FLOMBEREGNING FOR VINKELFALLET

Transkript

1 NORGES VASSDRAGS OG ENERGVERK VASSDRAGSDREKTORATET HYDROLOGSK AVDELNG FLOMBEREGNNG FOR VNKELFALLET OPPDRAGSRAPPORT 5 89 NORGES VASSDRAGS- OG ENERGVERK BBLOTEK

2 OPPDRAGS RAPPORT Rapprtens tittel: FLOMBEREGNNG FOR VNKELFALLET 5-89 Dat: Rapprten er: Åpen Opplag: 10 Saksbehandler/Frfatter: Bjarne Krkli Kntret fr verflatehydrlgi Ansvarlig: idj ell H1te Oppdragsgiver: MDT-GUDBRANDSDAL ENERGVERK Sammendrag: Flmberegning er utført fr dam Vinkelfallet. Beregningene er utført ved å bruke flmmdellen sm er beskrevet i Hydrlgisk avdelings rapprt "Hydrlgisk mdell fr flmberegninger" (1). Verdier fr ekstrem nedbør er utarbeidet etter DNM-rapprtene "Påregnelige ekstreme nedbørverdier" g "Beregning av ekstrem nedbør" (2). Resultatet av flmberegningen ble: Dim. avløps- Flm- Påregnelig maks. Flmflm stigning avløpsflm stigning (m3/s) (m) {m3/s} {m} Flmstigningen refererer seg til HRV ved dammen.

3 FORORD "Frskrifter fr dammer" (3) ble fastsatt ved kngelig reslusjn av 14. nvember 1980 g gjrt gjeldende fra 1. januar Kapittel 7 i frskriftene beskriver de flmberegninger sm skal utføres i frbindelse med dammer. Det er Hydrlgisk avdeling sm utfører de fleste slike flmberegninger. Hydrlgisk avdeling vil gså kntrllere g gdkjenne flamberegninger sm er utført av andre. Freliggende rapprt beskriver framgangsmåten g gir resultatene av en flmberegning bestilt av Midt-Gudbrandsdal Energiverk AlS. Beregningen gjelder dam Vinkelfallet. Osl, april 1989 :n avdelingsdirektør

4 NNHOLD Side L NNLEDNNG 3 2. BELGGENHET 3 3. BEREGNNGSFORUTSETNNGER 3 4. VNKELFALLET NEDBØRFELT Feltdata Dam Vinkel fallet Nedbør Kalibrering av flmmdell Ruting gjennm magasinet 6 5. VURDERNG Vurdering av mdellen Vurderinger av flmvannstander gjrt ved NHL LTTERATUR APPENDKS 11

5 3 1. NNLEDNNG brev av blir VH bedt m å beregne dimensjnerende avløpsflm g påregnelig maksimal avløpsflm med tilhørende flmvannstander fr dam Vinkelfallet i Våla elv ved Ringebu. Oppdragsgiver er Midt-Gudbrandsdal Energiverk AlS. Arbeidet ble påbegynt i mai 1988, men på grunn av spesielle arbeidsppgaver ved avdelingen har det ikke vært mulig å gjøre arbeidet ferdig før nå. 2. BELGGENHET Våla er en sideelv til Lågen. Feltet er avmerket på kart i figur 1. Grensene til nedbørfelt er avmerket. / SYULUHOGJA -.!G/J'.!.'råRHOGOA 1114 VAOEHtX;1JA 14 VESLE GRÅHOGJA STU1SHtJGON r - /,,(). HEliOl/N / 0,cj." "'.". \f" '() Sd. 1 GÅHOGJA OVEllHOGOA S r / / / - ( Fig. 1. Vinkelfallet. 3. BEREGNNGSFORUTSETNNGER Flmberegningen er gjrt ved å benytte flmmdell til å beregne tilløpsflm fr feltet g så rute flmmen gjennm magasinet. Flm-

6 l'! 4 mdellen ble kalibrert ved å benytte feltparametre. Sm inngangsdata til mdellen er benyttet nedbørtall gitt av DNM. Sm flmskapende sesng er valgt månedene juni, juli g august. 4. VNKELFALLET NEDBØRFELT 4.1 Feltdata Vinkelfallet nedbørfelt er planimetrert på kart i målestkk 1:50000 (serie M711) til 311 km2 Magasinets areal ved HRV er 0.14 km 2 Effektiv sjøprsent fr feltet (ASE) er 0.03 %. Ttal høydefrskjell i feltet er ca 1120 m. Feltaksens lengde er 21.5 km. Relieff-frhldet, HL = H50/L, hvr H50 er høydefrskjell i meter mellm 25 % g 75 % passasjen på feltets hypsgrafiske kurve g L er feltaksens lengde, er 6.5 m/km. Hypsgrafisk kurve er gjengitt i figur 2. Nrmalt spesifikt avløp (Qn) anslås til 15 lis km2 ut fra ishydatkart. i /,1: l, ",- t-r l!..._- : ---0."0., 1\.-+! /.... -',"-._. /: ' ---- fl6"" "'" _ l "1.' ---s J l i i.,1 i' :! l i' : ' -----l--.'i 1 rlhf li -t--- r-:!,-' 1,-+-H...-! !! t-h.l i!,. i, i 1 r-, i :: i! i J! l i! J' --J--.l----, l-l l::,!\! i rl-_-j41 ::--i 4:-4il T.----+i--i _-_r_-_--1--r !1 i L_L L_l. fp- +--O, i i +ø ik...fl i i j' i! l!.! Fig. 2. Hypsgrafisk kurve fr Vinkel fallet nedbørfelt.

7 5 4.2 Dam Vinkelfallet Regulerinsanlegget består aven hesteskfrmet betngdam med fast verløp. Overløpet har terskel pi kte Det er 52 m langt, men er delt inn i 9 løp adskilt av betngpilarer sm bærer gangbru. Denne har bane på kte Reguleringshøyde: HRV = Følgende avløpsfunksjn er benyttet: 1.5 Q = *(H ) Magasintabellen er gitt ved følgende punkter: (305.00, 1. 46) (306.00, 1. 61) Her er første krdinat ktehøyde g den ande vlum i mill. m Nedbør Det nrske meterlgiske institutt har i rapprten "Påregnelige ekstreme nedbørverdier" utarbeidet metder fr beregning av påregnelige nedbørverdier fr hele landet. Dersm en baserer seg på smmermånedene juni, juli g august, kan følgende n-timers nedbørverdier gi ekstremflm ved fullt magasin: Antall timer n timer/24 timer Ml000 (mm) (pkt) PMP " " Areal red. faktr Ml PMP Kalibrering av flmmdell Da det ikke finnes vannføringsdata fr feltet sm passer til kalibrering av flmrndelien, er dette gjrt ved å benytte regressjnsligninger hvr feltparametre inngår. Resultatet av kalibreringen: Øvre tømmeknstant: Kl= *HL *ln(ASE) time Nedre tømmeknstant: -1 K2= *K *HL time

8 6 Terskelknstant: -0.6 T = *K *Qn = 14.0 mm. Etter kalibrering ble det simulert tilløpsflm med gjentaksintervall på 1000 år g PMF-tilløpsflm. Resultatet ble: Q1000 tilløpsflm; Høyeste døgnmiddel: 174 m3/s Flmtpp: 220 m3/s PMF tilløpsflm; Høyeste døgnmiddel: 444 m3 /s Flmtpp: 554 m3/s Nedbørfrløp g simulert tilløpsflm er vist i figur 3 g Ruting gjennm magasinet De simulerte tilløpsflmmene ble så rutet gjennm magasinet. Resultatet av rutingen med 4-timers verdier av vannføring g vannstander er gitt sm pltt i figur 5 g 6. Q1000 avløpsflm; Høyeste døgnmiddel: 174 m3/s Flmtpp: 219 m3/s Flmstigning: 1.69 m PMF avløpsflm; Høyeste døgnmiddel: 438 m3/s Flmtpp: 545 m3/s Flmstigning: 3.10 m 5. VURDERNG 5.1 Vurdering av mdellen Flmberegningens resultat når det gjelder dimensjnerende flm er en tilløpsflm med døgnmiddel på ca 174 m3/s eller 560 l/skm2 Fr å kunne vurdere m flmmdellen er kalibrert til å gi flmmer av rimelig størrelse, er det fretatt frekvensanalyse i nen felter av lignende karakter (krt respnstid). De tre feltene er: Dmbås (1663,0), Jra (1664,0) g Risefss (956,0). Nrmalavløp Q1000 Q1000 skalert på (l/skm2 ) (l/skm2 ) nrmal avløp (l/skm2 ) 1663, , , Det er ved frekvens analysen benytte lgnrmal frdelingsfunksjn.

9 7 V ALA. ARE A.L K12 ferskel li.o TOSSKRTT TMER TfM'EKONST l lt 'E O NEDB.KCAR LOO T01f' KONS T /T'E O 008S. QSt1. - lo "- r-' > < O \, \ C! C! \ "'" i fis ei ::: /1'1 mjts =- S60 t4æ r \ \, C! "" O i. :56. is Si. 96. le Fig. 3. Q1000 tilløps flm. TD. TMER.!tl V"''-" "REAL is lt.o Kt12 TERS<a!i.D... TDSSKR TT Tl'ER TM'EKONST l T1'E NEDB.KæR 1.00 TM'EKONST lit 'E aas. QStt1. - lo - lo "- "', r '" / \ - 8 ' lo...j " \ \ > < \ J \..., \ q \ i J \ \ \ \, \ \ N '..._---. e, \ '",,!tl O i i. 96. le Fig. 4. PMF tilløpsflm. TD.THER. gl fis

10 8 DOOO TLLØP /"'-... YSTO fooo VANNSTAND Q OOOAV AVLmP "',.,.... O ti) ;;; N fil "- r "". - O <!l Z 8 N < > < > a e a ti) O ! rj TD.TMER. 3::'Q VST Q1000AV i:, :: :::. ' : Fig. 5 Dimensjnerende flm dam Vinkel fallet.

11 9 PMF TLLØP VSTPMF VANNS TAl'()... PMFAV AVUlP '....:8 8.- ",1.0 "- 2!! to N :r!il... r- i li! <!. > < 8 > r- li! C! >il C! 8 :.'.""'.. '_. O ! TlD.TltER. 1 30PMF 30VSTPMF 30PMFAV ic:.ooo '1 (\ -;' t '_" ", O. 09' ) Fig. 6. PMF-flm dam Vinkelfallet.

12 10 Vinstravassdraget er det nylig gjrt flmberegninger g det kan nevnes at Vinsteren lkalfelt ga tilsigsflm på ca /skm 2 g Olstappen lkalfelt på ca 698 1/skm 2 Dersm en skalerer på samme måte sm venfr gir det flmmer på henhldsvis 680 g 475 1/skm 2 Da tilløpsflmmen til Vinkelfallet ligger innenfr disse verdiene må en anta at det er akseptable flmmer mdellen gir. 5.2 Vurderinger av flmvannstander gjrt ved NHL På grunn av ne usikkerhet med hensyn til avløpskeffisient g effektiv lengde av verløpet ble materialet frelagt Nrsk Hydrteknisk Labratrium. Svaret sm er i ntats frm er gjengitt i et appendiks på de neste sidene. 6. LTTERATUR (1) Andersen, J. m.fl. 1983: Hydrlgisk mdell fr flmberegninger. (2) Førland, Eirik J g 1987: Påregnelige ekstreme nedbørverdier. Rapprt nr. 3/84. Klima DNM. Beregning av ekstrem nedbør. Rapprt nr. 23/87. Klima DNM. (3) OED/NVE 1981: Frskrifter fr dammer. Universitetsfrlaget 1981.

13 11 7. APPENDKS SJemaet brukes til rapprtering fra reiser, møter knferanser etc Omtal frtnnns\ls bare en sak på hvert skjema EN KOP SENDES SENTRALARKV GAR TL VNKELFALLET. FLOMLØP NVE, Bks 5091 Maj Osl 3 Midt-Gudbrandsdal Energiverk 2640 Vinstra Underskrevet av Øivind Slvik A-v-d.---,.6'"""'0..,.,0""'2----,1 1 Da t '--1 FLOMLØPSKAPASTET i l Følgende flmstørrelser er ppgitt i brev av fra NVE: Dimensjnerende flm, PMF-flm. " Mttatte tegninger: ng. Chr. F. Grener " " " tt 1. DMENSJONERENDE FLOM døngmiddel kulminasjn døgnmiddel kulminasjn B B m3/s 220 mj/s 450 m3/s 544 mjls Det er ppgitt at flmmen kulminerer ved Q = 220 m3/sek. Vi har ppfattet dette sm innløpsflm til magasinet. Utløpsflmmen skulle da bli ne mindre frdi magasinet vil dempe ne. Magasinet er imidlertid svært lite g vi legger derfr Q = 220 m3/sek til grunn fr beregningen av høyeste flmvannstand: Qdim = 220 m3/sek -..-, ---!! :c: i -:! - cp t ; ;s: ; q Brutt flmløpslengde: - 9 stk pilarer å 0,30 m - Kntraksjn rundt pilarhdet g sidene: (H=1,60) 57,00 m 2,70 " 1.00 " Nett flmløpslengde: Flmløpet synes å ha gde tilstrømningsfrhld brtsett fra ca 10 m på vestsiden der vi regner avløpskapasiteten i middel 95 % av det øvrige. Vi får da ttalt en ekvivalent effektiv flmløpslengde lik: ( ) 10 = m

14 12 2 SNTEF QRUPPEN Overløpets frm gir ss en avløpskeffisient c vi: 2,10 g følgelig får Qmax = 220 = c. 52,80 HJ/ 2 (c 2,10) Herav H = 1,58 ): HFV = 306,58 Høyeste flmvannstand blir altså kte 306,58 dvs 5 cm under verkant brubane ver hvelvdammen. Se fig. 1. Vannlinjen vil nå smyge seg under brubanen med ca 15 cm klaring i feltene, ne mindre rundt pilarene. en slik situasjn vil flytende rask sm trær, røtter etc. ha stre muligheter til å huke seg fast i de relativt små flmløpsåpningene med økning av den beregnede vannstand til følge. Dette kan j skje på mindre flmmer gså, men ved Qmnx er j vannstanden allerede høy g står bare 0,17 m under teretisk tpp av mrenetetting. 2. PÅREGNELG MAKSAMALFLOM; PMF PMF er ppgitt til 544 mjls ved kuliminasjn. Vi regner gså nå at utløpsflmmen blir nær lik innløpsflmmen dvs 544 m3/s da dempningen i det lille inntaksmagasinet er liten. Ved denne flmsituasjne blir hele damkrnen vertppet med en nett verløpslengde på ca 65 m. Vi regner da det sem gnr ':er damkrenen fr seg g får; se fig. 2. Vi prøver høyeste vannstand på kte 307,95: Qver = ( )3/ m3/s Gjennm løpene under brubanen får vi: Qgj = { ( ,3)2g ( ) Sum Q v e r + Qg j 549 mjls O.K.! Vannstand 307,95 ved PMF. Vi ser nå at vannstanden når pp i ca Det betyr at vannet står 0.30 m under damkrnen på fyllingsdammen m ver tpp kjerne (sne 1) 0,95 m ver tpp sandfilter (sne 2) g 0.70 m ver tpp støttefylling. Dette gir en gjennmstrømning sm må vurderes nærmere med tanke på gjennmstrømningens størrelse g knsekvenser. Til dette er det nødvendig med ne mer infrmasjn mkring steinfyllingens krnsammensetning g frhldene på steinfyllingsdammens nedstrømsside der vannet vil kmme ut. Dette vil best kunne vurderes under en befaring g vi støtter tanken m befaring framsatt av T. Skarstad pr telefn 2/3. Befaringen bør utføres på bar mark, gjerne under vårflmmen. Dette er således ufullstendig ntat sm ikke har behandlet knsekvensene av PMF g gjentetting av flmløpet. Dette regner vi med å kmme tilbake til etter en befaring.

15 13 R= 25,175 m R = 23,425 m, K. 306,63 V K.306,65 Sl HRV 1000 'T ""'TJ :;- CJ vj.+::-. <:::) 00 3: ]:> ::: e. c e., :.: ' ". : ':. l". ". '.,t :..:......,'. '. r,:' '-J : ;.. '. '....'. -'.' L,.,.. '.. i : :- _',......i ','- ".-,'.' '. -'-- -.L-.#..",.". SNTT P LAR OG GANG BANE /:.20

16 14 --,.-' _ ' 307, 95' --- R= 2S,175m R = 23,425m ex K. 306,63 Sl K. 306,40 Sl K.306, HRV K. 305,00 A A.. 0. :.'. ::,'" : '..,:. ::,: <::.>:-."!c'":'. j ";. ;. ':. ; ' Q) ':3'1'1el: ;;>:::) : J '(.. :':f: ;;';.:. :.\ PHP.' '. l'. L..... " ' mrs S-, () '11/1 SNTT P LAR OG GANG BANE fi2 1:2"