjórsá við Þjórsártún v

10 Myndayfirlit Mynd 1 Núverandi og fyrirhugaðar virkjanir og veitur á Þjórsár- Tungnaársvæði...1 Mynd 2 Vatnasvið Þjórsár við Þjórsártún...2 Mynd 3 Skýringarmynd af vatnsvegum í Þjórsá, Tungnaá og Köldukvísl með fyrirhuguðum virkjunum...3 Mynd 4 Rennslislykill 5 við Þjórsártún, undirliggjandi mælingar og lykill skv. HEC-RAS líkani...5 Mynd 5 Samband sólarhringsrennslis og mesta augnabliksrennslis Mynd 6 Mælt sólarhringsrennsli í Þjórsá við Sandafell að viðbættu rennsli frá Sultartangastöð borið saman við mælt rennsli Þjórsár við Þjórsártún sama dag eða daginn eftir til að taka tillit til u.þ.b. 12 klst. ferðatíma á milli mælistaðanna...8 Mynd 7 Mesta árlega augnabliksrennsli í Þjórsá við Þjórsártún, mælt og náttúrulegt, árin Flóð 1992, 22 og 26 eru leiðrétt með flóðalíkani, önnur með einföldum reglum 11 Mynd 8 Mesta árlega sólarhringsrennsli í Þjórsá við Þjórsártún, mælt og náttúrulegt, árin Flóð 1992, 22 og 26 eru leiðrétt með flóðalíkani, önnur með einföldum reglum 11 Mynd 9 Stærsta náttúrulega sólarhringsrennsli hvers árs, dreifing flóða innan ársins Mynd 1 Mynd 11 Þjórsá við Þjórsártún tíðnigreining náttúrulegra flóða mesta árlega augnabliksrennsli eftir leiðréttingu fyrir áhrifum mannvirkja (gögn frá ) Þjórsá við Þjórsártún tíðnigreining náttúrulegra flóða mesta árlega sólarhringsrennsli eftir leiðréttingu fyrir áhrifum mannvirkja (gögn frá ) Mynd 12 Þjórsá við Þjórsártún samanburður á mati á flóðum við nýja og eldri greiningu Mynd 13 Þjórsá við Þjórsártún dreifing náttúrlegra flóða mesta árlega augnabliksrennsli Mynd 14 Mynd 15 Næmni 1 ára náttúrulegs augnabliksrennslis fyrir leiðréttingum sögulegra flóða vegna áhrifa mannvirkja Hlutfall á milli flóðs með endurkomutíma og meðalársflóðs í Noregi og í Þjórsá við Þjórsártún Mynd 16 Mæld stærstu flóð veraldar og hámarkskúrfa, flóðum í Þjórsá bætt inn á mynd úr [8]... 2 Mynd 17 Mynd 18 Kúrfa fyrir hámarksrennsli skipt eftir löndum og svæðum, flóði í Þjórsá bætt inn á mynd úr [4] ára náttúrulegt flóð við Þjórsártún miðað við haustflóð, vetrar-vorflóð og úrkomuflóð á frosna jörð. Fram kemur margföldunarfasti á aftakaatburð til að fá 1 ára flóð miðað við mismunandi aðstæður á vatnasviðinu og varandi atburðar Mynd 19 Nýtt mat á 1 ára náttúrulegu flóð í Neðri Þjórsá Mynd 2 Náttúrulegt flóð við Vatnaöldur (vhm96); 1 ára flóð við Vatnaöldur skv. núgildandi mati frá 26 og rennsli á sama stað þegar 1 ára flóð er við Þjórsártún skv. nýju mati.. 24 Mynd 21 Náttúrulegt flóð við Hald (vhm98); 1 ára flóð við Hald skv. núgildandi mati frá 26 og rennsli á sama stað þegar 1 ára flóð er við Þjórsártún skv. nýju mati Mynd 22 Náttúrulegt flóð við Norðlingaöldu (vhm1); 1 ára flóð við Norðlingaöldu skv. núgildandi mati og rennsli á sama stað þegar 1 ára flóð er við Þjórsártún Mynd 23 Þjórsárlón Mynd 24 Kvíslavatn Mynd 25 Hágöngulón Mynd 26 Sauðafellslón og Þórisvatn, sjálfvirk rafræn stýring á gúmmílokum á yfirfalli Köldukvíslarstíflu óvirk og neyðarstýring virk, neikvætt rennsli í Köldukvíslarskurði merkir að rennsli er frá Þórisvatni í Sauðafellslón vi

11 Mynd 27 Rennsli um Þórisvatn, innrennsli er frá Sauðafellslóni, ákoma á vatnið sjálft og rennsli frá nærvatnasviði. Neikvætt rennsli merkir að það rennur úr Þórisvatni í Sauðafellslón um Köldukvíslarskurði Mynd 28 Rennsli um Vatnaöldur Mynd 29 Krókslón Mynd 3 Hrauneyjalón Mynd 31 Sporðöldulón Mynd 32 Hald vhm Mynd 33 Sultartangalón... 4 Mynd 34 Við Haga, Búðafoss og Þjórsártún Mynd 35 Sauðafellslón og Þórisvatn, sjálfvirk rafræn stýring á gúmmílokum á yfirfalli Köldukvíslarstíflu virk, neikvætt rennsli í Köldukvíslarskurði merkir að rennsli er frá Þórisvatni í Sauðafellslón Mynd 36 Sporðöldulón Mynd 37 Hald vhm Mynd 38 Sultartangalón Mynd 39 Við Haga, Búðafoss og Þjórsártún Mynd 4 Sultartangalón Mynd 41 Við Haga, Búðafoss og Þjórsártún Mynd 42 6 ára flóð við Þjórsártún, náttúrulegt og með mannvirkjum, mynd tekin úr [26] Mynd 43 1,5 x Q 1 Við Haga, Búðafoss og Þjórsártún Mynd 44 Sultartangalón, brotmarkaatburður Mynd 45 Við Haga, Búðafoss og Þjórsártún Mynd 46 Notmarkaflóð við Haga, Búðafoss og Þjórsártún Mynd 47 Brotmarkaflóð við Haga, Búðafoss og Þjórsártún Töfluyfirlit Tafla 1 Einfaldar reglur til að leiðrétta mælda flóðtoppa fyrir áhrifum mannvirkja [38]...9 Tafla 2 1 ára náttúrulegt flóð Tafla 3 Náttúrulegt flóð með endurkomutíma í Þjórsá við Þjórsártún Tafla 4 Hlutfall á milli 1 ára flóðs og meðalársflóðs Tafla 5 Nýtt mat á 1 ára náttúrulegu flóði í Neðri Þjórsá Tafla 6 Nýtt mat á 5 og 6 ára náttúrulegu flóði í Neðri Þjórsá Tafla 7 Upphafsskilyrði og stýringar Tafla 8 1 ára flóð í Neðri Þjórsá m.v. mismunandi stýringar. Mesta rennsli er feitletrað... 3 Tafla 9 Flóð við Þjórsártún í brotmarkaatburðum Tafla 1 Flóð við Þjórsártún í öðrum aftakaatburðum Tafla 11 Notmarkaflóð nýrra mannvirkja í Neðri Þjórsá Tafla 12 Brotmarkaflóð nýrra mannvirkja í Neðri Þjórsá Tafla 13 Niðurstöður 1 ára flóð Tafla 14 Niðurstöður hönnunarflóð vii

12 Skilgreiningar Aðrennslisflóð (n: tilløpsflom): Flóð inn í lón frá stýrðu afrennslissvæði, þ.e. með áhrifum frá mannvirkjum Aftakaaðrennslisflóð, Q PMF (n: påregnelig maksimal tilløpsflom): Flóð inn í lón frá stýrðu afrennslissvæði í aftakaúrkomu að viðbættri eftir atvikum snjóbráð. Aftakafrárennsli (n: påregnelig maksimal avløpsflom): Rennsli úr lóni við hæsta flóðvatnsborð Aftakaúrkoma, PMP (n: påregnelig maximal nedbør): Fræðilega mesta reiknaða úrkoma á tiltekið vatnasvið með tiltekinn varanda og yfir tiltekið tímabil Brotmarkaflóð: Aðrennslisflóð sem stífla skal standast, en takmarkaðar skemmdir eru taldar viðunandi, s.s. rof flóðvars. Stærð flóðsins ákvarðast af flokki stíflunnar Flokkun (n: klassifisering): Flokkur sem stífla fellur í, frá upp í 3, háð áhrifum þess að hún bresti að einhverju eða öllu leyti, ellegar virki ekki sem skyldi Flóðvirki (n: flomløp): Allir hlutar flóðleiðar frá lóni í árfarveg neðan stíflu, s.s. flóðgáttir, yfirföll og iðuþrær Hæsta flóðvatnsborð (n: maksimal flomvannstand): Hæsta vatnsborð í lóni við aftakaaðrennslisflóð Hæsta rekstrarvatnsborð (n: høyeste regulerte vannstand): Vatnsborð í lóni við yfirfallsbrún Hönnunarfrárennsli (n: dimensjonerende avløpsflom): Rennsli úr lóni við hönnunarvatnsborð Hönnunarvatnsborð (n: dimensjonerende flomvannstand): Hæsta vatnsborð í lóni í notmarkaflóði Lægsta rekstrarvatnsborð (n: laveste regulerte vannstand): Meðalflóð, Q M (n: middelflom): Meðaltal stærstu flóða hvers árs eða hverrar árstíðar Meðalrennsli (n: midlere tilsig): Meðaltal rennslis yfir tiltekið tímabil án áhrifa mannvirkja Náttúrulegt flóð (n: tilsigsflom): Flóð frá óstýrðu afrennslissvæði án áhrifa mannvirkja, þ.e. flóð við náttúrulegar aðstæður í farvegi og á vatnasviði Neðri Þjórsá: Þjórsá neðan Búrfells Notmarkaflóð, Q dim (n: dimensionerende tilløpsflom): Aðrennslisflóð sem stífla skal standast með fullu öryggi án nokkurra skemmda. Flóðið er með endurkomutíma sem ákvarðast af flokki stíflunnar. Það veldur hæstu vatnsborði að teknu tilliti til forsendna um notkun loka og upphafsstöðu vatnsborðs í lóni og í lónum ofanvert á afrennslissvæðinu T-ára flóð, Q T: Flóð með T ára endurkomutíma. Líkur á að flóðtoppur hvers árs verði hærri en T ára flóð eru 1/T Vatnsvegur (n: vannvei): Rennslisvirki, skurðir og lokur með viðkomandi fylgivirkjum ásamt, eftir atvikum, göngum, pípum, rörum og því um líku sem vatn rennur um og fylgir virkjun þess Vatnsvirki (n: vassdragsanlegg): Stíflur og vatnsvegir með öllu tilheyrandi viii

13 Í rekstri Áætlað 1 Inngangur Fyrirhugaðar eru þrjár nýjar virkjanir í Þjórsá neðan Búrfells. Sú efsta er Hvammsvirkjun sem nýtir fall við Ölmóðsey. Inntakslón hennar er Hagalón. Næsta virkjun er Holtavirkjun, en henni fylgir lítið lón við Búðafoss og inntaksvirki sem beinir rennsli úr Þjórsá í Árneskvísl, þar sem verður inntakslónið Árneslón. Sú neðsta er Urriðafossvirkjun, en inntakslón hennar er Heiðarlón. Á mynd 1 sjást núverandi og fyrirhugaðar virkjanir og lón á Þjórsár- Tungnaársvæði. Hofsjökull Langjökull Kvíslaveita 2 km Urriðafoss 13 MW Holt 55 MW Búrfell 27 MW Hvammur 82 MW Búðarháls 95 MW Sultartangi 12 MW Hrauneyjafoss 21 MW Sigalda 15 MW Vatnsfell 9 MW Mýrdalsjökull Þórisvatn N Vatnsaflsvirkjun Lón Jarðhitavirkjun Stífla Göng Skurður Vatnajökull Mynd 1 Núverandi og fyrirhugaðar virkjanir og veitur á Þjórsár- Tungnaársvæði Hönnunarflóð fyrirhugaðra virkjana í Þjórsá neðan Búrfells, þ.e. Neðri Þjórsá, voru ákveðin árið 28 [27]. Þau byggðu á endurmati á flóðum á fjölda staða á vatnasviðinu sem unnið var árið 26 upp úr viðamiklu safni rennslis- og vatnshæðarmælinga í ám og um virkjanir og veitur Landsvirkjunar [35-39], m.a. á ríflega 5 ára langri röð mælinga við mælistaðinn vhm 3 við Þjórsártún. Veðurstofan endurskoðaði rennslislykil mælistaðarins árið 212 með þeim afleiðingum að mat á stærð flóða jókst verulega [21], t.a.m. var stórt flóð sem varð í desember 28 metið 33% stærra með nýjum lykli en með þeim sem féll úr gildi og mat á mesta rennsli í stærsta mælda flóði frá upphafi mælinga í mars 1948 hækkaði um 41%. Landsvirkjun hefur fengið hönnuði til að endurmeta stór flóð í Neðri Þjórsá í kjölfar á breyttu mati Veðurstofu Íslands á rennslislykli. Jafnframt eru hönnunarflóð hinna fyrirhuguðu virkjana í Neðri Þjórsá endurmetin. Við mat á hönnunarflóðum er stuðst við norsk vatnalög og viðeigandi reglugerðir og leiðbeiningar [12-14]. 1

14 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. Á mynd 2 sést vatnasvið Þjórsár við Þjórsártún. Stærð þess er um 76 km 2. Landhæð er 2 2 m y.s. og jarðfræði svæðisins er afar fjölbreytt. Mynd 2 Vatnasvið Þjórsár við Þjórsártún 2

15 Á svæðinu er fjöldi virkjana og veitna sem áhrif hafa á framgang flóða, þannig miðla veitur og lón flóðum sem fyrir vikið verða í langflestum tilfellum minni í Neðri Þjórsá en þau hefðu verið án mannvirkja. Mest eru áhrifin á lítil flóð. Á mynd 3 er skýringarmynd af vatnsvegum á Þjórsár- Tungnaársvæði. Mynd 3 Skýringarmynd af vatnsvegum í Þjórsá, Tungnaá og Köldukvísl með fyrirhuguðum virkjunum Í kafla 2 er fjallað um rennslismælingar og rennslislykla, auk þess sem lagt er mat á nákvæmni nýútgefins lykils Veðurstofu Íslands sem eykur verulega mat á stórum flóðum. Í kafla 3 eru söguleg flóð greind, þau leiðrétt fyrir áhrifum mannvirkja og tíðnigreind. Í kafla 4 er sett fram nýtt mat á náttúrulegu 1 ára flóði í Neðri Þjórsá, þ.e. eins og flóðið hefði orðið án lóna, virkjana og veitna. Í kafla 5 eru reiknuð flóð með áhrifum mannvirkja. Miðað er við sömu stýringar á flóðvirkjum og stöðvum og voru í eldra mati á flóðum frá 28 að svo miklu leyti sem við á. Jafnframt eru skoðaðar mismunandi stýringar á gúmmílokum við Sauðafell og við Sultartanga, en hvoru tveggja hefur mikil áhrif á framgang flóða. Í kafla 5.2 eru skoðaðir stærri atburðir; brotmarkaatburðir sem stíflur ættu að standast, en takmarkaðar skemmdir eru taldar viðundandi og aðrir stórir atburðir. Þar er litið til stórra úrkomuflóða, svo og mistaka við stýringu og skemmdarverka. Fram kemur að stærð og tíðni stórra jökulhlaupa sé ekki nógu vel þekkt til að leggja til grundvallar við ákvörðun hönnunarflóða, enda gæti mögulega verið um svo stóran atburð að ræða að engin mannvirki stæðust hann og stíflur og flóðvirki hefðu nánast engin áhrif á framgang og útbreiðslu hans. Að lokum eru hönnunarflóð sett fram í kafla 7 og niðurstöður í kafla 8. 3

16 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. Í viðauka 1 er röð stærstu flóða hvers árs við Þjórsártún. Í viðauka 2 eru flóðferlar á fjölda staða innan vatnasviðsins í 1 ára náttúrulegu flóði í Neðri Þjórsá. Í viðauka 3 er yfirlit yfir minnisblöð og skýrslur um stór flóð og hönnunarflóð fyrir Neðri Þjórsá og Búðarhálsvirkjun. Í viðauka 4 er gerð grein fyrir flóðalíkaninu sem notað er til að meta flóð á fleiri stöðum innan vatnasviðsins og reikna áhrif mannvirkja á framgang flóða og í viðauka 5 eru skoðuð áhrif fleiri stýringa á gúmmílokum á flóð í Neðri Þjórsá en í kafla 5. Í viðauka 6 er minnisblað þar sem rennslislykill Veðurstofu Íslands fyrir mæli við Þjórsártún er sannreyndur með tölulegu líkani. 4

17 Hæð á kvarða [cm] 2 Þjórsá við Þjórsártún rennslislykill Mælingar á rennsli Þjórsár hófust árið 1947 [21]. Þá var settur upp vatnshæðarkvarði neðan við bæinn Krók og lesið af honum handvirkt. Síritandi mælir var settur upp við Þjórsártún um 2 km neðar í ánni árið Mælibrunnurinn var endurbyggður 1958 og eru gögnin góð úr þeim mæli frá þeim tíma. Árin 1997 og 22 var rennsli mælt í stærra flóði en áður hafði verið unnt að gera. Notuð var straumsjá, sem var tiltölulega ný tækni til rennslismælinga á Íslandi á þeim tíma. Þessar mælingar voru notaðar til að endurbæta rennslislykilinn við mælinn með þeim afleiðingum að mat á stærstu flóðum minnkaði verulega frá því sem áður var áætlað [3]. Þetta gilti líka fyrir mælinn við Krók því lyklinum þar var einnig breytt út frá þekktu sambandi vatnshæðar við Krók og Þjórsártún en vatnshæð var einnig mæld með sírita við Krók til samanburðar [16, 19]. Með aukinni reynslu og þróun á hugbúnaði straumsjárinnar hefur á síðustu árum komið í ljós að botnskrið í ánni villti um fyrir tækinu. Þróaðar hafa verið aðferðir til að leiðrétta niðurstöður m.t.t. botnskriðs á betri hátt en áður að mati Veðurstofu Íslands. Því var rennslismælingunum frá 1997 og 22 sleppt við gerð nýs lykils, lykils 5, árið 212 [21]. Miðað við þann lykil stækkuðu stærstu flóð sem metin eru út frá framlengingu hans verulega. Þar sem hæsta rennslismæling sem lykillinn byggði á var aðeins um 1 m 3 /s var ákveðið að reyna að sannprófa framlengingu lykilsins upp fyrir mælt svið. Það var gert í febrúar 212 með HEC- RAS líkani þar sem reiknuð var vatnshæð út frá þversniðum í ánni neðan mælisins [32]. Landhæð var mæld þar sem krítískt þversnið er talið vera. Landhæð í öðrum sniðum var tekin upp af 1, m hæðarlínukortum. Dýpi í farvegunum var áætlað þannig að reiknuð vatnshæð félli að mældri vatnshæð við mælinn. Reikningar voru gerðir fyrir efra og neðra mat á hrýfi farvegarins. Á mynd 4 eru sýndar niðurstöður útreikninganna ásamt lykli 5 og öllum tiltækum rennslismælingum auk mælinganna sem taldar eru vanmeta rennslið VHM 3 við Þjórsártún Mæling Rennslismælingar fyrir lykil Ónothæfar rennslismælingar frá 1997 og 22 Lykill 5 skv. VÍ Lykill samkvæmt HEC-RAS, Manning 3 (Botn í 4,4 m y.s.) Lykill samkvæmt HEC-RAS, Manning 2 (Botn í 4,3 m y.s.) Rennsli [m 3 /s] Mynd 4 Rennslislykill 5 við Þjórsártún, undirliggjandi mælingar og lykill skv. HEC-RAS líkani 5

18 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. Mesta mælt rennsli (fyrir utan mælinguna árið 22), um 126 m 3 /s, sem sýnt er á mynd 4, er frá 26. febrúar 213, þ.e.a.s eftir gerð rennslislykils 5 og útreikninga með HEC-RAS líkani. Sú mæling var því hvorki notuð við gerð lykilsins né við reikningana. Mælingin fellur alveg á reiknaða lykilinn en lykill 5 ofmetur rennslið lítillega eða um 5 m 3 /s (4%). Engin ástæða er til að ætla að tilkoma þessarar mælingar breyti matinu á stærstu flóðum. Við þau flóð var vatnshæðin cm og á því bili ber reiknaða lyklinum vel saman við lykil 5. Verði hinsvegar nýr lykill gerður að viðbættri þessari mælingu er viðbúið að framlenging hans minnkaði stærstu flóðin miðað við lykil 5 ef ekki er tekið tillit til reiknaða lykilsins við framlenginguna. Niðurstöðum útreikninga með HEC-RAS líkani ber vel saman við rennslislykil 5, bæði á hinu mælda sviði og fyrir meira rennsli, en þeim ber illa saman við mælingarnar 1997 og 22. Reikningarnir styrkja því þá skoðun að þær mælingar hafi vanmetið rennslið. Því má ætla að framlenging lykilsins upp fyrir mælt rennsli sé nálægt besta mati sem hægt sé að gera. Í viðauka 6 er minnisblað þar sem lýst er HEC-RAS líkani fyrir lykil mælistöðvar við Þjórsártún og lykill 5 frá VÍ sannreyndur. 6

19 3 Greining sögulegra flóða 3.1 Gögn Mæld flóð í Þjórsá við Þjórsártún eru fengin frá Veðurstofu Íslands [24]. Byggt er á gögnum frá Júní ágúst 1958: Mæld flóð byggja á lestri á kvarða frá Þjórsá við Krók. Rennsli er fundið með rennslislykli 3 fyrir Krók, sem er gerður á Veðurstofu Íslands og byggður á rennslislykli 5 við Þjórsártún. Reiknað er með að lesið hafi verið á kvarða þegar flóð voru í hámarki og því sé um að ræða mesta augnabliksrennsli. Stærsta flóðið á þessu tímabili er árið 1948 og áætlað um 3 m 3 /s. September 1958 desember 1999: Mæld flóð byggja á gögnum úr sírita frá Þjórsá við Þjórsártún sem hreinsuð hafa verið af áætluðum gildum frá ístrufluðum tímabilum. Rennsli er fundið með rennslislykli 5 fyrir Þjórsártún [21]. Á þessu tímabili eru tiltæk bæði mælt mesta augnabliksrennsli og mælt sólarhringsrennsli frá kl. : til 24:. Janúar 2 ágúst 212: Mæld flóð byggja á gögnum frá þrýstinema og gagnasöfnunartæki og rennsli er fundið með rennslislykli 5 fyrir Þjórsártún. Á þessu tímabili eru tiltæk bæði mælt mesta augnabliksrennsli og mælt sólarhringsrennsli frá kl. : til 24:. Hér er skoðað almanaksárið frá 1. janúar til 31. desember, en ekki s.k. vatnsár frá 1. september til 31. ágúst. Fyrsta virkjunin á svæðinu var Búrfellsstöð sem tekin var í notkun Virkjunum og veitum á svæðinu hefur fjölgað jafnt og þétt síðan þá en slík mannvirki hafa mikil áhrif á framgang flóða á neðri hluta vatnasviðsins. 3.2 Samband á milli augnabliksrennslis og sólarhringsrennslis Sólarhringsrennsli fyrir tímabilið er áætlað út frá hlutfalli á milli sólarhringsrennslis og mesta mælda augnabliksrennslis á tímabilinu frá 1959 til 1972 fyrir tilkomu virkjana og veitna á svæðinu. Mesta augnabliksrennsli er að jafnaði ríflega 9% stærra en sólarhringsrennsli, sjá mynd 5. Mynd 5 Samband sólarhringsrennslis og mesta augnabliksrennslis

20 Þjórsártún, mælt sólarhringsrennsli [m³/s] Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. 3.3 Mælir í Þjórsá við Sandafell Á mynd 6 er sýnt mælt sólarhringsrennsli í Þjórsá við Sandafell á tímabilinu frá og 26, að viðbættu rennsli um Sultartangastöð á x-ás og mælt sólarhringsrennsli í Þjórsá við Þjórsártún á y-ás. Vatnasvið mælisins við Sandafell er um 66 km 2, en vatnasviðið við Þjórsártún um 76 km 2. Mælir við Sandafell er um 8 km ofar í farvegi Þjórsár en mælir við Þjórsártún, og ferðatími vatns áætlaður um 12 klst. á þessum kafla. Eðlilegt er að flóð við Þjórsártún séu stærri en flóð við Sandafell þar sem vatnasvið Þjórsár við Þjórsártún er stærra. Sú varð raunin öll árin nema 1968 og 22, þá mældist meira rennsli við Sandafell en Þjórsártún sem stenst ekki. Öll önnur ár mældist meira rennsli við Þjórsártún. Hér er rennsli við Sandafell miðað við rennslislykla nr. 9 og 1 [17], en stærsta mælda flóðið sem liggur að baki lyklinum er 954 m 3 /s sem mælt var í júní 1989 með s.k. strengjabraut. Vera má að lykillinn sé ekki mjög nákvæmur fyrir flóð sem eru um tvöfalt mesta mælda rennsli. Ekki þykir ástæða til að greina frekar mælt rennsli við Sandafell þar sem mælingar þar hafa staðið skemur yfir en við Þjórsártún og eru slitróttar Sandafell, mælt sólarhringsrennsli [m³/s] Mynd 6 Mælt sólarhringsrennsli í Þjórsá við Sandafell að viðbættu rennsli frá Sultartangastöð borið saman við mælt rennsli Þjórsár við Þjórsártún sama dag eða daginn eftir til að taka tillit til u.þ.b. 12 klst. ferðatíma á milli mælistaðanna 8

21 3.4 Leiðrétting flóða fyrir áhrifum mannvirkja Til að meta stærð náttúrulegra flóða voru mæld flóð eftir 1973 leiðrétt annars vegar nákvæmlega með flóðalíkani í þremur stórum atburðum og hins vegar með einföldum grófari aðferðum. Leiðrétting með flóðalíkani felst í því að veður á því tímabili sem flóðið átti sér stað er reiknað með veðurlíkani frá Reiknistofu í veðurfræði. Sá hluti úrkomu og snjóbráðnunar á vatnasviðinu sem skilar sér í afrennsli er fenginn úr úrkomu- og snjólíkani frá Verkís o.fl. [36] sem reiknar söfnun og bráðnun snævar. Afrennsli er rakið frá hlutsvæðum niður eftir farvegum í HEC-HMS líkani með mannvirkjum og líkanið kvarðað að mældri lónstöðu og mældu rennsli í flóðinu. Því næst eru mannvirkin fjarlægð úr líkaninu og náttúrulegt flóð án áhrifa mannvirkja reiknað. Þetta er flókin og tímafrek leiðrétting og því aðeins gerð fyrir fáa valda atburði (1992, 22 og 26). Nánari grein er gerð fyrir líkaninu í viðauka 4. Leiðrétting fyrir áhrifum mannvirkja á flóð er fyrir flest ár unnin eftir einföldum reglum líkt og lýst er í skýrslu um endurmat flóða [38] og kemur fram í töflu 1. Leiðréttingin felst í því að skoða forðabreytingar í lónum og umreikna hana yfir í rennsli. Miðað var við sólarhringsbreytingu á rennsli til lóna daginn sem flóðið átti sér stað eða einum degi fyrr, eftir fjarlægð viðkomandi lóns frá Þjórsártúni. Reglurnar voru búnar til m.a. út frá reynslu sem fékkst frá leiðréttingu stærsta flóðs áranna 1992 og 22 með flóðalíkani. Tafla 1 Einfaldar reglur til að leiðrétta mælda flóðtoppa fyrir áhrifum mannvirkja [38] Mannvirki Þórisvatnsmiðlun Krókslón og Hrauneyjalón Sultartangalón Kvíslaveita Hágöngulón Önnur mannvirki Leiðrétting Flóðtoppur við Hald leiðréttur um það meðalrennsli (inn í eða út úr lóninu) sem jafngildir breytingu á vatnsforða Þórisvatns (yfirleitt yfir einn sólarhring) að viðbættu 3% álagi. Flóðtoppur við Urriðafoss leiðréttur um 9% af leiðréttingu við Hald. Flóðtoppur við Hald leiðréttur um það meðalrennsli sem jafngildir breytingu á vatnsforða. Flóðtoppur við Urriðafoss leiðréttur um 9% af leiðréttingu við Hald. Flóðtoppur við Urriðafoss leiðréttur um það meðalrennsli sem jafngildir breytingu á vatnsforða lónsins. Flóðtoppur við Norðlingaöldu leiðréttur um það meðalrennsli sem jafngildir breytingu á vatnsforða Kvíslavatns og Þjórsárlóns, að viðbættu rennsli um Svartárskurð. Flóðtoppur við Urriðafoss leiðréttur um 9% af því meðalrennsli sem jafngildir breytingu á vatnsforða Kvíslavatns og Þjórsárlóns. (Rennsli um Svartárskurð hefur hverfandi áhrif á flóð við Urriðafoss). Flóðtoppur við Hald leiðréttur sem nemur rennsli um Svartárskurð að teknu tilliti til ístruflana. Flóðtoppur við Hald leiðréttur um það meðalrennsli sem jafngildir breytingu á vatnsforða Hágöngulóns. Flóðtoppur við Urriðafoss leiðréttur um 9% af leiðréttingu við Hald. Óveruleg áhrif. Þann 21. desember 26 varð stórt flóð í Þjórsá og mat Veðurstofa Íslands flóðtopp við Þjórsártún 24 m 3 /s út frá mældri hæð með sírita og lykli 5. Flóðið var leiðrétt fyrir áhrifum mannvirkja í ofangreindu flóðalíkani [3] og niðurstöður þess eru að án mannvirkja hefði flóðtoppur verið um 317 m 3 /s og sólarhringsrennsli 297 m 3 /s. Flóðið án áhrifa mannvirkja, þ.e. náttúrulegt flóð, hefði því verið hið stærsta 9

22 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. frá upphafi mælinga í Þjórsá við Þjórsártún. Vatnsborð í lónum hækkaði verulega meira en í öðrum sögulegum atburðum og munar þar mestu um að Sultartangalón hækkaði um u.þ.b. 2,5 m á innan við sólarhring, Þjórsárlón um 6 m, Kvíslavatn um 2 m og Þórisvatn um,1 m. Með þeim grófu aðferðum sem lýst er í töflu 1 hefði mat á náttúrulegu sólarhringsrennsli orðið 29 m 3 /s eða aðeins um 2% minna en skv. nákvæmri leiðréttingu með líkani og mat á flóðtoppi 34 m 3 /s eða um 7% stærra. Samanburður á niðurstöðum nákvæmrar og grófrar leiðréttingar renna því stoðum undir grófa leiðréttingu sem beitt er flest ár. Á mynd 7 er sýnt mesta augnabliksrennsli hvers árs með og án áhrifa mannvirkja. Á mynd 8 er sýnt mesta sólarhringsrennsli hvers árs með og án áhrifa mannvirkja. Í viðauka 1 er tafla með stærstu flóðum hvers árs, í henni má sjá dagsetningu þeirra, en í nokkrum árum er stærsta náttúrulega flóðið (án áhrifa mannvirkja) í öðrum atburði en stærsta mælda flóðið. Þetta á sér í lagi við í flóðum snemma vors þegar lítið er í lónum. Fyrir flest flóð var notuð algerlega sama leiðrétting fyrir sólarhringsrennsli og mesta augnabliksrennsli. 1

23 Sólarhringsrennsli [m³/s] Rennsli [m³/s] 35 3 Mælt augnabliksrennsli Áætlað náttúrulegt augnabliksrennsli Mynd 7 Mesta árlega augnabliksrennsli í Þjórsá við Þjórsártún, mælt og náttúrulegt, árin Flóð 1992, 22 og 26 eru leiðrétt með flóðalíkani, önnur með einföldum reglum 35 3 Mælt sólahringsrennsli Áætlað náttúrulegt sólarhringsrennsli Mynd 8 Mesta árlega sólarhringsrennsli í Þjórsá við Þjórsártún, mælt og náttúrulegt, árin Flóð 1992, 22 og 26 eru leiðrétt með flóðalíkani, önnur með einföldum reglum 11

24 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. Flest söguleg flóð eru leysingaflóð að vori, en stærstu flóðin koma að vetri til og eru stutt og snörp. 48 af 65 flóðum eru vor- og sumarflóð (frá apríl til júlí). Á mynd 9 sést dreifing stærstu náttúrulegu flóða innan ársins. Mynd 9 Stærsta náttúrulega sólarhringsrennsli hvers árs, dreifing flóða innan ársins 12

25 3.5 Tíðnigreining náttúrulegra flóða Við tíðnigreiningu flóða er algengt að gera ráð fyrir að þau fylgi annað hvort Gumbel eða Log-Pearson type III fræðilegum dreifingum. Gumbel er tveggja stika dreifing og Log Pearson type III er þriggja stika dreifing. Stikarnir fundnir með vægisaðferð (e. L-moments). Metinn er skakki (e. skew) fyrir Log Pearson type III dreifinguna, öfugt við Gumbel, en hann er mjög viðkvæmur fyrir útgildum (e. outlier). Hér er annars vegar tíðnigreind röð mesta náttúrulega augnabliksrennslis hvers árs og hins vegar röð mesta náttúrulega sólarhringsrennslis hvers árs, en af 65 árum eru aðeins fjögur þar sem þetta tvennt var ekki í sama atburði. {X i} er röð náttúrulegra flóðtoppa sem er tíðnigreind X i = Y i+ Y i er leiðréttur flóðtoppur árið i, þar sem Y i er mældur flóðtoppur árið i og Y i er leiðrétting fyrir áhrifum mannvirkja X (i) er i-ta stærsta flóð raðarinnar. Uppröðun eða endurkomutími á gröfum (e. unbiased plotting position) er áætlaður með jöfnu fyrir Pearson type III dreifingar [11]. Jafnan byggir á PWM (e. probability weighted moment): T (i) = n +,3γ +,5 i,42 þar sem T (i) er endurkomutími i-ta stærsta flóðsins X (i), n = 65 er lengd raðarinnar og =,3 er skakki (e. unbiased skew) sem er leiðréttur fyrir Pearson type III dreifingu skv. [33]. Niðurstöður tíðnigreiningar augnabliksrennslis eru á mynd 1 og sólarhringsrennslis á mynd 11. Reiknuð fylgni Gumbel dreifingar við söguleg flóð er r =,98 og Log-Pearson type III dreifingar r =,99 samkvæmt Probability Plot Correlation Coefficient Test [1], þ.a. lítill munur er á fylgni dreifinganna við undirliggjandi gögn. Hvorugri dreifingunni er unnt að hafna með 9% öryggi. 5% og 95% öryggismörk Log- Pearson type III eru mun stærri en fyrir Gumbel í flóðum með langan endurkomutíma sem má rekja til skakkans sem er hár þar sem stærsta flóðið er nánast nógu stórt til að skilgreinast sem útgildi [7], en hvorugt matið á 1 ára flóði fellur innan öryggismarka hinnar. Við 1 ára endurkomutíma er bilið á milli 5% og 95% öryggismarka Log-Pearson type III ríflega helmingur af sjálfu matinu. Fleiri dreifingar en Gumbel og Log-Pearson type III má nota til að meta stærð flóða með endurkomutíma út frá sögulegum flóðum. Gumbel tilheyrir fjölskyldu GEV-dreifinga eins og t.d. Weibull, en með henni verður mat á stærð flóða mjög svipað og með Gumbel. Þá er einnig unnt að reikna stærð flóða með vissan endurkomutíma út frá minnstu kvaðratskekkju með Gumbel dreifingu, og er niðurstaðan mjög svipuð hvort sem notuð er sama uppröðun sögulegra flóða og hér er miðað við eða Weibull-uppröðun. Tíðnigreining með þriggja stika Log-normal dreifingu er mjög nálægt því að meta stærð flóða með endurkomutíma mitt á milli Gumbel og Log-Pearson type III. Í Bandaríkjunum er notkun Log-Pearson type III dreifingar í flóðagreiningu algeng [7]. Í Noregi eru GEV dreifingar algengar og í leiðbeiningum með norskum vatnalögum [12] er sagt að við greiningu lengri raða en 5 ára skuli nota tveggja eða þriggja stika dreifingu. Þar er jafnframt bent á að tíðnigreiningarkúrfur 13

26 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. geti sveigt of mikið upp á við ef fá stór flóð og mörg mun minni flóð liggja til grundvallar eins og gjarnan gerist með haustflóð, því sé hætta á að flóð með langan endurkomutíma verði ofmetin. Við Þjórsártún, þar sem mörg lítil flóð og fá mjög stór flóð liggja til grundvallar, sjást þessi áhrif á Log-Pearson type III greiningu glögglega. Í Noregi þekkist að notað sé vegið meðaltal flóða út frá greiningu með mismunandi dreifingum [2]. Endanlegt mat á stærð flóða og notkun dreifinga er alltaf háð mati þess sem greinir flóðið á hversu vel tíðnigreining fellur að gögnum. Hér er valið að nota meðaltal Gumbel og Log-Pearson type III sem eru mjög nálægt 95% öryggismörkum Gumbel dreifingarinnar. Með því er tekið tillit til niðurstöðu skv. Log-Pearson type III þrátt fyrir bratt ris og víð öryggismörk sem mjög fá stór flóð í samanburði við minni flóðin valda. Meðaltalið fellur innan öryggismarka Log-Pearson type III dreifingarinnar. Á myndum 1 og 11 sést að stærsta sögulega flóðið sem varð árið 26 er rétt ofan við meðaltalskúrfuna. Náttúrulegt flóð með 1 ára endurkomutíma skv. Log-Pearson type III dreifingu og Gumbel dreifingu er sýnt í töflu 2 ásamt mati frá 26 og nýju mati. Tafla 2 1 ára náttúrulegt flóð Log- Pearson type III Gumbel meðaltal nýtt mat (213) eldra mat (frá 26) [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 /s] hækkun með nýju mati Q 1,max % Q 1,sól % Q 1,max/Q 1,sól 1,1 1,8 1,9 1,1 1,7 Í töflu 3 er mat á náttúrulegu flóði með endurkomutíma 5, 1, 5, 1, 5 og 1 ár. Tafla 3 Náttúrulegt flóð með endurkomutíma í Þjórsá við Þjórsártún T: endurkomutími [ár] Q T,max Q T,sól

27 Sólarhringsrennsli [m³/s] Augnabliksrennsli [m³/s] Mynd 1 Áætlað mesta augnabliksrennsli Meðaltal LP-TIII og Gumbel Log-Pearson Type III EV Type I, Gumbel 5% og 95% öryggismörk (LP-TIII) 5% og 95% öryggismörk (Gumbel) Endurkomutími [ár] Þjórsá við Þjórsártún tíðnigreining náttúrulegra flóða mesta árlega augnabliksrennsli eftir leiðréttingu fyrir áhrifum mannvirkja (gögn frá ) Mynd Endurkomutími [ár] Þjórsá við Þjórsártún tíðnigreining náttúrulegra flóða mesta árlega sólarhringsrennsli eftir leiðréttingu fyrir áhrifum mannvirkja (gögn frá ) Áætlað mesta sólarhringsrennsli Meðaltal LP-TIII og Gumbel Log-Pearson Type III EV Type I, Gumbel 5% og 95% öryggismörk (LP-III) 5% og 95% öryggismörk (Gumbel) 15

28 Mesta náttúrulega augnabliksrennsli hvers árs [m³/s] Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. 3.6 Samanburður við eldri greiningu Í eldri flóðagreiningu var náttúrulegt augnabliksrennsli við Þjórsártún með 1 ára endurkomutíma metið 28 m 3 /s [35-39]. Hér hækkar mat á slíku flóði í 44 m 3 /s, um 16 m 3 /s eða um 57 %. Þessi hækkun skýrist af tveimur þáttum sem greina má á mynd 12: 1) Við endurskoðun rennslislykils við Þjórsártún hækkaði mat á rennsli í stórum atburðum verulega. Mesta augnabliksrennsli í eldri greiningu var árið 1948, þá metið 2124 m 3 /s. Með nýjum lykli er sama flóð nú metið 3 m 3 /s. Augnabliksrennsli með 1 ára endurkomutíma sem byggir á endurskoðaðri röð frá 1947 til 22 er 4 m 3 /s í stað 28 m 3 /s áður sem samsvarar um 43% hækkun. 2) Í nýrri greiningu lengist röðin sem greind er um átta ár. Í desember 26 kom stærsta flóð í Þjórsá frá upphafi mælinga þegar leiðrétt hefur verið fyrir áhrifum mannvirkja [3], mesta augnabliksrennsli í því er áætlað 317 m 3 /s, þ.e. litlu stærra en nýtt mat á flóði Með þessari viðbót hækkar augnabliksrennsli úr 4 m 3 /s í 44 m 3 /s sem samsvarar um 1% hækkun. Af ofangreindu sést að stærstan hluta hækkunarinnar má rekja til breytinga á rennslislykli við Þjórsártún Flóð frá Flóð frá Mesta náttúrulega augnabliksrennsli hvers árs í eldri greiningu [m³/s] Mynd 12 Þjórsá við Þjórsártún samanburður á mati á flóðum við nýja og eldri greiningu 16

29 Augnabliksrennsli [m³/s] Mat á stærstu flóðum árin 196, 1961 og 1969 hefur minnkað frá fyrri greiningu eins og sést á mynd 12, þar sem Veðurstofa Íslands telur ekki nægileg gögn til staðar til að styðja fyrra mat eða að um ofmat hafi verið að ræða, sjá viðauka 1. Á mynd 13 sést dreifing flóða skv. eldri greiningu og skv. þeirri greiningu sem hér er gerð, en með lengri röð og nýjum lykli fjölgar mjög stórum flóðum sem ráða mestu um niðurstöður tíðnigreiningar. 2% 15% 1% 5% % Rennslisbil [m³/s] greining frá ný greining Mynd 13 Þjórsá við Þjórsártún dreifing náttúrlegra flóða mesta árlega augnabliksrennsli 3.7 Næmni fyrir leiðréttingu vegna áhrifa mannvirkja Mannvirki hafa töluverð áhrif á flóð eins og sést á myndum 7 og 8. Leiðrétting fyrir áhrifum mannvirkja er því mikilvægur þáttur í mati á flóðum. Þar sem leiðréttingin er í langflestum atburðum gerð með einföldum reiknireglum eins og lýst er í kafla 3.4, er hér skoðuð næmni mats á 1 ára náttúrulegu augnabliksrennslis fyrir leiðréttingunni. Mælda röðin sem tíðnigreining byggir á er 65 ára löng, þar af höfðu mannvirki engin áhrif á flóð í 26 ár. Nákvæm leiðrétting fyrir áhrifum mannvirkja á flóð var gerð með flóðalíkani fyrir þrjú ár; 1992, 22 og 26. Einfaldar leiðréttingar voru gerðar fyrir 36 ár, eða ríflega helming raðarinnar. Þannig leiðrétt 65 ára röð er tíðnigreind til að finna flóð með endurkomutíma án áhrifa mannvirkja, þ.e. flóð við Þjórsártún ef engin mannvirki væru á vatnasviðinu, sjá kafla 3.5. Á mynd 14 er sýnt mesta augnabliksrennsli í 1 ára flóði skv. Log-Pearson Type III, Gumbel og meðaltali þeirra tveggja, en lokamat á flóðum byggir á meðaltalinu. Á x-ás er frávik leiðréttingar Mynd % -5% +% +5% +1% Frávik leiðréttingar Log-Pearsson Meðaltal Gumbel Næmni 1 ára náttúrulegs augnabliksrennslis fyrir leiðréttingum sögulegra flóða vegna áhrifa mannvirkja 17

30 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. fyrir þau 36 ár sem voru leiðrétt með einfaldri aðferð. % merkir leiðréttinguna sem notuð er í lokamati í kafla 3.5 og niðurstöður þessarar greiningar byggja á. -1% merkir að leiðrétting var minnkuð um 1%, þ.e. engin leiðrétting gerð á mældu flóði 36 ára. 1% þýðir að leiðrétting var aukin um 1% og þannig tvöfölduð í flóði 36 ára. Í næmnigreiningu er leiðréttingu árin 1992, 22 og 26 sem var nákvæm haldið óbreyttri. Stærð fjögurra stærstu flóðanna á þessum 65 árum, þ.e. árin 26, 1948, 1953 og 1949, breytast ekki í þessari greiningu þar sem þrjú þeirra urðu fyrir 1973 og mannvirki höfðu því ekki áhrif á þau, og eitt þeirra er leiðrétt með nákvæmri aðferð. Hér eru því í rauninni skoðuð áhrif þess á mat á 1 ára flóð að stækka (auka leiðréttingu) eða minnka (minnka leiðréttingu) minni flóð eftir Á mynd 14 sést að 1 ára flóð samkvæmt Log-Pearson Type III er viðkvæmara fyrir leiðréttingum vegna mannvirkja en flóð skv. Gumbel og áhrif á flóð eru gagnstæð. Fyrir -1% til +1% leiðréttingu er 1 ára flóð á bilinu m 3 /s. Athygli vekur að eftir því sem leiðréttingin verður stærri á flóðum eftir 1973 þegar mannvirki hafa áhrif, verður mat á flóði með 1 ára endurkomutíma skv. Log-Pearson Type III minna. Með því að auka leiðréttingu stækka minni flóðin, og munur á stóru og litlu flóðunum minnkar sem hefur þau áhrif að Log-Pearson Type III rís ekki jafn bratt fyrir langan endurkomutíma. Þannig minnkar mat á flóðum með 1 ára endurkomutíma skv. Log-Pearson Type III, þó fjögur stærstu sögulegu flóðin minnki ekki. 3.8 Samanburður við önnur lönd Í Noregi er flóð með endurkomutíma reiknað með tveggja eða þriggja stika dreifingu ef mæliröðin er lengri en 5 ár líkt og hér hefur verið gert. Oftast er valið að byggja á þeirri greiningu sem fellur best að mældum stærri flóðum. Þá eru mæliraðir frá stöðum í nágrenninu greindar til samanburðar. Ef til eru langar mæliraðir er notað einhvers konar meðaltal úr greiningum. Sérstaklega er varað við tíðnigreiningu á haustflóðum þar sem mikill munur er á stærð flóða og mörg lítil flóð og fá mjög stór flóð liggja til grundvallar, en þá er hætta á að tíðnigreiningarkúrfan verði of brött og að stærð flóða með langan endurkomutíma sé ofmetin. Þriggja stika tíðnigreining fyrir flóð í Þjórsá við Þjórsártún fellur betur að stóru mældu flóðunum. Hún sýnir þó feril sem er mun brattari en samkvæmt tveggja stika tíðnigreining. Hlutfall flóðtopps í 1 ára flóði og meðalársflóðs er 3,2 fyrir Þjórsá við Þjórsártún eins og sjá má í töflu 4 og mynd 15. Hlutfallið á milli 1 ára flóðs og meðalársflóðs er lítið eða ekkert háð stærð vatnasviðsins. Af ofangreindu má sjá að hlutfallið við Þjórsártún er lægra en fyrir haustflóð í Noregi og svipað og stærri vorflóð á hálendi Noregs [12]. Tafla 4 Hlutfall á milli 1 ára flóðs og meðalársflóðs Q 1/Q M Noregur haustflóð 3,5 4,7 ársflóð 2,7 3, vorflóð 2,3 3,1 Þjórsá við Þjórsártún 3,2 18

31 Q T /Q M 5, 4, 3, 2, 1,, Endurkomutími, T [ár] Vorflóð í Noregi Ársflóð í Noregi Haustflóð í Noregi Þjórsá við Þjórsártún Mynd 15 Hlutfall á milli flóðs með endurkomutíma og meðalársflóðs í Noregi og í Þjórsá við Þjórsártún Í ICOLD Bulletin 125 [8] er stungið upp á aðferð til að meta útmörk stórra flóða út frá stærstu mældu flóðum veraldar. Byggt er á aðferð Francou-Rodier fyrir vatnasvið sem eru stærri en 3 km 2 þar sem útmörk eru reiknuð með Q = 1 6 [A 1 8 ] 1 K 1 Hér er Q útmörk flóða í m 3 /s, A er stærð vatnasviðs í km 2 og K er Francou-Rodier stuðull 6,4. Samkvæmt þessu væri flóð í Þjórsá við Þjórsártún aldrei stærra en 33 m 3 /s. Á mynd 16 hefur nýju mati á flóðtoppi í náttúrulegu flóði með 1 ára endurkomutíma verið bætt inn á mynd sem sýnir stærstu mældu flóð veraldar ásamt ofangreindu mati á útmörkum, jafnframt sést stærsta mælda flóð í Þjórsá, þ.e. flóðtoppur árið 26 þar sem leiðrétt hefur verið fyrir áhrifum mannvirkja. Nýtt mat á 1 ára flóði er stærðargráðu minna en stærstu mældu flóð fyrir vatnasvið af þessari stærð. Í vinnu við endurmat flóða frá 26 var aftakaflóð á svæðinu metið um 2 m 3 /s sem virðist ekki vera svo ýkja langt frá mældum stórflóðum. Meðalafrennsli af vatnasviði Þjórsár við Þjórsártún í 1 ára flóði er 527 l/s/km 2, þ.e. 1 ára sólarhringsrennsli deilt með stærð vatnasviðsins. Með leiðbeiningum um flóðareikninga sem fylgja norsku vatnalögunum er samantekt yfir meðalafrennsli vatnasviða (n. spesifikk vannføring) sem er unnin úr safni þarlendra flóðagreininga. Meðalafrennsli í 1 ára flóði af stærri vatnasviðum en 6 km 2 getur verið lítið eða allt niður í 2-3 l/s/km 2. Í ánni Namsen sem rennur í Oslóarfjörð er meðalafrennsli 6-8 l/s/km 2. Í Suður-Þrændalögum er lítil náttúruleg flóðdempun og meðalafrennsli er þar l/s/km 2. Af því má sjá að meðalafrennsli af vatnasviði Þjórsár í 1 ára flóði er innan eðlilegra marka. Á mynd 17 eru sýndar hámarkskúrfur fyrir meðalafrennsli í stórum flóðum skipt eftir löndum og svæðum [4]. Hér er ekki um að ræða 1 ára flóð heldur stærstu mældu flóð (e. maximum spesific discharges of outstanding floods in Europe). Flóðtoppi í 1 ára flóði í Þjórsá við Þjórsártún hefur verið bætt inn á myndina. Þjórsá lendir undir hámarkskúrfum fyrir m.a. Bretland en yfir kúrfu fyrir Noreg. 19

32 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. Mynd 16 Mæld stærstu flóð veraldar og hámarkskúrfa, flóðum í Þjórsá bætt inn á mynd úr [8] 1 ára flóðtoppur í Þjórsá við Þjórsártún Mynd 17 Kúrfa fyrir hámarksrennsli skipt eftir löndum og svæðum, flóði í Þjórsá bætt inn á mynd úr [4] 2

33 4 Náttúrulegt flóð Náttúrulegt flóð er flóð án áhrifa mannvirkja. Í kafla 4.1 er metið náttúrulegt flóð í Neðri Þjórsá með 1 ára endurkomutíma og í kafla 4.2 náttúrulegt flóð með 5 og 6 ára endurkomutíma ára náttúrulegt flóð Flóðalíkan er hér notað til að meta 1 ára náttúrulegt flóð í Þjórsá frá Sultartanga að Þjórsártúni. Líkaninu er lýst í viðauka 4 en það var sett upp við endurmat flóða 26, og var þá notað til að meta flóð með endurkomutíma og aftakaflóð á öllu Þjórsár- Tungnaárvatnasviðinu. Matið frá 26 gildir enn fyrir aftakaflóð á öllu vatnasviðinu og fyrir flóð með endurkomutíma í Þjórsá ofan Sultartanga, í Köldukvísl og í Tungnaá. Við mat á yfirborðsvatni í 1 ára náttúrulegu flóði er gert ráð fyrir að dreifing úrkomu og bráðnunar í rúmi og tíma sé sú sama og í aftakaveðri sem metið var 26. Yfirborðsvatn í aftakaatburði á öllum hlutsvæðum líkansins er margfaldað með fasta sem er sá sami fyrir öll hlutsvæði og varandi atburðarins styttur. Með þessum tveimur stærðum, þ.e. margföldunarfasta og varanda atburðar, er yfirborðsvatn kvarðað að tveimur þekktum stærðum; mesta augnabliksrennsli og mesta sólarhringsrennsli, sem fundin voru með tíðnigreiningu í kafla 3.5 og koma fram í töflu 2. Þegar afrennsli flóðalíkansins hefur verið kvarðað að náttúrulegum augnabliksrennsli og sólarhringsrennsli í 1 ára flóði má skoða rennsli víða innan vatnasviðsins í þeim atburði sem veldur 1 ára flóði við Þjórsártún. Náttúrulegt 1 ára flóð í Þjórsá frá Sultartanga að Þjórsártúni er í sama atburði. Rennsli á öðrum stöðum í þessum atburði má skoða, en það er ekki mat á 1 ára flóði á þeim stöðum. 21

34 Rennsli [m³/s] Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. Á mynd 18 sést flóðferill í 1 ára náttúrulegu flóði við Þjórsártún, þ.e. eins og flóðið væri án allra mannvirkja, skv. nýju mati ,5% Haust SSV-átt í 1,5d 26,4% Vetur-vor SSV-átt í 1,5d 4,85% Úrkoma SSV-átt í 1,25d Mynd 18 1 ára náttúrulegt flóð við Þjórsártún miðað við haustflóð, vetrar-vorflóð og úrkomuflóð á frosna jörð. Fram kemur margföldunarfasti á aftakaatburð til að fá 1 ára flóð miðað við mismunandi aðstæður á vatnasviðinu og varandi atburðar Í töflu 5 og mynd 19 er nýtt mat á 1 ára náttúrulegu flóði í Neðri Þjórsá; við Sultartanga neðan ármóta Tungnaár, við Haga, við Búðafoss og við Þjórsártún. Tafla 5 Nýtt mat á 1 ára náttúrulegu flóði í Neðri Þjórsá vatnasvið mesta augnabliksr ennsli mesta sólarhringsrennsli meðalafrennsli vatnasviðsins m.v. sólarhringsrennsli [km 2 ] [m 3 /s] [m 3 /s] [l/s/km 2 ] Sultartangi neðan ármóta Tungnaár Hagi Búðafoss Þjórsártún

35 Rennsli [m³/s] Þjórsá við Þjórsártún Þjórsá við Haga Þjórsá við Búða Þjórsá við Sultartanga Mynd 19 Nýtt mat á 1 ára náttúrulegu flóð í Neðri Þjórsá Á myndum 2, 21 og 22 er sýnt flóð við Vatnaöldur og Hald í Tungnaá og við Norðlingaöldu í Þjórsá á sama tíma og 1 ára flóð er við Þjórsártún, jafnframt er sýnt núgildandi mat á 1 ára flóði á þessum sömu stöðum sem fundið var í flóðagreiningu frá 26 [38], en það er í öllum tilfellum stærra en rennsli þegar 1 ára flóð er við Þjórsártún. Ofangreindir staðir eru s.k. lykilstaðir í greiningu frá 26 eins og mælistaðurinn við Þjórsártún. Í viðauka 2 eru sýndir flóðferlar á fleiri stöðum á sama tíma og 1 ára flóð er við Þjórsártún. 23

36 Rennsli [m³/s] Rennsli [m³/s] Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf ára náttúrulegt flóð við Vatnaöldur (26) Í 1 ára náttúrulegu flóði við Þjórsártún að vetri-vori Í 1 ára náttúrulegu flóði við Þjórsártún að hausti Í 1 ára náttúrulegu flóði við Þjórsártún í úrkomu á frostna jörð Mynd 2 Náttúrulegt flóð við Vatnaöldur (vhm96); 1 ára flóð við Vatnaöldur skv. núgildandi mati frá 26 og rennsli á sama stað þegar 1 ára flóð er við Þjórsártún skv. nýju mati ára náttúrulegt flóð við Hald (26) Í 1 ára náttúrulegu flóði við Þjórsártún að vetri-vori Í 1 ára náttúrulegu flóði við Þjórsártún að hausti Í 1 ára náttúrulegu flóði við Þjórsártún í úrkomu á frostna jörð Mynd 21 Náttúrulegt flóð við Hald (vhm98); 1 ára flóð við Hald skv. núgildandi mati frá 26 og rennsli á sama stað þegar 1 ára flóð er við Þjórsártún skv. nýju mati 24

37 Rennsli [m³/s] ára náttúrulegt flóð við Norðlingaöldu (26) Í 1 ára náttúrulegu flóði við Þjórsártún að vetri-vori Í 1 ára náttúrulegu flóði við Þjórsártún að hausti Í 1 ára náttúrulegu flóði við Þjórsártún í úrkomu á frostna jörð Mynd 22 Náttúrulegt flóð við Norðlingaöldu (vhm1); 1 ára flóð við Norðlingaöldu skv. núgildandi mati og rennsli á sama stað þegar 1 ára flóð er við Þjórsártún 25

38 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf og 6 ára náttúrulegt flóð Í töflu 6 er nýtt mat á 5 og 6 ára náttúrulegu flóði í Neðri Þjórsá. Við Þjórsártún er flóðið metið með tíðnigreiningu, sbr. kafli 3.5. Við Búðafoss, Haga og Sultartanga er flóðið metið með eftirfarandi líkingu, sjá t.d. [41], veldisvísir er valinn út frá sögulegum stórum flóðum á Íslandi: Q 5 = Q 5,Þ ( A 2 3 ) A Þ þar sem Q 5 er flóð á viðkomandi stað með 5 ára endurkomutíma, Q 5,Þ er flóð Þjórsár við Þjórsártún með 5 ára endurkomutíma, A er stærð vatnasviðs viðkomandi staðar og A Þ er stærð vatnasviðs Þjórsár við Þjórsártún. Sama líking er notuð fyrir mesta augnabliksrennsli og mesta sólarhringsrennsli. Flóð með 6 ára endurkomutíma er fundið á sama hátt. Tafla 6 Nýtt mat á 5 og 6 ára náttúrulegu flóði í Neðri Þjórsá Sultartangi neðan ármóta Tungnaár vatnasvið flóðtoppur 5 ára flóð 6 ára flóð flóðtoppur sólarhringsrennsli sólarhringsrennsli [km 2 ] [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 /s] Hagi Búðafoss Þjórsártún

39 5 Flóð með mannvirkjum Hönnunarflóð byggja á flóðum með áhrifum mannvirkja, þegar veðuratburður hefur verið kvarðaður að 1 ára náttúrulegu flóði þá eru tekin inn áhrif mannvirkja. Sami atburður og sömu aðstæður á vatnasviðinu liggja þá til grundvallar, en flóðið er rakið niður eftir vatnasviðinu í flóðalíkani þar sem tekið er tillit til lóna, stýringa á flóðvirkjum, veitna og rennslis um stöðvar. Nýtt mat á 1 ára náttúrulegu flóði í Neðri Þjórsá sem sett er fram í kafla 4.1 liggur þannig til grundvallar nýju mati á 1 ára flóði með áhrifum mannvirkja í Neðri Þjórsá. Í flestum tilfellum eru stýringar tiltölulega einfaldar, flóðlokum er stýrt til að flytja rennsli í viðkomandi flóði eða flóðvatn rennur á yfirfalli. Stór flóð koma ekki algerlega á óvart og mjög líklegt að rekstrarmenn fylgist nákvæmlega með stöðu lóna og myndu stjórna öllum flóðvirkjum í slíkum atburði til að lágmarka skaða, allt frá upphafi til enda atburðarins. Eitt af hönnunarflóðum stíflumannvirkja er s.k. notmarkaflóð sem er 1 ára flóð að teknu tilliti til mannvirkja. Í samræmi við kröfur í norskum vatnalögum er reiknað með að stýringum sé hagað þannig að þær séu óhagstæðar fyrir Neðri Þjórsá (þ.e. yllu flóði með stórum flóðtoppi) en þó raunhæfar. Upphafsvatnsborð er hæsta rekstrarvatnsborð í öllum lónum ef slíkt er raunhæft. Stýringum er þannig háttað að vatnsborð sé ekki undir hæsta rekstrarvatnsborði í upphafi atburðar, þó í raun myndu rekstraraðilar mögulega reyna að lækka í lónum með því að opna botnrásir og/eða flóðvirki til að vera betur í stakk búnir til að takast á við flóðið. Í hönnunarflóði þarf að gera ráð fyrir að stýranleg mannvirki kunni að vera óvirk ef slíkt er óhagstætt. Ímyndaður atburður á sér stað að hausti þegar miðlunarlón eru full og því áhrif mannvirkja á framgang flóðs minni, þ.e.a.s. flóðdempun fullra lóna er lítil. Rennsli um flestar vélar er áætlað 8% af virkjuðu rennsli. Þrjár gúmmílokur eru á yfirfalli Köldukvíslarstíflu við Sauðafell. Sjálfvirkt stjórnkerfi þeirra hleypir lofti úr þeim, einni af annarri, ef vatnsborð hækkar umfram ákveðna stýrihæð. Kerfið blæs einnig upp lokurnar þegar vatnsborð lækkar aftur. Sjálfvirka kerfinu er stýrt af iðnaðartölvu. Ef það bregst af einhverjum ástæðum þá tekur vélræn vörn við sem hleypir lofti úr einni loku af annarri þegar vatnsborð hefur náð neyðarstýringarhæð, þá er ekki blásið sjálfvirkt aftur lofti í lokurnar. Fimm gúmmílokur eru á yfirfalli Sultartangastíflu með samskonar rafrænt stýrikerfi. Neyðarkerfið á gúmmílokunum við Sultartangalón fellir allar fimm lokurnar samtímis þegar vatnsborð hefur náð ákveðinni hæð og rafræn stýring hefur ekki fellt þær. Til stendur að breyta neyðarstýringunni við Sultartangalón þannig að ein loka verði loftlaus í einu líkt og við Sauðafell 1 og hér er reiknað með að ráðist verði í þá breytingu áður en fyrirhugaðar virkjanir verði byggðar. Reiknað með eins stýringum á flóðvirkjum og sama stöðvarrennsli og gert var í úreltu mati á hönnunarflóðum fyrirhugaðra virkjana í Neðri Þjórsá [26 og 27], en jafnframt skoðuð áhrif stýringa á gúmmílokum á yfirfalli Köldukvíslarstíflu við Sauðafellslón og yfirfalli Sultartangastíflu. Í viðauka 5 er flóðið rakið miðað við núverandi neyðarstýringu við Sultartanga og miðað við neyðarstýringu við Sauðafell eins og hún var áður, þ.e. allar lokurnar yrðu loftlausar samtímis. Ekki er tekið tillit til miðlunar í nokkrum lónum. Hreysislón, Eyvindarlón og Stóraverslón eru lítil og hafa mjög lítil áhrif á framgang flóða. Þau eru á skurðaleið Kvíslaveitu og engin flóðvirki eru við þau. Bjarnarlón og Búrfellsvirkjun hafa lítil áhrif á flóð, lónið er lítið og rennsli stýrt inn í það. Þar sem Hvammsvirkjun, Holtavirkjun og Urriðafossvirkjun eru rennslisvirkjanir og lónin tiltölulega lítil í samanburði við flóð á 1 Skv. símtali við Daða Viðar Loftsson hjá Landsvirkjun

40 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. svæðinu hafa þessi fyrirhuguðu lón og flóðvirki þeirra mjög lítil áhrif á framgang flóða. Þó þarf að huga að þeim áhrifum þegar endanleg hönnun flóðvirkja þeirra liggur fyrir. Upphafsskilyrði og stýringar á mannvirkjum eru taldar upp í töflu 7. Sjá má skýringar á vatnsvegum á mynd 3. Í kafla 5.1 eru teknar saman upplýsingar um stærð flóðs við Haga, Búða og Þjórsártún miðað við mismunandi sviðsmyndir í 1 ára flóði sem settar eru fram í köflum 5.1.1, og

41 Tafla 7 Kvíslaveita Þjórsárlón Hreysislón Eyvindarlón Kvíslavatn Stóraverslón Kaldakvísl Hágöngulón Sauðafellslón Þórisvatn Tungnaá Krókslón Hrauneyjalón Sporðöldulón Neðri Þjórsá Sultartangalón Bjarnalón Hagalón Árneslón Heiðarlón Upphafsskilyrði og stýringar Upphafsvatnsborð við yfirfallshæð 613, m y.s. Botnrás lokuð Ekki ístruflanir í skurðum Ekki reiknað með lóninu Ekki reiknað með lóninu Upphafsvatnsborð við venjulegt rekstrarvatnsborð 65, m y.s. (skv. Gagnagrunnsbók) Botnrás lokuð Ekki ístruflanir í skurðum Upphafsstaða: innrennsli jafnt útrennsli Ekki ístruflanir í skurðum Upphafsvatnsborð í yfirfallshæð 816, m y.s. 25 m 3 /s um botnrás og 1,7 m 3 /s leki Rafræn stýring / breytt neyðarstýring Upphafsvatnsborð við yfirfallshæð 579, m y.s. Botnrás lokuð Ekki truflanir í Köldukvíslarskurðum Upphafsvatnsboð í 578,9 m y.s. þ.a. rennsli frá Sauðafellslóni sé 7 m 3 /s. 7 m 3 /s um Vatnsfellsstöð Upphafsvatnsborð við yfirfallshæð 498, m y.s. Botnrás er opnuð í 1 m 3 /s þrepum til að koma í veg fyrir að renni á yfirfalli. Botnrás lokað aftur til að vatnsborð fari ekki niður fyrir óskgildi 496, m y.s. 21 m 3 /s um Sigöldustöð Upphafsvatnsborð er í hæð 425, m y.s. en það er hámarksvatnshæð til 14. október skv. Rekstrarforskrift. Flóðlokur opnaðar þ.a. þær flytji það magn sem kemur frá Krókslóni 22 m 3 /s um Hrauneyjafossstöð Upphafsvatnsborð við yfirfallshæð 337,3 m y.s. 224 m 3 /s rennsli um Búðarhálsstöð Rafræn stýring / neyðarstýring Upphafsvatnsborð í yfirfallshæð m.v. uppblásnar gúmmílokur 297,55 m y.s. 48 m 3 /s um botnrás 253 m 3 /s rennsli um Sultartangastöð Ekki reiknað með lóninu og Búrfellsstöð í rakningu Ekki reiknað með lóninu og Hvammsstöð í rakningu Ekki reiknað með lóninu og Holtastöð í rakningu Ekki reiknað með lóninu og Urriðafossstöð í rakningu 29

42 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf ára flóð með mannvirkjum Tafla 8 sýnir samanburð á flóði í Neðri Þjórsá í 1 ára atburði með mismunandi stýringum á gúmmílokum við Sauðafell og Sultartanga. Eins og sést hafa stýringar á gúmmílokunum lítil áhrif á flóð í Neðri Þjórsá enda verður ein gúmmíloka við Sauðafell og allar fimm gúmmílokurnar við Sultartanga loftlausar í öllum stýringum í þessum atburði. Mesta rennslið er þegar lokur falla á neyðarstýringu, en minnsta þegar sjálfvirk rafræn stýring er virk. Neyðarstýring veldur aðeins 2 25 m 3 /s stærri flóðum í Neðri Þjórsá heldur en rafræn stýring gerir. Tafla 8 1 ára flóð í Neðri Þjórsá m.v. mismunandi stýringar. Mesta rennsli er feitletrað Nýbreytt neyðarstýring við Sauðfell og rafræn stýring við Sultartanga (kafli 5.1.1) Rafræn stýring við Sauðafell og rafræn stýring við Sultartanga (kafli 5.1.2) Nýbreytt neyðarstýring við Sauðafell og fyrirhuguð neyðarstýring við Sultartanga (kafli 5.1.3) mesta sólarhringsrennsli mesta augnabliksrennsli [m 3 /s] [m 3 /s] Hagi 37 4 Búðafoss Þjórsártún Hagi Búðafoss Þjórsártún Hagi Búðafoss Þjórsártún

43 Vatnsborð [m y.s.] Rennsli [m³/s] Neyðarstýring á gúmmílokum við Sauðafell og rafræn stýring á gúmmílokum við Sultartanga Nýtt 1 ára flóð er hér rakið eftir vatnasviði Þjórsár við Þjórsártún og tekið tillit til áhrifa mannvirkja á framgang flóðsins. Reiknað er með samskonar stýringum og í mati á 1 ára flóði í Neðri Þjórsá frá 28 [26 og 27]. Þá var reiknað með að rafræn stýring á gúmmílokum á yfirfalli Köldukvíslarstíflu við Sauðafell væri óvirk og þar sem seinlegt og erfitt getur reynst að komast að þeim væri heldur ekki um handvirka stýringu að ræða og lokurnar færu því niður á neyðarstýringu. Neyðarstýringu gúmmílokanna hefur nú verið breytt þ.a. ein loka fer fyrst niður og hefur verið tekið tillit til þess hér. Reiknað var með að sjálfvirk rafræn stýring á gúmmílokum við Sultartanga virkaði, en í raun er lokunum oft stýrt handvirkt og þær látnar falla áður en til sjálfvirkrar stýringar kemur. Á mynd 23 sést rennsli um Þjórsárlón. Rennsli er á yfirfalli í rúman sólarhring, mest um 23 m 3 /s, sem fer eftir farvegi Þjórsár um mæli við Norðlingaöldu og inn í Sultartangalón Innrennsli í Þjórsárlón Rennsli úr Þjórsárlóni Yfirfall Þjórsárskurður Yfirfallshæð Mynd 23 Þjórsárlón 31

44 Vatnsborð [m y.s.] Rennsli [m³/s] Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. Á mynd 24 sést rennsli um Kvíslavatn sem er nokkuð stöðugt allan atburðinn, eða ríflega 2 m 3 /s úr Kvíslavatni. Vatnsborð í Kvíslavatni stígur í rúma tvo sólarhringa upp fyrir haft í flóðvarsskurði. Þó er hvorki reiknað með að renni yfir haftið né að það rofni þar sem það hefði óveruleg áhrif á flóð í Neðri Þjórsá Innrennsli í Kvíslavatn Svartárskurður Haft í flóðvarsskurði Mynd 24 Kvíslavatn 32

45 Vatnsborð [m y.s.] Rennsli [m³/s] Á mynd 25 sést rennsli um Hágöngulón, en flóðið dempast verulega í lóninu. Mesta rennsli á yfirfalli er nálægt 1 m 3 /s og vatnsborð fer hæst í um,6 m yfir yfirfallshæð Innrennsli í Hágöngulón 3 Yfirfall, botnrás og leki Yfirfallshæð 815 Mynd 25 Hágöngulón 33

46 Vatnsborð [m y.s.] Rennsli [m³/s] Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. Á mynd 26 er rennsli um Sauðafellslón og vatnsborð í Þórisvatni. Á mynd 27 er rennsli um Þórisvatn. Ein gúmmíloka á yfirfalli Köldukvíslarstíflu verður loftlaus þegar vatnsborð í Sauðafellslóni hefur náð neyðarstýringarhæð 579,7 m y.s., þá lækkar vatnsborð strax og hinar tvær lokurnar haldast uppblásnar. Ekki er blásið lofti í gúmmílokuna aftur í atburðinum og tæpum tveimur sólarhringum eftir að hún fellur fer að renna vatn úr Þórisvatni í Sauðafellslón og þaðan yfir loftlausa gúmmílokuna. Vatnsborð í Sauðafellslóni lækkar niður fyrir vatnsborð Þórisvatns eftir um tvo sólarhringa og fer þá að renna úr Þórisvatni í Sauðafellslón um Köldukvíslarskurðina tvo. Þetta rennsli héldi áfram þar til lofti yrði blásið í lokuna á yfirfalli Köldukvíslarstíflu, eða Þórisvatn væri komið niður í yfirfallshæð m.v. loftlausa loku, þ.e. 576,2 m y.s. Rennsli frá Þórisvatni hefur ekki áhrif á flóð í Neðri Þjórsá þar sem það hefst um svipað leyti og flóðtoppur er við Þjórsártún Heildarrennsli úr Sauðafellslóni Innrennsli í Sauðafellslón Yfirfall Köldukvíslarstíflu Köldukvíslarskurðir Sauðafellslón Þórisvatn 577 Mynd 26 Sauðafellslón og Þórisvatn, sjálfvirk rafræn stýring á gúmmílokum á yfirfalli Köldukvíslarstíflu óvirk og neyðarstýring virk, neikvætt rennsli í Köldukvíslarskurði merkir að rennsli er frá Þórisvatni í Sauðafellslón 34

47 Rennsli [m³/s] Rennsli [m³/s] Rennsli í Þórisvatn Rennsli um Vatnsfellsstöð -4 Mynd 27 Rennsli um Þórisvatn, innrennsli er frá Sauðafellslóni, ákoma á vatnið sjálft og rennsli frá nærvatnasviði. Neikvætt rennsli merkir að það rennur úr Þórisvatni í Sauðafellslón um Köldukvíslarskurði Mannvirki hafa ekki áhrif á rennsli við Vatnaöldur, sjá mynd 28, og er rennsli í þessum atburði þar hið sama og haustflóð sem sýnt er á mynd Mynd 28 Rennsli um Vatnaöldur 35

48 Vatnsborð [m y.s.] Rennsli [m³/s] Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. Rennsli um Krókslón er stýrt með botnloku í Sigöldustíflu til þess að halda vatnsborði í lóninu á ákveðnu bili. Fullopin loka nær að halda vatnsborði rétt undir yfirfallshæð. Lokan er höfð fullopin þar til vatnsborð er farið að nálgast óskgildi sem er 2 m fyrir neðan yfirfallshæð. Þess vegna bætir lónið í flóðið. Þetta hefur þó engin áhrif á flóðtopp í Neðri Þjórsá þar sem hann á sér stað þegar vatnsborð er enn við yfirfallshæð í Krókslóni. Þegar vatnsborð í Krókslóni fer að lækka er flóð í rénun í Neðri Þjórsá. Á mynd 29 er sýnt rennsli um Krókslón og vatnsborð í lóninu. 12 Innrennsli í Krókslón 1 Rennsli úr Krókslóni 8 Botnrás og leki 6 Sigöldustöð Yfirfallshæð Óskgildi í rekstri 495 : 24: 48: 72: 96: Mynd 29 Krókslón 36

49 Vatnsborð [m y.s.] Rennsli [m³/s] Á mynd 3 er sýnt rennsli um Hrauneyjalón og vatnsborð í lóninu sem er nokkuð stöðugt allan atburðinn þar sem flóðlokum er stýrt til að taka við rennsli frá Krókslóni Innrennsli í Hrauneyjalón Rennsli úr Hrauneyjalóni Flóðlokur Hrauneyjafossstöð Óskgildi í rekstri 424 : 24: 48: 72: 96: Mynd 3 Hrauneyjalón Rennsli í Sporðöldulón kemur frá Köldukvísl (yfirfalli á Köldukvíslarstíflu og vatnasviði neðan hennar) og Tungnaá (frárennsli Hrauneyjafossstöðvar og veituskurði ofan nýs yfirfalls í Tungnaá). Veituskurðurinn þjónar því hlutverki að innrennsli í lónið sé nægt þó svo að Hrauneyjafossstöð sé ekki í gangi, flóð í Tungnaá fara hins vegar ekki inn í lónið nema að takmörkuðu leyti, heldur fara um yfirfallið áfram eftir farvegi Tungnaár og framhjá stíflum Sporðöldulóns. 37

50 Vatnsborð [m y.s.] Rennsli [m³/s] Rennsli [m³/s] Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. Á mynd 31 sést rennsli um lónið ásamt vatnsborði í því. Vatnsborð er í upphafi í yfirfallshæð, það stígur í um einn og hálfan sólarhring og fer ekki að lækka aftur að ráði fyrr en eftir þrjá sólarhringa, því dempar lónið flóðið neðar á vatnasviðinu Heildarrennsli inn í Sporðöldulón Frá veituskurði úr Tungnaá Rennsli frá Köldukvísl Innrennsli í Sporðöldulón Rennsli úr Sporðöldulóni Yfirfall Rennsli um Búðarhálsstöð Flóðvarshæð Yfirfallshæð 337 Mynd 31 Sporðöldulón 38

51 Rennsli [m³/s] Á mynd 32 er sýnt rennsli á mælistaðnum í Tungnaá við Hald, neðan ármóta Köldukvíslar. Gerður er greinarmunur á 1 ára flóði mælistaðarins sem metið var árið 26 og þeim atburði sem veldur 1 ára flóði í Neðri Þjórsá sem hér er til umfjöllunar. 1 ára náttúrulegt flóð við Hald er með flóðtopp 175 m 3 /s, flóðtoppur við Hald í 1 ára náttúrulegu flóði í Neðri Þjórsá er um 16 m 3 /s. Flóð í þessum 1 ára atburði með áhrifum mannvirkja er því minna en 1 ára flóð mælistaðarins. Flóðtoppur er lægri en hann væri án áhrifa mannvirkja í þessum atburði, s.s. þarna minnka mannvirki flóð lítillega. Rennsli frá Tungnaá sem fer um Búðarhálsstöð kemur ekki fram við Hald, en á móti kemur vatn af vatnasviði Kvíslaveitu Rennsli við Hald í 1 ára náttúrulegu flóði í Neðri Þjórsá að hausti 1 ára náttúrulegt flóð við Hald Heildarrennsli við Hald Nærvatnasvið Frá yfirfalli Sporðöldustíflu Frá yfirfalli við veituskurð í Tungnaá 1 5 Mynd 32 Hald vhm 98 Á mynd 33 sést rennsli um Sultartangalón og vatnsborð. Efsta myndin sýnir innrennsli í lónið, annars vegar í 1 ára flóði í Neðri Þjórsá með áhrifum mannvirkja (breiðar línur) og hins vegar náttúrulegt 1 ára flóð (grannar línur). Mat á náttúrulegu flóði við Sultartanga byggir á sama atburði og 1 ára flóð í Neðri Þjórsá, og hækkar það mat með nýjum rennslislykli við Þjórsártún eins og önnur stór flóð í Neðri Þjórsá. Flóð inn í Sultartangalón með og án mannvirkja er nokkurn vegin jafn stórt. Vatnsborð í lóninu vex framan af atburðinum og minnkar þar með rennsli í farveginum neðan Sultartanga. Þarna munar þó ekki miklu þar sem flóðtoppur út úr lóninu er um 355 m 3 /s með mannvirkjum en um 38 m 3 /s án mannvirkja að hausti. Allar fimm gúmmílokurnar verða loftlausar á rafrænni sjálfvirkri stýringu, en úreltu mati á hönnunarflóðum í Neðri Þjórsá frá 28 féllu þrjár lokur [27]. Hönnunarflóð Sultartangastíflu er 4 m 3 /s [34], þ.e. nokkru hærra en nýtt mat á 1 ára flóði í og úr lóninu. 39

52 Vatnsborð [m y.s.] Rennsli [m³/s] Rennsli [m³/s] Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf ára náttúrulegt flóð við Sultartanga að hausti Úrelt mat á 1 ára náttúrulegu flóði við Sultartanga Heildarrennsli inn í Sultartangalón Frá Þjórsá Frá Búðarhálsstöð Frá Tungnaá Heildarrennsli úr Sultartangalóni Yfirfall Sultartangastöð Botnrás Rafræn stýring Yfirfallshæð: uppblásnar gúmmílokur Yfirfallshæð: loftlausar gúmmílokur 295 Mynd 33 Sultartangalón 4

53 Rennsli [m³/s] Á mynd 34 sést 1 ára flóð í Neðri Þjórsá miðað við að neyðarstýring sé á lokum við Sauðafell og rafræn stýring á lokum við Sultartanga Hagi Búði Þjórsártún 2 1 Mynd 34 Við Haga, Búðafoss og Þjórsártún 41

54 Vatnsborð [m y.s.] Rennsli [m³/s] Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. Rafræn stýring á gúmmílokum við Sauðafell og rafræn stýring á gúmmílokum við Sultartanga Undirliggjandi náttúrulegt flóð og stýringar eru hér að öllu leyti eins og lýst er í kafla nema að sjálfvirk rafræn stýring á gúmmílokum á yfirfalli Köldukvíslarstíflu við Sauðafell virkar. Þegar hönnunarflóð voru ákveðin fyrir Sporðöldulón var rýnt frekar í forsendur fyrir stýringar í Sauðafelli og í framhaldinu ákveðið að í hönnunaratburði mætti gera ráð fyrir að rafræn stýring virkaði þar. M.a. byggði ákvörðunin á því að á svæðinu er vararafstöð, og það væri tvöfaldur atburður að bæði aðal- og vararafmagn færi, sem þyrfti varla að gera ráð fyrir á sama tíma og flóð með 1 ára endurkomutíma verður á svæðinu. Rennsli í Þjórsá ofan Sultartanga, í Tungnaá ofan Sporðöldulóns og í Köldukvísl ofan Sauðafellslóns er eins og lýst er í kafla Á mynd 35 sést rennsli um Sauðafellslón og vatnsborð í Sauðafellslóni og Þórisvatni. Ein gúmmíloka verður ýmist loftlaus og fellur, eða lofti er aftur blásið í hana sjálfvirkt þegar vatnsborð fer niður fyrir ákveðna hæð. Þetta gerist í nokkur skipti. Með þessu móti verður óverulegt rennsli úr Þórisvatni í Sauðfellslón og Þórisvatn virkar því til minnkunar á flóði, þar sem hækkar í því meðan á atburðinum stendur Heildarrennsli úr Sauðafellslóni Innrennsli í Sauðafellslón Yfirfall Köldukvíslarstíflu Köldukvíslarskurðir Sauðafellslón Þórisvatn 577 Mynd 35 Sauðafellslón og Þórisvatn, sjálfvirk rafræn stýring á gúmmílokum á yfirfalli Köldukvíslarstíflu virk, neikvætt rennsli í Köldukvíslarskurði merkir að rennsli er frá Þórisvatni í Sauðafellslón 42

55 Vatnsborð [m y.s.] Rennsli [m³/s] Rennsli [m³/s] Á mynd 36 sést rennsli um Sporðöldulón. Flóðtoppur inn í Sporðöldulón er um 12 m 3 /s og því nærri 2 m 3 /s minni en þegar neyðarstýring er á gúmmílokunum eins og lýst er í kafla Heildarrennsli inn í Sporðöldulón Frá veituskurði úr Tungnaá Rennsli frá Köldukvísl Innrennsli í Sporðöldulón Rennsli úr Sporðöldulóni Yfirfall Rennsli um Búðarhálsstöð Flóðvarshæð Yfirfallshæð 337 Mynd 36 Sporðöldulón 43

56 Rennsli [m³/s] Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. Á mynd 37 sést rennsli um Hald. Flóðtoppur við Hald er um 13 m 3 /s, tæplega 2 m 3 /s minni en fyrir neyðarstýringu við Sauðafell eins og lýst er í kafla Heildarrennsli við Hald Nærvatnasvið Frá yfirfalli Sporðöldustíflu Frá yfirfalli við veituskurð í Tungnaá 1 5 Mynd 37 Hald vhm 98 44

57 Vatnsborð [m y.s.] Rennsli [m³/s] Rennsli [m³/s] Á mynd 38 sést rennsli um Sultartangalón. Mesta innrennsli er ríflega 32 m 3 /s en var tæplega 36 m 3 /s með neyðarstýringu við Sauðafell eins og sést á mynd 33. Fimm gúmmílokur verða loftlausar við rafræna stýringu við Sultartanga og flóðtoppur úr lóninu er um 34 m 3 /s samanborið við 355 m 3 /s m.v. neyðarstýringu við Sauðfell Heildarrennsli inn í Sultartangalón Frá Þjórsá Frá Búðarhálsstöð Frá Tungnaá Heildarrennsli úr Sultartangalóni Yfirfall Sultartangastöð Botnrás Rafræn stýring Yfirfallshæð: uppblásnar gúmmílokur Yfirfallshæð: loftlausar gúmmílokur 295 Mynd 38 Sultartangalón 45

58 Rennsli [m³/s] Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. Á mynd 39 sést rennsli við Haga, Búðafoss og Þjórsártún. Flóðtoppur við Þjórsártún reiknast um 39 m 3 /s í stað 41 m 3 /s með neyðarstýringu við Sauðfell Hagi Búði Þjórsártún 2 1 Mynd 39 Við Haga, Búðafoss og Þjórsártún 46

59 Vatnsborð [m y.s.] Rennsli [m³/s] Rennsli [m³/s] Neyðarstýring á gúmmílokum við Sauðafell og neyðarstýring á gúmmílokum við Sultartanga Undirliggjandi náttúrulegt flóð og stýringar eru hér að öllu leyti eins og lýst er í kafla fyrir utan að sjálfvirk rafræn stýring er óvirk bæði við Sauðafell og Sultartanga og lokur falla við neyðarstýringu. Reiknað er með að fyrirhugaðar breytingar á neyðarstýringu við Sultartanga hafi farið fram, þar sem lokur falla ein af annarri en ekki allar í einu. Rennsli í Þjórsá ofan Sultartanga, í Tungnaá og í Köldukvísl er eins og lýst er í kafla Á mynd 4 sést reiknað rennsli um Sultartangalón og vatnsborð þar. Rennslistoppur inn og út úr lóninu er um 2 m 3 /s stærri en þegar rafræn sjálfvirk stýring er virk á báðum stöðum. Ástæðan fyrir þessum litla mun er að bæði við Sauðafell og við Sultartanga verða jafn margar lokur loftlausar hvort sem rafræn eða neyðarstýring virkar. Við neyðarstýringu verða þær loftlausar við hærra vatnsborð og því verður stærri rennslistoppur frá lónunum Heildarrennsli inn í Sultartangalón Frá Þjórsá Frá Búðarhálsstöð Frá Tungnaá Heildarrennsli úr Sultartangalóni Yfirfall Sultartangastöð Botnrás Neyðarstýring Yfirfallshæð: uppblásnar gúmmílokur Yfirfallshæð: loftlausar gúmmílokur 295 Mynd 4 Sultartangalón 47

60 Rennsli [m³/s] Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. Á mynd 41 sést rennsli í Neðri Þjórsá. Flóðtoppur við Þjórsártún er um 25 m 3 /s stærri en ef rafræn sjálfvirk rafræn stýring virkar við Sauðafell og Sultartanga. Sólarhringsrennsli er 2 m 3 /s meira Hagi Búði Þjórsártún 2 1 Mynd 41 Við Haga, Búðafoss og Þjórsártún 48

61 Rennsli [m³/s] ára flóð með mannvirkjum Í úreltu mati á 1 ára náttúrulegu flóði við Þjórsártún er mesta augnabliksrennsli 28 m 3 /s [38]. Í nýju mati í kafla 3.5 er þetta flóð með um 6 ára endurkomutíma (sjá kafla 3.5). Úrelt mat á hönnunarflóði í Neðri Þjórsá byggir á ofangreindu mati á 1 ára flóði og að langmestu sömu stýringum á flóðvirkjum og gert er í nýju mati á 1 ára flóði með mannvirkjum í kafla 5.1. Því má líta á úrelt 1 ára flóð í Neðri Þjórsá með mannvirkjum sem nýtt mat á 6 ára flóði með mannvirkjum Náttúrulegt flóð Með mannvirkjum : 12: 24: 36: 48: 6: 72: 84: Mynd 42 6 ára flóð við Þjórsártún, náttúrulegt og með mannvirkjum, mynd tekin úr [26] Mesta augnabliksrennsli við Þjórsártún í 6 ára flóði með mannvirkjum er 235 m 3 /s. 49

62 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. 5

63 6 Aftakaatburðir Stíflur, flóðvirki, virkjanir og veitur hafa áhrif á framgang flóða. Í flestum tilfellum miðla mannvirkin flóðunum þ.a. þau verða minni en ella. Eftir því sem flóðin verða stærri hafa mannvirki minni áhrif, þannig eru í stórum flóðum lón fljót að fyllast og flóð getur enn verið í fullum gangi þegar renna fer um yfirföll og önnur flóðvirki. Eins og sást í kafla 5 hafa mannvirki lítil áhrif á 1 ára flóð í Neðri Þjórsá, þar sem þau minnkuðu flóðtopp úr 44 m 3 /s í m 3 /s, eða aðeins um 12-17% eftir því hvernig stýringum á gúmmílokum er háttað. Reyndar er líklegra að nýta mætti mannvirkin betur til að minnka flóð, t.a.m. með því að lækka í lónum þegar vitað er að stór flóðaatburður er í aðsigi. Í mjög stórum atburðum (töluvert stærri en 1 ára flóð) gætu mannvirki skemmst, flóðvör og jafnvel stíflur rofnað. Í slíkum atburðum hafa mannvirki áhrif til stækkunar á flóðum. Við enn stærri flóð (stærðargráðu stærri en 1 ára flóð) hafa mannvirki hverfandi áhrif á framgang flóða og skiptir þá litlu hvort stíflur og flóðvör rofna. Hér er farið yfir aftakaatburði á Þjórsár- Tungnaársvæði, sem sumir liggja til grundvallar hönnunarflóði. Jafnframt er til upplýsinga sett fram rennsli við Þjórsártún miðað við flóð sem fullnýtir flutningsgetu gúmmíloka og flóðvars við Sultartanga, þó atburður sem ylli því sé ekki þekktur og því ekki lagður til grundvallar við hönnun. Tíðni og stærð jökulhlaupa var mjög lauslega metin við gerð áhættumats fyrir virkjanir í Neðri Þjórsá [4], en slíkur atburður væri líklegastur til að valda mjög stóru flóði. Fjallað er um brotmarkaatburði og aftakaatburði í þessum kafla. Í töflu 9 er tekið saman mat á stærð flóða við Þjórsártún í brotmarkaatburðum sem liggja til grundvallar við hönnun. Tafla 9 Flóð við Þjórsártún í brotmarkaatburðum 1,5 x Q 1 við Þjórsártún 1,5 x Q 1 inn í Sultartangalón skemmdarverk mesta sólarhringsrennsli 545 m 3 /s mesta augnabliksrennsli 585 m 3 /s mesta sólarhringsrennsli 55 m 3 /s mesta augnabliksrennsli 55 m 3 /s allar fimm gúmmílokur við Sultartangalón rifnar samtímis í meðalársflóði < 2 m 3 /s 51

64 Rennsli [m³/s] Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. Í töflu 1 er tekið saman mat á stærð flóðs við Þjórsártún miðað við mismunandi rennsli og atburði ofar á vatnasviðinu, ýmist eru þessir atburðir of litlir til að skipta máli eða ekki nægilega vel þekktir til að byggja hönnun á þeim. Tafla 1 Flóð við Þjórsártún í öðrum aftakaatburðum aftakaflóð Q pmf mesta augnabliksrennsli 2 m 3 /s flóðvarsrof við Sultartangalón minni jökulhlaup stærri jökulhlaup flutningsgeta yfirfalls með loftlausar gúmmílokur og botnrásar m.v. vatnsborð í flóðvarshæð flutningsgeta yfirfalls með loftlausar gúmmílokur, botnrásar og rofins flóðvars m.v. vatnsborð í krónuhæð stíflu 67 m 3 /s u.þ.b. 23 m 3 /s má gera ráð fyrir að þau verði árviss atburður nokkur hundruð m 3 /s mjög háð aðgerðum við hjástíflu í Hágöngum og við Kvíslavatn. Stærð og tíðni mjög óviss. 6 m 3 /s 6.1 1,5 x 1 ára flóð í Neðri Þjórsá Reiknað er með að rafræn stýring á gúmmílokum sé virk, þ.e. atburður sem lýst er í kafla ,5 x 1 ára flóð með áhrifum mannvirkja er sýnt á mynd 43. Þetta er einn af brotmarkaatburðum sem taka skal tillit til við hönnun. 6 Hagi 5 Búði 4 Þjórsártún Mynd 43 1,5 x Q1 Við Haga, Búðafoss og Þjórsártún 6.2 1,5 x 1 ára flóð inn í Sultartangalón Brotmarkaflóð inn í Sultartangalón er einn af þeim atburðum sem gæti valdið stóru flóði í Neðri Þjórsá. Hér er miðað við skilgreindan brotmarkaatburð úr norsku vatnalögunum, þ.e. 1,5 x Q 1 þar sem Q 1 er innrennsli í Sultartangalón í flóði með 1 ára endurkomutíma með áhrifum mannvirkja. Reiknað er með að rafræn stýring sé virk við Sauðafell og við Sultartanga. Rennsli um Sultartangalón má sjá á mynd

65 Rennsli [m³/s] Vatnsborð [m y.s.] Rennsli [m³/s] Vatnsborð fer hæst í 299,4 m y.s., en flóðvarskróna er í 3 m hæð y.s. og því ekki hætta á að flóðvar bresti í þessum atburði. Flóðferill í Neðri Þjórsá sést á mynd 45, flóðtoppur við Þjórsártún er tæplega 55 m 3 /s. Ath. í þessum atburði er reiknað með 1 ára veðuratburði á vatnasviðið neðan Sultartanga. Ekki er reiknað með margföldum brotaatburði, þannig er hvorki reiknað með að rafræn stýring sé óvirt við Sauðafell né Sultartanga. Þessi atburður hefur þó verið skoðaður og niðurstaðan sú að vatnsborð í Sultartanga stígur ekki upp fyrir flóðvarshæð. Þetta er einn af brotmarkaatburðum sem taka skal tillit til við hönnun Rennsli inn í Sultartangalón Rennsli úr Sultartangalóni Flóðvarshæð 3 Rafræn stýring Yfirfallshæð: uppblásnar gúmmílokur 296 Yfirfallshæð: loftlausar gúmmílokur 295 Mynd 44 Sultartangalón, brotmarkaatburður Hagi Búði Þjórsártún 2 1 Mynd 45 Við Haga, Búðafoss og Þjórsártún 53

66 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. 6.3 Skemmdarverk Rof á einni af stærstu jarðstíflunum á Þjórsár- Tungnaársvæðinu ylli mjög stóru flóði sem aftur gæti valdið flóðvars- og jafnvel stíflurofi Sultartangastíflu. Reiknað er með að unnt yrði að stöðva skemmdarverkamenn tímanlega sem hygðust rjúfa stíflur þar sem flutningur stórvirkra vinnuvéla upp að stíflum væri áberandi og það er umfangsmikil framkvæmd að rjúfa jarðstíflu. Eftirlitsmyndavélar eru á sumum af stærstu stíflunum og hægt er að fylgjast með þeim af skjá í vaktherbergjum, en ekki er kerfisbundið eftirlit allan sólarhringinn 2. Fyrir utan að rjúfa stóra jarðstíflu er það skemmdarverk sem mestu flóði ylli í Neðri Þjórsá að gera gat á allar fimm gúmmílokurnar við Sultartanga samtímis. Flóð sem af slíku hlytist yrði þó mun minna en 1 ára flóð sem lýst er í kafla 5 þar sem allar gúmmílokurnar falla. Ef miðað er við undirliggjandi meðalársflóð 1 m 3 /s yrði flóðtoppur frá Sultartangalóni við samtíma rof á öllum fimm gúmmílokunum um 2 m 3 /s sem hjaðnar hratt. Þetta er einn af brotmarkaatburðum sem taka skal tillit til við hönnun. 6.4 Flóðvarsrof í Sultartangalóni Flóðvirki við Sultartangalón flytja allt að 67 m 3 /s áður en flóðvar rofnar. Verði innrennsli á bilinu m 3 /s rofnar flóðvar við Sultartanga. Meira innrennsli en 23 m 3 /s ylli stíflurofi. Hér er reiknað með að flóðvarið sem er 5 m langt rofnaði allt, en stíflan sjálf rofnaði ekki nema vatn rynni yfir hana. Flóðvarsrof Sultartangastíflu er mjög ólíklegt nema að til komi skemmdarverk á stórum stíflum ofar á vatnasviðinu eða stórt jökulhlaup sem ylli keðjuverkun stíflurofa enn ofar á vatnasviðinu og væri nógu vatnsmikið til að viðhalda miklu rennsli eftir rof stíflna, s.s. við Þórisós, Hágöngur eða við stærstu stíflurnar við Kvíslavatn. 6.5 Minni jökulhlaup Í áhættumati fyrirhugaðra virkjana [4] er lagt mat á stærð minni jökulhlaupa, og sagt að búast megi við fjölgun lítilla hlaupa, eða árvissri tæmingu jökullóna inn á vatnasviðið sem valda rennslisaukningu sem er að hámarki nokkur hundruð m 3 /s. Slík hlaup valda flóðum í Neðri Þjórsá sem eru mun minni en hönnunarflóð. 6.6 Stærri jökulhlaup Samkvæmt bráðabirgðamati á stærð jökulhlaupa á vatnasviði Þjórsár og Tungnaár sem fjallað er um í áhættumati fyrirhugaðra virkjana er tíðni hlaupa með rennsli um eða yfir 1 m 3 /s e.t.v. um 1/1 á ári [4]. Jafnframt er talið að gera megi ráð fyrir að tíðni hlaupa af stærðargráðunni nokkur þúsund m 3 /s geti verið 1/5 á ári. Við mat á áhrifum stórs jökulhlaups inn á vatnasviðið hefur verið miðað við Gjálpargos 1996 líkt og við ákvörðun hönnunarflóða í Hálslón. Þá er reiknað með 6 m 3 /s innrennsli í fjóra daga [25]. Flóðvar við Hágöngulón myndi flytja slíkt flóð sem að megninu til rynni í Kvíslavatn. Flóðvarsskurður við Kvíslavatn annaði ekki flóðinu og ein eða fleiri af átta stíflum við vatnið sem allar eru með sömu krónuhæð myndu rofna. Stíflurnar eru mjög misstórar en rof stærstu stíflnanna gæti valdið verulegum flóðtoppi sem aftur gæti haft þær afleiðingar við Sultartanga að stíflumannvirki væru í hættu. 2 Skv. upplýsingum frá Vilbergi Kristinssyni LV,

67 Frágangur á flóðvari í hjástíflu Hágöngulóns er þannig að líklegt er talið að mögulegt rof væri ekki einangrað við flóðvarið sjálft, þ.e. hjástíflan öll er talin í hættu komi nægilega mikið flóð inn í lónið til að rjúfa flóðvar. Verið er að hanna endurbætur á flóðvarinu. Verði það ekki lagað er hætta á mjög stóru flóði um hjástífluna ef stórt jökulhlaup kæmi í lónið. Við Kvíslavatn var fyrirhugað að breyta einni af átta stíflum í flóðvar með því að veikja hana og lækka. Ekki hefur verið ráðist í þá framkvæmd, en án hennar er engin stjórn á því hverjar af hinum átta stíflum rofnuðu í stóru jökulhlaupi, óháð því hvort viðgerð fer fram á flóðvari við Hágöngur. Flóð í kjölfar jökulhlaups í Hágöngulón sem er 6 m 3 /s í fjóra daga er að lágmarki jafnstórt í Neðri Þjórsá, en gæti orðið stærra ef stórar stíflur bresta. Stærð og tíðni stærri jökulhlaupa þarf að meta nákvæmar ef hanna á mannvirki með tilliti til þeirra. 55

68 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. 56

69 7 Hönnunarflóð mannvirkja í Neðri Þjórsá Hönnunarflóð stíflumannvirkja eru ákveðin eftir afleiðingum stíflubrests í 1 ára flóði að norskri fyrirmynd. Stíflur fyrirhugaðra virkjana í Neðri Þjórsá voru settar í flokk 2 árið 26 [1, 2, 23]. Síðan þá hefur mat á 1 ára flóði stækkað töluvert. Við mat á flóðum við stíflubrot við Kvíslavatn vegna hugmynda um flóðvar þar var sett fram viðmið fyrir flokk vatnavirkja á Þjórsár- Tungnaársvæði fyrir mismunandi flóð á Skeiðum í kjölfar stíflurofs viðkomandi stíflu í 1 ára flóði [25]. Þar kemur fram að ef rennsli á Skeiðum er á bilinu m 3 /s sé stíflan í flokki 2. Í áhættumati fyrirhugaðra virkjana í Neðri Þjórsá var reiknað flóð neðan stíflna virkjananna þriggja í rofi á versta stað og undirliggjandi meðalársflóði [4]. Flóðtoppur að frádregnu undirliggjandi flóði rétt neðan stíflnanna sjálfra reiknaðist undir 3 m 3 /s. Mjög gróft mat á flóði neðan rofinna fyrirhugaðra stíflna í 1 ára undirliggjandi flóði er töluvert undir 1 m 3 /s fyrir allar fyrirhuguðu stíflurnar og því er ekki talin ástæða til að endurskoða flokkun. Þó skal tekið fram að þetta er ekki nýtt mat á flokki, og ekki hefur verið athugað hvort aðstæður á vatnasviðinu í byggð hafi breyst frá 28 og t.a.m. byggðir bústaðir eða íbúðarhús sem áhrif gætu haft á flokkun. Fyrir stíflur í flokki 2 er notmarkaflóð, þ.e. það flóð sem stíflur skulu standast án nokkurra skemmda, flóð með 1 ára endurkomutíma. Brotmarkaflóð, þ.e. flóð sem stíflur skulu standast en takmarkaðar skemmdir eru viðunandi er 1,5 x 1 ára flóð. Í töflum 11 og 12 er sett fram nýtt mat á hönnunarflóðum fyrirhugaðra mannvirkja í Neðri Þjórsá. 57

70 Rennsli [m³/s] Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. 7.1 Notmarkaflóð Notmarkaflóð er það flóð sem mannvirki þurfa að standast með fullu öryggi og án nokkurra skemmda. Það er skilgreint sem flóð með 1 ára endurkomutíma með áhrifum mannvirkja þar sem stýringar á flóðvirkjum eru raunhæfar en óhagstæðar m.t.t. flóða í samræmi við norsk vatnalög. Ekki er reiknað með að mannvirki við Haga og Búðafoss hafi áhrif á 1 ára flóð neðar í farveginum, enda eru flóðin stór og lónin lítil og því má vænta þess að áhrif séu innan skekkjumarka. Þó mun þurfa að skoða hvort stýring flóðvirkja þar hafi áhrif á hönnunarflóð þegar hönnun liggur fyrir. Reiknað er með að rafræn stýring virki í notmarkaflóði bæði á gúmmílokum á Köldukvíslarstíflu við Sauðafell og á Sultartangastíflu. Tafla 11 Notmarkaflóð nýrra mannvirkja í Neðri Þjórsá mesta augnabliksrennsli mesta sólarhringsrennsli [m 3 /s] [m 3 /s] Hagi Búðafoss Þjórsártún Á mynd 46 er sýnt notmarkaflóð í Neðri Þjórsá Hagi Búði Þjórsártún 2 1 Mynd 46 Notmarkaflóð við Haga, Búðafoss og Þjórsártún 58

71 Rennsli [m³/s] 7.2 Brotmarkaflóð Brotmarkaflóð er það flóð sem mannvirki þurfa að standast en takmarkaðar skemmdir eru taldar viðunandi s.s. rof flóðvars. Brotmarkaflóð er það flóð sem er stærst af nokkrum brotmarkaatburðum, hér 1,5 x Q 1 í Neðri Þjórsá því það er stærra en aðrir brotmarkaatburðir á svæðinu, sjá kafla 5.2. Stærð og tíðni stærri jökulhlaupa þarf að meta nákvæmar til að hægt sé að leggja slíkt til grundvallar við mat á hönnunarflóðum. Mat sem nú er stuðst við er byggt á Gjálpargosi 1996 og sé reiknað með að flóðvirki og flóðvör ofan Sultartanga flytji slíkt flóð án þess að stíflur rofni er flóð í Þjórsá neðan Sultartanga u.þ.b. 6 m 3 /s. Þetta mat er mjög óvisst og því er það ekki notað við mat á brotmarkaflóði. Tafla 12 Brotmarkaflóð nýrra mannvirkja í Neðri Þjórsá mesta augnabliksrennsli mesta sólarhringsrennsli [m 3 /s] [m 3 /s] Hagi Búðafoss Þjórsártún Á mynd 47 er sýnt brotmarkaflóð í Neðri Þjórsá Hagi Búði Þjórsártún 2 1 Mynd 47 Brotmarkaflóð við Haga, Búðafoss og Þjórsártún 59

72 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. 6

73 8 Niðurstöður Hönnunarflóð fyrirhugaðra virkjana í Neðri Þjórsá voru ákveðin 28. Þau byggðu á endurmati á flóðum á fjölda staða á vatnasviðinu sem unnið var 26 upp úr viðamiklu safni rennslis- og vatnshæðarmælinga í ám og um virkjanir og veitur Landsvirkjunar. Flóð í Neðri Þjórsá hafa nú verið endurmetin og hönnunarflóð hinna þriggja fyrirhuguðu virkjana endurskoðuð. Við mat á hönnunarflóðum var farið eftir norskum vatnalögum. Til grundvallar greiningunni liggur nýtt mat á stærð flóða við Þjórsártún frá Auk þess bætast við flóð árin , en árið 26 varð eitt af stærstu mældu flóðum frá upphafi mælinga við Þjórsártún. Söguleg flóð voru leiðrétt fyrir áhrifum mannvirkja, þannig var stærð hvers flóðs metin eins og það hefði verið ef engin mannvirki hefðu verið á svæðinu þegar flóðið átti sér stað. Með þessu móti var fékkst einsleit 65 ára röð stærsta náttúrulega flóðs hvers árs við Þjórsártún sem var tíðnigreind til að meta náttúrulegt flóð með tiltekinn endurkomutíma. Eitt af hönnunarflóðum stíflu er 1 ára flóð með óhagstæðum en þó raunhæfum stýringum á flóðvirkjum ofar á vatnasviðinu. Í vinnu við endurmat flóða frá 26 var útbúið flóðalíkan til að rekja flóð niður eftir vatnasviðinu. Sá hluti úrkomu og snjóbráðar á vatnasviðið sem fer í afrennsli gengur inn í líkanið. Reiknistofa í veðurfræði hermdi aftakaveður m.t.t. til úrkomu í ofangreindri vinnu og reiknað er með að dreifing úrkomu í tíma og rúmi sé eins í 1 ára atburði og í aftakaveðri. Veðuratburðurinn var minnkaður og styttur til að kvarða að 1 ára flóðtoppi og sólarhringsrennsli við Þjórsártún. Með flóðalíkaninu er hægt að skoða flóðferil allsstaðar innan líkansvæðisins í 1 ára flóði við Þjórsártún. Flóðalíkanið var jafnframt notað til að taka tillit til stýringa mannvirkja í hönnunarflóði. Þá var sami atburður og gaf 1 ára náttúrulegt flóð hafður til grundvallar, en rennsli um lón, aflstöðvar og flóðvirki hermt með líkaninu fyrir einfaldari stýringar, en í Excel fyrir flóknari stýringar, s.s. um gúmmílokur og Köldukvíslarskurði þar sem bakvatnsáhrifa gætir. Í töflu 13 er sýnt nýtt mat á 1 ára flóði með og án áhrifa mannvirkja. Á vatnasviði Þjórsár- Tungnaár er fjöldi virkjana og veitna sem áhrif hafa á framgang flóða, þannig miðla veitur og lón flóðum sem fyrir vikið verða minni í Neðri Þjórsá en þau hefðu verið án mannvirkja. Mannvirki hafa minni áhrif eftir því sem flóðin stækka, þar sem lón fyllast þá fyrr og renna fer um yfirfall og flóðvirki. Mat á 1 ára náttúrulegu flóði við Þjórsártún, þ.e. eins og það væri ef engin mannvirki væru á svæðinu, hækkar um 57%, úr 28 m 3 /s í 44 m 3 /s. Mannvirki hafa hlutfallslega minni áhrif á stærri flóð og því eðlilegt að nýtt mat á 1 ára flóði með áhrifum mannvirkja aukist meira en mat á 1 ára náttúrulegu flóði, en við Þjórsártún stækkar mat á flóði með áhrifum mannvirkja úr 235 m 3 /s í m 3 /s, eða um 66-77%. Atburðir sem valdið gætu meira rennsli en í flóði með 1 ára endurkomutíma er stórt jökulhlaup inn í Hágöngulón. Stærð þess og tíðni hefur þó ekki verið metið nægilega nákvæmlega til að unnt sé að hanna stíflur með tilliti til þess. Sé tíðni þess hverfandi er vandséð að taka þurfi tillit til þess við hönnun. Sé stærð þess yfir ákveðnum mörkum hafa mannvirki nánast engin áhrif á framgang þess. Oft hefur verið miðað við að þetta flóð gæti verið 6 m 3 /s í fjóra daga, byggt á Gjálpargosi Afleiðingar slíks flóðs á mannvirki ofar á vatnasviðinu ráða miklu um hversu mikið rennsli verður í Neðri Þjórsá, en til þess að hægt sé að leggja vitrænt mat á þær afleiðingar þarf að staðfesta stærð mögulegs jökulhlaups inn í Hágöngulón. Í töflu 14 er nýtt mat á hönnunarflóðum. Mat á notmarkaflóði fyrir Þjórsárlón, þ.e. 1 ára flóði með áhrifum mannvirkja, þar sem stýringar eru óhagstæðar m.t.t. til stærðar flóðs en þó raunhæfar, hækkar um 66%, eða úr 235 m 3 /s í 39 m 3 /s. Hér er miðað við að sjálfvirk rafræn stýring á gúmmílokum við 61

74 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. Sauðafell og við Sultartanga virki í flóðinu. Stíflumannvirki skulu standast notmarkaflóð með fullu öryggi og án nokkurra skemmda. Brotmarkaflóð er flóð í stærsta brotmarkaatburðinum, hér 1,5 x 1 ára flóð. Brotmarkaflóð skulu stíflumannvirki standast en takmarkaðar skemmdir eru taldar viðundandi, s.s. rof flóðvars. Tafla 13 Niðurstöður 1 ára flóð náttúrulegt 1 ára flóð mesta augnabliksrennsli mesta sólarhringsrennsli 1 ára flóð með áhrifum mannvirkja mesta augnabliksrennsli mesta sólarhringsrennsli [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 /s] Hagi Búðafoss Þjórsártún Tafla 14 Niðurstöður hönnunarflóð notmarkaflóð Q 1 með mannvirkjum mesta augnabliksrennsli mesta sólarhringsrennsli mesta augnabliksrennsli brotmarkaflóð mesta sólarhringsrennsli [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 /s] [m 3 /s] Hagi Búðafoss Þjórsártún

75 Heimildir [1] Almenna Consulting Engineers, Lahmeyer International, Rafhönnun - Joint Venture, 26. Holtavirkjun Hydroelectric Project. Project Planning Report. Volume I. Report and Deawings. Landsvirkjun LV-26/37. [2] Almenna Consulting Engineers, Lahmeyer International, Rafhönnun - Joint Venture, 26. Hvammsvirkjun Hydroelectric Project. Project Planning Report. Volume I. Report and Drawings. Landsvirkjun LV-26/36. [3] Áslaug Sóley Bjarnadóttir, 25. Þjórsá, Þjórsártún, vhm 3, V32 - Rennnslislykill nr. 4. Orkustofnun. Vatnamælingar. OS-25/5. [4] Begra, L. et al., 21. Report on "Dams and floods in Europe. Role of dams in flood mitigation". European Working Group on Dams and Floods. [5] Hilmar Björn Hróðmarsson, 21. Flóð íslenskra vatnsfalla - flóðagreining rennslisraða. Viðbætur 21. Veðurstofa Íslands. VÍ [6] Hilmar Björn Hróðmarsson, N.F. Reynisson og Ó. F. Gíslason, 29. Flóð íslenskra vatnsfalla - flóðagreining rennslisraða. Veðurstofa Íslands. VÍ [7] Interagency Advisory Committee on Water Data, Guidelines for Determining Flood Flow Frequency (Revised). Bulletin #17B of the Hydrology Subcommittee. Department of the Interior Geological Survey. [8] International Commission on Large Dams, 23. Dams and floods. Guidelines and cases histories. ICOLD Bulletin 125. [9] Jóna Finndís Jónsdóttir, Þjórsá, Þjórsártún vhm 3 Rennslislykill nr. 3. Orkustofnun. Vatnamælingar. OS [1] Maidment, D. R., Handbook of Hydrology. McGraw-Hill, Inc. [11] Ngueyn, V., In-na, N., and Bobee, B., June New Plotting-position Formula for Pearson Type-III Distribution. J. Hydraul. Eng., 115(6), [12] Norges vassdrags- og energidirektorat, 211. Retningslinjer for flomberegninger. NVE 4/211. [13] Olje- og energidepartementet, 21. Lov om vassdrag og grunnvann (vannressursloven). LOV [14] Olje- og energidepartementet, 21. Forskrift om sikkerhet ved vassdragsanlegg (damsikkerhetsforskriften). FOR [15] Páll Jónsson og Árni Snorrason, 2. Rennslisgögn úr vatnshæðarmæli 3 í Þjórsá við Þjórsártún, árin Orkustofnun. Vatnamælingar. OS-2/78. [16] Páll Jónsson og Árni Snorrason, 2. Samanburður á rennslisgögnum úr vatnshæðarmæli 3 við Krók og Þórsártún, árin og Orkustofnun. Vatnamælingar. OS-2/79. [17] Páll Jónsson, Árni Snorrason og Ragnhildur Freysteinsdóttir, Þjórsá, Sandafell, vhm 97. Rennslislyklar nr. 9 og 1. Orkustofnun. Vatnamælingar. OS [18] Páll Jónsson, Eve Bourgault og Árni Snorrason, 2. Rennslisgögn úr vatnshæðarmæli 3 í Þjórsá við Krók, árin Orkustofnun. Vatnamælingar. OS-2/77. [19] Páll Jónsson, Eve Bourgault, og Árni Snorrason, 2. Þjórsá, Krókur, vhm3 - Rennslislykill nr. 2. Orkustofnun. Vatnamælingar. OS-2/76. [2] Reitan, T., 213. Analysemuligheter i DAGUT og FINUT. 19/ Norges vassdragsog energidirektorat. [21] Snorri Zóphóníasson, 212. Þjórsá, Þjórsártún, vhm 3, V32. Rennslislykill 5. Veðurstofa Íslands. SZ/

76 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. [22] Snorri Zóphoníasson, 5. febrúar 213. Breytileiki í rennslisháttum vatnsfalla á Íslandi. Sótt frá Veðurstofa Íslands: [23] Sweco International, Rafhönnun and Hnit, 26. Urriðafoss Hydroelectric Project. Project Planning Report. Volume I. Landsvirkjun LV-26/39. [24] Veðurstofa Íslands, 213. Gagnabanki Veðurstofu Íslands, afgreiðsla nr /1. [25] Verkfræðistofa Sigurðar Thoroddsen hf., 27. Flóðvör á Þjórsár- Tungnaársvæði. 1 - Kvíslaveita. Landsvirkjun LV-27/62. [26] Verkís hf., Minnisblað: Flóð með 1 ára endurkomutíma í Neðri Þjórsá með áhrifum mannvirkja; Q1. Unnið fyrir Landsvirkjun. ME-VST/ÓRK-2. [27] Verkís hf., Minnisblað: Hönnunarflóð nýrra mannvirkja í Neðri Þjórsá. Unnið fyrir Landsvirkjun. ME-VST/ÓRK-3. [28] Verkís hf., Minnisblað: Neyðarstýring gúmmíloka á yfirfalli Köldukvíslarstíflu. Unnið fyrir Landsvirkjun MB-3. [29] Verkís hf., Minnisblað: Rekstur gúmmíloka á yfirfalli Sultartangalóns. Unnið fyrir Landsvirkjun MB-35. [3] Verkís hf., 212. Flóð á Þjórsár- og Tungnaársvæðinu - Flóð í desember 26. Landsvirkjun LV-212/92. [31] Verkís hf., Minnisblað: Vettvangsferð að VHM 3 og bráðabirgðareikningar á rennslislykli. Unnið fyrir Landsvirkjun MB-597. [32] Verkís hf., Minnisblað: Útreikningur á rennslislykli við VHM-3 í Þjórsá við Þjórsártún. Unnið fyrir Landsvirkjun MB-655. [33] Vogel, R. W., and McMartin, D. E., Probability Plot Goodness-of-Fit and Skewness Estimation Procedures for the Pearson Type 3 Distribution. Water resources research, vol. 27, no. 12, [34] VST hf., Sultartangavirkjun. Verkhönnun 125 MW virkjunar. Unnið fyrir Landsvirkjun. [35] VST hf., AV hf. og Hönnun hf., 26. Flóð á Þjórsár- Tungnaársvæði. Skýrsla 1. Gagnasöfnun og aðferðarfræði. Landsvirkjun LV-26/24. [36] VST hf., AV hf. og Hönnun hf., 26. Flóð á Þjórsár- Tungnaársvæði. Skýrsla 2. Flóðalíkan og kvörðun þess. Landsvirkjun LV-26/25. [37] VST hf., AV hf. og Hönnun hf., 26. Flóð á Þjórsár- Tungnaársvæði. Skýrsla 2. Flóðalíkan og kvörðun þess. Viðaukar. Landsvirkjun LV-26/25a. [38] VST hf., AV hf. og Hönnun hf., 26. Flóð á Þjórsár- Tungnaársvæði. Skýrsla 3. Greining og ákvörðun flóða. Landsvirkjun LV-26/26. [39] VST hf., AV hf. og Hönnun hf., 26. Flóð á Þjórsár- Tungnaársvæði. Samantektarskýrsla. Landsvirkjun LV-26/27. [4] VST hf., VGK-Hönnun hf. og Rafteikning hf., 28. Áhættumat. Virkjanir í Þjórsá neðan Búrfells. Landsvirkjun LV-28/57. [41] Wilson, E., Engineering Hydrology. London and Basingstoke: The MacMillan Press Ltd. 64

77 Verkís hf. og Mannvit hf. Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Viðaukar Viðauki 1 Yfirlit yfir stærstu flóð hvers árs Viðauki 2 Flóðferlar í 1 ára náttúrulegu flóði við Þjórsártún Viðauki 3 Yfirlit yfir minnisblöð og skýrslur um flóð á Þjórsár- Tungnaársvæði Viðauki 4 Flóðalíkan Viðauki 5 Gúmmílokur stýringar og viðbótar flóðferlar Viðauki 6 Útreikningur á rennslislykli við VHM-3 í Þjórsá við Þjórsártún

78 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf.

79 Verkís hf. og Mannvit hf. Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Viðauki 1 Yfirlit yfir stærstu flóð hvers árs 196: Skv. Veðurstofu Íslands eru engin gögn á bakvið áætlun um mesta mælda augnabliksrennsli sem var 2353 m 3 /s 8. febrúar, því er notaður næstmesta mælda augnabliksrennsli 947 m 3 /s 24. mars. 1961: Skv. Veðurstofu Íslands eru engin gögn á bakvið áætlun um mesta mælda augnabliksrennsli sem var 1858 m 3 /s 24. febrúar, því er notaður næstmesta mælda augnabliksrennsli 1251 m 3 /s 12. maí. 1963: Mesta mælda augnabliksrennsli er minna en mesta sólarhringsrennsli í sama atburði, því er notast við nýja áætlun fyrir mesta mælda augnabliksrennsli sem er 1,9 sinnum sólarhringsrennsli (sbr. mynd 5). 1969: Skv. Veðurstofu Íslands er mesta mælda augnabliksrennsli líklega ofmetið, áætlað 1657 m 3 /s 1. janúar, því er notaður næstmesta mælda augnabliksrennsli 1238 m 3 /s 28. maí. Ofangreindar upplýsingar eru m.a. byggðar á tölvupósti frá Snorra Zóphóníassyni

80 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. Þjórsártún. Mældir og náttúrulegir flóðtoppar Náttúrulegir toppar eru þeir sömu og mældir eru til og með Þjórsártún Mældur flóðtoppur Náttúrulegur flóðtoppur (ekki leiðrétt fyrir áhrifum (leiðrétt fyrir áhrifum mannvirkja) mannvirkja) Ár Dagsetning [m³/s] [m³/s] ágúst mars júlí maí maí maí mars maí apríl maí maí júní maí mars maí október mars janúar október nóvember júní maí maí desember maí maí janúar apríl desember maí maí maí júní maí maí júní janúar júní maí júní júní desember (24. maí) júní júní maí maí júní júní júní september júní mars maí júlí (18. maí) maí (7. maí) janúar apríl febrúar júlí (3. janúar) desember desember september (15. maí) maí júní (21. janúar) janúar * Dagsetning náttúrulegs topps er gefin í sviga ef hún er ekki sú sama og fyrir mældan topp 1-2

81 Verkís hf. og Mannvit hf. Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Þjórsártún. Mælt og náttúrulegt sólarhringsrennsli Náttúrulegir toppar eru þeir sömu og mældir eru til og með Þjórsártún Mælt sólarhringsrennsli (ekki leiðrétt fyrir áhrifum mannvirkja) Náttúrulegt sólarhringsrennsli (leiðrétt fyrir áhrifum mannvirkja) Ár Dagsetning [m³/s] [m³/s] ágúst mars júlí maí maí maí mars maí apríl maí maí júní maí mars maí maí mars mars október maí júní maí maí desember maí maí janúar apríl desember maí maí maí júní maí maí júní júní júní maí júní júní maí júní júní maí maí júní júní (31. maí) júní september júní mars maí maí maí (7. maí) janúar apríl febrúar (11. mars) júlí (3. janúar) desember maí (21. desember) september (17. maí) maí júní (26. janúar) janúar (11. maí) * Dagsetning náttúrulegs topps er gefin í sviga ef hún er ekki sú sama og fyrir mældan topp 1-3

82 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. 1-4

83 Rennsli [m³/s] Rennsli [m³/s] Verkís hf. og Mannvit hf. Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Viðauki 2 Flóðferlar í 1 ára náttúrulegu flóði við Þjórsártún ára flóð við Urriðafoss Niðurstaða úr HMS eftir kvörðun aftakarennslis að flóðtoppi og sólarhringsflóði 28,5% Haust SSV-átt í 1,5d 26,4% Vetur-vor SSV-átt í 1,5d 4,85% Úrkoma SSV-átt í 1,25d ára flóð við Þjórsártún 45 Náttúrulegt flóð við Sultartangalón í 1 ára flóði við Urriðafoss ,5% Haust SSV-átt í 1,5d 26,4% Vetur-vor SSV-átt í 1,5d 4,85% Úrkoma SSV-átt í 1,25d ára flóð við Sultartangalón 2-1

84 Rennsli [m³/s] Rennsli [m³/s] Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. 45 Náttúrulegt flóð við Búða í 1 ára flóði við Urriðafoss ,5% Haust SSV-átt í 1,5d 26,4% Vetur-vor SSV-átt í 1,5d 4,85% Úrkoma SSV-átt í 1,25d ára flóð við Búðafoss 45 Náttúrulegt flóð við Haga í 1 ára flóði við Urriðafoss ,5% Haust SSV-átt í 1,5d 26,4% Vetur-vor SSV-átt í 1,5d 4,85% Úrkoma SSV-átt í 1,25d ára flóð við Haga 2-2

85 Rennsli [m³/s] Rennsli [m³/s] Verkís hf. og Mannvit hf. Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat Náttúrulegt flóð við Vatnaöldur í 1 ára flóði við Urriðafoss ,5% Haust SSV-átt í 1,5d 26,4% Vetur-vor SSV-átt í 1,5d 4,85% Úrkoma SSV-átt í 1,25d ára flóð við Vatnaöldur 45 Náttúrulegt flóð við Hrauneyjalón í 1 ára flóði við Urriðafoss ,5% Haust SSV-átt í 1,5d 26,4% Vetur-vor SSV-átt í 1,5d 4,85% Úrkoma SSV-átt í 1,25d ára flóð við Hrauneyjalón 2-3

86 Rennsli [m³/s] Rennsli [m³/s] Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. 2 Náttúrulegt flóð við Hald í 1 ára flóði við Urriðafoss ,5% Haust SSV-átt í 1,5d 26,4% Vetur-vor SSV-átt í 1,5d 4,85% Úrkoma SSV-átt í 1,25d ára flóð við Hald 1 Náttúrulegt flóð við Hágöngulón í 1 ára flóði við Urriðafoss ,5% Haust SSV-átt í 1,5d 26,4% Vetur-vor SSV-átt í 1,5d 4,85% Úrkoma SSV-átt í 1,25d ára flóð við Hágöngulón 2-4

87 Rennsli [m³/s] Rennsli [m³/s] Verkís hf. og Mannvit hf. Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat Náttúrulegt flóð við Sauðafellslón í 1 ára flóði við Urriðafoss ,5% Haust SSV-átt í 1,5d 26,4% Vetur-vor SSV-átt í 1,5d 4,85% Úrkoma SSV-átt í 1,25d ára flóð við Sauðafellslón 1 Náttúrulegt flóð við Köldukvísl í 1 ára flóði við Urriðafoss ,5% Haust SSV-átt í 1,5d 26,4% Vetur-vor SSV-átt í 1,5d 4,85% Úrkoma SSV-átt í 1,25d ára flóð við Köldukvísl 2-5

88 Rennsli [m³/s] Rennsli [m³/s] Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. 2 Náttúrulegt flóð við Norðlingaöldu í 1 ára flóði við Urriðafoss ,5% Haust SSV-átt í 1,5d 26,4% Vetur-vor SSV-átt í 1,5d 4,85% Úrkoma SSV-átt í 1,25d ára flóð við Norðlingaöldu 1 Náttúrulegt flóð við Þjórsárlón í 1 ára flóði við Urriðafoss ,5% Haust SSV-átt í 1,5d 26,4% Vetur-vor SSV-átt í 1,5d 4,85% Úrkoma SSV-átt í 1,25d ára flóð við Þjórsárlón 2-6

89 Rennsli [m³/s] Verkís hf. og Mannvit hf. Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat Náttúrulegt flóð við Kvíslaveitu í 1 ára flóði við Urriðafoss ,5% Haust SSV-átt í 1,5d 26,4% Vetur-vor SSV-átt í 1,5d 4,85% Úrkoma SSV-átt í 1,25d ára flóð við Kvíslaveitu 2-7

90 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. 2-8

91 Verkís hf. og Mannvit hf. Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Viðauki 3 Yfirlit yfir minnisblöð og skýrslur um flóð á Þjórsár- Tungnaársvæði Í hönnunarferli virkjana í Neðri Þjórsá og við Búðarháls hafa eftirfarandi minnisblöð verið gerð sem fjalla um flóð á svæðinu: LV-27/ ME-VST/ÓRK ME-VST/ÓRK ÚRELT ME-VST/ÓRK ÚRELT LV-28/ ME-VST/ÓRK ME-VST/ÓRK MB- 184 (ÓRK og AuA) Flóðvör á Þjórsár- Tungnaársvæði. 1 Kvíslaveita. Tafla 4.2: Flokkun vatnavirkja á Þjórsár- Tungnaársvæði m.v. áhrif á Sultartangastíflu og flóð á Skeiðum. Málefni: Vatnshæðir, stýringar og flóð í hönnunaratburðum. Samantekt um flóð í norskum vatnalögum frá árinu 2. Málefni: Flóð með 1 ára endurkomutíma í Neðri Þjórsá með áhrifum mannvirkja; Q1 Gengið er út frá að nýju mannvirkin séu í flokki 2. Hér var reiknað með að rafræn stýring á yfirfalli Köldukvíslarstíflu væri óvirk og einungis neyðarstýring virk, þar sem seinlegt og erfitt getur verið að komast að yfirfallinu. Málefni: Hönnunarflóð nýrra mannvirkja í Neðri Þjórsá. Notmarkaflóð er Q1 (skv. ME-VST/ÓRK-2) Brotmarkaatburðir sem skoðaðir eru: 1,5xQ1 innrennsli í fyrirhugað lón, stýranleg og virk flóðvirki, ekkert um botnrás og vélar Q1 innrennsli í fyrirhugað lón og bilun í flóðvirki, ekkert um botnrás og vélar Brotmarkaflóð ofar á vatnasviðinu: 1,5xrennsli í Sultartangalón í sama atburði og veldur Q1 í Neðri Þjórsá. Í þessu eldra mati var flóðið minna en hönnunarflóð og gúmmílokur gátu flutt það. Áhættumat. Virkjanir í Þjórsá neðan Búrfells. Umfjöllun um jökulhlaup, tíðni og stærð. Málefni: Stór flóð í Sporðöldulón Q1 í Sporðöldulón reiknað með áhrifum mannvirkja. Reiknað er með sömu forsendum um stýringar og gert var í ME-VST/ÓRK-2 fyrir Neðri Þjórsá fyrir utan eftirfarandi: Annað Ekkert rennur um Vatnsfellsstöð (veldur meira flóði í Sporðöldulón en skiptir hverfandi máli fyrir rennsli í Neðri Þjórsá). Reiknað er með að rafræn stýring á gúmmílokum á yfirfalli Köldukvíslarstíflu virki og rökstutt að annað sé næsta ómögulegt. Lítið jökulhlaup úr Hamarskrika með 1 ára undirliggjandi flóð Flóð sambærilegt Gjálpargosi 1996 í Hágöngulón rakið niður í Sporðöldulón. Ekki rakið í Sultartangalón. Skemmdarverk þar sem gert er gat á allar þrjár gúmmílokur á yfirfalli Köldukvíslarstíflu. Flóðvarsrof í Sauðafellslóni. Málefni: Hönnunarflóð í Sporðöldulón Notmarkaflóð er Q1 (skv. ME-VST/ÓRK-6). Brotmarkaatburðir skoðaðir: 1,5xQ1 Q1 og neyðarstýring gúmmíloka á yfirfalli Köldukvíslarstíflu Brotmarkaflóð ofar á vatnasviðinu: 1,5xrennsli í Sauðafellslón í sama atburði og veldur Q1 í Sporðöldulóni. Málefni: Rakning hamfaraflóðs vegna æfingar 1311 Jökulhlaup í Hágöngulón rakið frá Hágöngulóni niður að Búrfelli vegna neyðarstjórnaræfingar í nóvember

92 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. 3-2

93 Verkís hf. og Mannvit hf. Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Viðauki 4 Flóðalíkan Í endurmati á flóðum frá 26 var gert flóðalíkan [35-39]. Flæðirit líkansins má sjá á myndinni á næstu síðu. Líkansvæðið er vatnasvið Þjórsár við Þjórsártún. Með líkaninu er reiknað rennsli við mismunandi forsendur um veður og aðstæður á vatnasviðinu. Skoða má niðurstöður á hátt í 2 stöðum innan vatnasviðsins. Reiknistofa í veðurfræði hermdi fjölda veðurþátta fyrir endurmat flóða árið 26, á 3 km x 3 km neti fyrir eins óhagstætt veður með tilliti til úrkomu og talið væri eðlisfræðilega mögulegt, þ.e. aftakaveður. Fyrir valinu varð SSV-átt sem vatnasviðið liggur opnast fyrir, en auk þess var hermt veður í SA-átt sem veldur mikilli úrkomu á Tungnaársvæðinu. Sérstakt úrkomu- og snjólíkan var gert sem heldur utan um snjósöfnun og snjóbráðnun. Flóðrakning var gerð í HEC-HMS líkani. Þar er vatnasviðinu skipt upp í 15 hlutsvæði og farvegum Þjórsár, Tungnaár og Köldukvíslar skipt í samtals 61 farvegsbúta. Afrennsliseiginleikar hlutsvæða ásamt fjölda þversniða í hverjum farvegsbúti eru unnin úr landfræðilegum upplýsingum. Rennslislyklar fyrir farvegsbúta voru unnir í HEC-RAS. Líkanið var kvarðað að tveimur ólíkum atburðum; stuttu vetrarflóði 22 og löngu vorflóði Við mat á yfirborðsvatni í 1 ára náttúrulegu flóði var í endurmati 26 gert ráð fyrir að dreifing úrkomu og bráðnunar í rúmi og tíma sé sú sama og í aftakaveðri. Yfirborðsvatn á öllum hlutsvæðum líkansins var margfaldað með fasta sem er sá sami fyrir öll hlutsvæði. Að auki var varandi aftalaatburðarins styttur til að búa til 1 ára atburð. Með þessum tveimur stærðum, þ.e. margföldunarfasta og varanda atburðar, var yfirborðsvatn kvarðað að tveimur þekktum stærðum; flóðtoppi og mesta sólarhringsrennsli. Á sama hátt var aftakaveður frá 26 haft til grundvallar við nýtt mat á 1 ára náttúrulegu flóði. Þannig var aftakaatburðurinn frá 26 skalaður á ný þ.a. flóðtoppur og sólarhringsrennsli við Þjórsártún, sem rakið hafði verið niður eftir öllu vatnasviðinu í flóðalíkaninu án mannvirkja, félli að 1 ára náttúrulegu flóði við Þjórsártún sem fundið var með tíðnigreiningu og lýst er í kafla 3.5 og tekið saman í töflu 2. Aðstæður á vatnasviðinu eru mismunandi eftir þeim árstíma sem aftakaveður á sér stað og afrennsli af hlutsvæðum því breytilegt. Eiginleikar snævar eru breytilegir eftir árstíma, en þeir, ásamt ýmsum veðurþáttum, stjórna bráðnun. Einnig er írennsli breytilegt eftir árstíma. Vegna þessa breytileika þarf að kvarða yfirborðsvatn við mismunandi aðstæður þar sem ólík dreifing afrennslis veldur ólíku flóði á öðrum stöðum en þeim sem kvarðað er að. Kvarðað er að haustflóði, vetrar-vor flóði og úrkomu á frosna jörð. Reiknað er með að 1 ára náttúrulegt flóð í Þjórsá frá Sultartanga að Þjórsártúni sé í sama atburðinum. Þannig má taka út úr líkaninu annars vegar 1 ára náttúrulegt flóð á þessum kafla og hins vegar rennsli á öðrum stöðum á vatnasviðinu þegar 1 ára náttúrulegt flóð er í Neðri Þjórs. 1 ára náttúrulegt flóð í Efri Þjórsá, Köldukvísl og Tungnaá er í öðrum atburðum sem ekki eru endurmetnir nú. Hér eru endurskoðuð flóð með 1 ára endurkomutíma í Neðri Þjórsá, frá Sultartangalóni niður að Þjórsártúni, en þau byggja á endurútgefnum rennslislykli (212) og í kjölfarið breyttu mati Veðurstofu Íslands á stærð sögulegra flóða við Þjórsártún. Flóðalíkanið var jafnframt notað til að taka tillit til stýringa mannvirkja í hönnunarflóði. Þá var sami atburður og gaf 1 ára náttúrulegt flóð hafður til grundvallar, en rennsli um lón, aflstöðvar og flóðvirki hermt með líkaninu fyrir einfaldari stýringar, en í Excel fyrir flóknari stýringar, s.s. um gúmmílokur og Köldukvíslarskurði þar sem bakvatnsáhrif eru veruleg SK-621-Flod_endurskodun213.docx 4-1

94 Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. Flæðirit flóðalíkans 4-2

95 Verkís hf. og Mannvit hf. Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Viðauki 5 Gúmmílokur stýringar og viðbótar flóðferlar Stýringar á gúmmílokum á yfirfalli Köldukvíslarstíflu við Sauðafell og á yfirfalli Sultartangastíflu eru sjálfvirkar. Rafræna búnaðinum er stýrt af iðnaðartölvu sem hleypir lofti úr lokunum einni af annarri ef vatnsborð hækkar upp fyrir valgildi. Kerfið stýrir einnig uppblæstri loka þegar vatnsborð lækkar aftur. Ef sjálfvirki búnaðurinn bregst af einhverjum ástæðum þá tekur við vélræn vörn, s.k. neyðarstýring, sem hleypir lofti úr lokunum ef vatnsborð hækkar umfram valgildi. Eftir að neyðarstýring fer á þarf að stýra uppblæstri lokanna handvirkt á staðnum. Stýringum er lýst í minnisblöðum [28 og 29]. Sauðafellslón Neyðarstýringu við Sauðafellslón hefur verið breytt frá upphaflegri hönnun þ.a. ein loka verður loftlaus við 579,7 m y.s. og tvær við 579,75 m y.s. Áður var neyðarstýring stillt þannig að allar lokur yrðu loftlausar í einu. Sultartangalón Sambærilegur breytingar á neyðarstýringu á yfirfalli Sultartangalóns hafa verið undirbúnar en ekki hefur verið ráðist í þær. Því yrðu, við núverandi neyðarstýringu, allar gúmmílokurnar fimm loftlausar í einu. Eftir breytingu verður ein loka loftlaus við 298,2 m y.s., sú næsta við 298,25 m y.s., næsta við 298,3 m y.s. og tvær síðustu við 298,35 m y.s. Flóðferlar Flóðferlar í 1 ára flóði í Neðri Þjórsá með mannvirkjum eru sýndir hér miðað við óbreytta stýringu á gúmmílokum við Sultartanga og miðað við upphaflega neyðarstýringu við Sauðafell sem ekki er notuð lengur. 1 ára flóð við Þjórsártún m.v. mismunandi stýringar Nýbreytt neyðarstýring við Sauðafell og núverandi neyðarstýring við Sultartanga Upphafleg neyðarstýring við Sauðafell og rafræn stýring við Sultartanga Upphafleg neyðarstýring við Sauðafell og núverandi neyðarstýring við Sultartanga Mesta sólarhringsrennsli Mesta augnabliksrennsli [m 3 /s] [m 3 /s] SK-621-Flod_endurskodun213.docx 5-1

96 Rennsli [m³/s] Vatnsborð [m y.s.] Rennsli [m³/s] Rennsli [m³/s] Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. Neyðarstýring á gúmmílokum við Sauðafell og núverandi neyðarstýring á gúmmílokum við Sultartanga sem til stendur að breyta Hér er skoðað 1 ára flóð miðað við að rafræn stýring sé óvirk bæði við Sauðafell og Sultartanga. Við Sauðafell verður ein gúmmíloka loftlaus við neyðarstýringu og við Sultartanga verða allar gúmmílokurnar loftlausar í einu. Niðurstaðan er tæplega 41 m 3 /s flóðtoppur við Þjórsártún, sem er nánast sá sami og þegar rafræn stýring virkar við Sultartanga eins og lýst er í kafla 5.1, enda fara þá allar fimm lokurnar niður við Sultartanga og ein við Sauðafell Heildarrennsli inn í Sultartangalón Frá Þjórsá Frá Búðarhálsstöð Frá Tungnaá Heildarrennsli úr Sultartangalóni Yfirfall Sultartangastöð Botnrás Neyðarstýring Yfirfallshæð: uppblásnar gúmmílokur Yfirfallshæð: loftlausar gúmmílokur 295 Sultartangalón Hagi Búði Þjórsártún 2 1 Við Haga, Búðafoss og Þjórsártún 5-2

97 Rennsli [m³/s] Vatnsborð [m y.s.] Rennsli [m³/s] Verkís hf. og Mannvit hf. Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Upphafleg neyðarstýring á gúmmílokum við Sauðafell og rafræn stýring á gúmmílokum við Sultartanga Hér eru skoðaðar samskonar stýringar og í fyrra mati á 1 ára flóði í Neðri Þjórsá (frá árinu 28). Þá var reiknað með að rafræn stýring á gúmmílokum við Sauðafell væri óvirk og þar sem seinlegt og erfitt getur reynst að komast að þeim væri heldur ekki um handvirka stýringu að ræða og lokurnar færu því niður á upphaflegri neyðarstýringu sem var stillt þannig að allar lokur urðu samtímis loftlausar. Allar þrjár gúmmílokurnar á yfirfalli Köldukvíslarstíflu verða loftlausar þegar vatnsborð í Sauðafellslóni hefur náð neyðarstýringarhæð 579,7 m y.s. Ekki er blásið lofti í þær aftur í atburðinum og mjög skömmu eftir að þær falla fer að renna vatn úr Þórisvatni í Sauðafellslón og þaðan yfir loftlausar gúmmílokur. Mesta rennsli frá Þórisvatni í Sauðafellslón eftir að lokurnar falla er um 3 m 3 /s, en líta má á það sem hreina viðbót við flóðið sem þó er að einhverju leyti miðlað á leið sinni frá Sauðafellslóni niður fyrir Sultartangalón. Allar fimm gúmmílokurnar á yfirfalli Sultartangastíflu verða loftlausar á rafrænni sjálfvirkri stýringu, en í fyrra mati féllu þrjár lokur Innrennsli í Sauðafellslón Rennsli úr Sauðafellslóni Yfirfall Köldukvíslarstíflu Köldukvíslarskurður Sauðafellslón Þórisvatn Sauðafellslón og Þórisvatn, sjálfvirk rafræn stýring á gúmmílokum á yfirfalli Köldukvíslarstíflu óvirk og neyðarstýring hleypir lofti úr öllum þremur lokunum samtímis (þessari stýringu hefur verið breytt), neikvætt rennsli í Köldukvíslarskurði merkir að rennsli er frá Þórisvatni í Sauðafellslón Innrennsli í Þórisvatn Rennsli um Vatnsfellsstöð -4 Rennsli um Þórisvatn, innrennsli er frá Sauðafellslóni, ákoma á vatnið sjálft og rennsli frá nærvatnasviði. Neikvætt rennsli merkir að það rennur úr Þórisvatni í Sauðafellslón um Köldukvíslarskurði SK-621-Flod_endurskodun213.docx 5-3

98 Vatnsborð [m y.s.] Rennsli [m³/s] Rennsli [m³/s] Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf Samtals rennsli inn í Sporðöldulón Frá veituskurði úr Tungnaá Rennsli frá Köldukvísl Innrennsli í Sporðöldulón Rennsli úr Sporðöldulóni Yfirfall Rennsli um Búðarhálsstöð Flóðvarshæð Yfirfallshæð 337 Sporðöldulón 5-4

99 Rennsli [m³/s] Vatnsborð [m y.s.] Rennsli [m³/s] Rennsli [m³/s] Verkís hf. og Mannvit hf. Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat ára náttúrulegt flóð við Sultartanga að hausti Úrelt mat á 1 ára náttúrulegu flóði við Sultartanga Rennsli inn í Sultartangalón Frá Þjórsá Frá Búðarhálsstöð Frá Tungnaá Rennsli úr Sultartangalóni Yfirfall Sultartangastöð Botnrás Rafræn stýring Yfirfallshæð: uppblásnar gúmmílokur Yfirfallshæð: loftlausar gúmmílokur 295 Sultartangalón Hagi Búði Þjórsártún 2 1 Við Haga, Búðafoss og Þjórsártún SK-621-Flod_endurskodun213.docx 5-5

100 Rennsli [m³/s] Vatnsborð [m y.s.] Rennsli [m³/s] Rennsli [m³/s] Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Verkís hf. og Mannvit hf. Upphafleg neyðarstýring á gúmmílokum við Sauðafell og núverandi neyðarstýring á gúmmílokum við Sultartanga Hér er skoðað 1 ára flóð miðað við að rafræn stýring sé óvirk bæði við Sauðafell og Sultartanga og að gúmmílokur verði allar loftlausar í einu við neyðarstýringu, þ.e. upphafleg neyðarstýring við Sauðafell og Sultartanga. Niðurstaðan er tæplega 42 m 3 /s flóðtoppur við Þjórsártún Rennsli inn í Sultartangalón Frá Þjórsá Frá Búðarhálsstöð Frá Tungnaá Rennsli úr Sultartangalóni Yfirfall Sultartangastöð Botnrás Neyðarstýring Yfirfallshæð: uppblásnar gúmmílokur Yfirfallshæð: loftlausar gúmmílokur 295 Sultartangalón Hagi Búði Þjórsártún 2 1 Við Haga, Búðafoss og Þjórsártún 5-6

101 Verkís hf. og Mannvit hf. Flóð í Neðri Þjórsá Endurmat 213 Viðauki 6 Útreikningur á rennslislykli við VHM-3 í Þjórsá við Þjórsártún Minnisblað: MB-665 Höfundur: Þorbergur Steinn Leifsson Verkís Dags.:

102

103 NEÐRI ÞJÓRSÁ MINNISBLAÐ VERKNÚMER: VERKÞÁTTUR: HÖFUNDUR: DREIFING: DAGS.: Þorbergur Steinn Leifsson NR.: Helgi Jóhannesson, Andri Gunnarsson og Helgi Bjarnason LV, Kristján Már Sigurjónsson og Ólöf Rós Káradóttir Verkís, Ómar Örn Ingólfsson Mannvit Útreikningur á rennslislykli við VHM-3 í Þjórsá við Þjórsártún 1 Inngangur Árið 212 kom út skýrsla frá Veðurstofu Íslands (Zóphóníasson, 212) þar sem gefinn var út nýr rennslislykill fyrir rennslismælistaðinn í Þjórsá við Þjórsártún VHM-3, sem fékk númerið 5. Ekki er talið að ráðandi þversnið hafi breyst við mælistaðinn og því voru söguleg flóð í ánni endurmetin miðað við þennan nýja lykil. Við það stækkuðu stærstu flóð í ánni verulega. Þau eru hins vegar metin út frá framlengingu lykilsins langt upp fyrir mælt samband vatnshæðar og rennslis, en mesta mælda rennsli var aðeins um 1 m 3 /s. Því var ákveðið að reikna samband vatnshæðar og rennslis á vatnshæðarmælistaðnum með straumfræðireikningum, í því augnamiða að kanna hvort þannig reiknaður lykil yrði svipaður og framlengingin sem gerð var á Veðurstofunni. Bæri þessum reikningum saman við framlengda hluta lykilsins væri ekki ástæða til að vefengja lykilinn og flóðin sem hann gefur, en annars kynni að þurfa að grípa til annarra aðgerða til að meta nákvæmni framlengingar lykilsins. Þetta var mjög mikilvægt á þessum tímapunkti því unnið er að hönnun virkjana í Neðri Þjórsá þar sem hönnunarflóð hafa mikil áhrif á t.d. flóðvirki, en hönnunarflóðin byggja nær eingöngu á áætlunum (tíðnigreiningu) út frá stærstu sögulegum flóðum. 2 Aðferðafræði Forritið HEC-RAS 4.1 var notað við reikningana. Það er einvítt forrit sem reiknar vatnshæðir í opnum farvegum út frá þversniðum með orkulíkingunni og viðnámi sem metið er með Manning stuðli og samdráttar og útþenslustuðlum milli þversniða ef meðalvatnshraðinn breytist milli sniða. Þversnið eru gerð í farveginn við mælinn og neðan hans. Vatnshæðir eru síðan reiknaðar við mismunandi rennsli og niðurstöður reiknaðar við mælinn bornar saman við mælt samband vatnshæðar og rennslis fyrir mismunandi forsendur um Manning stuðul sem lýsir hrýfi farvegarins. Miðað verður við tvö gildi á Manning stuðli, annarsvegar 3 sem talið er raunhæfasta matið, og hinsvegar 2 sem er í lægri mörkum þess sem raunhæft er að búast við. Lægri stuðullinn er notaður til samanburðar þar sem hann gefur eins háar vatnshæðir við mælinn og mest má búast við þ.e.a.s. eins lítið rennsli og hægt er að búast við með þessum aðferðum. Mikilvægast er að mæla svokallað ráðandi þversnið (e. critical flow). Það þversnið stjórnar vatnshæðinni ofan þess og það sem gerist neðan þess skiptir ekki máli. Með reikningunum eru ráðandi þversnið fundin en það getur færst til eftir rennsli eða hrýfi, þ.e.a.s. ráðandi þversnið er ekki endilega það sama fyrir allt rennsli. Oft er mjög erfitt að mæla botnhæð í farvegum þar sem rennsli er mikið og óregla í sniðinu og staðsetning þess kannski ekki fyrirfram þekkt. Því er stundum einfaldara að nota botnhæðina sem kvörðunarstærð og velja hana þannig að reiknað rennsli passi að mældu rennsli fyrir það rennsli sem til er mælt. Ef ráðandi þversnið er nálægt vatnsmælistaðnum skiptir hrýfisstuðullinn tiltölulega litlu máli því orkutap er ekki mikið á stuttum kafla í ánni MB-665-Lykill_5.docx FS-14-4

104 3 Gagnasöfnun Farið var í vettvangsferð að mælistaðnum 4. febrúar 213. Aðstæður til reikninga á vatnshæð við mælinn virtust ágætar. Ráðandi þversnið er að öllum líkindum rétt neðan mælisins. Ákveðið var að láta mæla áætlað ráðandi þversnið ofan vatnsborðsins með landmælingartækjum. Mjög erfitt yrði að mæla botn árinnar við ráðandi þversnið vegna straumhraða, auk þess sem ekki lá alveg ljóst fyrir hvar það lægi nákvæmlega yfir ána. Þversniðið var mælt af mælingardeild Landsvirkjunar 11. Febrúar 213. Ekki var hægt að komast út í eyjuna sem er við vestari bakkann, en lengd hennar og hæð var mæld lauslega í vettvangsferðinni og voru þær mælingar látnar duga. Mynd 1 sýnir þversniðin sem notuð voru við reikningana. Áin rennur frá hægri til vinstri. Efsta sniðið er við vatnshæðarmælinn sem er við eystri bakkann (neðar á myndinni). Næsta snið er það snið sem mælt var og talið er ráðandi. Þrjú neðstu sniðin eru eins og efsta sniðið tekin upp af hæðarlínukortinu. Neðstu þrjú sniðin eru aðallega til að staðfesta að næstefsta sniðið sé alltaf ráðandi þversnið. Mynd 1 Fjögur þversnið sem notuð voru við HEC-RAS útreikninga á lykli Samkvæmt upplýsingum vatnamælinga er fastmerkið FmOS758 í hæðinni 417,7 á kvarða. Samkvæmt fastmerkjaskrá LV er hæðin á fastmerkinu 44,614 m y.s., Því er núll á kvarða vatnamælinga (mælt í cm) í hæðinni 4,437 m y.s. Mynd 2 til og með mynd 5, teknar í vettvangsferðinni 4. febrúar sýna aðstæður við mælinn og ráðandi þversnið MB-665-Lykill_5.docx 2/8

105 Mynd 2 Ráðandi þversnið lengst til vinstri, vatnshæðarmælir rétt hægra megin við myndina Mynd 3 Ráðandi þversnið frá hægri bakkanum. Vatnshæðarmælir lengst til hægri Mynd 4 Eyja við hægri bakkann í ráðandi þversniði. Hæð hennar 1,5 m ofan vatnsborðs sem er sennilega í 42,5 m y.s. Lengd eyjunnar 12 m og eins rennunnar landmegin við eyjuna MB-665-Lykill_5.docx 3/8

106 Mynd 5 Vatnshæðarmælir. Vatnshraði við mælinn var um 1 m/s. Rennsli árinnar frekar lítið en ekki tókst að nálgast mælingu á því 4 Útreikningar og niðurstöður Efsta sniðið er við vatnshæðarmælinn og nokkuð ljóst að næst efsta sniðið er ráðandi a.m.k. fyrir lítið og miðlungs rennsli. Þrjú snið voru tekin þar fyrir neðan, þar sem farvegurinn er þrengri, til að kanna hvort ráðandi snið hlaupi þangað við mikið rennsli. Þar sem engar mælingar eru til á botni árinnar var botnhæð neðstu þriggja sniðanna áætluð þannig að mæld vatnshæð passaði nokkuð við gamla mælingu sem gerð var við hægri bakkann þegar rennsli var 465 m 3 /s. Gert var ráð fyrir að botninn í öllum sniðum væri láréttur milli bakkanna. Botnhæð í ráðandi þversniði (næst efsta sniðinu) var eina kvörðunarstærðin fyrir utan Manning stuðulinn og var hún stillt þannig að hún passaði við mælda vatnshæð við mælinn í þeim lykilrennslismælingum sem stuðst var við. Botnhæð í efsta sniðinu var valin sú sama og í næst efsta sniðinu. Gerðir voru útreikningar fyrir rennsli 3, 465, 7, 11, 15, 2 og 3 m 3 /s. Samdráttarog útþenslustuðlar voru valdir,1 og,3. Ráðandi þversnið er sýnt á mynd 6 fyrir Manning stuðul 3 en þá var botnhæð í farveginum valin 4,4 m y.s. Fyrir Manning stuðul 2 var botnhæð valin 4,3 m y.s MB-665-Lykill_5.docx 4/8

107 Mynd 6 Ráðandi þversnið samkvæmt mælingum og áætlaðri botnhæð 4,4 m y.s. Á mynd 6 er vatnshæð (blá og rauð lína) og orkulínan (græn) fyrir þau rennslisgildi sem reiknuð voru. Eins og sést fellur vatnshæðin (blá lína) alltaf saman við krítíska rennslið sem er sýnt með rauðri línu. Niðurstöður fyrir Manning stuðul 3 sem er talið raunhæfasta matið á hrýfi eru sýndar á mynd 7. Þar kemur líka fram að rennsli er alltaf krítískt í næst efsta sniðinu. Milli sniðanna fimm eru búin til önnur snið með brúun á milli þannig að um 1 m eru á milli sniða sem reiknuð eru MB-665-Lykill_5.docx 5/8

108 Mynd 7 Niðurstöður reikninga fyrir Manningsstuðul 3 Mynd 8 sýnir samanburð reiknaðs rennslislykils og lykils 5 frá VÍ og rennslismælinga. Reiknuðu lyklarnir gefa aðeins minna rennsli en mælingarnar og lykill 5 fyrir lágar rennslismælingar á bilinu 3 til 6 m 3 /s. Reiknaði lykillinn fellur hins vegar vel að rennslismælingunum á bilinu 7 til 1 m 3 /s. Reiknaða lyklinum ber vel saman við framlengdan lykil VÍ fyrir rennsli ofan mælda sviðsins. Þó gefur reiknaði lykillinn aðeins lægra rennsli fyrir rennsli á bilinu 12 til rúmlega 2 m 3 /s. Hæsta vatnshæð sem mælst hefur við þennan mæli er 525 cm í desember 26. Við þá vatnshæð gefur framlengdi lykill VÍ nákvæmlega sama rennsli og reiknaði lykillinn fyrir Manning stuðul 3 sem talið er raunhæfasta matið á hrýfi farvegarins. Annars hefur hrýfið ekki mikil áhrif enda mælistaðurinn stutt frá ráðandi þversniði. Eftir að báðir lyklarnir höfðu verið gerðir komu niðurstöður úr mælingu á 126 m 3 /s flóði sem mældist 26. febrúar 26. Þetta flóð fellur nákvæmlega á reiknaða lykilinn en lykill VÍ ofmetur flóðið um u.þ.b. 5 m 3 /s. Ekki er þó mikil ástæða til að endurskoða lykil 5 því framlengdi lykillinn fellur aftur að reiknaða lyklinum fyrir hærri rennslisgildi. Straumsjármælingarnar frá 1997 og 22 eru sýndar sem rauðir punktar. VÍ telur þær nú óáreiðanlegar vegna þess að ekki var búið að þróa eins góðan hugbúnað til að leiðrétta mælingarnar vegna botnskriðs þá eins og nú er talið réttast. Þessar mælingar ollu því hinsvegar að eldri lyklar vanmátu rennsli í miklum flóðum MB-665-Lykill_5.docx 6/8

109 Hæð á kvarða [cm] 6 55 VHM 3 við Þjórsártún Hæsta vatnshæð í flóðinu í desember m y.s Núllpunktur á kvarða í hæð 4,437 m y.s Mæling Rennslismælingar fyrir lykil Ónothæfar rennslismælingar frá 1997 og 22 Lykill 5 skv. VÍ Lykill samkvæmt HEC-RAS, Manning 3 (Botn í 4,4 m y.s.) Lykill samkvæmt HEC-RAS, Manning 2 (Botn í 4,3 m y.s.) Rennsli [m 3 /s] Mynd 8 Niðurstöður útreikninga og samanburður við lykil 5 og rennslismælingar. Rauðu punktarnir eru Straumsjármælingar sem taldar eru nú að hafi vanmetið rennslið MB-665-Lykill_5.docx 7/8