FLOMBEREGNING RIKSHEIMELVA (097.6Z)

Transkript

1 A. VE RGES VASSDRAGS G EERGIVERK Lars-Evan Petterssn FLMBEREGIG RIKSHEIMELVA (097.6Z) HYDRLGISK AVDELIG

2 VE RGES VASSDRAGS G EERGIVERK TITI'EL FLMBEREGIG RIKSHEIMEL V A SAKSBEHADLER Lars-Evan Petters sn Hydrlgisk avdeling, Seksjn Vannbalanse PPDRAGSGIVER Sykkylven Kmmunale Energiverk (097.6Z) RAPPRT 7-97 DAT RAPPRTE ER åpen PPLAG 15 SAMMEDRAG Flmberegning etter bestemmelsene i "Frskrifter fr dammer" er utført fr t dammer i Riksheimelva i Møre g Rmsdal. Resultatet av beregningen ble: DIMESJEREDE FLM Strevatn Dammen Avløpsflm m 3 /s Flmvannstand m.h Flmstigning m ver HRV PÅREGELIG MAKSIMAL FLM Strevatn Dammen Avløpsflm m 3 /s Flmvannstand m.h Flmstigning m ver HRV EMERDISUBJECf TERMS ASVARLIG UDERSKRIFT PPDRAGSRAPPRT Arne Tllan Avdelingsdirektør Kntradresse: Middelthunsgate 29 Pstadresse: Pstbks Mal 0301 sl Telefn: Telefax: Bankgir Pstgir rg. nr MVA Bi 1011

3 mslagsbilde: Strevatn i Riksheimelvas nedbørfelt Ft: Sykkylven Kmmunale Energiverk

4 FRRD IIFrskrifter fr dammer ble fastsatt ved kngelig reslusjn ll av 14. nvember 1980 g gjrt gjeldende fra l. 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 flmberegninger sm er utført av andre. Freliggende rapprt beskriver fremgangsmåten g gir resultatene aven flmberegning bestilt av Sykkylven Kmmunale Energiverk fr dammer i Riksheimelva i Møre g Rmsdal. sl, april / -: // I "?C-..L' " Kj l Rep / seksj ns' ef

5 IHLD Side L ILEDIG 3 2. DIMESJEREDE TILL0PSFLM Flmfrekvensanalyser Hydrlgisk mdell 6 3. REGULERIGSSYSTEMET Magasin Avløpskurver DIMESJEREDE AVL0PSFLM 9 S. PAREGELIG MAKSIMAL TILL0PSFLM PAREGELIG MAKSIMAL AVL0PSFLM SAMMEDRAG ls 8. LITTERATUR ls

6 3 1. ILEDIG Hydrlgisk avdeling ble i brev av fra Sykkylven Kmmunale Energiverk bedt m å utføre flmberegning fr dammer tilhørende Riksheim kraftanlegg. Det gjelder Dam Strevatn g inntaksdammen til kraftverket, kalt Dammen. Dammene ligger i Riksheimselva, sm renner ut i Sykkylvsfjrden, en sidefjrd til Strfjrden i Møre g Rmsdal. Dimensjnerende g påregnelig maksimal flm skal beregnes etter bestemmelsene i "Frskrifter fr dammer". Kartet i figur 1 viser Riksheimselvas nedbørfelt. I tabell ler de viktigste feltparametrene listet. Det velges å beregne tilsigsflm fr hele nedbørfeltet til inntaksdammen, g deretter frdele denne til de frskjellige delfeltene. Effektiv sjøprsent er derfr beregnet uten å ta hensyn til de tre magasinenes sjøarealer. Flmdempningen i magasinene taes hensyn til ved å rute flmmene i delfeltene gjennm magasinene. Dette er gså gjrt fr Andrevatn, et frhldsvis strt magasin sm det ikke er spesielt bedt m å beregne avløpsflm g flmvannstand fr. Tabell 1. Feltparametre Felt Feltareal A (km 2 ) rmalavløp Q (l/ s*km 2 ) Eff.sjø- Relieffprsent frhld AsE HL (% ) (m/km) Dammen, ttalfelt Strevatn, ttalfelt Andrevatn, ttalfelt DIMESJEREDE TILLØPSFLM Tilløpsflm er flm til magasinet fra et felt, når det er tatt hensyn til flmdempningen i venfrliggende magasiner g eventuelle verføringer. Dimensjnerende tilløpsflm er den tilløpsflm sm har et gjentaksintervall på 1000 år, Q1000. Denne beregnes enten i hvedsak ut fra frekvensanalyser av bserverte flmmer, eller ut fra nedbør-snøsmeltedata ved bruk aven nedbør-avløpsmdell. Avløpsflm beregnes ved å rute tilløpsflm gjennm magasinet, fr å ta hensyn til magasinets g flmavledningsrganenes flmdempende innvirkning. 2.1 Flmfrekvensanalyser Analyser av flmdata fra målestasjner i det aktuelle mrådet nært Mørekysten viser at stre flmmer kan pptre hele året.

7 4 Flmfrekvensanalyser er utført fr fem nærliggende målestasjner, se kartet i figur 2. Resultatene fra flmfrekvensanalysene er vist i tabell 2. Figur l. Riksheimselva

8 5 Figur 2. Hydrlgiske målestasjner. Tabell 2. Flmfrekvensanalyser fr årsflmmer Avløpsstasjn Felt- Antall Varig- Middelflm, areal bs.år het QM Q1000 km 2 døgn m 3 /s l/s*km 2 QM Fetvatn * 1194* Saurevatn Skjåstad Fause bru øye * 472* 3.4 *) basert på tilsigsserier Flmfrekvensanalysene fr alle stasjnene, utenm øye, er ne usikre da høyeste målte punkt på vannføringskurven ligger langt under middel flmmen. Flmdata fr Fetvatn synes å være meget høye, g det stilles et spørsmålstegn m de virkelig er representative fr mrådet. Det antas at middelflm i Riksheimelva er l/s*km 2 Reginale flmfrekvensanalyser, sm er utført, antyder et tall mellm 3.0 g 3.2 fr frhldet mellm Q1000 g middelflm, QM, i mrådet. Det vil gi en Q1000-verdi, døgnmiddel, fr Riksheimelva på mellm 2100 g 2 88 l / s * km 2

9 6 Middelflm, QM, fr et felt uten avløpsbservasjner kan beregnes ut fra reginale frmler basert på feltparametre. Disse flmfrmler er utledet i "Reginal flmfrekvensanalyse fr nrske vassdrag". Frmlene gjelder imidlertid kun fr felter større enn 50 km 2 g bør brukes frsiktig fr felter mindre enn 100 km 2 De kan derfr ikke brukes fr det aktuelle feltet. 2.2 Hydrlgisk mdell Q1000 kan sm nevnt gså beregnes ved bruk aven nedbøravløpsmdell. Denne er nærmere beskrevet i rapprten "Hydrlgisk mdell fr flmberegninger". Det antas at Q1000 frårsakes av nedbør med gjentaksintervall 1000 år, M1000. Mdellparametrene beregnes ut fra frmler basert på feltparametrene effektiv sjøprsent AsE' relieff-frhldet HL g nrmalavløpet Q. Relieff-frhldet HL er definert sm høydefrskjellen i meter mellm 25%- g 75%-passasjen på feltets hypsgrafiske kurve, dividert med feltaksens lengde. De beregnede mdellparametrene er vist i tabell 3. Tabell 3. Mdellparametre Felt Feltareal Øvre tømme- edre tømme- Terskelkm 2 knst. Kl knst. K2 verdi,t Dammen,ttalfelt Ekstreme nedbørverdier kan beregnes etter en metde sm Det rske Meterlgiske Institutt har beskrevet i blant annet rapprten 21-92, "Manual fr beregning av påregnelige ekstreme nedbørverdier". Ut fra antatt nrmal årsnedbør fr mrådet på 1900 mm ble nedbør med gjentaksintervall 1000 år, M1000, g påregnelig maksimal nedbør, PMP, beregnet. Arealreduserte ekstreme nedbørverdier, hvr det er tatt hensyn til feltstørreisen, er vist i tabell 4. Tabell 4. Arealredusert ekstrem nedbør fr frskjellige varigheter, årsnedbør Varighet (timer) M1000 (mm) PMP (mm) Et nedbørfrløp basert på M1000-verdiene knstrueres med tidsskritt 2 timer. Ut fra dette nedbørfrløp simuleres flm sm antas å ha gjentaksintervall 1000 år fr Riksheimelva, ttaltilsig til Dammen uten at det freløpig er tatt hensyn til flmdempningen i magasinene i feltet. Se figur 3. Resultatet av simuleringen er vist i tabell 5.

10 7 AREAL 15.1 KM2 TERSKEL 27.1 MM TIDSSKRITT 2 TIMER TØMMEKST /TIME EDB.KRR 1.00 TØMMEKST l/time QBS. QSIM. '0 (i) 00 '<t ""- "., :;): Il..J > «t ei 00 '<t ei t ei TID.TIMER. ei r-. "edb..- v",,,,,f...,, ei Il: ID w ei Z ei '<t ei 36pll 36s1001 S B % , Figur 3. Simulering av Q1000 fr Riksheimelva. Tidsskritt 2 timer. Tabell 5. Simulering av Q1000 Dammen, ttal felt Maks. m 3 /s 73.9 vannføring l/s*km Døgnmiddelvannf. m 3 / s l / s * km Den spesifikke døgnmiddelvannføringen, ut fra simulering i nedbør-avløpsmdell, verensstemmer brukbart med hva sm i avsnitt 2.1 ble anslått ut fra flmdata fra nærliggende målestasjner. Den simulerte flmmen antas derfr å representere dimensjnerende flm. 3. REGULERIGSSYSTEMET Fr å beregne avløpsflmmene rutes tilløpsflmmene, tillagt eventuelle verføringer, gjennm magasinene. Flmdempningen avhenger bl.a. av magasinets størrelse g flmavledningsrganenes kapasitet, dvs. avløpskurven. Ved rutingen, sm utføres ved bruk av et dataprgram ved Hydrlgisk avdeling,

11 8 frutsettes magasinvannstanden ligge på HRV ved flmmens begynnelse. Det er ikke nen verføringer inn eller ut av vassdraget sm har betydning fr flmberegningen fr Riksheimelva. 3.1 Magasin Den magasinstørreise sm er interessant ved flmberegning er vlumet ver HRV. Magasinet beskrives av vlumet ved t frskjellige vannstander. Verdiene kan tas ut fra en magasinkurve eller beregnes ut fra sjøarealet ved HRV. Fr magasinene i Riksheimelva er sjøarealene planimetrert på kart i målestkk 1: Se tabell 6. Tabell 6. HRV-verdier g magasinarealer ved HRV Magasin Andrevatn Strevatn Dammen HRV m.h Magasinareal ved HRV km HRV-verdien fr Andrevatn er anslått ut fra kart. 3.2 Avløpskurver Damkarakteristika, dels funnet fra damtegninger g dels gitt ved pplysninger fra regulanten, ligger til grunn fr beregningen av avløpskurver. verløpskeffisientene er fastsatte etter drøfting med Vassdragssikkerhetsseksjnen. Dammen ved Andrevatn antas å ha terskel på m.h. Damkrnelengden er 44 m g verløpskeffisienten antas å være 1.4. Avløpskurven blir: Q = ( H ) < H Strevatn har t dammer. verløpsdammen er planlagt mbygget med terskel på m.h., lengde 10 m g verløpskeffisient 2.1. Hveddammen har damkrne på m.h., lengde 51 m g verløpskeffisient 1.5. Avløpskurven blir: Q 2 1. ( H ) Q = ( H ) < H < s H mbygging av dammen til et annet nivå vil ikke ha betydning fr flmstigningen ver HRV, hvis lengder, verløpskeffisienter g høydefrskjellen mellm verløpets terskel g hveddammens krne hldes ufrandret.

12 9 Dammen har et verløp med terskel på m.h., lengde 11.6 m g verløpskeffisient 2.1. Damkrna har terskel på m.h., lengde 32 m g verløpskeffisient 1.5. En gangbru ver verløpet vil virke ppstuende på høye vannstander, men ppstuingseffekten antas kmpenseres av at vann da vil strømme ver terrenget utenm dammen. Avløpskurven blir: Q Q H ) H ) < H < :s H 4. DIMESJEREDE AVL0PSFLM Den i avsnitt 2.2 simulerte flmmen i ttal feltet frdeles på delfeltene etter relativ areal, se tabell 7. Tabell 7. Skaleringsfaktrer Andrevatn Strevatn,lkal Dammen, lkal 1.6/ / / Andrevatn Den simulerte flmmen, skalert med 0.106, rutes gjennm magasinet g avløpsflm g flmvannstand beregnes, se figur 4. Avløpsflmmen blir 6.0 m 3 /s med flmvannstand m.h. Strevatn Den simulerte flmmen, skalert med g tillagt avløpsflmmen fra Andrevatn, tilsvarer dimensjnerende tilløpsflm til Strevatn. Den rutes gjennm magasinet g avløpsflm g flmvannstand beregnes, se figur 5. Dimensjnerende avløpsflm blir 22.4 m 3 /s med dimensjnerende flmvannstand m.h., dvs. flmstigningen blir 0.75 m. Dammen Den simulerte flmmen, skalert med 0.563, tilsvarer flmmen i lkalfeltet. Den flmmen, tillagt avløpsflmmen fra Strevatn, tilsvarer dimensjnerende tilløpsflm til Dammen. Den rutes gjennm magasinet g avløpsflm g flmvannstand beregnes, se figur 6. Dimensjnerende avløpsflm blir 53.5 m 3 /s med dimensjnerende flmvannstand m.h., dvs. flmstigningen blir 1.69 m.

13 10 h.3 VASTAD TILLØP AVLØP D:: CD!SI t... Z Z 4: >.,. 0-l,- r-.-,-,-.t g: TID.TIMER. i.,. l " Z 4: l- l/) VI z.t z l 4: " > l/).t l " _ h S S a _ B S Figur 4. Flm i Andrevatn. Tidsskritt 2 timer. h2 VASTAD f2 02 TILLØP AVLØP lill') I') " l/) " Z t... z Z 4: > l/) ci Z:--r r ' ' {:: TID.TIMER. CD l l') VI " z Z.,. I') " I') " «> 36t2 36h2 36a l " Q ] J Figur 5. Dimensjnerende flm Strevatn. Tidsskritt 2 timer.

14 11 0 fil C "- tt) ""'0 " z Il) ir \SI ll Z t Z <t > tt) t1 TILLØP h1 VASTAD - 01 AVLØP,... tilløp VCl... \...l leitl 36hl _ C Z _ 810 IX) <t 2.7." VI tt) Z Z <t > Il) i' tt) ,-"".7 ) )17,54' i' tt) C ';; Il) n TI.TIMER vj) l6al Ei l.!H '.149 B Figur 6. Dimensjnerende flm Dammen. Tidsskritt 2 timer. 5. PÅREGELIG MAKSIMAL TILLØPSFLM Påregnelig maksimal tilløpsflm, PMF, kan ikke knyttes til ne bestemt gjentaksintervall. Den fastsettes på grunnlag aven analyse av ugunstige kmbinasjner av meterlgiske g hydrlgiske frhld g beregnes på tilsvarende måte sm dimensjnerende tilløpsflm. De beregnede verdiene fr påregnelig maksimal nedbør, PMP, i tabell 4, legges til grunn fr et nedbørfrløp. I tillegg må det regnes med et bidrag fra snøsmelting. år feltet kan være helt snødekket m høsten, i ktber måned, antas middeltemperaturen i feltet å kunne være 9 C under en str nedbørsituasjn. Med en graddagsfaktr på 5 mm/c * døgn anslås snøsmeltebidraget til 45 mm vann/døgn. Ut fra det kmbinerte nedbør-snøsmeltefrløpet simuleres påregnelig maksimal flm i Riksheimelva, ttaltilsig til Dammen. Se figur 7. Resultatet av simuleringen er vist i tabell 8.

15 12,..:.. Ul pl) " :I Il. lsi...j > «AREAL 15.1 KM2 TERSKEL 27.1 MM TIDSSKRITT 2 TIMER TØMMEKST l/time... e.cl'ber.. EDB.KRR 1.00 TØMMEKST l/time s.y'\re."""t.h' "''} QSS. QSIM. r. 36pmps :I " ci :I : ry 51 1].000 m lb.da W Z ci U1 4l.000 1l lb ( ci U ry ci TID.TIMER. ci lb vc...., (.,,; "") 36spmf S S Figur 7. Simulering av PMF fr Riksheimelva. Tidsskritt 2 timer. Tabell 8. Simulering av PMF Dammen,ttalfelt Maks. vannføring m 3 /s l/s*km Døgnmiddelvannf. m 3 I s l Is * km Døgnmiddelvannføringen ved PMF blir 77 % større enn ved Q PÅREGELIG MAKSIMAL AVL0PSFLM Beregningen av påregnelig maksimal avløpsflm fregår på tilsvarende måte sm ved dimensjnerende flm. Den simulerte påregnelige maksimale flmmen fr ttalfeltet skaleres med faktrene fra tabell 7 fr å beregne tilløpsflmmene i lkalfeltene.

16 13 Andrevatn Den simulerte flmmen, skalert med 0.106, rutes gjennm magasinet g avløpsflm g flmvannstand beregnes, se figur 8. Avløpsflmmen blir 10.3 m 3 /s med flmvannstand m.h. " Ul "- t')..., " " Z it:!si L.. Z Z «>.t - - IX) < '-t 0 0. prnfl3 TILLØP prnfh3 VASTAD prnfc3 AVLØP "1 tilløp v.... t.. "' \>'. r. 36pmfl3 36pmfh3,, " Z \>'. 1. ISS «,, f- l Ul \/0."''''5 +"..,cl Z Z « \>'. > ,, \>' ,, _ 374' \>' ,, \>' A \>' ' A '194.10'1 TID.TIMER ' \I\" 36pmfa S ] _ 765 " _ " : " '11 "2.119 Figur 8. Flm i Andrevatn. Tidsskritt 2 timer. Strevatn Den simulerte flmmen, skalert med g tillagt avløpsflmmen fra Andrevatn, tilsvarer påregnelig maksimal tilløpsflm til Strevatn. Den rutes gjennm magasinet g avløpsflm g flmvannstand beregnes, se figur 9. Påregnelig maksimal avløpsflm blir 41.2 m 3 /s med maksimal flmvannstand m.h., dvs. flmstigningen blir 0.95 m. Dammen Den simulerte flmmen, skalert med 0.563, tilsvarer flmmen i lkalfeltet. Den flmmen, tillagt avløpsflmmen fra Strevatn, tilsvarer påregnelig maksimal tilløpsflm til Dammen. Den rutes gjennm magasinet g avløpsflm g flmvannstand beregnes, se figur 10. Påregnelig maksimal avløpsflm blir 95.3 m 3 /s med maksimal flmvannstand m.h., dvs. flmstigningen blir 2.39 ffi.

17 14,...0 Il) Il) "'- ti),-" Cl Z Il::!Sl u. z Z ti) > q pmfh2 VASTAD pmft2 pmfc2 TILLØP AVLØP ': r r TlD.TIMER. IX) Z ti),... Il) Z Z ID ti),... ti),... tilløp 36pmft ' B pmfh ' ) ) pmfa B Figur 9. Påregnelig Tidsskritt maksimal 2 timer. flm Strevatn. pmfh1 VASTAD pmft1 pmfc1 TILLØP AVLØP,...0 Il) "'- ti) (!) Z IX) Il::!Sl u. z Z CD > "<t g,... Il) ----r r , cd ';;; TID.TIMER. al-;' ti) Z Il) IX) ti) -ei > IX) ti) ti) 36pmftl SS B n pmfhl B 14B B pmfal l B Figur 10. Påregnelig maksimal flm Dammen. Tidsskritt 2 timer.

18 15 7. SAMJ).1EDRAG Resulterende avløpsflmmer, flmvannstander g flmstigninger ver HRV er sammenfattet i tabell 9. Tabell 9. Resultater av flmberegning fr Riksheimelva Dimensjnerende Dam Strevatn Dammen flm Avløpsflm m /s Flmvannstand m.h Flmstigning m ver HRV Påregnelig Dam Strevatn Dammen maksimal flm Avløpsflm r /s Flmvannstand m.h Flmstigning m ver HRV LITTERATUR ED/VE: 1981: DMI: 1992: VE: 1978: VE: 1983: VE: 1986: Frskrifter fr dammer. Universitetsfrlaget. Manual fr beregning av påregnelige ekstreme nedbørverdier. Rapprt nr. 21. KLIMA. Reginal flmfrekvensanalyse fr nrske vassdrag. Rapprt nr.2, Hydrlgisk avdeling. Hydrlgisk mdell fr flmberegninger. Rapprt nr.2, Hydrlgisk avdeling. Beregning av dimensjnerende g påregnelig maksimal flm. Retningslinjer. V-publikasjn nr.1, Vassdragsdirektratet.

19 Denne serien utgis av rges vassdrags- g energiverk (VE) Adresse: Pstbks 5091 Majrstua, 0301 sl I 1997 ER FØLGEDE RAPPRTER UTGITT: r 1 r 2 r 3 r 4 r 5 r 6 r 7 Ingebrigt Bævre: Skjøtselsplan fr vegetasjn i Surna (112.Z) g regulerte sideelver. (17 s.) Ånund Sigurd Kvambekk: Temperatur- g saltmålinger g isfrhld i Hlandsfjrden g Glmfjrden før åpningen av Svartisen kraftverk ( ). (24 s.) Sverre Husebye: Fysiske g kjemiske frhld undersøkt i frbindelse med vanninntak; Tvillingvatn, Y-Ålesund, Spitsbergen. (21 s.) Hans tnes, Frde Trengereid g Kjetil Strset: Arsrapprt fr rges vassdrags- g energiverk (VEs) havarigruppe. (17 s.) Trger Wisth g Mads Jhnsen: E6 Mediå - kshammeren. Vassdragsvurderinger. (11 s.) Bjarne KjølImen: Vlumendringer på Harbardsbreen (17 s.) Lars-Evan Petterssn: Flmberegning Riksheimelva (097.6Z). (15 s.)