1
Karlstads universitet 651 88 Karlstad Tfn 054-700 10 00 Fax 054-700 14 60 Information@kau.se www.kau.se Fakulteten för samhälls- och livsvetenskaper
Naturgeografi
Maria Wallin
Jämförelse mellan Sveriges nya och gamla
höjdmodell för analys av Hammarö kommuns
översvämningsområden
A comparative analysis of the flooding areas in Hammarö
municipality using the old and the new Swedish elevation model
Examensarbete 15 hp
Degree Project of 15 credit pointsGIS-ingenjörsprogrammet
Datum/Termin: 2013-06-02 Handledare: Rolf Nyberg Examinator: Kristina Eresund
2
Försäkran
Denna rapport är en deluppfyllelse av kraven till högskoleexamen på
programmet för GIS-ingenjörer. Allt material i denna rapport som inte är mitt eget har identifierats, och rapporten innehåller inte material som har använts i en tidigare examen.
Maria Wallin
Godkänd: Karlstad den ... År-Månad-Dag
………. ……….
Rolf Nyberg Kristina Eresund
3
Sammanfattning
Examensarbetet gick ut på att göra en analys av skillnad i vad som i
en GIS-analys blir översvämmat inom Hammarö kommun vid några
höga vattenstånd i Vänern om man jämför gamla Nationella
höjddatabasen med den nya (50 meters celler, d.v.s. avstånd mellan
höjdvärden, jämfört med 2 meters celler).
Områden som blir översvämmade har tagits fram vid höjda
vattennivåer med 2 dm intervall för de olika höjdmodellerna, samt
har beräkningar gjorts på andel olika markslag som sätts under
vatten. Därtill gjordes även en jämförelse hur översvämmad yta ökar
med stegvis höjd vattennivå, och hur det skiljer för olika höjddata.
Slutligen gjordes en översiktlig analys på de olika beräkningarna med
avseende på vilka konsekvenser som kan uppstå vid olika nivåer och
diskuteras hur olika aspekter spelar in på resultatet. Osäkerheten i
höjddata gör att man aldrig exakt kan ange vad som händer när
vattennivån förändras upp eller ner. Resultatet ger en god
uppskattning, men ingen exakt sanning, om vad som kan ske.
Examensarbetet visar att den nya höjddatabasen ger mer noggranna
värden och i de flesta fall visar mindre omfattning av översvämmad
yta jämfört med den gamla.
4
Abstract
This degree project involves a GIS-based analysis of the flooding areas in Hammarö municipality and how these vary between two different elevation models for Sweden; “Old National Elevation Model” and “New National Elevation Model”.
The areas that are being flooded at various water levels have been demonstrated using the two different elevation models. Detailed calculations in regards to the extent of the ground areas being flooded are also included in the analysis. The uncertainty in the elevation data means that you can never exactly specify what happens when the water level changes up or down. The result gives a good estimate, but no exact truth about what may happen.
In addition, an analysis was also performed on how the flooded areas increased through rising water levels and how they differ between the two elevation databases.
5 Innehållsförteckning Försäkran ...2 Sammanfattning...3 Abstract...4 1 Inledning...6 1.1 Bakgrund...6 1.2 Höjdmodellernas tillkomst...8 1.3 Laserscanning...9 1.4 Syfte ...10 1.5 Frågeställningar...10 2 Metod...11 2.1 Programvaror ...11 2.2 Material...11 2.2.1. Höjddata ...11 2.2.2. Kartunderlag...12 3 Genomförande ...13 3.1 Arbetsflöde ...13
3.1.1. Skapande av ett lager för Hammarö kommuns markytor...13
3.1.2. Konvertering från polygondata till rasterdata...15
3.2 Skapande av lager för höjderna 43-46 m ö h med intervaller om 2 dm i båda höjdmodellerna...15
3.3 Färgsättning av de översvämmade markytorna ...17
3.4 Beräkning av översvämmade markytor i Excel ...17
4 Resultat ...18
4.1. Utbredning av översvämningsytor vid olika nivåer...18
4.2 Tabeller över översvämmade markslag i gamla och nya höjdmodellen...22
4.3 Tabell och diagram över total översvämmad yta...22
4.4. Skillnader markslagsvis ...24
4.5 Analys och jämförelse av hur ökad vattennivå påverkar Hammarö kommun i de två olika höjdmodellerna...27
5 Diskussion...30
6 Tackord...32
6
1 Inledning
1.1 Bakgrund
Under de senaste åren har intresset ökat för hur den pågående
klimatförändringen kan påverka havsvattennivån och hur detta i sin tur kan inverka på etablerad och planerad boendemiljö, risk för översvämning av
kustnära områden etc. Inom EU har det gjorts ett antal studier som visar på vad som kan ske om man inte gör något för att stoppa den pågående processen. Man har bland annat insett att man behöver lägga ett helt nytt fokus på översvämningshotade områden. Studier har visat att den allt mer stigande medeltemperaturen leder till att isarna i Arktis och Antarktis smälter och att havsnivån därmed hotar att stiga. Dessutom påverkas nederbördsmönstret, bl.a. i Sverige kommer vissa områden att drabbas av betydligt mer nederbörd än tidigare som kan komma att påverka vattendrag och sjöområden.1
På lokal nivå påverkar detta t ex planeringen av bostadsområden i och med det ökande intresset för sjönära boende, i framtida stadsplanering då man kanske måste ta mer hänsyn till områdets ”höjd över havet” och så vidare.
År 2007 utfärdade EU ett översvämningsdirektiv med regler för
medlemsländernas hantering av risken för översvämningar. 2 I dessa fastslås att
senast under år 2011 skall man ha utfört riskbedömningar samt att så kallade riskkartor och riskhanteringsplaner ska ha tagits fram senast år 2013 respektive 2015. Flera studier har visat att de kartor som finns idag inte är av den
kvaliteten att de kan utgöra underlag för beslutsprocessen. I många fall är noggrannheten i beräkningarna alltför dålig och det krävs betydligt högre nivå på denna för att ge en riktig bild av vad man kan förvänta sig om en
översvämningssituation skulle uppstå.3
1 MSB 2011: Identifiering av områden med betydande översvämningsrisk. Steg 1 i förordningen om översvämningsrisker – preliminär riskbedömning:
https://www.msb.se/Upload/Nyheter_press/Pressmeddelanden/Slutrapport_PFRA_MSB.pdf, 2012-04-01 kl.19:09
2 Förordningen om översvämningsrisker – Sveriges genomförande av EUs översvämningsdirektiv: http://rib.msb.se/Filer/pdf%5C26193.pdf, 2012-04-01 kl.19:40
3Brandt,S.A. 2009: Betydelse av höjdmodellers kvalitet vid endimensionell översvämningsmodellering.
7
Grundförutsättningarna för att göra en beräkning med hjälp av GIS-verktyg och få fram en bra representation av vattennivån är att man har detaljerade höjddata för landytan samt att man kan simulera olika vattennivåer. För att på ett enkelt sätt presentera resultaten kan man lägga in visualiseringar av området och kan då åskådliggöra hur landytan påverkas. Både två- och tredimensionella figurer kan framställas liksom animeringar som komprimerat kan visa hur ett område påverkas vid en ökande vattennivå. Landytans höjdvärden subtraheras från antagen vattennivå och man får som resultat en bild som visar
översvämmade områden, även lågt liggande områden som inte direkt hänger samman med det omgivande vattnet men som kan ligga i riskzonen vid ytterligare höjningar av vattennivån.4
På uppdrag av regeringen arbetar Lantmäteriet sedan 2009 med att laserskanna hela landet för att ta fram en ny nationell höjdmodell med hög och känd kvalité. Ambitionen är att fram till 2015 framställa en rikstäckande höjdmodell med ett medelfel i höjd som är bättre än +- 0,5 meter för ett 2 meters grid. Med ett grid menas ett rutnät med koordinatsatta höjdpunkter där upplösningen är 2 x 2 meter.5 Den nya höjdmodellen heter NNH, Ny Nationell Höjddatamodell. Den gamla höjdmodellen består av ett 50 meters grid, där upplösningen är 50 x 50 meter och med ett medelfel i höjd på +- 2 meter.
I skrivande stund har i stort sett hela södra och mellersta Sverige, samt hela Norrlandskusten laserskannats, bl.a. Väner-området eftersom man har prioriterat områden omkring bl.a. Vänern, Göta älv och Mälaren.
I föreliggande arbete har jag inriktat mig på Hammarö kommun, en kommun som ligger som en halvö i Vänern och som är starkt påverkad av den
omgivande vattennivån. Redan normalt förekommande höjningar av vattennivån vid kraftig vårflod kan ge översvämningskonsekvenser. Nivån regleras idag i princip genom att öppna slussar så att Vänerns vatten släpps ut i Göta älv och i förlängningen i havet. Vid höjd havsvattennivå på sikt finns risk att älvens nivå måste begränsas så att vattnet från Vänern inte kan rinna undan tillräckligt. Detta arbete är därför inriktat på att åskådliggöra de konsekvenser en ökande nivå på Vänern kan ha på Hammarö.
4 GIS-tillämpningar inom översvämningshantering - en forskningsöversikt, Nyberg, R.:
http://www.kau.se/sites/default/files/Dokument/subpage/2009/08/r_nyberg_gis_till_mpningar_ino m_vesv_mningshan_15478.pdf, 2012-04-01 kl. 21:45
8
Eftersom Hammarö nästan helt omsluts av vatten är kommunen extra utsatt för risken att drabbas av översvämningar då Vänerns vattenstånd stiger. För att kunna beräkna vilka områden som kan komma att hamna under vatten vid vissa vattennivåer behöver man ha tillgång till höjddata. Då den nya höjdmodellen har en mycket högre upplösning än den gamla, kan vi nu göra mycket
noggrannare beräkningar på t.ex. översvämningsområden.
Fortfarande är det så att befintliga översvämningskarteringar ofta används som underlag vid planering av olika områden trots de felaktigheter som kan
uppkomma. Den lägre upplösningen ger grövre beräkningar och därmed ökar risken för fel och därmed felaktiga beslut som kan få både ekonomiska och praktiska konsekvenser. En jämförelse mellan de båda modellerna blir då intressant då man kan få en uppfattning om vilka skillnader som fås när den mer detaljerade nya höjdmodellen används vid avgränsning av
översvämningsområden. Ju högre upplösningen är, ju närmare sanningen kommer man och kan ta beslut som är ekonomiskt försvarbara och som påverkar berörda markområden så lite som möjligt.
1.2 Höjdmodellernas tillkomst
Lantmäteriet har haft regeringens uppdrag att framställa höjdmodellerna. Målsättningen var att med ett högupplöst rutnät kunna skapa en rikstäckande terrängmodell. Detta arbete påbörjades 2009 och beräknas var helt klar år 2016. På Lantmäteriets hemsida kan man följa arbetet med skanningen och där se vilka områden som är klara och vilka som återstår att skannas. Skanningen sker med hjälp av laseravsökning och datamängden samlas in, lagras och bearbetas. I praktiken arbetar man med s.k. bearbetningsrutor om 2,5 x 2,5 km som avsöks en i taget. Utifrån detta grundmaterial som man får fram skapar man sedan ett regelbundet rutnät med bestämd ytstorlek. Den nya modellens upplösning är 2 meter. Tack vare lasertekniken får man mycket exakta data. Den äldre
mättekniken som baserades på konventionell längd- och vinkelmätning gav av naturliga skäl ett grövre resultat. Detta gör att man i ett större sammanhang kan få en lite felaktig bild av hur ett område är sammansatt.6
9
1.3 Laserscanning
Avsökning med laserscanner sker med hjälp av helikopter eller flygplan. Detta har visat vara ett ekonomiskt fördelaktigt alternativ till tidigare använda tekniker för datainsamling. Från den flygburna utrustningen skickas laserpulser mot marken där strålen reflekteras tillbaka till en eller flera sensorer. Frekvensen ligger normalt på cirka 150 000 pulser per sekund för att få en avbild av markförhållandet som är tillräckligt hög.
Laserns våglängd som väljs för att kunna penetrera ytan på ett optimalt sätt ligger i det infraröda området mellan 800-1550 nm. Beräkningarna bygger på att man möter tidsintervallet mellan utsändande av en puls och mottagning av den reflekterade signalen. Då man vet mätstationens position (höjd, hastighet) med hjälp av satellitpositionering och tröghetsnavigering kan man räkna ut det exakta avståndet till objekt på marken och dess position i varje ögonblick. Beroende på terrängens beskaffenhet kan den reflekterade signalen i vissa fall ge felaktiga resultat. Exempel på detta är ett område med träd eller annan hög växtlighet. En puls som träffar ett träd kan ge mer än en reflekterad puls
tillbaka, den första från trädets topp, ytterligare en från grenar och även en från markytan. Den information man får från den kontrollerade ytan med dessa dubblerade signaler bearbetas sedan med hjälp av dataprogram som filtrerar bort de objekt som inte tillhör markytan, vilken är den information man söker. Programmen gör en beräkning utifrån insamlade data, mäter avvikelser mellan intilliggande mätpunkter och tar bort orimliga värden, såsom plötsliga enstaka onormalt stora höjdskillnader. Resultatet ger en korrigerad, mer verklighets-trogen avbildning av markytan.
10
svårare att tolka vad som mäts. Flyghöjd och laserns öppningsvinkel måste väljas så att optimalt resultat kan nås i förhållande till det område som scannas.7
Principfigur flygburen laserskanning. Bild: Lantmäteriets webbsida
1.4 Syfte
Syftet med arbetet har varit att undersöka skillnaden i hur stora delar av
Hammarö kommun som blir översvämmade vid olika vattennivåer om man i en GIS-analys använder den nya höjdmodellen jämfört med den gamla.
1.5 Frågeställningar
Vilka vattennivåer är relevanta att undersöka?
Vilka områden blir översvämmade med gamla höjdmodellen? Vilka områden blir översvämmade med nya höjdmodellen? Vilka olika markslag sätts under vatten och hur stor är den
översvämmade ytan för de olika markslagen?
Hur mycket ökar den översvämmade ytan med stegvis höjd vattennivå? Hur stor är skillnaden i översvämmad yta mellan de båda
höjdmodellerna?
Vilka skillnader i troliga konsekvenser kan förutses vid översvämningsanalys med de två höjdmodellerna?
7
11
2 Metod
Höjddata över Hammarö kommun i både gamla och nya höjdmodellen har förts in i ArcGIS 10 och med hjälp av kartunderlag, som hämtats från
Lantmäteriets tidigare digitala kartbibliotek, har analyser och beräkningar gjorts på vilka ytor som kan bli översvämmade. Dessa analyser och beräkningar beskrivs mer utförligt i kapitel 3.
2.1 Programvaror
• ArcGIS: version 9.3.1/10 från ESRI.
• Microsoft Excel: version 2007 från Microsoft. Användes för ytberäkningar och skapande av tabeller.
2.2 Material
2.2.1. Höjddata
Höjddata över Hammarö kommun från både gamla och nya höjdmodellen har tillhandahållits av Centrum för klimat och säkerhet på Karlstads universitet. Dessa höjddata låg i koordinatsystemet SWEREF99TM och höjdsystemet RH2000. Som framstår vid jämförelse av figur 1 och figur 2 ger den Nya höjdmodellen en betydligt högre upplösning och därmed en mer rättvisande beskrivning av verkligheten. Upplösningen i SWEREF99TM/RH2000 är här 800 dpi (dots per inch).
12
Figur 2. Nya höjdmodellen över Hammarö kommun, 2+ grid 2.2.2. Kartunderlag
En översiktskarta och en terrängkarta hämtades från det digitala kartbiblioteket via Lantmäteriets hemsida.
Översiktskartan (Figur 3) användes som ett underlag för att visuellt lätt kunna visa vilka områden som kommer under vatten vid vissa vattennivåer.
Terrängkartan (Figur 4) användes för att kunna ta fram de olika markslagen som finns i Hammarö kommun. Båda kartorna bestod av polygondata.
Figur 3. Översiktskartan, skala 1:250000
13
Figur 4. Terrängkartan, skala 1:250000
(kartbild från Lantmäteriets digitala kartbibliotek)
3 Genomförande
3.1 Arbetsflöde
Efter att höjddata och kartmaterial förts in i ArcGIS gjordes följande bearbetningar av materialet.
3.1.1. Skapande av ett lager för Hammarö kommuns markytor Terrängkartan innehåller bl.a. ett lager som heter ”Markytor”. Detta lager innehåller olika kategorier med information om existerande markslag, bebyggelse och vatten.
14
”my_hammaro” delades in i fem olika markslagskategorier genom att slå samman likvärdiga kategorier (se figur 5) för att underlätta de ytberäkningar som ska göras på markytorna.
Figur 5. ”my_hammaro” indelat i fem olika markslagskategorier, skala 1:250000 De nya kategorierna tilldelades nya KKOD:er. Se tabellen nedan.
Ursprunglig markslagsindelning Ny markslagsindelning Ny KKOD
1. Vattenyta --- ---
2. Barr- och blandskog Skog 400
3. Åker Åker 500
4. Annan öppen mark Öppen mark 100
5. Fruktodling Åker 500
8. Sluten bebyggelse Bebyggelse 200
9. Höghusbebyggelse Bebyggelse 200
10. Låghusbebyggelse Bebyggelse 200
11. Industriområde Industri 300
12. Fritidsbebyggelse Bebyggelse 200
13. Öppen mark utan skogskonturer Öppen mark 100
14. Vatten med diffus strandlinje --- ---
15
3.1.2. Konvertering från polygondata till rasterdata
”my_hammaro” bestod av polygondata. För att kunna göra ytberäkningar konverterades lagret till rasterdata med hjälp av konverteringsverktyg.
Cellstorleken valdes till 1 (meter), vilket innebär att man enkelt kan avläsa antal celler direkt i antal kvadratmeter.
Rasterdatalagret namngavs till ”ham_my” (se figur 6).
Figur 6. ”ham_my”, skala 1:250000
3.2 Skapande av lager för höjderna 43-46 m ö h med intervaller om 2 dm i båda höjdmodellerna
Med hjälp av höjddata och rasterdata över markslagen har lager skapats som visar vilka markslag som hamnar under vatten vid vissa vattennivåer.
Startvattennivån sattes till 43 m ö h, dels på grund av att båda höjdmodellerna började vid 43 samt på grund av att Vänern inte understigit 43 m ö h sedan mätningar börjat göras.
Maximala vattennivån sattes till 46 m ö h, vilket sågs mest rimligt eftersom Vänern som högst uppmätts till 45,98 m ö h (11 januari 2001).8
8
16
Nya lager skapades med två decimetersintervaller med hjälp av ”Raster Calculator”, som ger möjlighet att skapa lager baserade på olika villkor med hjälp av matematiska ekvationer.
Exempel: Ett lager som visar all yta som översvämmas då vattennivån når 43 m ö h, med utgångspunkt från den äldre höjdmodellen. I ”Raster Calculator” användes följande formel: ”Gamla höjddata” <= 43
Med hjälp av denna formel skapas ett lager som innehåller två olika värden, 0 och 1.
0 – Visar den yta som är HÖGRE än 43 m ö h och hamnar över vatten. 1 – Visar den yta som är LÄGRE än eller lika med 43 m ö h och hamnar
under vattenytan.
Lagret ”ham_my” visar Hammarö kommuns markytor vilka har tilldelats varsitt värde mellan 100 – 500. Om man lägger ihop detta lager med de lager som visar de ytor som ligger över och under vattenytan, med värden 0 eller 1, resulterar detta i ett lager som visar översvämmade markytor.
Exempel: Beräkna markytor som översvämmas när vattennivån når 43 m ö h då man använder sig av den gamla höjdmodellen. Formeln för detta som matades in i ”Raster Calculator” var följande:
”ham_my” + (Gamla hojddata.) < 43 Nytt lager (”Output raster”): ”gamla_43”
Under ”Environment settings” – ”Raster Analysis” ställdes även följande in: Cellstorlek: samma som ”ham_my”
Mask: ”ham_my”(vilket ger markytorna över endast Hammarö kommun) Lagret kallat ”gamla_43” visade följande värden: 100, 101, 200, 201, 300, 301, 400, 401, 500, 501.
17
100, 200, 300, 400 och 500 representerar markytor som EJ är översvämmade. 101, 201, 301, 401 och 501 representerar markytor som ÄR översvämmade. Resterande lager skapades sedan på exakt samma sätt, med två decimeters-intervall, d.v.s. ”gamla_43,2”, ”gamla_43,4”, ”gamla_43,6” osv. På samma sätt skapades lager i nya höjdmodellen, där nya höjddatan användes i ”Raster Calculator”.
Ex. ”ham_my” + (Ny hojddata.img < 43)
Denna formel skapade då lagret ”nya_43” och därefter skapades ett nytt lager för varje två decimeter.
3.3 Färgsättning av de översvämmade markytorna
För att på ett visuellt tydligare sätt visa resultatet av beräkningarna med Översiktskartan som bakgrund illustrerades översvämmade ytor i rött.
3.4 Beräkning av översvämmade markytor i Excel
För att beräkna hur stor andel markytor som blir översvämmade vid de olika vattennivåerna användes programmet Excel.
Genom att gå in i varje lagers egenskaper kan man läsa av varje markytas så kallade ”countvärde”. Detta finns under menyn ”Symbology”. ”Countvärdet” representerar antal celler och eftersom cellstorleken är satt till ”1”, kan
markytornas ”countvärde” lätt läsas av i kvadratmeter.
”Countvärden” lästes av för varje översvämmad markyta, d.v.s. för varje lagers 101, 201, 301, 401 och 501-värde.
18
4 Resultat
4.1. Utbredning av översvämningsytor vid olika nivåer
Vid nivåer mellan 43-43,8 m ö h var det väldigt små ytor som blev
översvämmade. Antalet pixlar motsvarande de representerade ytorna är i detta fall lågt. Men efter 44,4 m ö h började översvämningsytorna öka betydligt. Detta är i och för sig ganska självklart då Vänerns medelvattennivå ligger på ungefär 44,20 m ö h (i höjdsystemet RH00). 9
Här visas några jämförelser vid nivåerna 44.4, 45 och 46 m ö h i både gamla och nya höjdmodellen (se figur 7-12).
Figur 7. Gamla_44,4: De översvämmade ytorna har ringats in, skala 1:150000 (kartbild från Lantmäteriet)
9
19
Figur 8. Nya_44,4: De översvämmade ytorna har ringats in för att synas bättre Skala 1:150000 (kartbild från Lantmäteriet)
20
Figur 10. Nya_45, skala 1:150000 (kartbild från Lantmäteriet)
21
Figur 12. Nya_46, skala 1:150000 (kartbild från Lantmäteriet)
Det framgår direkt att den gamla höjdmodellen visar större markytor som blir översvämmade. Anledningen till detta är naturligtvis att beräkningarna med hjälp av den äldre modellen ger ett grövre resultat än den nyare modellen som ger ett mer exakt resultat, eftersom varje bearbetad delyta eller grid i området då är mycket mindre.
Vid 44,4 m ö h börjar skillnaden mellan höjdmodellerna bli ganska tydliga (se figur 7 och 8). Den gamla höjdmodellen (figur 7) visar på fyra mindre områden som hamnar under vatten vid detta vattenstånd, medan den nya höjdmodellen (figur 8) visar på endast ett område. Däremot innefattar detta område en lite större yta än motsvarande område i gamla höjdmodellen.
Vid 45 m ö h (figur 9 och 10) har översvämningsområdena spridit sig runt om i stort sett hela Hammarö, där nordvästra delen är mest drabbat. Den nya
22
Slutligen vid nivån 46 m ö h är det områden i nordvästra och nordöstra delen av Hammarö som visar på några större översvämningsområden med den nya höjdmodellen (figur 12) jämfört med den gamla (figur 11). I det nordvästra så kallade Nolgård-området har flera företag sina lokaler, bl.a. Coop Extra och Bergqvist Skor, vilka riskerar ligga inom ”farozonen”. Det samma gäller för det nordöstra området till höger om Tynäshalvön. I detta område finns flera bostadshus längs Mörtskärsvägen och Svarbergavägen som garanterat skulle drabbas av stora översvämningsskador vid denna vattennivå (figur 13).
Figur 13. Så här skulle det kunna se ut vid nordöstra området om vattennivån stiger till 46 m ö h
(bilden är lånad10).
4.2 Tabeller över översvämmade markslag i gamla och nya höjdmodellen
För tabell 1 över andel översvämmad yta för de olika markslagen vid de olika vattennivåerna, se bilaga 1.
4.3 Tabell och diagram över total översvämmad yta
Den totala översvämmade ytan är den ytan man får då alla markslagen lagts ihop (101 + 201 + 301 + 401 + 501), se tabell 2.
För att göra det mer visuellt synbart hur andelen översvämmad yta ökar i takt med ökad vattennivå infördes ett diagram (se figur 14).
23
Tabell 2. Total översvämmad yta vid olika nivåer
Höjd (m ö h) Gamla hdb (kvm) Nya hdb (kvm) 43,0 280275 15592 43,2 345222 44480 43,4 425084 95424 43,6 538952 144048 43,8 696283 188024 44,0 798387 236192 44,2 1003889 302499 44,4 1239767 465380 44,6 3848061 1548795 44,8 5771004 3144672 45,0 7838593 5048706 45,2 8999680 6796508 45,4 9830642 8390679 45,6 10673556 9642876 45,8 11471115 10697286 46,0 12286458 11646278
Figur 14. Den lodråta axeln visar översvämmad yta i kvadratmeter och den vågräta axeln visar vattennivån i antal meter över havet.
Vi ser att överlag visar den gamla höjdmodellen en större yta som blir översvämmad vid varje vattennivå, jämför med den nya höjdmodellen. Den största skillnaden ser vi vid 44,80 m ö h där skillnaden är så mycket som 2 789 887 kvm, vilket motsvarar 278,99 hektar.
24
4.4. Skillnader markslagsvis
Genom att studera tabellerna i bilaga 1 ser man att skillnaden i översvämmad yta varierar ganska mycket mellan de olika markslagen.
För att se hur skillnaden i höjdmodellerna ser ut mellan de olika markslagen gjordes separata diagram för varje markslag (se figur 15-19).
Figur 15. Öppen mark (KKOD 101)
När det gäller öppen mark ser diagrammet ut nästan som diagrammet över den totala översvämmade ytan (figur 14 på föregående sida). Den gamla
höjdmodellen har till största delen visat för mycket översvämmad yta än vad som egentligen blir översvämmat. Men vid 45,6 m ö h kommer en brytpunkt där istället den nya höjdmodellen visar på mer översvämmad yta än den gamla. Detta blir extra intressant för Hammarö kommun att se över då områden man tidigare trott varit ”säkra” i själva verket riskerar att drabbas av översvämningar när vattennivån börjar stiga över 45,6 m ö h. Eftersom Hammarö är en växande kommun är man alltid intresserad av att hitta passande områden möjliga att upprätta eventuella nya bostäder på, vilket gör att denna översvämningsanalys blir en mycket viktig aspekt att ta i beaktande. Man vill inte riskera att bygga på ett område som kan riskera översvämmas som kan leda till kostsamma
25 Figur 16. Bebyggelse (KKOD 201)
När det gäller bebyggelse är det även här mycket viktigt att ha så noga uppgifter på som möjligt eftersom detta markslag innefattar hushåll, butiker, skolor, vårdcentraler m.m. När man studerar tabellerna i bilaga 1 ser man att vid de lägre vattennivåerna (43-44,2 m ö h) visar den nya höjdmodellen att vissa ytor hamnar under vatten, medans den gamla höjdmodellen visat dessa ytor
som”torra”. Visserligen rör det sig om relativt små ytor på upp till cirka 379 kvm, men detta visar ändå hur mycket tydligare man kan upptäcka även små områden som har risk för att drabbas av översvämningar vid låga vattenstånd.
26
Samma sak gäller för ytor med industrier. Här framgår av tabellerna i bilaga 1 att den gamla höjdmodellen inte har visat några ytor som hamnar under vatten förrän man kommer upp i en vattennivå på 43,8 m ö h. Den nya höjdmodellen visar dock att mindre ytor på upp till ca 70 kvm kan riskera att bli
översvämmade. Detta kan tänkas vara en obetylig liten yta, men för en industri kan det innebära vattenskador som ger stora ekonomiska kostnader för det drabbade företaget. Diagrammet visar även på stor skillnad vid högre
vattennivåer. Detta beror delvis på att industrin är placerat mycket kustnära och på ungefär samma nivå som Vänerns medelnivå och dels på den gamla
höjdmodellens grövre beräkningar vilket gör att översvämningsytorna ökar kraftigt så snart man nått över Vänerns medelnivå.
Figur 18. Skog (KKOD 401)
27 Figur 19. Åker (KKOD 501)
Åkerdiagrammet skiljer sig från de andra på det sättet att här har den gamla höjdmodellen visat alldeles för liten yta som hamnar under vatten vid de olika vattennivåerna. Detta är ytterst viktigt för kommunen att se över då det kan tänkas att man underskattat översvämningsrisken i vissa åkerområden. Vid exempelvis nivån 44,60 m ö h (som inte är långt ifrån Vänerns medelnivå på 44,20 m ö h) skiljer det hela 157548 kvm, vilket motsvarar 15,75 hektar, mellan höjdmodellerna där den gamla höjdmodellen visat för lite. På många
åkerområden förkommer odlingar av olika grödor vilka kräver bra
dräneringssystem för att inte grödorna ska ta skada då marken drabbas av översvämningar. Med hjälp av dessa analyser kan man då bättre veta vart sådana dräneringssystem kan tänkas behövas sättas in.
4.5 Analys och jämförelse av hur ökad vattennivå påverkar Hammarö kommun i de två olika höjdmodellerna
Med hjälp av kartunderlag och beräkningarna över hur stora ytor som hamnar under vatten vid vattennivåerna mellan 43-46 m ö h, gjordes en mer detaljerad analys och jämförelse mellan de två olika höjdmodellerna över vilka områden som riskerar att drabbas av översvämning. Särskilt fokus lades på att se om några samhällsviktiga områden (byggnader, gator etc.) kan komma att hotas av översvämning då Vänern stiger. Det är viktigt att vara medveten om att
noggrannheten hos höjddata i vertikalled, speciellt för den gamla höjddatabasen, är sådan att analysen av översvämmade områden vid
28
Enligt beräkningar med den gamla höjdmodellen, kan följande konstateras (vattennivån är angiven i m ö h i höjdsystem RH2000):
Gamla höjdmodellen (50+ grid)
43,0 Redan här indikeras sänkor i delar av Vidöåsen, Holken, Geterud och Takene. Ingen påverkan av Vänern dock.
43,2 Ingen större förändring mot tidigare.
43,4 Områdena utökas något, delar av Vidöåsen väster om järnvägen har tillkommit.
43,6 Ingen större förändring, delar av området runt Hovlandasjön utökas något. 43,8 Någon utökning väster om järnvägen.
44,0
Som ovan men nu indikeras delar av tätorten Skoghall, runt södra delen av Dingelsundsvägen där bl.a. Hammarö brandstation ligger. Ingen större påverkan dock.
44,2 Utökande områden men ingen inbrytning från Vänern. Eventuellt indikeras en mindre inbrytning vid Gunnarskär.
44,4 Viken vid Fiskvik utökas, liksom Holkenområdet.
44,6 Nu indikeras påverkan av bebyggelsen vid Gunnarskär, området vid norra infarten vid väg 236 samt ytterligare utökning av viken vid Fiskvik.
44,8 Norra delen av Hammarö strandområde är nu täckt av vatten liksom delar av Getetrud.
45,0 Större delen av Vidöåsen är nu täckt av vatten, inbrytning till Hovlandasjön har skett, Tyestränderna påverkas och kuststräckan vid fabriksområdet är vattentäckt.
45,2 Vattentäckta områden utökas ytterligare, stora delar av Gunnarskärsområdet och stor del av området strax norr om tätorten Skoghall översvämmas. 45,4 Vidoåsen, Hovlanda, Fiskvik osv. påverkas. Nu börjar även stränderna runt
fabriksområdet att täckas.
45,6 Som ovan. Det som mer och mer påverkas är ån som rinner ut i fabriksområdet, den breddas nu.
45,8
Vidöåsen är nu i stort sett översvämmad vilket medför stor problematik för Vidöns reningsverk då giftiga avfall riskerar att läcka ut. Tillfartsvägarna norrifrån kan troligen inte användas. Öarna runt om Hammarö har minskat i areal.
46,0
29
Enligt beräkningar med den nya höjdmodellen, kan följande konstateras (vattennivån är angiven i m ö h i höjdsystem RH2000):
Nya höjdmodellen (2+ grid)
43,0 Ingen påverkan.
43,2 I området mellan Skoghallsleden och Dingelsundsvägen finns några sänkor som ligger under denna nivå men påverkas inte av Vänern vattennivå. 43,4 Samma område som ovan, dvs strax söder om Djupsundvägen / Mörmoplan,
utökas den del som ligger under Vänerns vattennivå.
43,6 Nu täcks ytterligare större areal här och man kan se även ett åkerparti väster om Vidövägen bli markerat.
43,8 Ungefär samma som ovan.
44,0 Områdena som nämnts ovan utökas ytterligare, ingen påverkan från Vänern sker dock.
44,2 Samma som ovan.
44,4 Bebyggelsen vid Djupsundsvägen / Mörmoplan ligger nu nära samma nivå som den omgivande Vänern.
44,6 Ovan nämnda områden utökas ytterligare, dessutom tillkommer delar av öar runt Hammarö som nu börjar täckas av det stigande vattnet. Sjön väster om Tenngårdsvägen har nu kommit under Vänerns vattennivå.
44,8 Området Holken börjar nu täckas och en inbrytning mot den lilla insjön är nära. Bostadsområdena längs Vidövägen är nu i farozonen.
45,0 Vid den här nivån sker en inbrytning till sjön vid Holken, likaså vid Nolgård tränger Vänerns vatten in. Delar av Vidöåsen börjar täckas. Skoghalls vårdcentral som ligger på Åråsvägen nära detta område påverkas dock ej. 45,2 Geterudsområdet täcks, stora delar av Vidöåsen och området norr där om. Vidöns reningsverk börjar nu påverkas. Sjönära områden, såsom Gunnarskär,
där mycket bostadsbebyggelse finns påverkas nu också. 45,4
Norra delen av halvön täcks nu av vatten. Del av väg 236 mot Karlstad ligger nu översvämmad liksom Gunnarskärsområdet. Vägen ut mot Tye ligger under vatten liksom delar av Tyes vattennära bebyggelse. Geterud ligger nu också ganska täckt av vatten.
45,6 Vattnet stiger ytterligare, nu är stora delar av Vidöåsen täckt av vatten, vägen mot Tye kan troligen inte längre användas.
45,8
Norra delen av Hammarö börjar isoleras på grund av vattenståndet.
46,0
30
5 Diskussion
Att den nya höjdmodellen är betydligt bättre än den gamla råder ingen tvekan om eftersom noggrannheten är mycket större i den nya. Men för att få ut
största möjliga noggrannhet i höjdmätningarna behöver man ta hänsyn till några fler aspekter än vad som gjorts i detta examensarbete.
Den nya höjdmodellen bygger på flygburen laserskanning.11 Det fungerar på så
sätt att laserpulser skickas från en sensor som sedan reflekteras mot marken och skickas tillbaka till sensorn. Då registreras tiden det tagit för laserpulsen att förflytta sig från sensorn, till marken och sedan tillbaks igen. På så vis kan man beräkna avståndet till marken. 12
Det man behöver ta i beaktning är vilken typ av vegetation det finns på den skannade ytan. Det kan ibland t.ex. växa väldigt högt och tätt gräs på en stor öppen yta. När området laserskannas kan i sådana fall laserpulsen reflektera toppen av det höga gräset och markytan kan då verka högre än vad den egentligen är. Sådana områden kan då bli översvämmade vid en viss vattennivå trots att höjddata visar att det inte ska finnas någon risk för detta.
Figur 20. Laserskanningen av markytan kan ge olika noggrannhet beroende på vegetationens karaktär. Bild: Lantmäteriets webbsida. När det gäller hur Hammarö kommun påverkas av en stigande vattennivå av Vänern, kan man sammanfattningsvis konstatera från analysen som gjordes i avsnitt 4.3.1. att tätortsdelen klarar sig bra från översvämning. Den äldre modellen indikerar kraftigare påverkan än den nya, mer noggranna, men båda konfirmerar samma saker, nämligen att norra delen av ön samt strandnära områden kommer att påverkas av ökad vattennivå på Vänern. Man inser också av resultatet att placeringen av tätortsområden i Hammarö kommun varit helt rätt. Då kommunen formades år 1863 fanns inga regleringsmöjligheter av Vänerns vattennivå och man tog troligen hänsyn till tillflöde av vårflod etc. när man anlade bebyggelse.13 Idag med den teknik som finns tillgänglig är det nu
möjligt att ta hänsyn till flera olika aspekter.
Dokumentationer från översvämningen som skedde år 2000-2001, då Vänerns vattennivå låg över sjöns dämningsgräns i nästan 6 månader, visar att Hammarö
31
kommun klarade sig förvånansvärt bra från översvämningar. Till och med då Vänerns vattennivå låg på 45,98 m ö h den 11 januari 2001, vilket är den högsta nivå som uppmätts sedan sjön reglerades 1937, var det ytterst få byggnader och vägar som påverkades. Det mest samhällsviktiga området som påverkades var avloppreningsverket som endast klarat en fortsatt höjning av vattennivån på tre centimeter innan det helt slagits ut. De största översvämningsskadorna
drabbade dock de platser som ligger längs med sjön, som friluftsanläggningar, badplatser och bryggor som till och med slets loss. 14
Då sjönära boende blir allt mer eftertraktat bör man tänka på hur framtida bebyggelse vid Vidöåsen, Gunnarskär, Holken, Rudsområdet och även Kärrängen som alla är sjönära områden, ska planeras för att i möjligaste mån förhindra att skador på grund av höjd vattennivå ska ske. Detta måste
naturligtvis vägas mot det ökande intresset för sjönära boende och hur den ekvationen ska lösas.
En annan viktig aspekt man behöver ta hänsyn till är vinden. Vänerns vattenstånd kan höjas på den sida av Hammarö kommun som vinden blåser mot. Det brukar oftast komma sydvästliga vindar i dessa trakter vilket medför att sydvästra Hammarö kommun är extra utsatt vid hårda vindar. Vattennivån kan öka så mycket som en halvmeter vid riktigt hårda vindar.15 Det innebär att
områden som ser ut att klara sig från översvämning vid höga vattenstånd kan i alla fall vara hotade vid riktigt hårda vindar.
Översvämmande ytor som inte har kontakt med Vänern kan vara ett problem att tänka på. Det kan många gånger vara så att ett markområde som
simuleringen anger ligga under Vänerns vattennivå ändå inte blir täckt av vatten. Runtomliggande områden kan fungera som vallar och därmed skydda detta. Höjdmodellerna tar inte heller hänsyn till vattenvägar via vattenledningar, diken eller genomsläpplig mark. Dessa kan göra att områden som enligt
modellen klarar höga vattenstånd ändå kommer att vattentäckas. När man arbetar med teoretiska modeller är det viktigt att man inte glömmer att kontrollera mekanisk påverkan av det här slaget som ibland helt kan ändra förutsättningarna för en myndighets beslut.
Efter att ha arbetat med ArcGIS i detta examensarbete har jag fått en mycket större förståelse för vilket kraftfullt hjälpmedel detta program är vid t.ex. stadsplanering. Speciellt i dessa dagar då det blir mer och mer attraktivt att bo nära vatten, vilket sätter stora krav på att kunna kartlägga områden som
översvämmas vid vissa vattennivåer och var temporära vallar eventuellt behöver byggas när vattnet kommer.
14 Blumenthal, B., 2010: När Vänern svämmade över. Händelseutvecklingen och konsekvenser av översvämningen 2000/2001. Centrum för klimat och säkerhet, Karlstads universitet Rapport 2010:1
32
6 Tackord
Ett stort TACK vill jag rikta till min handledare Rolf Nyberg på Karlstads universitet som tilldelat mig detta examensarbete om att analysera skillnaden mellan de olika höjdmodellerna och hur de påverkar översvämningsområden inom Hammarö kommun. Han har även hjälpt mig att få tillgång till både programmet ArcGIS och höjddata, samt funnits till hand då jag behövt hjälp och vägledning.
Tack även till Jan-Olov Andersson på Karlstads universitet som även han tillhandahållit höjddata.
33
7 Källförteckning
1. MSB 2011: Identifiering av områden med betydande översvämningsrisk. Steg 1 i förordningen om översvämningsrisker – preliminär
riskbedömning:
https://www.msb.se/Upload/Nyheter_press/Pressmeddelanden/Slutra pport_PFRA_MSB.pdf
Hämtat 2012-04-01 kl.19:09
2. Förordningen om översvämningsrisker – Sveriges genomförande av EUs översvämningsdirektiv:
http://rib.msb.se/Filer/pdf%5C26193.pdf Hämtat 2012-04-01 kl.19:40
3. Brandt,S.A. 2009: Betydelse av höjdmodellers kvalitet vid
endimensionell översvämningsmodellering. FoU-rapport Nr 35, Högskolan i Gävle.
34 10. http://www.smhi.se/nyhetsarkiv/maj-bjod-pa-varmebolja-varflod-regn-och-aska-1.11270?search=yes&month=6&year=2010 Hämtad 2012-03-02 kl.13:35 11. http://www.lantmateriet.se/templates/LMV_Entrance.aspx?id=17371 Hämtad 2012-01-15 kl.10:23 12. http://www.lantmateriet.se/templates/LMV_Page.aspx?id=15971 Hämtad 2012-02-28 kl.17:59 13. http://sv.wikipedia.org/wiki/Hammarö_landskommun Hämtad 2012-03-22 kl.11:23
14. Blumenthal, B., 2010: När Vänern svämmade över.
Händelseutvecklingen och konsekvenser av översvämningen 2000/2001. Centrum för klimat och säkerhet, Karlstads universitet Rapport 2010:1 15. http://www.lansstyrelsen.se/vastragotaland/SiteCollectionDocuments/
Sv/miljo-och-klimat/klimat-och-energi/Klimatanpassning/faktablad-vanern.pdf
