Assessment of river dredging impacts on flood water levels using hydraulic modeling

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2022-01-24
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Water and Environmental Engineering (WAT)
Language
en
Pages
63
Series
Abstract
Loviisanjoki has been suffering from annual floods that have been damaging buildings and roads in the past years. To overcome flooding problems, extensive dredging and other river restorations have been implemented at Loviisanjoki in 2020-2021. The objective of this study was to assess the impacts of river restorations on flood water levels at river Loviisanjoki. The method of this study included constructing a hydraulic model in HEC-RAS, calibrating its roughness coefficients against flood water level measurements, and comparing water level results between before and after restoration. The geometry of Loviisanjoki was measured in 2019, and it worked as a basis of this study. The restoration work was not completed at the time of the measurements, so the geometry had to be modified before calibration. The calibration indicator used was a mean absolute error, and the achieved calibration result was 2.8 centimeters. Comparison between before and after restoration water levels suggest that the river restorations decreased flood water levels on average by 8-15 centimeters depending on the used discharge data. Three flood peaks (HQ) from 5 to 100 years were compared: HQ 1/5, HQ 1/10, and HQ 1/100. The results showed that the restorations had the highest effect on HQ 1/5 flood water levels, which were decreased on average by 11 centimeters.

Loviisanjoki on kärsinyt vuotuisista tulvista, jotka ovat aiheuttaneet vahinkoja alueen rakennuksille ja teille. Tulvaongelmien vuoksi Loviisanjoella on tehty kattavia perkauksia ja muita jokikunnostuksia vuosina 2020-2021. Tämän työn tavoitteena oli arvioida kunnostustoimenpiteiden vaikutuksia tulvavedenkorkeuksiin. Arviointiprosessi sisälsi hydraulisen mallin rakentamisen HEC-RAS mallinnusohjelmaan, sen karkeuskertoimen kalibroimisen vedenkorkeusmittausten avulla sekä vertailua ennen ja jälkeen kunnostusten tilanteiden välillä. Loviisanjoen geometria oli mitattu 2019 ja se toimi tämän työn pohjana. Olemassa olevaa geometriaa täytyi kuitenkin muokata, jotta se vastasi joen tilaa vedenkorkeusmittausten ajankohtana. Tulvavedenkorkeudet, joita käytettiin työssä kalibrointidatana mitattiin kevättulvan 2021 aikana. Työn kalibroinnin mittarina käytettiin keskipoikkeamaa ja kalibroinnin tulokseksi saatiin 2,8 senttimetrin poikkeama. Ennen ja jälkeen kunnostustilanteiden vertailun tulokset osoittavat, että joen kunnostustoimenpiteet laskivat tulvien vedenkorkeuksia keskiarvolta 8-15 senttimetriä riippuen käytetystä virtaamasta. Työssä verrattiin tulvahuippuja (HQ) kolmella eri toistuvuudella: HQ 1/5, HQ 1/10 ja HQ 1/100. Tulokset osoittavat, että kunnostustoimenpiteillä oli suurin vaikutus HQ 1/5 tulvavedenkorkeuksiin, jotka laskivat keskimäärin 11 senttimetrillä.
Description
Supervisor
Koivusalo, Harri
Thesis advisor
Jaakonaho, Olli
Keywords
river restoration, flood risk management, hydraulic modelling, model calibration
Other note
Citation