FLOMBEREGNING FOR VOTNAMAGASINET (036.F)

Transkript

1 NVE NRGES VASSDRAGS G ENERGVERK Bjarne Krkli FLMBEREGNNG FR VTNAMAGASNET (036.F) HYDRLGSK AVDELNG NRGES VASSDRAG5- G ENERGDREKTRAT BBLTEK

2 NVE NRGES VASSDRAGS G ENERGVERK TTrEL FLMBEREGNNG FR VTNAMAGASNET (036.F) SAKSBEHANDLER Bjarne Krkli Seksjn Vannbalanse PPDRAGSGVER HYDR ENERG, RØLDAL-SULDAL RAPPRT DAT RAPPRTEN ER APEN PPLAG 20 SAMMENDRAG Flmberegning etter bestemmelsene i "Frskrifter fr dammer" (1) er utført fr Vtnamagasinet, under frutsetning m at verløpet bygges m slik sm beskrevet i kapittel 7. Resultatet av beregningen ble: Avløpsflm Flmvannstand (m.h.) Flmstigning ver HRV (m) Dimensjnerende flm: Påregnelig maksimal flm: 97, Verdiene fr avløpsflmmene refererer seg til flmtppene. Det er påvist at reguleringen ikke frøker naturlige flmmer. EMNERD/SUBJECT TERMS PPDRAGS RAPPRT Ql ()()() PMF NATURLGE FLMMER ANSVA~LG U ERS~. / ~7 //>.. ~0~ {(jell Repv-/ ~ fung. avd.ditektør NRGES VASSDRAGS- G ENERGDREKTRAT BBLTEK,"\,Jt:trare,s,< ~ ~'!1'Gaeitnur: scja rp Pstbk,C: 509!' /i.1n/ B 101 1

3 mslagsbilde: verløp Vmamagasinet Ft: Hydr Energi, Røldal-Suldal

4 FRRD "Frskrifter fr dammer" (1) 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. Hydrlgisk avdeling utfører selv slike flmberegninger, g kntrllerer g gdkjenner flamberegninger sm er utført av andre. Freliggende rapprt beskriver framgangsmåten g gir resultatene aven flmberegning bestilt av Hydr Energi, Nrsk Hydr als, Røldal-Suldal. Beregningen gjelder Vtnamagasinet (036.F) sm er magasin til Nvle kraftverk. Det ble tidligere i år gjrt beregninger sm viste at magasinets verløp ikke har tilstrekkelig avløpskapasitet. Ut fra disse beregningene er det freslått mbygging av verløpet slik at det får tilstrekkelig kapasitet. Rapprten beskriver frløpet av dimensjnerende flm g påregnelig maksimal flm. Det er gså påvist at "naturlig flm" (flm med gjentaksintervall 10 år) ikke frøkes av reguleringen. sl, ktber 1995 d~~ -K~fRep ~ seksjnss'ef

5 NNHLD Side l. NNLEDNNG 3 2. BELGGENHET 3 3. BEREGNNG AV FLMMER 4 4. VERFØRNGER 4 5. NEDBØRFELTET 5 6. NEDBØR 6 7. VTNAMAGASNET 6 8. FLMMER Tilløpsflmmer Avløpsflmmer VERLØPETS NNVRKNNG PA FLMMER KNKLUSJN 11 l. LTTERATUR 12

6 3 1. NNLEDNNG Hydrlgisk avdeling utførte i januar 1995 en freløpig flmberegning fr Vtnamagasinet(036.F). Det ble da påvist at verløpet hadde fr liten kapasitet til å avlede flmmene. Beregningene i denne rapprten er utført med ny utfrming av verløpet g gir frløpet av dimensjnerende flm, påregnelig maksimal flm g flm med gjentaksintervall 10 år. 2. BELGGENHET Feltet ligger nrdøst fr Røldalsvatn g drenerer naturlig til dette. Beliggenhet g feltgrenser er vist på kartskisse i figur 1. Fig. 1. Nedbørfeltets beliggenhet.

7 4 3. BEREGNNG AV FLMMER Det freligger ikke avløpsregistreringer fra feltet. Flmberegningene er utført ved å benytte flmmdell (2) til å beregne tilløpsflm fr nedbørfeltet ved hjelp av M1000- g PMP-estimater (nedbørfrløp med 1000-års gjentaksintervall g påregnelig maksimal nedbør). Tilløpsflm med tillegg av ppstrøms verløp g verføringer ble så rutet gjennm magasinet. Flmmdellen er kalibrert ved å benytte feltparametre (HL fra hypsgrafisk kurve) fr feltet. Øvre tømmeknstant: K j = *HL *ln(AsE ) Nedre tømmeknstant:k 2 = *K j *HL Terskelverdi: T= *K j exp(-.6)+.28qn Her er ASE effektiv sjøprsent i feltet g Qn er nrmalt spesifikt avløp sm tas ut fra ishydatkart. relieff-frhldet, HL=Hs/L, er L feltaksens lengde i km g Hs er høydefrskjellen i meter mellm 25% g 75% passasjen på feltets hypsgrafiske kurve. Se figur VERFØRNGER Fruten lkalfeltet til Vtna, er det t verføringer i tillegg til verløp fra Kaldevatn sm bidrar til tilløpsflmmen. Når Svandalsflna ~~aftverk er i drift blir det verført vann fra Middyrvtna. Dette bidraget er beregnet til 11 m 3 /s. Siden det er lett adkmst til kraftstasjnen, er det i beregningene antatt at krafverket er stppet slik at dette bidraget faller brt. Via verføringstunnel blir vann fra Kvanndalstjørn, Djupet jørn, ndre - g Midtre Grubbedalstjørn verført til feltet. på denne verføringstunnelen er det tre bekkeinntak. Ttal kapasitet er satt til 25 m 3 /s ble det beregnet dimensjnerende - g påregnelig maksimal flm fr Kaldevatn. Disse flmmene er dkumentert i "Flmberegning fr Kaldevatn, Røldal (5). Flmmene fra Kaldevatn er gitt en tidsfrsinkelse på 3 timer i frhld til tilløpsflmmen fra lkalfeltet.

8 5 Vtnamagasinet Re. høyde 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, t ~ % Areal Fig. 2. Hypsgrafisk kurve. 5. NEDBØRFELTET Vtnas nedbørfelt (lkalfeltet) er planimetrert på kart i målestkk 1:50000 (serie M711) til 41.1 km 2 Effektiv sjøprsent i feltet (AsE) er 11.4 g settes til 0.13 (uten magasin) når tilløpsflm til magasinet beregnes. Feltaksens lengde, L, er 10.1 km. Relieff-frhldet, HL' er beregnet til 23.5 m/km. Øvre tømmeknstant, Kl' er beregnet til.110 time-l, nedre tømmeknstant, K 2, er beregnet til time- l g terskelverdien, T, er beregnet til 29.6 mm. Nrmalt spesifikt avløp, Q, settes til /skm 2

9 6 6. NEDBØR Det nrske meterlgiske institutt gir i rapprten "Påregnelige ekstreme nedbørverdier fr Kaldevatn, Røldal", (3), påregnelige nedbørverdier fr Kaldevatn. De samme nedbørverdiene er benyttet fr Vtna, men med andre tall fr arealreduksjn. Beregningen gir følgende tabell dersm en tar arealreduksjn med i beregningene, g baserer seg på september- ktber sm flmskapende sesng: Antall timer M PMP PMP+snøsmelt Snøsmelting: S=C S *T L =5.0*6. 0 mm/døgn= 30 mm/døgn. C s =5 mm/cdøgn er hentet fra NVEs publikasjn "Beregning av dimensjnerende g påregnelig maksimal flm. Retningslinjer." (4) g gjelder snaufjell. T L =6.0 C er en temperatur sm kan påvises flere steder på Vestlandet i situasjner med sterk nedbør g snøsmelting m høsten. 7. VTNAMAGAS NET vtnamagasinet har tre betngdammer. Tpp brystning fr dam (hvelvdam) er kte g fr dam l (platedam) kte i følge tegningene. Dam er verløpsdam med 6 pilarer. verløpsterskler er på kte , veibanens underside på kte g tpp brystning på kte 1021.SS. på grunnlag av de freløpige beregningene sm ble gjrt tidligere i år, er det i denne beregningen antatt at veibanen heves.s m g at det i tillegg bygges et fast verløp ved siden av det eksisterende verløpet. Dette får terskel på kte 1020.S0, lengde S m g verløpskeffesient Det er beregnet avløpsfrmel fr det kmbinerte verløpet. Ved beregningen av lengden er det tatt hensyn til sidekntraksjn (6 pilarer) ved det gamle verløpet. Gammelt: Q=2.0S*36.6S(H )1~, <H<1020.S0

10 QSM. 7 Nytt: Kmbinert: Q=2.10*50.00(H )1.5, H> Q= (H ) , H> Magasintabell fr aktuelt mråde er gitt ved: ( , ), ( , ) (ktehøyde,10 6 m 3 ). 8. FLMMER 8.1 Tilløpsflmmer Med estimerte verdier fr M1000 g kalibrerte verdier fr avløpsparametrene ble det beregnet dimensjnerende tilløpsflm fr Vtna lkalfelt. Dimensjnerende tilløpsflm, flmtpp: døgnmiddel: eller: Flmfrløpet er vist i figur m 3 s. 60. m 3 1 s /skm 2 ~,...:, (fl ~ '-... t'") L '-' a.. (5) r..j > q; (D <:/ N vtn AREAL 41.1 KM2 TERSKEL 29.6 MM TDSSKRTT 3 TMER TØMMEKNST /TME NEDB.KRR 1.00 TØMMEKNST /TME QSS _. _.!, \ \ \ \ -/ " \ ""- " - r \D - "" Q N /", L L a: Q m ld Z 0 0. ;..~ ~ v "r-.~ TD. TMER. Fig. 3. Dimensjnerende tilløpsflm Vtna lkalfelt.

11 8 på tilsvarende måte ble det ut fra PMP-verdier beregnet påregnelig maksimal tilløpsflm fr lkalfeltet. Påregnelig maksimal tilløpsflm (flmtpp): 176 m 3 /s. Flmfrløpet er vist i figur 4....:. "- r0 L ti) N CL ~ t))...j > ~ «vatna AREAL 41.1 KM2 TERSKEL 29.6 MM TDSSKRTT 3 TMER TØMMEKNST /TME NEB.KRR 1.00 TØMMEKNST /TME QSS. QSM , ei 2: :- tf) L ~ '.../._. \ : t)) \ en \ ld \ \.. \ " " " z -~, Li) _ _~ ~ --r- r '-----, T.TMER. Fig. 4. Påregnelig maksimal tilløpsflm fr Vtna lkalfelt. Tilløpsflmmene fra lkalfeltet ble deretter tillagt avløpsflmmene fra Kaldevatn g verført vlum (25 m 3 ) før ruting gjennm magasinet. Det er antatt at magasinet er på HRV ved flmstart.

12 9 8.2 Avløpsflmmer Q000 ttal tilløpsflm ble rutet gjennm magasinet. Rutingen ga følgende resultat: Flmtpp: Døgnmiddel: Flmstigning: m " Rutingen er vist i figur 5. ~.0 ",t\ Vl ~ "- i ~,-, Cl ~ Z ~ ~ u. Z aj Z <l: > ~ t "<j- ~ N dimvst VANNSTAND dirntv dimav TLLØP AVLØP - ~~~----r------r------,-----~------~------r-----~ r-----~ ~ TD.TMER. aj Z N <l: tri z Z t ~ N "<j N N N 40dimvst : dimav ]4.4] G B ] Fig. 5. Q000 avløpsflm fr Vtnamagasinet.

13 10 Ttal påregnelig maksimal tilløpsflm ble så rutet gjennm magasinet. Rutingen ga følgende resultat: Flmtpp: Døgnmiddel: Flmstigning: 184 m 3 /s 169 " 1.32 m Rutingen er vist i figur 6.. ~tj) 1/1 N r<) '" ~~ g c.:l Z N Cl:!Sl ~ ~ Z «tj) > ~ ~ tj) pvst VANNSTAND ptv pav TLLØP AVLØP L ~,,0'" ~ f"--==---.,------,---~--,----_,_ -----,,----T-----,----, ? '" " TD.TMER. 40pvst J l pav Fig. 6. Påregnelig maksimal avløpsflm fr Vtnamagasinet.

14 11 9. VERLØPETS NNVRKNNG PÅ FLMMER "Frskrifter fr dammer" (3) står det i kapittel 7.1: "Flmløpenes utfrming g manøvrering må ikke være slik at bare ekstreme flmmer blir dempet, mens flmmer med større sannsynlighet fr å inntreffe blir økt til nivå ver det sm kan aksepteres. - ppdemming av et mråde med liten eller ingen naturlig flmdempning g hvr det ikke er verføring til feltet: dette tilfelle kan faste verløps karakteristikk ikke frverre flmfrhldene uansett utfrming. De kan derfr knstrueres med str kapasitet uten øket flmfare fr nedenfrliggende mråder. - ppdemming av mråder med betydelig naturlig flmdempning, fr eks. innsjøer eller større myrmråder, eller når det er verføringer til feltet. slike tilfeller må de faste verløp utfrmes slik at reguleringen såvidt mulig ikke medfører økning av de naturlige flmmer." Da Vtna hadde ubetydelig magasinkapasitet før reguleringen, ville reguleringen virket flmdempende dersm det ikke hadde vært verføringer. på grunn av at verføringstunnelen bidrar med 25 m 3 /s ble det derfr beregnet naturlig flm på grunnlag av nedbørfrløp med gjentaksintervall 10 år fr det ttale feltet (Vtnas lkalfelt + Kaldevatnets lkalfelt). En regner her med at tilløpsflm g avløpsflm er lik pga. manglende magasin. Det ble deretter beregnet ttal tilløpsflm med gjentaksintervall 10 år (lkalflm Vtna + avløpsflm Kaldevatn + verføring 25 m 3 /s). Denne tilløpsflmmen ble så rutet gjennm magasinet. Figur 7 viser naturlig flm g regulert flm med gjentaksintervall 10 år. Vi ser her at den regulerte flmmen har større vlum, men tppene er like g da er flmmen ikke frøket etter frskriftene. 10. KNKLUSJN Rutingen viser at en mbygging av verløpet til Vtnamagasinet slik sm beskrevet i kapittel 7 vil gi avløpskarakteristikk sm tilfredsstiller frskriftene.

15 12 "" Vl D "-!") ::> t:) Z er L)!Sl t... Z Z ~ > ~!") ~ N :1. q 1 naturlig - q10avtt TD.TMER q10 40q10avtt ~ Sl. 2? ()] Fig. 7. Naturlig - g regulert flm med gjentaksintervall 10 år. 11. LTTERATUR (1) ED/NVE: 1981: Frskrifter fr dammer. (2) Andersen,J. m.fl.: 1983: Hydrlgisk mdell fr flmberegninger. (3) Kristffersen D.: 1986: Påregnelige ekstreme nedbørverdier fr Kaldevatn, Røldal Rapprt nr. 63/86. Klima DNM. (4) NVE/V- infrmasjn: 1986: Beregning av dimensjnerende g påregnelig maksimal flm. Retningslinjer V-infrmasjn nr NVE. (5) NVE/H - ppdragsrapprt 1986: Flmberegning fr Kaldevatn, Røldal. ppdrags rapprt

16 Denne serien utgis av Nrges vassdrags- g energiverk (NVE) Adresse: Pstbks 5091 Majrstua, 0301 sl ER FØLGENDE RAPPRTER UTGTT: Nr 1 Nr 2 Nr 3 Nr 4 Nr 5 Nr 6 Nr 7 Nr 8 Nr 9 Nr 10 Nr 11 Nr 12 Nr 13 Nr 14 Nr 15 Nr 16 Nr 17 Nr 18 Nr 19 Nr 20 Nr 21 Nr 22 Nr 23 Nr 24 Nr 25 Nr 26 Nr 27 Nr 28 Lars-Evan Petterssn: Flamberegning Fssheimselva (087.B1Z). (11 s.) Jim Bgen g Rlf Tre ttesen: Suldalslågens sedimentkilder. (17 s.) Lars-Evan Petterssn: Flmfrekvensanalyser fr Vestlandet. (15 s.) Bjarne Krkli: Flamberegning fr Finnbuavatn (036.CE) g Vasstølvatn (036.CC). (19 s.) Randi Pytte Asvall: Mel kraftverk. Vanntemperatur i Vetlefjrdelva etter utbygging. (17 s.) Bjarne Krkli: Flamberegning fr Austre g Vestre Middyrvatn (036.G). (195.) Bjarne Krkli: Flamberegning fr Vtnamagasinet (036.F). Freløpig rapprt. (12 s.) Leif J. Bgetveit: Vannføringsbservasjner i Hlbekken. (3 s.) le Einar Tveit g Hege Hisdal: Disaggregatin f large scale climatlgical infrmatin. (14 s.) Einar Sæterbø: Fisketiltak i Litledalselva. (10 s.) Rune Dahl, Hans tnes g Frde Trengereid: Årsrapprt fr Nrges vassdrags- g energiverks (NVEs) havarigruppe. (19 s.) Truls Erik Bønsnes g Jim Bgen: Sedimenttransprt i Sgna, Vikka g Risa ved Gardermen hvedflyplass i (23 s.) Lars-Evan Petterssn: Flamberegning Sviland Kraftverk (029.2Z). (16 s.) Bjarne Kjølmen: Massebalansemålinger Trllbergdalsbreen (161.F) Sluttrapprt. (27 s.) Lars-Evan Petterssn: Flamberegning Råsjøen (002.CABB). (16 s.) Jar Skauge g Einar Sæterbø: Ersjn i rkla ved Ekli. (18 s.) Bjarne Kjøllmen g Mike Kennett: Breundersøkelser på Svartisheibreen (35 s.) Knut Hfstad (red.): Distribusjnsnett i grisgrendte mråder - investeringsbehv. (16 s.) Lars-Evan Petterssn: Flamberegning Maudal Kraftverk (027.F). (14 s.) lav Vestrheim (red.): Vassdragstilsynet. Årsversikt (29 s.) ngebrigt Bævre: Trllheim-reguleringens innvirkning på elveløp g hydrlgi i Surna (112.Z) på strekningen Bulu-Harang. (39 s.) Mike Kennett g Hallgeir Elvehøy: Bestemmelse av dreneringsgrenser fr inntak til Svartisen Kraftverk. (18 s.) Halvard Berg Eirik Smidt Eriksen: Vassdragsteknisk seksjn (15 s.) Steinar Myra: Urban avrenning - sl. (14 s.) Grzegrz Perzyna: Flmberegning fr Åskåravassdraget (086.6Z). (16 s.) Grzegrz Perzyna: Flmberegning fr Hplavassdraget (125.4Z). (13 s.) Arve M. Tvede: Staffivatn kraftverk i Blådalsvassdraget (042.Z). (13 s. ) Bjarne Krkli: Flmberegning fr Vtnamagasinet (036.F). (12 s.)