JNi UPM-Kymmene Oyj Hartolankosken suojapenkereet VAHINGONVAARASELVITYS Vaunujoki Liekovesi Vammala Hartolankoski Hoppu 24.5.2013 Oy Vesirakentaja Puhelin Sähköposti Y-tunnus Bertel Junhin aukio 9 etunimi.sukunimi@afconsult.com 02600 ESPOO (09) 7552 1100 www.vesirakentaja.fi www.afconsult.com 0115808-8
SCr, JNi, DFa 17.5.2013 UPM-Kymmene Oyj Hartolankosken suojapenkereet LIITE I Roismalanlahden ja Vammalan penkereiden vahingonvaaraselvitys Sastamalan kaupungissa Tekninen raportti Toukokuu 2013
SCr, JNI, DFa UPM-Kymmene Oyj 1 (30) Sisällysluettelo Sivu 1 Yleistä... 2 2 Johdanto... 2 3 Menettelytapa... 3 4 Lähtötiedot... 4 4.1 Alueen hydrologia... 4 4.2 Suojapenkereet... 4 4.3 Mallinnus... 5 4.3.1 Korkeusmalli... 5 4.3.2 1D-malli... 7 4.3.3 2D-malli... 7 5 Mallin rakenne... 7 5.1 Reunaehdot... 7 5.1.1 Ylempi reunaehto... 7 5.1.2 Alempi reunaehto... 8 5.2 Pengermurtuma 1D malli... 8 5.2.1 Murtumaparametrien arviointi... 8 5.2.2 Tulva-aallon arviointi... 9 5.3 Tulvan leviäminen 2D malli... 10 5.3.1 Korkeusmalli... 10 6 Vahinkoskenaariot... 12 7 Tulokset... 14 7.1 Skenaario 1... 16 7.2 Skenaario 2... 18 7.3 Skenaario 3... 20 7.4 Skenaario 4... 22 7.5 Skenaario 5... 24 7.6 Skenaario 6... 26 8 Tulosten luotettavuus... 28 9 Johtopäätökset... 28 10 Lähtötiedot... 29
SCr, JNI, DFa UPM-Kymmene Oyj 2 (30) 1 Yleistä Hartolankosken voimalaitospato (kuva1) sijaitsee Liekoveden luusuassa Sastamalan kaupungissa. Voimalaitos on otettu käyttöön v. 1950. Padolla säännöstellään yläpuolisia Lieko-, Rauta- ja Kulovettä. Liekoveden rantamaiden suojaksi on 1950-luvulla rakennettu noin 17 km suojapenkereitä. Järven kaakkoisrannalle rakennettiin tällöin Roismalanlahden ja Vammalan penkereet, joiden kohdalle rantaan on myöhemmin rakennettu Hopun asuinalue. Alueella maanpinnan taso on enimmäkseen järven pintaa alempana. Penkereet ovat matalia, eivätkä ne ole aikaisemmin kuuluneet patoturvallisuuslain piiriin. Tässä tutkimuksessa selvitettiin Roismalanlahden ja Vammalan pengermurtuman Hopun alueelle aiheuttamaa vahingonvaaraa. Penkereiden patoturvallisuuslain mukaisen luokittelutarpeen arvioimiseksi pengermurtumalle laskettiin patoturvallisuusoppaan mukaiset vahingonvaarakriteerit. Kuva 1: Hartolankosken voimalaitoksen sijainti Sastamalan kaupungissa 2 Johdanto Vahingonvaaran arvioimiseksi simuloitiin patomurtuman aiheuttaman tulva-aallon leviämistä. Pääkriteerinä vaaran arvioimisessa käytettiin vahinkoparametria v*d, joka on virtausnopeuden ja vesisyvyyden tulo. Virtaavan veden aiheuttamaa vaaraa ihmiselle voidaan kuvata taulukon 1 arvoilla. Tutkimusalue on esitetty kuvassa 2. Taulukko 1: Aikuisen ihmisen selviytyminen virtaavassa vedessä. Tekijä h m saadaan kertomalla ihmisen pituus [m] ja massa [kg] keskenään (Patoturvallisuusopas 2012). Olosuhteet Ihminen voi pysyä paikallaan Hyvät v*d 0,006*hm + 0,3 Normaalit v*d 0,004*hm + 0,2 Huonot v*d 0,002*hm + 0,1
SCr, JNI, DFa UPM-Kymmene Oyj 3 (30) Kuva 2: Hydraulisten laskelmien tutkimusalue Roismalanlahden ja Vammalan penkereiden takana. Vammalan ja Roismalanlahden penkereet ovat käytännössä samaa pengertä. Tässä käytetään penkereistä yhteisnimitystä Roismalalanlahden penkereet. Alueen kartta- ja muut aineistot käyttävät eri korkeusjärjestelmiä. Hartolan padon luvassa ja padon patoturvallisuuskansiossa käytetään NN korkeusjärjestelmää. Maaston korkeusmalli on N 60 - järjestelmässä. Sekaannusten välttämiseksi tekstissä esitetään aina käytetty korkeusjärjestelmä. Näiden suhteet toisiinsa ovat N 43 =NN+0,14 m ja N 60 =NN+0,25 m. 3 Menettelytapa Eri murtumaskenaarioiden tulva-aallot laskettiin empiirisillä patomurtumaparametreilla 1D mallin avulla. Laskemalla eri skenaarioita etsittiin suurinta vaaraa aiheuttava murtumatilanne ja samalla voitiin vähentää erilaisten epävarmuustekijöiden vaikutusta. Koska pengerten taustamaa on alavaa, laskettiin patomurtuma-aallon leviäminen ja vahinkoparametrit maanpinnan korkeusmallia hyödyntävällä 2D mallilla. Tulvan laskeminen suoritettiin vaiheittain: 1) Murtumaparametrien (aukon leveys ja muodostumisaika) määritys empiirisillä kaavoilla. 2) 1D-mallin luominen tulva-aallon laskemiseksi. 3) 2D-mallin luominen tulvan leviämisen laskemiseksi 1D-mallin tulva-aallon perustella.