Sist revidert: 03.07.2020. Vi tar gjerne imot dine tilbakemeldinger.

Terskelkonstruksjoner stabiliserer elvebunnen, reduserer vannhastigheten, og hindrer bunnerosjon og bunnsenkning oppstrøms. I denne modulen finner du informasjon om hvordan du prosjekterer terskler av løsmasser til erosjonssikring.

Innhold: Terskeltyper | Grunnlag for prosjektering | Plassering | Materiale, oppbygging og stabilitet | Utforming av ulike typer tersklerTerskelhydraulikk | Tenk utførelseVidere lesning

Denne modulen forutsetter at

En terskel er en forsterkning – og ofte en forhøyning – av elvebunnen over hele elveprofilet, se figur 1. Terskler fungerer som erosjonssikringstiltak ved at de reduserer vannhastigheten oppstrøms, og hindrer bunnerosjon og bunnsenking. I noen tilfeller er det også ønskelig å skape et basseng oppstrøms. Det finnes også terskler med andre eller flere formål enn erosjonssikring, for eksempel miljø- eller habitatsforbedrende tiltak eller tiltak mot massetransport. Med god planlegging kan terskler utformes slik at de tjener flere formål (se modul F0.101: Miljøtilpassing av sikring i vassdrag). Dette krever god kjennskap til forholdene på stedet og mulige virkninger.

Tabell 1 gir en beskrivelse av mulige virkninger, fordeler og ulemper med terskler (NB! Tabellvisning fungerer kun i PC-visning – ikke nettbrett eller mobil).

Figur 1: Slak løsmasseterskel i Rana. (Foto: Tore O. Sandnæs, NVE)

Figur 1: Slak løsmasseterskel i Rana. (Foto: Tore O. Sandnæs, NVE)

Hvilken funksjon skal terskelen ha?

I denne modulen beskrives terskler som erosjonssikringstiltak.

Terskler som tiltak mot massetransport beskrives i modul F2.401: Massebasseng og masseuttak – Prosjektering.

Terskler som habitatsforbedrende tiltak kan du lese mer om i Pulg, U. mfl. (2018) Tiltakshåndbok for bedre fysisk vannmiljø. 

Modul F0.101: Miljøtilpassing av sikring i vassdrag beskriver hvordan terskler som erosjonssikringstiltak kan tilpasses vassdragsmiljøet.

Mulige tiltak mot erosjon

Det finnes også andre tiltakstyper mot erosjon. Se modul F1.200: Mulige tiltak mot erosjon for en oversikt.

Terskeltyper

Det finnes flere ulike varianter av terskler. Inndeling kan gjøres etter funksjon/utforming, eller byggematerialet. I denne modulen har vi fokus på løsmasseterskler, det vil si terskler bygd av løsmasser og stein. Dette er de vanligste tersklene for erosjonssikring. Både naturlig og sprengt stein kan brukes.

De vanligste typene inndelt etter utforming er:

  • Tradisjonell løsmasseterskel – terskel som bygges av løsmasser og stein. Kan ha flere ulike utforminger men bygges tradisjonelt med helning mellom 1:6–1:12. I enkelte tilfeller bygges terskelen med et tetningslag for å opprettholde et vannstandsnivå oppstrøms, og betegnes da som bassengterskel.
  • Syvdeterskel – bratt terskel som styrer strømmen i elva mot midten og danner en erosjonsgrop på nedstrøms side. Kan bygges av løsmasser, tre eller stålprofiler. Kan også bygges for å demme opp vannstanden med samme virkning som bassengterskel.
  • Bunnforsterkning/slak terskel – stein forankret i elvebunnen som beskyttelse av naturlige strykpartier mot bunnsenkning i og oppstrøms for stryket. Oftest slakere enn tradisjonelle terskler, og gir liten heving av vannoverflata oppstrøms.
  • Steinbelter/steinbånd – stein lagt i korte striper på tvers av elva over en elvestrekning for å hindre generell bunnsenking.
  • Celleterskel og steingrupper – slake terskeltyper bygd som små kulper og stryk, som styrer strømmen og gir variasjon. Oftest gjennomført som miljøtiltak, men gjør også nytte som erosjonssikring.

Inndeling etter byggematerialet

Terskler kan også deles inn etter byggematerialet:

  • Løsmasseterskel – fellesbetengelse for terskler bygd av steinmasser.
  • Betongterskel – fellesbetegnelse for terskler bygd av betong.
  • Treterskel – fellesbetegnelse for terskler bygd av trematerialer.

Det er også mulig å kombinere ulike materialer.

Grunnlag for prosjektering

På siden fase 1: Planlegging av sikringstiltak mot flom og erosjon finner du en oversikt over grunnlagsdata som du bør undersøke nærmere i prosjekteringsfasen. For terskler er det spesielt viktig å finne en best egnet plassering og utforming avhengig av lokale forhold og ønsket virkning. Du må blant annet undersøke:

Geometri av terrenget og elveløpet: Brukes til å finne en egnet plassering av tiltaket (modul G1.001: Kartgrunnlag og terrengdata).

Grunnforhold: Viktig å undersøke både med tanke på sikker adkomst og utførelse, og for å avgjøre plassering og nødvendig forankring og fundamentering. (Les mer i SVV Håndbok R211: Feltundersøkelser, 2021).

Flomberegning og hydrauliske forhold i vassdraget: Flomberegningen brukes til å dimensjonere terskelens kapasitet (modul F1.001: Flomberegning). Hydrauliske forhold på stedet og mulige virkninger må vurderes ved valg av plassering og utforming (modul F1.002: Hvordan lese et vassdrag?, modul F1.003: Hydraulisk analyse og vannlinjeberegning).

Miljø: Økologiske forhold og mulige virkninger på naturmangfoldet i elva (modul G1.004: Naturverdier, kulturminner, landskap og friluftsliv).

Potensiale for massetransport, is og drivgods: Kan føre til belastninger på terskelen over tid. Samtidig vil terskelen påvirke massebalansen (erosjon og sedimentasjon) i tiltaksområdet (modul F2.003: Belastninger fra is og drivgods på sikringsanlegg).

Planlegging av terskler

Det vil alltid være særskilte forhold som må vurderes fra prosjekt til prosjekt.

Noen aktuelle problemstillinger:

  • Hvor stort er erosjonspotensialet på stedet?
  • Skal terskelen sikre noe spesielt?
  • Hvor bør terskelen stå?
  • Hvordan er strømningsforhold og erosjons- og sedimenteringsprosesser på berørt elvestrekning?
  • Trenger du flere terskler å fordele fallet på?
  • Finnes det fisk i elva der terskelen skal stå?
  • Er tiltaket praktisk gjennomførbart – blant annet med tanke på adkomst?
  • Er det behov for permanent adkomst for drift og vedlikehold?

Plassering

Terskelen vil påvirke både hydrauliske og miljømessige forhold i vassdraget, og plasseringen må vurderes nøye i forhold til ulike brukerinteresser og det formålet den skal ha. Ved å legge terskler på skrå, variere høyden eller gi terskelen usymmetrisk form over elveleiet, vil ulike virkninger og strømningsmønster kunne oppnås. Dette er vist i Vassdragshåndboka, figur 8.9. Endringer i strømningsmønster kan føre til lokal erosjon og endring i bunnforhold (ønsket eller uønsket) på nedstrøms side av terskelen, og bør legges til grunn ved utformingen. Erosjon oppstår ofte i bunn og sider like nedstrøms terskelen. På oppstrøms side kan det oppstå sedimentasjon og heving av vannstanden. Det er viktig å sørge for at dette ikke medfører ulemper på andre strekninger i vassdraget.

Generelt er elvestrekninger med vekslende eller moderat fall godt egnet for terskler. I bratte og rette elvestrekninger kan terskler i serie eller steingrupper være godt egnet for å stabilisere bunnforholdene eller skape variasjon. Terskler er lite egnet i stilleflytende vassdrag med finere bunnsubstrat, både av hensyn til landskap og vassdragsmiljø.

Som en hovedregel bør terskler plasseres der det i dag allerede finnes naturlige terskler i overgangen mellom kulper og stryk. Terskelen vil dermed forsterke virkningen av den naturlige terskelen, og strømningsforholdene, massebalansen og miljøforholdene i området vil bli minst mulig påvirket. Plasseringen må imidlertid også vurderes mht. ønsket virkning og praktiske/anleggstekniske forhold.

Terskler i serie         

Terskler i serie er spesielt aktuelt i brattere vassdrag for å fordele fallet, se figur 2. Terskler i serie vil redusere vannhastigheten oppstrøms hver terskel, gir bedre stabilitet totalt over en gitt elvestrekning, og kan dermed redusere dimensjonerende steinstørrelse.

Terskler i serie dimensjoneres ut fra en valgt dimensjonerende flom. Høyden og avstanden mellom tersklene må avpasses i forhold til bunnhelning, massetransport og erosjonspotensiale på stedet, og må dimensjoneres slik at virkningene (oppstuving og eventuelt erosjon) ikke overlapper. Avhengig av massetransport og forholdene i elva, vil en over tid oppnå en ny stabil bunnhelning mellom tersklene. Tersklene må derfor dimensjoneres ut fra den bunnhelningen man på sikt ønsker å oppnå, se NVEs veileder 4/2009 Veileder for dimensjonering av erosjonssikringer av stein, kap. 2.18.2. I tillegg må avstanden tilpasses slik at eventuelle erosjonsgroper ikke kommer i konflikt med terskelkonstruksjonen nedstrøms.

Figur 2: Terskler i serie, Oselva, Vanylven. (Foto: Tore Hovland, NVE)

Figur 2: Terskler i serie, Oselva, Vanylven. (Foto: Tore Hovland, NVE)

Terskler ved bruer

Terskler bygges ofte i forbindelse med bruer – både for å sikre fundamentet mot undergraving og øke kapasiteten i kritisk snitt (se figur 3). Avhengig av brutype, fundamentering og hydrauliske forhold kan slike terskler ha flere plasseringsalternativer:

  • En terskel nedstrøms brua vil føre til at eroderende krefter reduseres ved brua. Elveløpet bør ikke være for bratt og åpningen under brua bør være stor nok til å hindre oppstuving og sikre god flomavledning.
  • For å øke kapasiteten under brua kan terskelen plasseres like oppstrøms, slik at den gir stor hastighet gjennom brutverrsnittet. Dette alternativet kan føre til erosjon ved brufundamentene, og krever omhyggelig sikring.
  • Plassering av terskelen under brua er mest aktuelt for betongterskler med fjellfundament.
  • For å hindre erosjon og kulpdannelse nedenfor terskelen kan en bygge en lavere stabiliserende bunnterskel ved utløpet av kulpen, eller anlegge en styrtseng eller energidreper nedstrøms.
Figur 3: Terskel ved bru. Terskelen verner brukarene mot undergraving og laster fra høye vannhastigheter. Like nedstrøms øker helningen slik at vannet får fart og ikke stuver seg opp i lysåpningen under brua. (Foto: NVE)

Figur 3: Terskel ved bru. Terskelen verner brukarene mot undergraving og laster fra høye vannhastigheter. Like nedstrøms øker helningen slik at vannet får fart og ikke stuver seg opp i lysåpningen under brua. (Foto: NVE)

Relaterte moduler

Disse modulene utdyper noen temaer som er relevante for denne modulen:

Modul G1.001: Kartgrunnlag og terrengdata

Modul G1.004: Naturverdier, kulturminner, landskap og friluftsliv

Modul G2.001: Omregning volum av masser

Modul F0.101: Miljøtilpassing av sikring i vassdrag

Modul F1.001: Flomberegning

Modul F1.002: Hvordan lese et vassdrag

Modul F1.003: Hydraulisk analyse og vannlinjeberegning

Modul F2.001: Beregning og valg av steinstørrelse i erosjonssikringer 

Modul F2.003: Belastninger fra is og drivgods på sikringsanlegg

Modul F2.004: Fundamentering av sidesikring i vassdrag

Modul F3.001: Adkomst for utførelse av sikringstiltak i vassdrag

Relevante begrep

Terskelkrone: tilnærmet horisontal topp av terskel, der vannet går til overløp.

Terskelskråning: skråningene oppstrøms og nedstrøms for terskelkrona.

Terskelfot: overgangen mellom nederste del av terskelskråning og naturlig elvebunn.

Midtparti: midtre parti av terskelkronen.

Terskelvanger: sidepartiene av terskelen.

Landfester: forankring av terskelvangene mot land.

Terskelbasseng: bassenget som demmes opp av terskelen.

Erosjonsgrop: grop som ofte oppstår nedstrøms terskelfoten på grunn av høy hastighet over terskelen.

Terskelkulp: grop/kulp som graves ut under utførelsen nedstrøms terskelen for å dempe turbulent strømning og konsentrere strømningen ved lav vannføring. Går også under betegnelsen spylegrop eller energidreperbasseng.

Styrtseng: eventuelt sikret del av terskelkulpen eller det turbulente partiet nedstrøms terskelfoten.

Energidreper: konstruksjon anlagt nedstrøms for terskelfoten for å hindre høy hastighet og turbulent strømning lenger nedstrøms i elva. Består som regel av større stein/steingrupper eller steinranker, men kan også lages av betong.

Terskellengde: lengde av hele terskelkonstruksjonen på langs av elva.

Terskelbredde: lengde av terskelen på tvers av elva.

Materiale, oppbygging og stabilitet 

Terskler av løsmasser bygges som regel av lett tilgjengelig lokalt materiale som sikres mot erosjon med et dekklag av sprengstein. Dekklaget kan bestå av stor ensgradert stein lagt i forband (plastring) med underliggende filter, eller tilstrekkelig grove samfengte masser (ordna røys). Hvis byggematerialet er for permeabelt må det bygges inn tetning – enten inni terskelen eller på oppstrøms side.

Stabilitetsutfordringene for løsmasseterskler kan være store. Massene må være tilstrekkelig grove for å stå imot kreftene. Det er spesielt viktig at massene legges ut med god forankring i elvebunnen og god innbyrdes kontakt slik at konstruksjonen «låser» seg ved belastning fra vann og is.

Terskler med dekklag av ensgradert stein (plastring)

Terskler med dekklag av ensgradert stein brukes i tilfeller der man har stor belastning fra vannstrømmen (for eksempel stor hastighet, is og massetransport). De bygges opp av stor engradert stein lagt i forband, med et underliggende filterlag tilpasset hulrom mellom steinene og de underliggende massene, se figur 4.

Stabiliteten til terskelen er avhengig av at steinene låser hverandre fast i kontaktflatene. Terskelen er sårbar for kollaps ved punktskader. Sprengstein er godt egnet som byggemateriale fordi den gir større og flere kontaktflater enn rund stein, og kiler seg dermed lettere fast. Det er vanlig å «plugge» hulrommene mellom plastringssteinene med mindre steiner, både for å oppnå god kiling og for å redusere påkjenningen på underliggende lag. Er terskelen svært påkjent kan det være aktuelt å sikre stabiliteten ved å slå ned peler med tverrliggere, eller bruke betong i fugene for å holde blokkene på plass.

Størrelsen på steinen i dekklaget er funksjon av vannføringen og helningen på nedstrøms skråning. Terskelkurvene gitt i NVEs veileder 4/2009 Veileder for dimensjonering av erosjonssikringer av stein, kap. 4.13.3 eller formlene i kap. 4.7 kan gi en pekepinn på nødvendig steinstørrelse – kombinert med erfaringstall. God utførelse er avgjørende, og kan redusere nødvendig steinstørrelse vesentlig. Se også modul F3.204: Terskler av løsmasser – Utførelse og modul F2.203: Plastring – Prosjektering.

Filteret skal hindre utvasking av de underliggende massene og undergraving av dekklaget. Filteret kan for eksempel bestå av geotekstil eller løsmasser i ett eller flere sammenhengende lag, og kan for eksempel dimensjoneres etter NVEs veileder 4/2009 Veileder for dimensjonering av erosjonssikringer av stein, kap. 4.4 og 4.5. Det mest praktiske er å bruke et kombinert filter- og justeringslag. Siden plastringssteinene ofte har noe ulik lengde inn i underlaget er det vanlig å gjøre filterlaget ekstra tykt slik at det også kan fungere som justeringslag.

Figur 4: Syvdeterskel av engradert stein, Bævra. (Foto: Arne Jørgen Kjøsnes)

Figur 4: Syvdeterskel av engradert stein, Bævra. (Foto: Arne Jørgen Kjøsnes)

Dimensjonering av løsmasseterskler

Terskler må dimensjoneres slik at

  • de er stabile mot dimensjonerende laster (fra blant annet strømmende vann, massetransport, drivgods og is)
  • den hydrauliske kapasiteten er stor nok til at flomvannføringa kan passere uten å føre til skader på terskelen eller området rundt (oppstuving og flomavledningsevne)
  • den gir ønsket funksjon (strømingsmønter, erosjon og massetransport, miljøtilpasning m.m.)

Oppbyggingen (materialet, steinstørrelse m.m.), størrelsen og utformingen må dermed tilpasses dimensjonerende vannføring, forventet belastning og ønsket funksjon.

Løsmasseterskler

Terskler av ensgradert stein

  • Stor stein som låses mot hverandre i en samlet konstruksjon.
  • Utførelsen er kritisk for stabiliteten – sårbar for punktskader.
  • Underliggende filter (geotekstil eller løsmassefilter).
  • Er egnet ved store belastninger.

Terskler av samfengt stein

  • Velgraderte steinmasser fungerer som både dekklag og filter.
  • I utgangspunktet «selvreparerende», og ikke like sårbar for punktskader.
  • Egnet ved lave/moderate belastninger.

Terskler med dekklag av samfengt stein (ordna steinlag)

De enkleste tersklene bygges av velgraderte, tilstrekkelig grove steinmasser som legges i ordna røys med god forankring over elveprofilet. Slike terskler har som regel en mer dynamisk oppførsel, der låsing av stein ikke er like avgjørende for konstruksjonens stabilitet. Det er for eksempel vanlig at en del finmasser vaskes ut under de første flommene, slik at større steiner beveger seg til stabil posisjon og etter hvert danner et stabilt dekklag. På den måten vil slike terskler være nærmest «selvreparerende» når de utsettes for moderate belastninger, da denne dynamiske prosessen gir steinmassene en nærmest plastisk opptreden. Terskler av samfengt stein er derfor best egnet i tilfeller med slak helning og moderat belastning fra vannstrømmen.

Terskler av samfengt masse trenger i utgangspunktet ikke eget filterlag, ettersom steinmassene er velgraderte og gir naturlig filtereffekt. Steinlaget må imidlertid ofte være tykkere enn for plastrede terskler, ca. 1,5 d100. Steinstørrelse og gradering kan dimensjoneres etter NVEs veileder 4/2009 Veileder for dimensjonering av erosjonssikringer av stein, kap. 4.13.3 og kap. 4.6. Se også modul F2.201: Ordna steinlag, sidesikring – Prosjektering.

Utforming av ulike typer terskler

Hvilken type terskel som er egnet er avhengig av formålet med erosjonssikringen (les mer om dette i modul F1.200: Mulige tiltak mot erosjon), og ulike typer terskler kan ha ulik utforming avhengig av belastningen. Her gis en oversikt over de ulike terskeltypene. 

Tradisjonell løsmasseterskel

Figur 5 viser tverrsnittet av en tradisjonell løsmasseterskel med definisjoner for ulike partier av terskelen. Anbefalt utforming av de ulike partiene for å oppnå god stabilitet beskrives kvalitativt i dette avsnittet. Prinsippene som beskrives her er også gjeldende for andre varianter av løsmasseterskler.

Figur 5: Prinsippskisse for utforming av en tradisjonell løsmasseterskel med energidreper og styrtseng.

Figur 5: Prinsippskisse for utforming av en tradisjonell løsmasseterskel med energidreper og styrtseng.

Terskelkrona

Terskelkrona har ofte en lengde (i strømretningen) på 2–4 m, og avrundes litt i for- og bakkant slik at drivgods og is kan strømme forbi. Det er flere forhold som avgjør utformingen på terskelkrona:

  • Den skal være geoteknisk stabil for den belastningen konstruksjonen utsettes for – blant annet vanntrykket fra vannstanden bak, is og drivgods.
  • Den skal være et stabilt underlag for øvre del av nedstrøms skråning. Terskelkrona skal også være erosjonssikring for økt vannhastighet i akselerasjonssonen fra underkritisk til overkritisk vannhastighet. Toppsteinen bør være stor og tung og med god forankring.

Terskler som bygges av stor stein kan by på problemer for fiskevandring i perioder med lav vannføring, der vannet fordeler seg mellom steinene og blir for grunt til at fisken kan passere. Dette kan unngås ved å bygge terskelen med en forsenkning – ofte mot midten av terskelen. Kombineres dette med å legge terskelen i en svak bue motstrøms vil strømmen konsentreres mot midten. Dette er et vanlig prinsipp for Syvdeterskler (figur 6). Forsenkningen forlenges om nødvendig langs nedstrøms terskelskråning. I tillegg til å fungere som vandringsvei for fisk, kan fordypningen også bidra til å spyle gjennom sedimenter, og hindre iskjøving under lavvannsperioder om vinteren. Det er også mulig å bygge fisketrapp i terskelen, som vist på figur 7, eller utforme terkselkrona og nedstrøms side av terskelen på en måte som ivaretar muligheter for passering. Utformingen må tilpasses gjeldende fiskearter og laveste vannføring ved vandring. 

Noen ganger, for eksempel i forbindelse med vannføringsmålinger, er det nødvendig å bygge terskelen med et presist overløp. Det kan da legges inn betongelementer eller impregnert plank langs midten av terskelkrona som definerer overløpet jevnt og presist. Ofte kobler man tettingsmasser eller tettingmembran til denne avrettingen.

Figur 6: Syvdeterskel i Høyanger. Terskelkronen er svakt buet mot strømmen, med noe lavere høyde på midten, slik at sedimenter spyles gjennom og fisken kan passere. (Foto: NVE)

Figur 6: Syvdeterskel i Høyanger. Terskelkronen er svakt buet mot strømmen, med noe lavere høyde på midten, slik at sedimenter spyles gjennom og fisken kan passere. (Foto: NVE)

Figur 7: Terskel med fisketrapp i Skjoma, Narvik. (Foto: Knut Hillestad, NVE)

Figur 7: Terskel med fisketrapp i Skjoma, Narvik. (Foto: Knut Hillestad, NVE)

Oppstrøms terskelskråning

Oppstrøms side av terskelen bør utformes med en slak helning på minst 1:3–1:2, slik at eventuell is og drivgods kan skli over. Dersom det er fare for kjøving/svellis bør det lages et konsentrert overløp for minstevannføringer (se terskelkrone).

Bygges terskelen av grov stein, kan det være nødvendig med tetning for å sikre at vannet renner over fyllingen ved lav vannføring – både av landskapsmessige og miljømessige hensyn. Løsmasseterskler bygges da med en tettefylling av utsortert masse (gjerne morene eller leire) med dekklag av stein på toppen. Ofte vil tersklene bli mer og mer tette over tid. Terskler som bygges for å heve vannspeilet eller lage et basseng oppstrøms har ofte strengere krav til tetning. Det kan da være aktuelt med et eget tettesjikt på oppstrøms side eller på midten av terskelen, for eksempel av spunt (tre eller betong) eller en tetningsmembran, eventuelt i kombinasjon med tette masser av leire eller morene. Behov og omfang må vurderes i hvert enkelt prosjekt i forhold til massene i terskelen og ønsket virkning.

Nedstrøms terskelskråning

Fallet på nedstrøms terskelskråning må dimensjoneres i forhold til stabilitet og hydraulisk kapasitet. Slak helning gir lavere hastighet og mindre erosjonspotensiale, mens brattere helning gir bedre flomavledning. Nedstrøms terskelskråning kan utformes med skarp overgang og konsentrert strøm (for eksempel Syvdeterskel), eller gradvis overgang og spredt strømningsfelt (for eksempel bunnforsterkning eller celleterskel). For tradisjonelle løsmasseterskler kan fallet variere mellom 1:3 og 1:20, men ligger normalt mellom 1:6–1:12. 

Nedstrøms terskelskråning må utformes slik at en unngår at terskelen blir et vandringshinder, eller at elvebunnen nedstrøms terskelen får erosjonsskader på grunn av stor hastighet over overløpet. Det er som regel nedstrøms skråning som får størst påkjenning. Ved jevnt dekklag og lav vannstand vil sonen mellom 0,8–1,2 m under terskelkrona være mest utsatt for brudd. Skråningen må derfor bestå av stein som står imot vannkreftene. Variert steinstørrelse og ulik fasong kan gi god forankring. En trinnvis eller rufsete utforming av dekklagsoverflata er gunstig, fordi det både demper erosjonspotensialet og kan danne mellomstopp for vandrende fisk (figur 8). I tilfeller med store krefter fra vannstrømmen og isgang er det imidlertid viktig at utstikkende stein ikke blir angrepspunkt for kreftene, slik at terskelen faller sammen.

Figur 8: Terskel i Slindelva, Selbu kommune. En rufsete utforming av dekklagsoverflata danner mellomstopp for vandrende fisk. (Foto: Arne Jørgen Kjøsnes, NVE)

Figur 8: Terskel i Slindelva, Selbu kommune. En rufsete utforming av dekklagsoverflata danner mellomstopp for vandrende fisk. (Foto: Arne Jørgen Kjøsnes, NVE)

Sikring av terskelfoten – erosjonsgrop, styrtseng og energidreper

Strømningen over terskelskråningen er som regel overkritisk og har høy hastighet. Avhengig av massene i elvebunnen vil det ofte dannes en erosjonsgrop der terskelfoten møter naturlig elvebunn på nedstrøms side. Erosjonsgroper kan i noen tilfeller være tilsiktet, av hensyn til fisk, men kan også føre til undergraving og kollaps av terskelen. Fundamentering av nedstrøms terskelskråning er derfor spesielt viktig, særlig hvis bunnen består av løsmasser. Se modul F2.004: Fundamentering av sidesikring i vassdrag

For å hindre skadelig erosjon er flere tiltak mulig:

  • Dannelse av erosjonsgrop kan forhindres ved å forlenge sikringslaget i en styrtseng nedstrøms fra terskelfoten. Styrtsengen må minst ha en lengde som ivaretar området med turbulent strømning nedstrøms for terskelen, til vannhastigheten har stabilisert seg. Denne lengden er vanligvis mellom 4–6 m, men kan være større for slake terskler med stor horisontal hastighetskomponent. Styrtsengen graves ofte litt ned i elvebunnen.
  • Terskelen kan fundamenteres ned til forventet erosjonsdyp, slik dannelse av erosjonsgrop ikke vil gå på bekostning av terskelstabiliteten. Alternativt kan det graves ut en kunstig grop/kulp under anleggsarbeidet som eventuelt sikres med stabile steinmasser. Dette er særlig aktuelt for bratte terskler/Syvdeterskel (figur 9).
  • Ved høye hastigheter og turbulent strømning bør det anlegges en energidreper nedstrøms terskelfoten, som vist på figur 5. Dybde og nødvendige steinstørrelser for energidreper kan dimensjoneres etter lokale forhold og NVEs veileder 4/2009 Veileder for dimensjonering av erosjonssikringer av stein, kap. 4.8.1.

I tilfeller der det ikke er nødvendig å forsterke terskelfoten eller etablere styrtseng er det viktig at det naturlige dekklaget i elvebunnen ikke punkteres under anleggsarbeidet, siden slike punkteringer vil være utsatt for erosjon.

Tekniske anbefalinger – en oppsummering

Tradisjonell løsmasseterskel

  • Kan bygges med eller uten tettefylling/tetningslag på oppstrøms side. Morene eller leire er ofte brukt.
  • Terskelkrone 24 m lengde. Bygges om nødvendig med forsenking.
  • Oppstrøms terskelskråning: Helning minst 1:31:2 slik at is/drivgods kan skli over.
  • Nedstrøms terskelskråning: Helning varierer mellom 1:31:20. Oftest 1:61:12.
  • Fundamentering til forventet erosjonsdyp, ev. sikring med styrtseng og/eller energidreper.

 

Syvdeterskel

  • Svakt buet motstrøms med nedsenket midtparti, og bratt nedstrøms skråning.
  • Vangene legges med åpningsvinkel 3540°, og fall ca. 1:40 ned mot midtpartiet.
  • Fundamenteres med solide landfester gravd ned i skråning.
  • Bygges som oftest med terskelkulp (1540 m) som om nødvendig sikres med styrtseng.

 

Bunnforsterkning/slak terskel

  • Ofte bygd i naturlige stryk for å hindre graving bakover.
  • Består av stein som graves/forankres ned i elvebunnen.
  • Ofte behov for solid styrtseng, eventuelt energidreper.

 

Celleterskel

  • En variant av slak løsmasseterskel som også er egnet som miljø-/habitatsforbedrende tiltak.
  • Prosjektering i samråd med miljøfaglig kompetanse.

Syvdeterskelen

Syvdeterskelen er en brattere terskeltype som tradisjonelt ble bygget for å forbedre forholdene for fisken i perioder med liten vannføring. Den gjør også nytte som erosjonssikring. Det er vanlig at vannstanden oppstrøms heves med 10–30 cm.

Syvdeterskelen er svakt buet motstrøms med senket midtparti, og bratt nedstrøms skråning, se figur 9 og figur 10. Dette samler vannet mot midten, opprettholder et vannspeil under lave vannføringer, og bidrar til å opprettholde en kulp nedstrøms ved at sedimenter spyles gjennom i perioder med høy vannføring.

Den bratte helningen skaper vanligvis en betydelig erosjonsgrop i styrtsonen, og terskelen bør fundamenteres ned til forventet erosjonsdyp (maksimalt 4 x terskelhøyden). Dybden kan gjøres mindre ved å sikre bunnen av den kunstige gropa med stabil stein (styrtseng), som vist på figur 9.

Tradisjonelt ble tersklene bygd av trestokker, men i dag er det mer vanlig å bruke steinmaterialer. Steinstørrelsen må tilpasses forventet belastning, men ligger vanligvis med diameter mellom 0,5–1,5 m avhengig av vannføring og terskelbredde. Lange steiner i bredden på terskelen er bedre enn korte tykke steiner. Dette gir større kontaktflate med større friksjon mellom steinene. Bueformen på terskelen bidrar til at steinen låser seg som motstand mot is- eller vanntrykk. I vassdrag med ekstra store iskrefter, kan en i tillegg forankre det øverste steinlaget med bolter ned i det underliggende laget.

Figur 9: Prinsippskisse av en vanlig Syvdeterskel.

Figur 9: Prinsippskisse av en vanlig Syvdeterskel.

Figur 10: Syvdeterskel i Søya. (Foto: Tore O. Sandnæs, NVE)

Figur 10: Syvdeterskel i Søya. (Foto: Tore O. Sandnæs, NVE)

Bunnforsterkning og steinbelter

Bunnforsterkning og steinbelter er slakere terskler som har blitt en mer og mer vanlig sikringsmetode for å hindre bunnerosjon i vassdrag med moderat fall, se figur 11. Bunnforsterkningen bygges vanligvis i naturlige strykpartier. Hensikten er å stabilisere de naturlige strykpartiene, slik at en hindrer elva i å grave der vannhastigheten er størst (dvs. hindre at strykpartiene flytter seg bakover). Grove steinmaterialer bidrar til å bremse vannhastigheten, og dermed hindre graving både i stryket og et stykke oppstrøms. Bygges flere slake terskler over en elvestrekning, vil bunnen på sikt stabilisere seg.

Steinmaterialene bør graves ned i naturlig elvebunn, slik at vannspeilet oppstrøms ikke heves i noen særlig grad. Tykkelse og steinstørrelse på sprengsteinslaget bør avpasses lokale forhold, men vanligvis vil steinlagets tykkelse være mellom 1–2 m. Slakere helning gir lavere vannhastighet, og dermed vanligvis behov for mindre steinstørrelser enn i tradisjonelle terskler.

På grunn av den slake helningen på nedstrøms skråning vil hastigheten over terskelen ha en såpass stor horisontal komponent at den gir høy energi i en lengre strekning nedstrøms terskelen. Det er derfor viktig at styrtsengen har tilstrekkelig lengde. Ofte vil det være praktisk å anlegge en mindre terskel, eller hinder av større steiner, like nedstrøms som bidrar til å redusere hastigheten.

Som et alternativ til en bunnforsterkning som dekker hele strykpartiet, kan det vurderes å bruke flere korte steinbelter som tillater litt erosjon mellom beltene. Dette vil bli en billigere løsning og gi stryket mer naturlig variasjon. Stabilitetsmessig er den noe mer usikker enn full sikring av stryket. Steinbelter brukes også for å sikre tilbakegraving på strekninger som ennå ikke har utviklet erosjon, men der det er fare for at bunnerosjon kan oppstå under store flommer/belastninger. Det er en måte å skape ekstra trygghet slik at enkelthendelser ikke skaper store skader, for eksempel der det er fare for undergraving av fundamenteringen av sidesikring eller andre konstruksjoner i vassdraget.

Figur 11: Bunnforsterkning i Helgåa. (Foto: Mads Johnsen, NVE)

Figur 11: Bunnforsterkning i Helgåa. (Foto: Mads Johnsen, NVE)

Celleterskler og steingrupper

Celleterskler og steingrupper er varianter av slak terskel som styrer vannstrømmen, gir kulper og variasjon, og kan dermed være et positivt miljø- og landskapselement. De bygges hovedsakelig som biotoptiltak – for eksempel i regulerte eller kanaliserte elver – men kan i enkelte tilfeller også gjøre nytte som erosjonssikring avhengig hvordan de bygges og forholdene i vassdraget. Dette er særlig aktuelt i slake stryk med moderat belastning fra vannstrømmen.

Steingrupper legges i formasjoner/grupper på minst 3 større steiner sammen for å oppnå ønsket endring i strømningsmønster. Det anbefales å engasjere konsulent med fiskebiologisk kompetanse under både prosjektering og utførelse, og bruke entreprenør med erfaring fra liknende tiltak. 

Celleterskler bygges av stein i celleformasjon over en viss strekning for å danne en gradvis overgang mellom terskelbasseng og elva nedstrøms, se figur 12. Ved å variere dimensjonene og plassering av stein, styres vannstrømmen fra kulp til kulp. For at terskelen ikke skal kollapse, er det viktig at de største påkjenningene tas opp i kulpen og ikke i veggene. Celleterskelen fordeler fallet over en lengre strekning enn andre terskler, og er dermed ofte mer motstandsdyktige mot forskyvninger under flom.

For å oppnå varierte hydrauliske forhold og et mer naturlig landskapsbilde, kan en kombinere celleterskler, bunnforsterkning og steingrupper, se figur 13. Se også forklaringer i Vassdragshåndboka, kap. 8.2.

Figur 12: Prinsippskisse av celleterskel med styrtseng.

Figur 12: Prinsippskisse av celleterskel med styrtseng.

Figur 13: Celleterskel i kombinasjon med steingrupper og bunnforsterkning i Numedalslågen. (Foto: Tore O. Sandnæs, NVE)

Figur 13: Celleterskel i kombinasjon med steingrupper og bunnforsterkning i Numedalslågen. (Foto: Tore O. Sandnæs, NVE)

Celleterskler som avbøtende tiltak

NVE rapport 6/2012 Evaluering av celleterskler som avbøtende tiltak har flere eksempler på fysisk utforming av celleterskler, og vurdering av virkning på økologi, landskap, stabilitet og vedlikehold.

Terskelhydraulikk

Terskelhøyden bestemmes ut fra ønsket oppstuving/flomstigning og flomkapasiteten. Flomstigningen må ikke overstige ønsket vannstand i terskelbassenget. I praksis er flomavledningen for terskler avhengig av:

  • Terskelbredden.
  • Nedstrøms vannstand (undervannsnivå). Jo høyere undervannet står, desto lavere er flomavledningen.
  • Overflata på terskelkrona og nedstrøms skråning.
  • Form. Bratt nedstrøms terskelskråning gir bedre flomavledning enn terskler med mindre fall.

Terskelhøyden, terskelutforming og avstand mellom terskler i serie dimensjoneres ut fra hydrauliske forhold.

Hydraulisk kapasitet

Hydraulisk kapasitet for terskler er sammenhengen mellom overløpshøyden (H) oppstrøms og vannføringen (Q). Kapasiteten vil påvirkes av både overløpshøyden (Ho) og undervannshøyden (Hu), se figur 14. I praksis regnes kapasiteten ut fra en maksimal tillatt vannstandsstigning i terskelbassenget.

Figur 14: Strømning over en terskel. Prinsippskisse for definisjon av overløpshøyden H og undervannshøyden Hu. Merk at Ho og Hu er referert relativt til terskelkrona. For løsmasseterskler har steinstørrelsen på terskelkrona innvirkning på terskelkapasiteten, og effektive høyder (H og Hu) regnes fra D/6 under topp av terskel.

Figur 14: Strømning over en terskel. Prinsippskisse for definisjon av overløpshøyden H og undervannshøyden Hu. Merk at Ho og Hu er referert relativt til terskelkrona. For løsmasseterskler har steinstørrelsen på terskelkrona innvirkning på terskelkapasiteten, og effektive høyder (H og Hu) regnes fra D/6 under topp av terskel.

Kapasiteten kan beregnes etter en versjon av overløpsformelen:

Q = B c C (H + D/6)3/2

der
B = terskelbredde
C = overløpsfaktor, se Vassdragshåndboka, tabell 8.1
c = korreksjonsfaktor for innvirkning av undervannet og oppstrøms terskelskråning, se Vassdragshåndboka, tabell 8.2.
H = overløpshøyden, inkludert hastighetshøyden (H = Ho + vo/2g)
vo = tilløpshastighet
D = diameter for steinen i dekklaget

Merk at overløpsformelen bare er gyldig når man har underkritisk strømning oppstrøms terskelen. Som regel vil strømningen gå gjennom kritisk på terskelkrona.

Terskelkapasiteten vil avtar etter hvert som undervannshøyden øker:

  • Hu < ca. 2/3 H: Så lenge undervannet er tilstrekkelig lavt i forhold til overløpshøyden har det ingen innvirkning på kapasiteten (dvs. c ≈ 1). 
  • Hu >  ca. 2/3 H: Kapasiteten avtar, og korrigeres med undervannsfaktoren c. Etter hvert som undervannet stiger mer vil forskjellen mellom H og Hu bli mindre og mindre inntil terskelen ikke lenger har noen virkning oppover elva (figur 15) – vi sier da at terskelen er «druknet». Det er ofte denne tilstanden vi ønsker under flomsituasjoner, for å hindre at terskelen hever vannivået.
Figur 15: Terskel med høyt undervann i Anga, Sunnfjord kommune. Vannstandsspranget viser at strømningen over terskelen fremdeles er overkritisk. Det høye undervannet påvirker imidlertid vannstanden oppstrøms og kapasiteten er avtakende. Terskelen nærmer seg druknet tilstand. (Foto: NVE)

Figur 15: Terskel med høyt undervann i Anga, Sunnfjord kommune. Vannstandsspranget viser at strømningen over terskelen fremdeles er overkritisk. Det høye undervannet påvirker imidlertid vannstanden oppstrøms og kapasiteten er avtakende. Terskelen nærmer seg druknet tilstand. (Foto: NVE)

Hvor stor er oppstuvingen?

Terskelen vil påvirke vannstanden på oppstrøms side. Hvor stor oppstuvingen blir, og hvor langt bakover den virker, er avhengig av terskelutformingen og strømningsforholdene på stedet.

Forløpet bakover blir forskjellig avhengig av om strømningen opprinnelig er overkritisk eller underkritisk:

  • Hvis terskelen plasseres på en strekning med opprinnelig underkritisk strømning vil oppstuvingen være moderat, men terskelen kan påvirke vannoverflaten et langt stykke bakover.
  • Er strømningen opprinnelig overkritisk, og terskelen gir underkritisk strømning oppstrøms, vil vannstanden heves. Påvirket strekning oppstrøms vil imidlertid være mer begrenset. Er terskelen lav i forhold til vannføringen vil strømningen fremdeles være overkritisk, og oppstuvingen er liten.

Du kan lese mer om metoder for å beregne vannoverflaten oppstrøms i Vassdragshåndboka, kap. 8.3.5 og NVEs veileder 4/2009 Veileder for dimensjonering av erosjonssikringer av stein, kap. 2.18.2–2.18.4. Eventuelt vil hydraulisk modellering hjelpe deg å vurdere effekten av terskelen (modul F1.003: Hydraulisk analyse og vannlinjeberegning).

Overslagsformel

For et overslag over hvor langt bakover terskelen minst har effekt kan du bruke formelen:

L > h / I0

der h er terskelhøyden og I0 er bunnhelningen oppstrøms. Formelen gjelder for en strekning uten sedimenttransport og lite falltap.

Tenk utførelse når du prosjekterer

Det er viktig å tenke gjennom hvordan tiltaket skal gjennomføres rent praktisk ved prosjektering av terskler, blant annet med tanke på adkomst og tidspunkt for gjennomføring. Se modul F3.204: Terskel av løsmasser – Utførelse for mer informasjon.

I mange tilfeller er utførelsen er på anleggsstedet kritisk for terskelstabiliteten. En terskel av løsmasser er bare så stabil som terskelens svakeste punkt.

Videre lesning og referanser

Pulg, U. mfl. (2018) Tiltakshåndbok for bedre fysisk vannmiljø: God praksis ved miljøforbedrende tiltak i elver og bekker. NORCE LFI rapport nr. 296. NORCE Bergen. ISSN 1892-8889.

NVE (2012) Evaluering av celleterskler som avbøtende tiltak. Rapport nr. 6/2012. Oslo: Norges vassdrags- og energidirektorat.

NVE (2010) Vassdragshåndboka  Håndbok i vassdragsteknikk. red. Fergus, T, Hoseth, K. A, Sæterbø, E. Kap. 8. Trondheim: Tapir Akademisk Forlag.

NVE (2009) Veileder for dimensjonering av erosjonssikringer av steinVeileder nr. 4/2009. Kap. 2.18 og 4.13. Oslo: Norges vassdrags- og energidirektorat.

Statens vegvesen (2021) Feltundersøkelser – Håndbok R211. Oslo: Vegdirektoratet.