Modellering av isdammer i Karasjohka Norges vassdrags- og energidirektorat 2001 Rapport nr 14 /2001 Modellering av is dammer i Karasjohka Utgitt av: Norges vassdrags- og energidirektorat Forfatter: Øyvind Lier Trykk: NVEs hustrykkeri Opplag: 30 Forsidefoto: Sagat ISSN: 1501-2832 ISBN 82-410-0447-8 Sammendrag: Det er foretatt en modellering av fremtidige isdammer nedstrøms Karasjok. Emneord: Isdam, isoppstuvning, flomsone, flom, flomanalyse, flomareal, vannlinjeberegning, Karasjohka, Karasjok kommune, Tana. Norges vassdrags- og energidirektorat Middelthuns gate 29 Postboks 5091 Majorstua 0301 OSLO Telefon: 22959595 Telefaks: 22959000 Internett: www.nve.no 2 Forord I forbindelse med flomsonekartprosjektet ble det besluttet å lage en modell av isdammer for Karasjohka ved Karasjok tettsted. Historisk sett har det vært flere tilfeller hvor isdammer har gitt betydelige oversvømmelser i Karasjok. En slik ismodell vil gi en indikasjon på hvor lang tid det vil ta før effektene av oppdemningen når bebyggelsen, samt hvor høy vannstanden vil kunne bli ved en isdam nedstrøms Karasjok tettsted. Narvik, juni 200 l Are Mobæk avdelingsdirektør Øyvind Lier avdelingsingeniør 3 Sammendrag I forbindelse med flomsonekartprosjektet er det foretatt en modellering av isdammer i Karasjohka ved Karasjok tettsted. Isdammer har historisk voldt større skader enn ordinære flommer og denne analysen vil gi en innsikt i hva som kan skje dersom større isdemninger får etablere seg nedstrøms Karasjok. En isdam i dette området vil etter all sannsynlighet oppstå igjen. Flomskadene kan bli betydelige og er avhengig av dammens plassering. For å forhindre fremtidige flomskader bør kommunen ikke tillate bygging i områder som har blitt oversvømt ved tidligere isdammer. Modellen viser at en isdam kan oversvØmme deler av Karasjok forholdsvis raskt. Hurtigheten og mengden av oversvømmelsen vil bestemmes av isdammens plassering, grad av blokkering samt vannføringen i Karasjohka. Modellen gir muligens noe mindre flommer enn det som forventes i virkeligheten, da isdammens høyde muligens legges for lavt. Det er også gjort et forsøk på å si noe om hvor raskt oppdemningen kan skje, men dette er høyst usikre tall p.g.a. feilaktige/usikre parametre i modelleringen. Tidsrammen som blir gitt her vil derfor være mye raskere enn en virkelig flom. 4 Innhold 1. OMRADEBESKRIVELSE 7 2. MODELLERING 8 2.1. Modelleringsverktøyet MIKE 11 8 3. INNGANGSDATA 8 3.1. Tverrprofiler 8 3.2. Hydrologiske data 8 3.2.1. Isgang mot vannføring 9 3.2.2. Flom og gjentaksintervall ved isgang 10 3.3. Isdammens dimensjoner 11 4. MODELLERING AV ISDAMMER I KARASJOHKA 12 4.1. Scenarier 12 4.2. Isdam 1, ved Ajunjarga 13 4.3. Isdam 2, ved Riidunjarga 14 4.4. Isdam 3, ved Niitunjarga 15 4.5. Registrerte vannstander under is ganger 16 5. KONKLUSJONER 17 5.1. Sammenligning, beregninger mot historiske data 17 5.2. Vurdering av ulik plassering 18 5.2.1. Momenter ved isdam l, Ajunjarga 19 5.2.2. Momenter ved isdam 2, Riidunjarga 19 5.2.3. Momenter ved isdam 3, Niitunjarga 19 5.3. Tiltak 20 5.3.1. Overordnede tiltak 20 5.3.2. Forebyggende tiltak 20 5.3.3. Akutte tiltak 21 5.4. Vurdering av isgang kontra flom 21 6. LITTERATURLISTE 22 5 Innledning Karasjohka er en del av Tanavassdraget (TanaelvalDeatnu). Tanavassdraget, som er det største vassdraget i Nord Norge, har både landets største middelflomvannføring og de mest omfattende isgangene. Dette har sammenheng med at vassdraget renner fra syd mot nord. Vassdraget utgjør grensen mot Finland over en lengre strekning, og berører i Norge kommunene Karasjok og Tana. De øverste tre store sideelvene i vassdraget er lesjohka, Karasjohka og Anarjohka. Iesjohka og Karasjohka har samløp oppstrøms Karasjok tettsted og vassdraget benevnes Karasjohka ned til samløpet med Anarjohka nedstrøms tettstedet. Fra samløpet med Anarjohka får elva navnet Deatnu. Området som skal kartlegges i flomsonekartprosjektet er den delen av Karasjohka som berører Karasjok tettsted, dvs nedstrøms samløpet med Iesjohka og opp strøms samløpet med Anarjohka. Karasjok tettsted har flere ganger vært oversvømmet, og de mest alvorlige oversvømmelsene har oppstått i forbindelse med isgang og oppbygging av isdammer nedstrøms tettstedet. Det er foretatt en god dokumentasjon og registrering av opptredende vannstander med de mest al vorlige oversvømmelser etter 1917. Karasjok kommune har vurdert disse hendelsene i forbindelse med utarbeidelse av risiko- og sårbarhetsanalyser, og dessuten ivaretatt eksisterende viten m.h.p. opptredende vannstander ved flom og isgang i arealforvaltningen for Karasjok tettsted. 6 LOmrådebeskrivelse ; ... I Figur 1-1, Finnmark med Karasjok. Karasjohka er en del av Tanavassdraget, som er Norges nest største vassdrag. Vassdraget ligger i et subarktisk område hvor vinteren gir lange, stabile kuldeperioder. Dette fører til at når våren kommer, er islaget ofte tykt og lite lagdelt. Siden elva renner fra sør mot nord vil issmeltingen og dermed isgangen ofte starte øverst i vassdraget. Isgangen (oppbrytning og forflytning av ismassene) vil regelmessig føre til dannelsen av ispropper/isdammer når isen kommer til trange/grunne partier av elva. Bilde 1-1, Ismasser i bevegelse. Foto: Sagat. Bilde l-l, ovenfor, viser en typisk isgang i Karasjohka. Bildet er tatt ved Åssebakti. Samløpet Iesjohka og Karasjohka. 7 2. Modellering For å simulere en isdam er det nødvendig å benytte en hydraulisk modell som er dynamisk (kan endre betingelsene over tid). Moderne hydrauliske modeller kan simulere vannstander, hastigheter, turbulens etc. Inngangsdata og muligheter for kalibrering vil dessverre raskt begrense kvaliteten og påliteligheten av modellen. 2.1. Modelleringsverktøyet MIKE 11 MIKE Il er et dynamisk modelleringssystem for elver og kanaler fra Danish Hydraulic Institute (DHI). Modellen er endimensjonal (forenkler vannets bevegelser til ett plan), men har bl.a. muligheter for å legge inn vannføringsendringer over tid og blir dermed dynamisk. Ved å kjøre flere scenarier i MIKE kan man dermed tilnærme virkeligheten. For en modellering av isdammer vil dette gi en hensiktsmessig nøyaktighet og detaljering. 3. Inngangsdata Modellen består aven rekke inngangsdata, som kan deles opp i topografiske data (tverrprofiler) og hydrologiske data. Siden det er valgt en endimensjonal modell vil mengden inngangsdata være mye mindre enn for mer kompliserte (to eller tre-dimensjonale) modeller. 3.1. Tverrprofiler Tverrprofilene som ble benyttet ble samlet inn i 1999 av oppmålingsfirmaet Novatek. Målingene ble dels utført med GPS og dels ekkolodd. GPS-målingene har meget god nøyaktighet +/- 5 cm. Ekkolodd kan gi feilaktige dybder for en ujevn elvebunn, men vil ha bedre nøyaktighet for jevne flater. Elvebunnen i Karasjohka er såpass jevn at feilmarginene for tverrprofilene vil ligge på +/- 5 cm. 3.2. Hydrologiske data Det er benyttet en foreløpig flomberegning for Karasjohka, der flommer blir knyttet opp mot gj entaks intervall. Vannføringene er isredusert. De beregnede vannføringene for flomtoppene kan ikke benyttes direkte, da det typisk vil være isgang en stund før flomtoppen nåes. Dette er nærmere belyst i 3.2.1 nedenfor. For å kartlegge sammenhengen nærmere har flomdataene blitt sammenstilt med isdata (Hoseth m.fl. 2001). 8 3.2 .1 . Isgang mot vannføring Som Tabell 3-1 viser brytes isen vanligvis før flomtoppen inntreffer. Som nevnt ovenfor er vannføringsdataene meget usikre før isen har gått. Dette skyldes at det er vanskelig å kalibrere en vannføringskurve før etter isgang. Dette gjør at estimatene for vannføring ved isgang blir usikre. Isgang Flomto p Differanse Vannføring r--- -- Ar dato dato Dager v/isgang vljlomtopp forhold 1974 18.mai 22.mai 4 282 440 64% 1975 09.mai 13.mai 4 204 617 33 % 1976 13.mai 16.mai 3 370 500 74% 1977 2 l. mai 23.mai 2 250 425 59% 1978 22.mai 25.mai 3 465 817 57% 1979 12.mai 12.mai O 165 165 100% 1980 2 l. mai 29.mai ----8 160 540 30% 1981 22.mai 23.mai l 530 700 76% 1982 13.mai 14.mai l 430 440 98% 1983 r - 10.mai 12.mai 2 300 360 83% 1984 08.mai 18.mai 10 300 725 41 % 1985 126.mai 03.jun 8 140 340 41 % 1986 14.mai 16.mai -- 2 607 707 86% 1987 24.mai 2 l. mai -3 446 772 58% 1988 18.mai 23.mai 5 ----160 262 ---61 % 1989 04.mai 12.mai 8 235 419 56% 1990 30.apr 07.mai 7 195 --224 87% 1991 08.mai 24.mai 16 58 224 26% Snitt 14.mai 19.mai 4.6 294.3 482.1 63% TabeIlJ-l, Oversikt over forhold isgang og flomtopp (dato og vannføring). Av tabellen kan man allikevel se at tendensen er at isen går på 60% av vannføringen på flomtoppen, som inntreffer ca 4-5 dager senere. Vannføringen i Karasjohka for et "typisk" år er illustrert i Figur 3-l. 9 500 450 ,:.::::::::-.... 400 Flomtopp, 22/5 Isgang, 18/5 350 .. 300 ~..... l j'" 250 c ..c > 200 V 150 U ~ 100 \ A \ \ ~ ~ 50 lt\. ....... .J "'- o I 1.1. 31 .1. 1.3. 31 .3. 30.4. 30.5. 29.6. 29.7. 28.8. 27.9. 27.10. 26.11 . 26.12. dato Figur 3-1, Typisk vannføringsforløp i Karasjohka. Hentet fra 1974. 3.2.2. Flom og gjentaksintervall ved isgang Ved å benytte data for flomtoppene, og deretter redusere disse kan man komme frem til et anvendelig datasett for Karasjohkas vannføring ved isgang. Her har vi benyttet 60 og 80% av vannføringen ved flomtopp for å danne et bilde av hva som kan skje når isdammer dannes under større flommer. Selv om vi konkluderer med at vannføringen i snitt vil ligge på ca 60% av flomtopp ved isgang tar vi med 80% p.g.a. usikkerhetene m.h.p. isreduksjon. Gjentaksintervall Flomtop Vannføring ved isgang År (T) - ~3 /s 80% 60% 5 730 584 438 10 r 8 50 680 510 20 980 784 588 ,------ 50 1140 912 684 100 1260 1008 756 200 1380 1104 828 500 1540 1232 924 1000 1660 1328 996 TabeIlJ-2, Estimerte vannføringer ved isgang, alle vannføringer i m3/s.